2020年12月,美国食品药品监督管理局(FDA)为辉瑞-BioNTech和Moderna公司研发的mRNA疫苗颁发了紧急使用授权,使其成为首批向公众提供的mRNA疫苗。
mRNA疫苗与其他方法的不同之处在于——它让我们的细胞变成自主的疫苗生产工厂——并具有生产速度快、能够跟上新变异株的优势。
mRNA疫苗有望用于应对癌症和传染病,例如疟疾,甚至流感。
2020年3月16日,首款旨在抵御SARS-CoV-2病毒的“mRNA”疫苗在西雅图被注射注射给了珍妮弗·哈勒(Jennifer Haller)。这一日期标志着人体临床试验的开始,旨在测试生物技术公司Moderna研发的新型新冠疫苗的安全性。
在病毒基因组序列向全世界公布后,仅用了66天就完成了接种,这一前所未有的周转时间让许多人希望它能预示疫苗研发与国际合作的未来。2020年12月,美国食品药品监督管理局(FDA)为辉瑞-BioNTech和Moderna公司研发的mRNA疫苗颁发了紧急使用授权,使其成为首批向公众提供的mRNA疫苗。
那么,那支疫苗小瓶里装的是什么?mRNA疫苗与其他方法有何不同,它们对未来有何前景?
细胞、RNA、DNA、遗传蓝图与蛋白质
在细胞中,RNA的主要作用是将储存在DNA中的信息——即我们的遗传蓝图——转化为蛋白质。这一任务由一种特定类型的RNA完成,称为“信使”RNA,即mRNA。
对mRNA细胞作用的破解,是20世纪中叶多个国际研究团队数十年研究的成果。1990年代,科学家们摸索出了如何将定制mRNA导入细胞,引导细胞制造特定蛋白质。这一发现最终为mRNA疫苗的研发铺平了道路。
mRNA:让我们的细胞自行制造疫苗
疫苗的作用原理是训练我们的身体识别入侵病毒。传统疫苗通过将病毒的灭活、失活或经过改造的部分引入人体来完成这一任务,使我们的免疫系统能够学会识别并抵抗这一外来入侵者。
就Moderna和辉瑞-BioNTech的mRNA疫苗而言,我们注射的并非完整病毒,甚至也不是病毒的一部分。相反,我们获得的是指导细胞制造SARS-CoV-2刺突蛋白某一版本的mRNA。这些指令使我们的细胞成为自身的疫苗生产工厂。
在实验室中,科学家合成了包含刺突蛋白序列的mRNA。这些编码信息通过注射传递,指示我们的部分细胞制造刺突蛋白。刺突蛋白促使我们的免疫细胞组装能够识别它们的抗体。如果SARS-CoV-2病毒(即引发新冠肺炎的病毒)感染了接种者,那么经过训练的抗体便会发出警报,引发免疫反应以抵御感染。
利用疫苗训练人体免疫系统的基本理念可追溯到超过200年前,但使用mRNA则是近期的发展。与其他方法相比,mRNA在速度和灵活性方面均处于领先地位。
mRNA疫苗的优势
理论上,mRNA疫苗的底层技术具有适应性,当新的病毒突变(变异株)出现或发现全新病毒时,可以快速更新。由于mRNA疫苗基于病毒蛋白质的序列,只要知道想要制造哪种蛋白质,研制新疫苗可能仅需更改mRNA序列。
mRNA疫苗的生产更快速、更可靠,优于传统疫苗。对于Moderna而言,从疫苗设计到生产再到运输的整个过程仅耗时7周。尽管mRNA疫苗的设计和生产可能仅需数周,但评估安全性和有效性所必需的临床试验仍需要数月时间。
相比之下,其他形式的疫苗使用灭活或减毒病毒(例如麻疹和甲型肝炎)。这些疫苗的设计可能需要数月或数年时间。生产足够的病毒以为社会的大部分人口接种疫苗,可能是一个繁琐的过程。例如,流感病毒是在受精鸡蛋内培养的,而这些鸡蛋取自无菌养殖设施。
mRNA疫苗的劣势
尽管mRNA疫苗有诸多益处,但仍存在风险和未知因素。它们在高温下的稳定性不足,给包装和运输带来困难。随着各国政府努力为农村和偏远社区接种疫苗,疫苗的长期储存和配送至关重要。这需要全球基础设施投资、人员培训以及最后一公里的协调。
其次,尽管这些疫苗的临床试验以及在实际应用中的早期研究大多显示出积极的结果,但其长期影响仍不明确。
未来前景
除新冠肺炎及其变异株之外,研究人员还在研发针对其他传染病的mRNA疫苗。早期动物试验表明,mRNA疫苗能够抵御流感、寨卡和狂犬病等病毒。来自伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员正在设计一种针对登革热病毒的mRNA疫苗,同时针对疟疾疫苗的研究也正在取得进展。
BioNTech近期宣布了首款基于mRNA技术的疟疾疫苗,并计划于2022年底前开始临床测试,同时由Moderna研发的HIV疫苗的人体试验也即将开始。
目前,在44项正在进行的临床试验中,mRNA疫苗中有23项针对传染病。
在研发针对传染病的mRNA疫苗之前,研究人员和制药公司就已考虑过mRNA在治疗癌症方面的潜力。目前有20多种mRNA疫苗正处于肿瘤学临床试验阶段,正在测试将mRNA作为一种个性化治疗工具。理想情况下,医生将识别患者癌细胞中存在的独特突变,并将这些遗传字母导入mRNA疫苗,从而训练患者的免疫系统更有效地攻击癌细胞。
利用mRNA治疗其他多种疾病同样大有可为。可以肯定的是,mRNA将对公共卫生和精准医疗产生影响。这一影响的程度在很大程度上取决于可及性。新冠疫情推动了多方利益相关者在加强全球基础设施、促进公私伙伴关系以及确保最后一公里配送方面的合作。全球社会为弥补当前mRNA疫苗可及性方面的差距和障碍所做的努力,将为未来确保mRNA疗法可及性所需的持续举措奠定基础。


