由病毒引起的传染病一直是人类健康中最具挑战性的问题。具有高传染性和高死亡率的疾病尤其令人担忧，在过去，人们将此类疾病视为灾难或惩罚[1]. 然而，随着各种疫苗的开发，在确定病毒感染的病因学和微生物学知识方面的进步，使人类克服了对死亡的非理性恐惧。疫苗的发明被认为是医学史上最大的胜利之一。疫苗接种挽救了数百万人的生命，其重要性仍在增加。
尽管许多努力都集中在生产合格和有效的疫苗上，但在保护人群免受可能导致流行病或大流行的疾病（例如，2014年埃博拉病毒疫情）影响方面，还没有足够的障碍[2，三，4]. 因此，研究人员正试图增加疫苗可以预防的疾病数量，并通过这样做，扩大未来将受益于疫苗接种的目标人群。此外，疫苗开发战略正在根据特定国家的特定经济和卫生要求进行调整。这一趋势直接影响到正在开发的产品以及临床试验的数量和类型。这就是为什么医生和其他参与疫苗开发的人应该对当前的范式保持警惕。
本文简要总结了临床疫苗发展的过去和现在的趋势。其目的是通过提供最新信息来提高对疫苗开发的了解。
人类开发和应用“疫苗样”物质的历史始于古代。希勒曼[1]用简明的图表描述了这段历史(图1). 根据这一图表大纲，我们生活在疫苗开发的现代时代，这一时期比历史上任何其他时期都更加成功和富有成效。这一进展取决于获得的大量财政支持（左栏）。
使用基于经验和观察的知识，12至15世纪的人们实践“变异”[1，5]是已知的第一种人类免疫方法。天花患者脓疱中的粉状痂或液体被插入患者皮肤上的浅刮痕中。这种技术的许多变体在中国、中东和非洲被使用，并在17世纪在欧洲广泛传播。1796年，爱德华·詹纳（Edward Jenner）对这项技术进行了第一次科学研究，当时他在一项基于启蒙学说的人体实验中使用了牛痘病毒而非天花痂。这就是“疫苗”一词的由来和疫苗学的起源[1，6].
尽管詹纳取得了历史性的成就，但由于对微生物学的基础知识不足，一个多世纪以来一直没有开发出新疫苗。19世纪末，路易斯·巴斯德、罗伯特·科赫、埃米尔·冯·贝林和保罗·埃利希等英勇的科学家发现了免疫学和免疫治疗的基本原理，并发展了免疫学的实验方法学，从而开创了疫苗学的下一个阶段[1]. 在他们的开创性研究之后，进行了许多其他研究，并改进了法规（例如，1902年的《生物制品控制法》），从而开发出有效的活疫苗和/或减毒疫苗。到1930年，研制出了新的疫苗，用于预防狂犬病、伤寒、白喉、志贺氏菌病、结核病、破伤风和百日咳等疾病[1，7，8]. 然而，在此期间，由于资金有限，疫苗研究仅限于公共和/或军事需要领域（第一次世界大战）。
1931年，Good paste发现有胚胎的鸡蛋中有病毒生长，这开始了向疫苗大规模生产的重要转变。在此基础上开发了各种制造技术。此外，在此期间，科学有效性得到提高的大规模人体测试数量有所增加。随机、盲法和使用对照组的方法有助于提高疫苗安全性和有效性评估的准确性。1930年至1950年间，特别是第二次世界大战期间，军事目的仍然是疫苗开发的强大动力。此后，包括公共机构和基金会（例如，世界卫生组织和洛克菲勒研究所）在内的其他机构也提供了支持[1]. 在此阶段开发了腺病毒、脊髓灰质炎病毒、乙型脑炎病毒和流感病毒疫苗[9，10].
在20世纪下半叶，由Hilleman定义[1]随着现代的发展，与疫苗产品的筛选和生产相关的科学进步使得新型疫苗的开发成为可能。普洛金和普洛金[11]将同一时期视为疫苗开发的黄金时代。这个时代始于20世纪60年代针对麻疹、腮腺炎和风疹（MMR）开发的三种经典减毒疫苗[12]其次是20世纪70年代的水痘-带状疱疹病毒疫苗和日本脑炎灭活疫苗。所有这些疫苗在其生产过程中都涉及在受控条件下用于特定目的（即衰减）的细胞培养技术。灭活的甲型肝炎全病毒和细胞培养衍生的狂犬病病毒也使用类似的方法开发成疫苗产品。
直到20世纪80年代，细菌荚膜多糖与蛋白质的结合才在现实世界中得到应用，尽管埃弗里和戈贝尔早在20世纪30年代就提出了这一观点[13]. 由于这项技术，针对流感嗜血杆菌介绍了b型脑膜炎球菌和肺炎球菌。还开发了针对各种细菌血清型的多价疫苗[14，15]. 利用基因工程开发重组病毒疫苗是疫苗学发展的另一个重要步骤。这种疫苗的第一个例子是乙肝疫苗[16].人乳头瘤病毒疫苗是另一个重要的例子[17]. 这类疫苗大大提高了疫苗的安全性，降低了使用从感染患者获得的纯化灭活抗原的风险。
为了满足社会对安全有效疫苗的需求，临床疫苗开发过程已经改进了一个多世纪。与化学药物类似，疫苗的临床评估通常包括三个阶段(图2). 整个过程需要10-15年，需要大约10亿美元的预算。在临床评估之前，应明确制定疫苗特异性开发计划，以确保高效和成功的开发。这包括以下内容：1）确定目标人群（主要是具有特定人口特征的健康人群）及其社会文化因素；2） 目标疾病和疫苗本身的风险评估；3） 了解目标疾病的发病率和环境因素；4） 确定给药剂量和给药途径；5） 诱导群体免疫的计划；和6）监管策略。与传统药物开发相比，临床疫苗开发的一般特征总结如下表1.
在“第一阶段”临床试验中对候选疫苗的可接受安全性和反应原性进行了人体研究[18]. 在这一阶段，安全性和耐受性作为主要终点在局部和系统层面进行评估。经常进行剂量范围和/或重复剂量研究。可以收集有关免疫原性和疗效的初步信息[18，19]. 这些试验通常被设计为随机、双盲、安慰剂对照、单中心研究。根据产品的特点，可以选择交叉或并行设计。统计分析通常是描述性和探索性的，因为试验只涉及少量参与者（20-80人），因此无法获得验证性试验所需的足够信息[19]. 在“人类第一”环境中，应更加关注减毒活疫苗，因为其风险往往高于灭活疫苗[20].
在“第二阶段”，应确保疫苗产品的“概念验证”（PoC）。本阶段的临床试验旨在证明相关活性成分的免疫原性和候选疫苗在目标人群中的安全性，并确定候选疫苗的最佳剂量、初始时间表和安全性[19]. 这些目的通常通过将临床试验分为“IIA期”和“IIB期”来实现在设计这些临床试验时，考虑了与宿主免疫反应相关的多个变量。还包括临床适用疫苗方案的决定因素，如剂量和剂量数量、剂量之间的顺序/间隔以及给药途径。疫苗效力可以使用定义明确的替代参数进行评估。大多数临床试验包括与安慰剂/活性对照组的平行组比较。进行前瞻性和验证性统计分析，应根据预先定义的免疫反应标准（例如抗体和/或细胞介导免疫）定义和描述应答者的百分比。
产品许可前临床评估的最后一步是“第三阶段”试验。该阶段旨在提供上市批准所需的关键结论，并且必须在大规模目标人群中评估免疫活性成分配方的有效性和安全性[18，21]. 强烈建议将临床结果作为比较疗效的参数（例如，与安慰剂/活性对照组）。因此，血清学数据通常是以预定的时间间隔从至少一部分免疫人群中收集的。二期和三期临床试验的设计相似，但三期试验的规模要大得多。考虑到现代疫苗接种战略，在同一时间接种多种疫苗，定期评估与其他疫苗的相互作用和/或干扰。有时不可能进行验证性研究，以确定含有相同抗原的产品的保护效果，这些抗原已被普遍使用和/或其目标疾病的发病率很低[21].
对在上述开发过程中获得的信息进行总结并提交给监管机构，以支持营销批准申请。世卫组织和每个监管机构都有自己的指南，以确保所提供信息的质量[21，22]. 例如，美国食品和药物管理局（FDA）将该过程称为“生物制品许可证申请”（BLA）。多学科FDA审查小组审查进行风险效益评估所需的疗效和安全性信息，并由疫苗和相关生物产品咨询委员会（VRBPAC）提供建议。还审查了标签内容的适当性和制造过程的可靠性[23]. 尽管疫苗可能已获得许可，但为获得许可而提供的安全信息被认为是不够的，因为当时只有几千人可能接触过该疫苗。因此，许多疫苗都要进行许可后（“第四阶段”）研究。在美国，建立了疫苗不良事件报告系统（VAERS），以检测与疫苗相关的不良事件的可能信号[24].
21世纪疫苗学最重要的方面之一是通过开发针对新出现的感染、肿瘤和慢性病的新疫苗来扩大目标人群。最终，现代疫苗接种的目标可以表达为通过疫苗接种预防或治愈尽可能多的疾病。Rappuoli等人[25]用一个简单的图形表示这个概念(图3). 应对这一挑战需要增加全球非传统人群的疫苗临床试验数量，以及成功开发新疫苗所需的科学专门知识[26]. 最近发起了许多倡议，包括疫苗十年、千年发展目标和美国医学研究所共识研究确定和优先考虑新预防性疫苗促进发展。
另一个重点是在过去几个世纪疫苗取得巨大成功的基础上进一步提高疫苗的效力和安全性。从疗效角度来看，最重要的关键词是“佐剂”[25]. 许多疫苗产品以疫苗和某种佐剂的混合物的形式获得许可或正在开发中(表2). 目前大多数许可的佐剂疫苗产品都针对流感。随着人口老龄化，对佐剂重要性的重视程度逐渐提高。由于佐剂有助于老年人对疫苗接种的免疫反应，许多专家预计佐剂将是在整个人群中广泛使用疫苗的重要组成部分。
在传统范式中，疫苗接种引起的疾病是一个严重的问题[27]. 拉普奥利[28]强调了用于克服21世纪疫苗接种风险的方法(表3). 此外，由于基因组技术的改进，新的疫苗设计方法，如反向疫苗学[29]，实现了对候选疫苗的高通量筛选，对其安全性有了更大的信心。疫苗接受者的特点也得到了考虑，并且重点放在开发个性化疫苗接种的方法上，这被称为“疫苗学”[30].
毫无疑问，未来临床疫苗开发的数量和质量将大大提高。与此同时，针对各种疾病的疫苗覆盖面将比以往更快地扩大。整合微生物学和免疫学知识，制定有效的疫苗开发战略，简化监管审批流程，可能会促进这一趋势。这样做将增加人类社会继续受益于疫苗接种的机会。
