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mRNA疫苗技术将改写历史

(2020-11-21 06:47:08) 下一个

Moderna、辉瑞及其合作伙伴BioNTech所开发的两款疫苗最近相继宣布成功,已经在FDA和各国药监部门报批,不久将在世界范围内使用,可能改写新冠疫情发展的历史。它们都基于一种新的基因技术,除对抗新冠病毒外,这种基因技术还可能具有对抗其他疾病的潜力,并且可能改写基因工程技术的历史。

两款领先的新冠疫苗的研究结果强劲,其影响已远远超越这场疫情本身,预示着以基因为基础的技术时代已经到来,有望给癌症、心脏病和其他传染病提供新的治疗方法。

生物最核心的功能物质就是蛋白质,蛋白质的生产链是:基因(DNA)—信使(mRNA)—蛋白质。迄今为止,基因工程的成就表现在可以在体外,通过改变一些生物,如细菌,真菌,植物,动物的DNA,让一些蛋白质或多肽被这些生物生产出来,从而实现工业化生产。

现代的生物制药技术就是以此为基础的,成就伟大。人们一直梦想,如果能直接将DNA或mRNA注射到人体内,让人体细胞直接产生所需要的蛋白质或多态,那该多好。比如一个糖尿病病人,缺乏的是胰岛素,如果不用注射在体外生产出来的胰岛素,而是直接将一段基因移入病人的体内,他就可以自己产生胰岛素了,那多好!

而疫苗,本身就是病原体的异体蛋白质。传统的方法是将减毒或灭活的病原(细菌或病毒)注射入体内,在人体内激活免疫反应。活的病原能同时激起细胞免疫和体液免疫,而死的(灭活)的只能激起体液免疫。如果能将病原的基因(DNA或RNA)打入人体内,理论上应该会产生病原蛋白质,而且这种蛋白质是活的,理论上能激起与活病原同样的二重免疫反应,起到和活疫苗一样的作用。

DNA必须在人体细胞的细胞核起作用,如果直接注入,可能会整合到人体的原来基因中,还可以传给下一代细胞。如果想终身治疗当然好,但大多数治疗的目的不是终身的,这样整合了就很麻烦。所以会用一些临时表达的载体,如质粒,腺病毒带进去,但整合的危险性依然存在。

mRNA的作用部位在细胞质,没有整合人体基因组的危险,生产的速度比DNA要快。但mRNA很脆弱,到处都有RNA降解酶,在体外体内的保存和运输都很困难。另外,疫苗必须是异体蛋白质。就算是异体基因,植入本体细胞后产生出来的蛋白质还是本体蛋白质,如果想要诱发免疫反应,就必须进行异体化表达,这也是一个技术难题。

现在Pfizer和Moderna的成功,证明他们已经克服了这些技术难关。让我们从公开的资料中,看看他们做了些什么?

当研究人员开始在动物身上测试mRNA的时候,问题出现了。在动物身上注射mRNA会引发免疫反应,进而引发炎症。在测试过程中,剂量过高会导致老鼠死亡。魏斯曼和卡里科开始通过修改mRNA来克服炎症问题。他们发现,通过改变RNA的一个构件核苷,可以使注射到体内的RNA避开会引发炎症的免疫反应,同时还能让RNA进入人体细胞,传递指令,开始制造所需要的蛋白质。魏斯曼和卡里科为他们的研究成果申请了专利,宾夕法尼亚大学后来通过中介公司等方式将这项技术授权给了Moderna和BioNTech。2014年,卡里科加入BioNTech,担任高级副总裁。

Moderna花费了几年时间磨练自己的技术。其中遇到的一个大障碍是要找到合适的外壳,把mRNA带向它们在人体细胞中的目标,而不会在途中遭到人体自然产生的酶的破坏。Moderna把他们的mRNA包裹在一个由被称作“脂质纳米颗粒”的脂质物质制成的保护膜中,并于2015年开始将mRNA用于人体试验。Moderna几年前也开始与美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的研究人员合作,制造预防一些传染病的针剂。这一合作为两个团队从1月份开始迅速合作研发新冠疫苗铺平了道路。

这些透露出来的技术细节,只是冰山之一角,每个公司都需要专利来保护他们的利益,这无可厚非,但成功了是肯定的,虽说以后可能还会出现一些意想不到的困难,但至少目前一切顺利,让我们为这些科学家欢呼吧!

Moderna正在就几种其他预防性的mRNA疫苗进行人体测试,包括一种针对巨细胞病毒的疫苗。巨细胞病毒是一种常见的病毒,若母亲在怀孕期间感染这种病毒,会给婴儿带来健康问题。在早期研究中,这款疫苗的总体安全性良好,并能诱导出理想的免疫反应。测试仍在继续当中。

Moderna还在和默克公司一同测试一种基于mRNA的治疗性疫苗,看它是否可以用来治疗癌症。这种治疗方法根据每个患者肿瘤细胞中的不同突变量身定制。Moderna本月表示,一项小规模早期阶段的研究显示,当这种疫苗和默克公司的癌症药物Keytruda配合在一起注射的时候,在部分头颈癌症患者身上有起效的希望。

BioNTech也在继续推进用于癌症治疗的mRNA疫苗,包括乳腺、皮肤和胰腺肿瘤等等。该公司有几款癌症疫苗正处于开发阶段,包括一款正在进行中期测试的皮肤癌疫苗。

除了在疫苗领域,mRNA导入技术也将使得安全,廉价产生人体所需要的蛋白质技术发生质的飞跃。这个技术,确实是一个划时代的革命性成果,将从此改写基因工程的历史。

 

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阅读 ()评论 (8)
评论
yuentin 回复 悄悄话 謝謝分享。
我住长江边 回复 悄悄话 SARS 自己消失了,不需要发展疫苗。艾滋病可能没有疫苗,但有效药相当多,相当程度上控制了。新冠疫苗影响太大,带来巨大巿场需求,所以科学界全力以赴发展疫苗,事实会胜于雄辩的,你就坐观成功吧,不成功再来说不迟
delta2020 回复 悄悄话 SARS, AIDS的疫苗成功了吗?几十年过去了。。。。。。
我住长江边 回复 悄悄话 任何新药都是通过临床三期试验成功后,然后走向市场的。临床三期的数据就是证据,还要啥证据?如果什么都要大规模人群的成功先例,那么新药开发也不要搞了。相信科学,相信新疫苗将在新的一年里成功控制并终结新冠病毒
MarsFather 回复 悄悄话 mRNA疫苗还没有T细胞响应的数据。是很低还是没有?这是个要害问题。如果只有抗体免疫,不能激起细胞免疫,则会比牛津疫苗和强生疫苗比下去。
周老大 回复 悄悄话 6ba6 发表评论于 2020-11-21 10:04:06
这么新的技术用在人体,谁知道会有什么后果? 最坏最坏的结果就是又制造出另一种冠状病毒,那就是一灾未平又来一灾。这类疫苗以前有成功的先例吗?
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从来没有成功过,这也是其它类型疫苗公司为自己打广告的侧重点。
6ba6 回复 悄悄话 这么新的技术用在人体,谁知道会有什么后果? 最坏最坏的结果就是又制造出另一种冠状病毒,那就是一灾未平又来一灾。这类疫苗以前有成功的先例吗?
晨思 回复 悄悄话 有趣而详尽的介绍,很有潜力的生物技术,exciting,多谢分享!
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