非特异性效应对疫苗测试、批准和监管的影响

Christine Stabell Benn

摘要

目前的疫苗检测和监管框架是在认识到疫苗除了针对疫苗特异性疾病的作用之外，还可能具有影响无关疾病风险的“非特异性作用”之前建立的。流行病学研究积累的证据表明，疫苗在某些情况下可以影响全因死亡率和发病率，其影响方式无法用预防疫苗靶向疾病来解释。减毒活疫苗有时与死亡率和发病率的降低有关，且降低幅度大于预期。相比之下，一些非活疫苗在某些情况下与全因死亡率和发病率的增加有关。对女性个体的非特异性影响通常大于男性个体。免疫学研究提供了几种机制，解释了疫苗如何调节对无关病原体的免疫反应，如通过训练的先天免疫、紧急粒细胞生成和异源T细胞免疫。这些见解表明，测试、批准和监管疫苗的框架需要更新，以适应非特异性效应。目前，在I-III期临床试验或上市后安全性监测中，非特异性效应没有被常规捕获。例如，白喉-破伤风-百日咳疫苗接种后几个月发生的肺炎链球菌感染不被认为是疫苗接种的影响，尽管有证据表明它很可能对女性个体产生影响。在这里，作为讨论的起点，我们提出了一个新的框架，该框架考虑了疫苗在III期试验和上市后的非特异性效应。

1导言:用于测试、批准和管理疫苗目前的框架

疫苗被描述为生物制剂，其通过诱导产生病原体特异性抗体的B细胞、记忆B细胞、T记忆细胞或细胞反应的组合来诱导针对特定病原体的免疫，所述B细胞、记忆B细胞、T记忆细胞或细胞反应的组合记住病原体并在感染攻击时快速反应。众所周知，疫苗可能会引起频繁但一般较轻的不良反应，如注射部位疼痛、发红、酸痛，可能还会在接种疫苗后的几天内出现发热或疲劳。人们还认为，在极少数情况下，疫苗可能会引起严重的不良反应，这种不良反应可能在接种疫苗后数周至数月发生。

目前的临床测试和批准过程是建立在以下普遍接受的概念之上的。在第一阶段的试验中，一小群健康的志愿者接受了候选疫苗。在第二阶段，疫苗被注射给那些特征与新疫苗旨在。在第三阶段，疫苗以随机和盲法的方式提供给数千名参与者，包括干预组和对照组，测试其有效性和安全性。功效通常是首要目标；安全通常是第二目标。通常通过比较接种组和对照组疫苗特异性疾病的发生和/或针对临床疾病的保护相关性来评估效力。对于III期试验应该如何收集安全性数据，目前还没有标准化的方案，但是有一些指南。通常，安全性数据分两组收集和报告。“请求的”不良事件(AE)是与反应原性相关的预期事件，如注射部位的疼痛、发红和肿胀，通常在疫苗接种后2周内收集。“主动”事件是参与者自发报告的意外事件。它们通常在最后一次给药后4周内收集。此外，随访受试者的严重不良事件(SAEs任何原因导致的死亡和住院)以及最后一次给药后6个月内特别关注的任何预先指定的AE。对于含有新佐剂的疫苗，建议在最后一次给药后至少随访12个月，以便记录任何自身免疫性疾病或其他免疫介导的AE。

罕见的AE通常不会在临床试验中出现程序，即使他们这样做，通常也很少有案例得出因果关系的结论。例如，如果一种疫苗在1/10，000的病例中引起严重的不良反应，那么一项对30，000名受试者的研究就有95%的机会检测出哪怕一个病例。因此，在疫苗上市后，有一个报告系统，疫苗供应商和公众可以报告健康问题(“上市后安全监督”)。如果对疫苗在现实生活中的有效性和安全性有疑问，监管机构也可以要求进行第四阶段试验，即授权后的安全性研究。这个框架很好地向市场提供了许多新疫苗；对疫苗所针对的特定疾病有效的疫苗，并且我们有合理的把握该疫苗不会导致频繁发生会改变效益/风险平衡的严重事件。

然而，现在显而易见的是，疫苗可能以当前框架建立时未预见到的方式影响其他疾病的风险。在这里，我们建议需要一个新的测试、批准和监管疫苗的框架。该框架包括评估疫苗对除目标感染以外的感染的影响，以及对整体健康的影响(如全因死亡率、全因住院率或全因就诊率)。

在下文中，我们提供了这一观点的背景，它是基于疫苗非特异性作用的发现。随后，我们概述了拟议框架的轮廓，作为讨论的起点。

1.1 疫苗非特异性效应观察:流行病学研究

历史上，有轶事证据表明天花疫苗降低了许多其他疾病的风险。卡介苗(BCG)疫苗的共同发明人卡尔梅特指出，巴黎接种BCG疫苗的儿童死亡率降低了75%，这远远超出了结核病预防的解释；他特别指出，这种疫苗可能有额外的好处，可以增强对其他感染的抵抗力。在20世纪60年代和70年代，俄罗斯病毒学家伏罗希洛娃进行了大量的活肠道病毒试验，包括口服脊髓灰质炎疫苗，并发现它们显著降低了流感感染的风险。

在20世纪80年代，当丹麦-几内亚现场站Ban- dim健康项目开始对常规使用的儿童疫苗的总体健康影响进行系统调查时，很明显大多数疫苗对全因死亡率和发病率的影响超过了对目标疾病预防的解释。这些效应被称为疫苗的“非特异性效应”。

减毒活疫苗和非活疫苗的效果存在差异。减毒活疫苗具有广泛有益的非特异性作用，最近注射疫苗时观察到的有益的非特异性作用。例如，与未接种活疫苗的儿童相比，接种活疫苗的非洲儿童的全因死亡率明显较低，而且这种差异不能用疫苗靶向感染导致的死亡率差异来解释。因为这种情况下的死亡率主要是由传染性疾病引起的，这表明疫苗降低了对无关感染的易感性或其严重性，并且在有可能根据死亡原因进行分层的情况下，研究显示了对传染性死亡的特殊效果。观察到四种活疫苗的全因死亡率低于预期:含麻疹疫苗、天花疫苗、卡介苗和口服脊髓灰质炎疫苗。最初的数据来自观察研究。很难在随机试验中测试已经批准的疫苗，但在某些情况下，这是可能的，例如，通过随机选择不同年龄的儿童接种疫苗，允许在早期组和晚期组接种疫苗的时间窗内进行无偏倚的比较。这种随机试验在很大程度上证实了有益的非特异性卡介苗的效果，麻疹疫苗，以及口服脊髓灰质炎疫苗。然而，调查结果并不总是一致的，解释为可能是由于疫苗菌株（或毒株）的差异，一些菌株（或毒株）比其他菌株（或毒株）具有更强的免疫效果，或由于与其他疫苗的相互作用在试验设置之间的频率不同。因此，非特异性效应依赖于上下文。

与活疫苗相比，一些非活疫苗虽然对疫苗的目标疾病有保护作用，但在某些情况下可能会增加其他感染的风险，特别是在女性个体中。例如，在低收入环境中，接种非活疫苗白喉-破伤风-百日咳(DTP)疫苗的女性个体的死亡率比未接种疫苗的女性个体高1.5-2倍，其风险也比接种DTP疫苗的男性个体高。在六种非活疫苗中观察到这种模式:五价疫苗(百白破+乙肝和乙型流感嗜血杆菌疫苗)，乙肝疫苗，灭活脊髓灰质炎疫苗，甲型H1N1流感疫苗，RTS，S疟疾疫苗。这在所有研究中并不一致，所以非特异性的影响，无论是积极的还是消极的，都是可以改变的——最明显的是性别，但也受到其他类型疫苗管理等因素的影响。

当给定的疫苗是最新的疫苗时，这些非特异性效应最明显。大多数研究是在儿童中进行的，他们通常经常接种疫苗，因此，如果没有其他疫苗，很少有关于非特异性作用持续时间的研究。然而，非特异性效应似乎至少持续6个月，有时会持续很多年。疫苗的非特异性效应最初是在低收入环境中观察到的，低收入环境因传染病死亡率高，但在一些高收入环境的研究中也报道了非特异性效应，这些研究评估了非针对性传染病住院的风险，证实疫苗可以影响无关感染的风险。

1.2 疫苗非特异性效应背后的免疫机制

免疫学研究支持了流行病学研究的一致观察结果，证明了至少三种疫苗介导的免疫系统效应，可以解释疫苗如何影响无关感染的风险。首先，已经证明几种疫苗改变了先天免疫细胞对随后的不相关挑战的反应能力，“训练有素的先天免疫”。接种卡介苗的人的单核细胞和自然杀伤细胞显示出促炎细胞因子，不仅在结核分枝杆菌(特定病原体)的刺激下，而且在无关病原体如金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的刺激下。这是通过促炎细胞因子基因的启动子和增强子的表观遗传变化介导的。临床意义已得到证实:当在用黄热病活疫苗攻击前给人类志愿者接种卡介苗时，循环中的黄热病病毒载量减少。同样，在人类实验研究中，卡介苗改变了实验性疟疾感染的进程。在最近的一项研究中，膀胱癌患者膀胱内灌注卡介苗可诱导训练免疫，并降低呼吸道感染的风险。先天性免疫训练已被证明用于活疫苗，如卡介苗和天花疫苗以及最近的腺病毒新冠肺炎疫苗，并可能解释为什么这些疫苗具有有益的非特异性效果。相比之下，一些非活疫苗(百白破疫苗，伤寒疫苗，以及非重复天花疫苗)已被证明诱导对不相关的病原性挑战的先天免疫耐受。对其他致病原的先天耐受性增加可以解释为什么非活疫苗与对其他感染的易感性增加有关。然而，诱导先天免疫训练的活疫苗和诱导先天耐受的非活疫苗的模式并不完全一致，因为最近一些非活疫苗如灭活流感疫苗与诱导训练免疫有关，尽管这些作用似乎依赖于制剂中的佐剂。

第二，已经证明给予卡介苗导致紧急颗粒细胞生成，扩大中性粒细胞储存池，从而在对非疫苗病原体的持续或后续感染的反应中大量释放它们，这是出生时接种卡介苗对出生后第一个月的全因死亡率具有强大保护作用的合理解释。第三，疫苗可以诱导交叉保护性T细胞，这些T细胞可以对与疫苗病原体无关的病原体做出反应。例如，在人类中，交叉反应性流感病毒特异性CD8⁺ T细胞可促进EB病毒相关传染性单核细胞增多症的淋巴细胞增殖疫苗非特异性效应性别差异背后的免疫学机制尚未被完全理解，但有充分证据表明，男性和女性个体对病原体攻击有不同的免疫反应，并且它们表现出不同的动力学和动力学。因此，基于性别的差异应预期结果。

尽管仍然缺乏将免疫非特异性效应与临床异源效应联系起来的研究，但现在已经清楚的是，疫苗会影响免疫系统诱导疫苗特异性免疫之外的其他方法。这为流行病学研究增加了生物学上的合理性，这些研究表明疫苗可能会影响无关感染的风险。这一新知识使得重新评估当前疫苗测试、批准和监管框架成为必要。

2 现行做法中的差距

2.1 对疫苗对无关传染病和全因死亡率和发病率的影响评估不足

目前的III期试验可以将无关的感染记录为AE，但此类事件是“不请自来”的，只有在研究参与者或研究者怀疑时才会报告。如果随访期间不相关的感染导致死亡或住院，它们将被记录为SAE，但研究通常无法检测组间SAE的显著差异。如果治疗之间的严重不良事件发生率存在统计学显著差异，指南规定应谨慎解释这些差异，除非试验旨在解决关于此类终点的预先指定的假设。此外还规定，在决定是否需要进一步的许可前或上市后试验以调查和量化潜在风险时，应考虑SAE可能与疫苗接种相关的生物学可能性。根据目前的观点，相关的疫苗诱导效应仅是病原体特异性的效应:如果两组中由无关感染引起的SAE的发生率有显著差异(干预组的风险比对照组低或高)，这很可能归因于偶然性，因为从生物学角度判断这是由疫苗引起的是不合理的。

许可证后、卫生专业人员和非专业公众几乎不认为接种后可能几周至几个月发生的不相关感染可能与接种后的缺陷有关，因此报告此类事件不会或非常有限。因此，有可能在疫苗接种计划中引入一种新疫苗，该疫苗与对其他感染和全因死亡率和发病率(阳性或阴性)的影响相关联，而不会被检测到。

例如，世界卫生组织于1989年在麻疹感染率高的地区推出的“高滴度”麻疹疫苗(HTMV)对麻疹具有完全的保护作用。与数百名接受标准麻疹疫苗的儿童和63名未接种疫苗的儿童相比，它的引入是基于它在存在母体抗体的情况下诱导血清转化和缺乏不良反应的能力。当独立研究人员在随机试验中检查疫苗的非特异性效果，比较HTMV和标准麻疹疫苗时，与标准麻疹疫苗相比，HTMV与女性死亡率加倍相关。作为回应，世界卫生组织于1992年撤回了HTMV，当这些发现被重复了几次。之后进行的荟萃分析结果指出，鉴于非洲当时的死亡率水平，继续使用高温透热疫苗可能会导致非洲每年多死亡50万名女性。如果独立研究人员没有评估HTMV对整体健康的影响，在女性个体中引入HTMV的负面非特异性和致命性影响可能会被忽视。即使观察到了过高的死亡率，根据目前对疫苗机制的认识，很少会想到HTMV的引入可能与致命的非特异性效应有关，因为疫苗被认为是有效和安全的。类似地，当前的实践不允许检测疫苗的有益的非特异性效果。

2.2 上下文无关与上下文相关

许多研究表明，女性个体比男性个体产生更强的抗体反应，但也有更多的副作用。尽管免疫反应的强度可能因性别和其他因素，如年龄和地理纬度而异，但目前的临床实践在很大程度上假设疫苗缺陷是环境独立的，也就是说，正确应用的疫苗将在大多数个体中诱导特异性保护。III期临床通常旨在纳入两性，但通常采用非常狭窄的纳入和排除标准。可能影响免疫系统的其他健康干预措施，如随访前或随访期间接种的其他疫苗，很少被考虑在内；可以对同时使用的疫苗进行研究，但仅限于检测是否干扰了免疫反应的产生或不可接受的反应原性。

如导言中所述，相比之下，疫苗的非特异性影响因环境而有很大差异。对疫苗的免疫反应不限于特定的B和T细胞，而是受接种时免疫系统状态的影响，包括影响免疫系统的其他干预和外部因素。这种相互作用可能不会被疫苗学家考虑，但在药理学中是众所周知的，它标准做法是寻找相互作用，例如，影响细胞色素P450的药物之间的相互作用。非特异性效应可能强烈依赖于疫苗接种的临时顺序。例如，在接种含麻疹成分的活疫苗后接种非百白破活疫苗与女性全因死亡率增加相关，而在接种百白破疫苗后接种含麻疹成分的疫苗与全因死亡率降低相关。其他已确定的效应调节剂包括影响免疫系统的干预措施，如维生素A补充剂，以及影响免疫状态的并发症。维生素A补充剂的效果更多地取决于所用的疫苗，而不是维生素A缺乏的程度，在接种含麻疹成分的活疫苗时非常有益，但在接种非百白破活疫苗时则不然。交互作用也可以跨代发生。母亲接种疫苗可能会影响其子女对疫苗的非特异性反应，例如，接种卡介苗的母亲的子女比未接种卡介苗的母亲的子女受益更大。

因此，目前的做法有两个重要缺陷:它没有强调对无关感染的非特异性效应和总体健康效应的系统评估，也很少考虑效应修正因子。

3 提议的新框架

为了检测疫苗是否对整体健康有重要的非特异性影响，我们提出了一个新的框架来测试、批准和管理针对尚无疫苗的疾病的疫苗(表1)[如果已经有针对该疾病的已批准疫苗，还会有其他考虑因素:例如，是否应该在随机试验中直接比较新疫苗和已批准疫苗；如果已经对批准的疫苗进行了非特异性效果评估，这将是有意义的。

3.1 三期试验

• 试验应包括预期的目标人群，正如已经推荐的，但并不总是遵循。

• 对照组应该只使用生理盐水、另一种中性治疗或没有干预措施——而不是另一种可能有非特异性缺陷的疫苗或佐剂，因此不是真正的对照组。

如果可能的话，理想情况下，试验应在足够大的研究人群中进行，以预先指定的确定程度排除疫苗导致严重后果的任何主要风险，如全因死亡率或住院率增加。

表1当前和建议的疫苗安全性评估

• 所有症状的系统随访应至少持续12个月，以记录全因健康结果、非特异性影响(阳性和阴性)和可能的AE。在整个病程中出现的所有症状应按照症状/疾病类别以及性别和年龄进行编码。它们应该在试验出版物中报告，并向监管机构报告足够详细的信息，以便独立研究人员进行审查。

• 生物合理性评估应包括无关感染或感染严重性增加可能是由非特异性效应引起的可能性，例如，接种百白破疫苗数月后发生的肺炎链球菌感染很可能是疫苗的一种效应。

• 应分析和报告特异性和非特异性疫苗效果，从随机分组那天起应用意向性治疗原则。

• 疫苗试验应系统地登记和报告随访期间提供的可能影响免疫系统的其他干预措施，例如，如果参与者接受了其他疫苗。应在此类额外干预前后报告疗效和安全性。

• 同时，建议为积极和消极的非特异性效应寻找适当的生物标记。在未来，这种生物标志物可能已经在I/II期试验中作为“停停走走”的信号。

3.2 上市后测试

一旦疫苗获得批准，应随机分配，以确保随着时间的推移，对最初可比的接种人群和未接种人群进行跟踪和比较。这将有助于发现其他疾病的发病率或严重程度的差异，并提供对疫苗的总体健康状况及其成本效益的评估。有几种方法可以做到这一点。一种方法是以整群随机试验的形式引入新疫苗；随机化单元可以是全科诊所、市或地区。这种基于人群的随机试验已经在芬兰进行。

或者，该疫苗可以通过逐步楔形设计逐步引入。例如，在一个地区开始接种疫苗，然后经过数月或数年，逐步将其引入其他地区。

上市后评估的最终设计(无论是作为随机试验进行，还是通过逐步展开或其他方式进行)应基于III期试验的先验知识和关于疫苗类型的信息。根据目前的证据，如果它是一种新的疫苗类型，或者如果疫苗是非活疫苗，它应该提示随机试验。此外，如果III期试验不显示对全因死亡率或发病率的影响与基于疫苗对目标疾病的作用的预期一致，和/或如果收集的生物标志物和/或免疫学研究显示先天免疫耐受性增加的信号，这应促使进行更彻底的IV期评估。

重要的是，这些上市后评估应包括背景信息，因为如上所述，疫苗对整体健康的影响取决于性别等因素，并可因接受者的疫苗接种状态、接受者在随访期间接受的其他疫苗和干预以及可能影响免疫系统的其他因素而改变。至少，一个项目应该分别评估新疫苗对女性和男性个体的整体健康影响。这些建议将逐步导致建立一个关于具有临床后果的疫苗相互作用的全球知识数据库，以及测试这些相互作用的方法。

3.3 经济因素

疫苗进行III期临床试验的费用目前由开发商负责。扩大III期临床试验以纳入更多参与者的前景带来了相当大的相关成本。然而，如果取得更有力的结果，这可能会减少对一些许可后研究的需要，而除了特殊疾病保护之外的额外健康益处可能导致更广泛地接种疫苗，不可避免地得到政府和卫生当局的支持。因此，政府-私营部门有可能共同赞助疫苗III期临床试验。许可后的评估可以作为第四阶段的试验进行，由开发商与政府合作赞助进行。的确，对许可证后评价的监督最好放在卫生当局的唯一管辖范围内，以确保真实性。

3.4 道德考量

提议的框架提出了一些重要的伦理考虑。即使在没有任何疫苗的情况下，一些人也会认为对照组应该有某种类型的干预。然而，正如世界卫生组织专家小组所认可的，当不存在有效和安全的疫苗时，在疫苗试验中使用安慰剂在伦理上是可以接受的。

持续时间较长的较大的III期试验可能导致新疫苗的发布延迟。一种新疫苗的随机或逐步推出将意味着，从批准之日起，不会让所有人都获得该疫苗。然而，鉴于生产能力限制的现实，加上新疫苗的发布往往缓慢，所建议的框架不仅现实，而且可能更有利于人口的整体健康。

越来越多的证据表明，疫苗对免疫系统有广泛的缺陷，从而导致其他感染的风险，并最终导致全因死亡和发病的风险，这一点已不容忽视。忽视疫苗的非特异性缺陷将面临新疫苗增加全因发病率甚至死亡率的风险，从而严重破坏疫苗项目的可信度。例如，如果独立研究者没有发现非特异性缺陷，那么HTMV的引入将导致儿童死亡率的大幅增加。

我们相信公众会从健康、科学和经济的角度理解这种合理方法的逻辑。最有可能的是，这些举措将解决安全问题，并增加对卫生当局的信任，以缓解疫苗犹豫，并反击反疫苗运动的言论。

4 结论

目前，有一个完善的测试、批准和监管疫苗的框架。然而，就我们今天所知，我们并没有在引入疫苗之前对其进行最佳测试。越来越多的证据表明，疫苗对免疫系统和无关感染的风险有广泛的影响。为了优化疫苗效益，减少可能的伤害，并保持公众信任，有必要记录给定疫苗对整体健康的净有益效果。通过这篇文章，我们希望就如何最好地实现这一目标展开讨论。

Benn CS, Amenyogbe N, Björkman A, Domínguez-Andrés J, Fish EN, Flanagan KL, Klein SL, Kollmann TR, Kyvik KO, Netea MG, Rod NH, Schaltz-Buchholzer F, Shann F, Selin L, Thysen SM, Aaby P. Implications of Non-Specific Effects for Testing, Approving, and Regulating Vaccines. Drug Saf. 2023 May;46(5):439-448. doi: 10.1007/s40264-023-01295-3. Epub 2023 Apr 19. PMID: 37074598; PMCID: PMC10116894.