新型预防性疫苗的临床开发过程:概述

目标

第一阶段，首次人体研究是指候选疫苗首次用于人体。主要目的是评价安全性和反应原性，而次要目的是收集免疫反应。通常，还会评估疫苗的剂量、免疫计划和接种方式。[2,3,4]

研究人群

I期研究通常是在健康、免疫能力正常的成人中进行的小规模试验，这些人感染疫苗相关感染的风险较低(由血清学、暴露和旅行史决定)。

基于成人研究(称为Ia期试验)的结果，随后的I期研究可能在不同年龄或更接近目标人群的人群中进行，以评估剂量、安全性、疫苗方案或给药途径的可能差异。这种在不同地区和人群中进行的后续研究被称为Ib期。

例如，RTS，S首先在初患疟疾的成人(美国)中进行了一期试验，然后在接触过疟疾的成人(莫桑比克、肯尼亚、坦桑尼亚和非洲)中进行，接着在1-11岁的儿童中进行试验，最后在疟疾流行地区的婴儿中进行试验。[7,8]在Rotarix的开发过程中，在北美成人、血清阳性儿童和婴儿中测试了亲本疫苗株的安全性和免疫原性。此外，冻干疫苗RIX4414的安全性和免疫原性在比利时成人中进行了评估，随后在德国血清阳性(以前感染)和芬兰未感染儿童中进行了评估。它还包括使用抗酸剂和含有碳酸钙的缓冲溶液的剂量范围评估和反应比较。[9,10]胃酸缓冲是防止轮状病毒在胃中失活所必需的。在美国对人乳头瘤病毒DNA血清反应阴性的18-30岁人群进行了Cervarix测试，以评估单价和二价制剂，同时在人乳头瘤病毒16或人乳头瘤病毒18 DNA阳性的18-30岁女性中进行了另一项I/II期研究。[11,12,13,14]

研究设计、研究地点和结果

I期试验通常是开放的和非随机的，但有可能进行随机对照试验(RCT ),其中针对不同疾病的安慰剂或疫苗被用作对照。[2,4]为了控制偏倚，此类研究可以是单盲或双盲的。在I期试验中经常使用床边制剂，其中疫苗抗原和佐剂在免疫前混合。[15这使得疫苗开发者可以用相同的疫苗抗原测试一种以上的佐剂，而不需要太多的疫苗配方。制剂由受过训练的药剂师在层流下制备。然而，配方的任何变化都需要在新的I期试验中再次测试。

建议I期研究地点位于三级护理医院内或附近。[16免疫接种后，日托观察的需要是由监测不良事件的需要来指导的。[2]由于疫苗或疫苗接种过程引起的耐受性和反应原性[17,18,19,20]是否在I期试验中评估了主要安全性结果。为了确保临床试验内部和之间安全性数据的可比性，建议遵循数据收集、分析和报告的标准化方法。对于健康志愿者疫苗研究，美国食品和药物管理局提供的毒性分级标准[21]和布莱顿协作开发的案例定义[22]作为标准参考。

临床安全性实验室检测(如血液学、生物化学、尿液分析)也是在基线、规定的时间间隔和试验结束时收集的安全性数据的一部分。

免疫原性测定最好在良好临床实验室规范下进行验证(GCLP)。免疫学数据可以按照EMA指南的建议提供:[3]

• “应答者”或“血清转化”的个体的百分比[95%置信区间(CI)]。应答者或者是产生高于某一阈值水平的免疫应答的个体，或者是在接种疫苗后抗体浓度/滴度达到某一最小增量的个体。这些增量可能表示保护，也可能不表示保护。这些标准应在研究开始前在方案中定义。
• 几何平均浓度/几何平均滴度(95% CI)和接种前/后比率(几何平均比率)提供了每次接种后确定时间点抗体滴度的绝对值和增加。
• 反向累积分布(RCD)曲线显示疫苗接种者的百分比与抗体水平，这允许直接比较不同研究组中获得的应答。
• 如果适用，必须提供抗原特异性T细胞反应的数据，包括分化簇(CD)4+和CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和相关细胞因子。

特殊特点

减毒/灭活疫苗引起了对可能的传染原脱落、向接触者传播以及可能回复到更强毒性状态的关注。因此，此类I期试验的志愿者需要在密切监测的临床环境中进行深入研究，包括评估任何感染的临床症状。脱落的程度、途径和持续时间因疫苗类型和给药途径而异。免疫功能低下的人应在一段时间内避免接触此类疫苗，以避免感染间接感染。[2]

目标

其目的是确定疫苗制备、最佳剂量和用于确认性III期试验的时间表。这些研究具有预期的统计功效和确定的样本量，因此有望在安全性、免疫原性和疗效终点方面提供有临床意义的结果。[2,4,5]

II期研究评估了多个变量对免疫反应的影响，如年龄、种族、性别和母体抗体或先存抗体的存在(婴儿)，[2,4,5]并评估以下内容:[2,4,5,9,10,11,12,13,14]

• 首次接种疫苗的年龄[例如，在Rotarix的开发过程中，首次接种疫苗的年龄因营养状况、母体抗体的影响和扩大免疫计划(EPI)时间表等因素而异]。
• 疫苗剂量数(对于Rotarix，在II期研究中研究了两剂和三剂，而对于Gardasil，给药方案在整个临床开发过程中保持标准)。
• 疫苗剂量的顺序或间隔、给药途径、免疫持续时间、加强免疫的潜在需求以及免疫反应的定性方面。

在Gardasil的II期试验中，在36个月的随访中，与安慰剂组相比，接受活性疫苗组的妇女与人乳头瘤病毒6、人乳头瘤病毒11、人乳头瘤病毒16或人乳头瘤病毒18相关的持续感染发生率下降了90%。[23]在RTS，S的I/IIb期临床试验中，除了安全性和免疫原性之外，还通过比较症状首次临床发作的时间来评估疗效页（page的缩写）恶性疟接受RTS，S/AS02D疟疾疫苗的儿童中的疟疾。[24]

在II期试验中，如果确定了保护作用的免疫相关性，这将有助于将来以免疫反应为终点的临床研究结果的解释。[2,3,4]

研究人群

II期研究从多中心的目标人群中招募了数百至数千名受试者。[2,4,5]大量的人群使研究人员可以自信地得出结论，候选疫苗是安全的，具有足够的免疫原性，并且可能是保护性的。

根据研究目的，研究人群可以包括成人、青少年、儿童、婴儿甚至孕妇。然而，对于为婴儿开发的疫苗，通常遵循逐步降低的方法，其中在成人、青少年、儿童和婴儿中顺序进行试验。[5]在一项登革热疫苗试验中，对成人、青少年和儿童进行了单一试验研究。[25]此外，可以在不同的国家招募不同的人群，以降低成本、节省时间，并且仍然能够收集有意义的数据，以便能够进行下一阶段的开发(例如，Rotarix研究在巴西、墨西哥、委内瑞拉和新加坡同时进行)。[9,26,27]针对成人和青少年流行疾病的疫苗也在开发中。最近的例子是为宫颈癌开发的疫苗(Gardasil ),在这种情况下，II期研究在9-25岁的女性和男性人群中进行。[28,29]

研究设计、研究地点和结果

在随机对照设计中，对照安慰剂或另一种疫苗测试研究疫苗。这些研究通常在以社区为基础的研究地点进行，在这些地点可以进行控制性试验，也就是说，在这些地点可以获得关于人口的信息(人口统计、移民、性别比例、疾病模式等)。)和感兴趣的病原体/疾病(病原体的不同菌株、疾病严重性和模式、季节性)是可用的。

然而，根据所研究疫苗的类型，研究区域可能会有所不同，例如，Gardasil的目标人群是年轻人和青少年，因此研究人群的来源是学院、大学及其周围社区,[28,29轮状病毒疫苗研究招募了来自社区、医院和综合诊所的儿童和婴儿。[26,27]

为报告候选疫苗的部分效力而设计的II期研究在传染病高发病率的环境中进行，以便能够提供终点的良好读数。[5]例如:Rotarix在拉丁美洲和新加坡进行了两项类似的IIb期研究，以评估不同剂量浓度的安全性、免疫原性和疗效。这两项研究都是安慰剂对照的，采用几乎相似的样本量平行进行，并取得了良好的血清转换率，但拉丁美洲的试验也证明了对两种血清型轮状病毒的保护效力。[26,27]

从不同疫苗的临床途径可以清楚地看出，在进行第三期研究之前，需要进行多个第二期研究，以解决剂量、方案、年龄组和随访持续时间等变量的影响。[2,5]为了说明这一点，在RIX4414的临床开发期间进行的已发表研究列表见表2.[9]

在Rotarix的开发过程中，评估了婴儿营养状况的影响和口服脊髓灰质炎疫苗(口服活疫苗)的干扰。[30,31]随着临床开发的进行，疫苗配方也可能发生变化。因此，在开发不需要复溶的Rotarix液体制剂时，在II期研究中对冻干产品进行了测试。[32,33]

如I期研究所述，应评估候选疫苗中对免疫原的体液和CMI反应。[2,3,4疫苗的保护模式指导着免疫反应的测量。使用Rotarix(口服),监测血清IgA抗体浓度，[10]而在Gardasil(注射用)的情况下，测量血清IgG以确定血清转换率。[34很少情况下，II期研究可以成为以免疫标记为结果的许可的决定性研究。例如，在英国，C群脑膜炎球菌结合疫苗(MCC)的许可是基于无效力数据的血清学保护相关性。[35]

II期试验期间收集的不良事件类型(主动、主动、实验室)和收集方式(通过访问诊所和受试者日记卡/问卷)与I期试验相似。然而，由于II期研究具有统计学优势和更好的设计，它们能够在组间不良事件的分布和差异方面提供有意义的区分。在某些情况下，II期数据也可能提供关于特定不良事件的信息，这些信息应该在更大的III期试验中更仔细地评估。[4]

特殊特点

II期试验还可以通过人体攻击研究提供关于保护效力的初步信息，其中健康参与者被故意感染病原体。此类研究通常被称为IIa期研究，仅适用于选定的疾病，只要在科学和伦理上有正当理由，病原体不会导致致命感染，对可用的治疗没有耐药性，并且可以获得完全和成功的治愈。已经进行了人体攻击研究来测试候选疫苗对疟疾、伤寒和霍乱的初步功效。[36]

对于RTS，S，研究者进行了多项I/IIa期联合研究，以评估初步疗效。[7,8]

此类研究可快速评估候选疫苗在有限受试者中的有效性，从而避免在大型II/III期试验中数千人(主要是儿童和婴儿)不必要地暴露于可能无效的疫苗。因此，它允许更快的疫苗开发，并作为推进开发的一个可行/不可行的步骤。

目标

关键的III期试验，对于疫苗的注册和批准上市至关重要，评估最终制剂的效果。这些试验通常旨在评估疗效和安全性。疫苗效力(VE)定义为接种疫苗者(疾病或感染)发病率降低的百分比。如果未接种疫苗的受试者的发病率为Iu，接种疫苗的受试者的发病率为Iv，那么VE的计算公式为:[2]

(Iu-Iv/Iu)×100% =(1-Iv/Iu)×100% =(1-RR)×100%

其中Iu =未接种人群中的发病率；Iv =接种人群中的发病率；RR =相对风险。

疾病的发生是最常见的终点；然而，该试验可能基于其他临床终点，如感染发生率或免疫相关保护。[2,4]

研究人群

III期试验是从目标人群中招募数千名受试者的大规模临床试验。它们是在类似于未来常规使用的“现场”条件下进行的。

研究人群中疾病的发病率影响样本大小:低发病率意味着与疾病发病率较高时所需的人数相比，需要大量受试者来评估疫苗效力。在免疫学终点与临床保护相关的疾病中，它可以用作主要疗效终点，较小的样本量通常就足够了。[2]

研究设计、研究地点和结果

RCT被认为是“黄金标准”，参与者被随机分配接受研究疫苗或对照疫苗(安慰剂、不同疫苗或什么都不用)。前瞻性RCT控制变量，防止偏倚，并最大限度地提高检测试验疫苗和对照之间差异的机会。[2,3,4如果目前对这种疾病没有有效的疫苗，就采用优势试验设计。他们估计了与安慰剂对照相比，疫苗引起的疾病发生率降低的百分比。为了与现有疫苗进行比较，计划进行一项非劣效性试验，以证明新疫苗引起疾病或感染的相对风险不大于现有疫苗。[2,3]

RCT还通过对受试者子集进行更长时间的随访，提供了可能的长期保护和加强疫苗接种需求的早期指示。[2,3一项单独的研究可能无法解决所有问题；因此，通常有必要在不同的条件、疾病模式和人群下测试疫苗。

为了获得疫苗效力，可以计划干预研究(将疫苗作为干预措施分配给研究参与者)或观察研究(对接受或未接受疫苗的个体进行观察/随访)。尽管观察性研究通常是许可后评估的一部分，但在特殊情况下，它们也可以被视为许可前评估的一部分。在这样的研究中，参与者不是随机分配的，个体也不是对疫苗接种不知情的。[2]

疫苗效力也可以通过分组随机试验来研究。这种组/群随机试验研究疫苗在社区中提供的间接保护。然而，对于许可研究，个人随机化研究是首选，因为如果产品不提供任何直接保护，它不太可能有任何间接影响。此外，安全性评估很难在群集随机试验中进行。[2,37]

随机对照试验的可能替代方法包括:[2,3]

• 继发感染率研究或家庭接触研究(可以是随机的):这些是高继发感染率感染的暴露前队列试验。干预的单位可以是个人、家庭或社区。间接影响是未接种疫苗的个体生活在接种疫苗的社区或生活在可比的未接种疫苗的社区中的结果差异。这种临床试验尚未用于疫苗许可，但在不久的将来可能会变得普遍。
• 观察性队列研究:当RCT在伦理上不合理，或临床终点需要长期随访(如新生儿乙肝疫苗接种)或个体数量太大而无法随访时，可以考虑。

为了选择临床试验地点，研究基线流行病学是至关重要的。这意味着需要关于定期人口普查、移民、职业、出生率、特定年龄死亡率、特定年龄目标疾病发病率和流行率、传播风险和临床表现(包括共病发病率和流行率)的数据。了解疾病的完整临床谱和暴露的季节性是至关重要的。[2例如，在婴儿现场开始RTS，S试验之前，评估了以下参数:[38]

• 1-5岁儿童临床疟疾的特定地点发病率。
• 试验中使用的监控系统。
• 疟疾流行指标:1-5岁儿童的疟原虫指数、脾肿大、贫血和寄生虫密度。

还建议定义人群的实验室值，以避免不必要的排除。[2]此外，应与当地社区代表建立全面对话，解释拟议研究的关键方面，并向他们保证在研究期间将遵循最佳和符合道德的做法。可以执行知情同意程序的模拟运行。受试产品是研究性的，可能对受试者有任何益处，也可能没有，一些受试者将接受安慰剂，这些事实也必须传达。

在针对传染病的疫苗的III期研究中，选择的终点应该对公共卫生具有重要意义，并且应该具有临床重要性。保护效力的评估通常集中在疫苗预防临床疾病的能力上。然而，如果生物体引起一系列感染(例如，从轻度感染到临床疾病到严重疾病)，那么可以根据建议的适应症仔细选择主要终点。[2,3]可以评估的各种感兴趣的疫苗效果有:[39]

• 疫苗对易感性、定居、进展、致病性和传染性的效力。
• 疫苗总效力。
• 接种疫苗对未接种者的间接影响。
• 接种疫苗对接种者的总体影响。
• 总体人口水平的影响。

疫苗效力通常根据单一终点进行评估(例如，rota rix III期研究中的严重胃肠炎[40]);但是，也可以研究复合疗效终点[例如，生殖器疣、外阴或阴道宫颈上皮内瘤形成(CIN)或癌症的发生率，以及CIN、雄激素不敏感综合征(AIS)或与人乳头瘤病毒6型、11型、16型或18型相关的癌症的发生率是评估Gardasil的复合终点[41,42,43].

在RTS，S的III期试验中，主要终点是评估对临床疟疾疾病的疗效，还有多个次要终点，包括对严重疟疾的疗效、严重贫血事件和疟疾住院治疗。[44]在选择终点时，需要注意的是，终点越严重，其发生率越低，这反过来降低了研究疫苗影响的概率。应仔细选择主要终点，因为这通常将决定试验的规模。剩下的结果可以作为次要终点来研究。

为了准确识别临床保护研究的终点，需要通过实验室方法、抗原检测和临床图片来确认病例，以支持临床病例定义。[2,3,5]试验终点的病例定义应在方案中明确定义，例如，在Gardasil的III期研究中，研究者接受了肛门生殖器检查、阴道镜检查和宫颈样本分类的标准方案。[41,42]同样，在Rotarix试验中，使用标准病例定义来定义严重胃肠炎发作。[40]诊断的有效性对于评估疗效或安全性最为重要。如果在预许可临床开发期间，不存在用于确定感染和/或感染进展的有效方法，则可以使用实验性实验室方法。研究报告中包括用于确定病例的方法的灵敏度、特异性和重现性。在将疾病预防作为终点的临床试验中，应该做出相当大的努力来建立保护的免疫学相关性。[2,3,4,5为了确定免疫原性，通常以预定的时间间隔从免疫人群的子集和被归类为疫苗失败的人群中收集血清学数据。[2,3,4]

在许可前研究中，建议招募约3000名受试者。[3]但是，当III期研究以安全性作为主要终点时，会出现大量样本，例如，在一项7价肺炎球菌结合疫苗研究中纳入了超过37000名受试者，[45]而对于Rotarix46]和RotaTeq47] ~63，000和~70，000名婴儿受试者分别被评估以检测肠套叠的风险。

如果第三阶段的结果证明有效和安全，疫苗制造商可以向国家监管机构提交申请，许可和销售该产品。

财政支持和赞助

比尔和梅林达·盖茨基金会(BMGF)和印度科技部生物技术司。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。