用mRNA疫苗抵御傳染病楊先碧

楊先碧

在歷史長河中，疫苗作為預(yù)防傳染病的重要手段，為人類的健康保駕護航。猶記得在新冠病毒的沖擊下，科學(xué)家啟動智慧的大腦，研制出各式各樣的疫苗。其中，mRNA疫苗這把利劍，以其獨特的方式給世界帶來了新的選擇。在這場與病毒的競賽中，兩位來自美國的科學(xué)家卡塔琳·卡里科和德魯·魏斯曼尤為引人注目。他們的研究成果如同夜空中的明燈，照亮了mRNA疫苗開發(fā)之路。因?qū)RNA堿基化學(xué)修飾的卓越研究，化們榮獲了2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這一榮譽的背后，是他們無數(shù)日夜的辛勤付出和卓越智慧的結(jié)晶。

制作疫苗的新方式

人類的歷史，是一部與病原體不斷較量的史詩。在所有病原體中，病毒是人類的大敵之一。當兇悍的病毒侵入人體時，人體并非束手無策，而是啟動免疫系統(tǒng)進行頑強抵抗。然而，當首次面對陌生而強大的病毒，免疫系統(tǒng)有時也會感到無力。若再次遭遇同樣的病毒，免疫系統(tǒng)便能憑借記憶，迅速組織防御，使人體恢復(fù)健康。

因此，為了輔助人體免疫系統(tǒng)抵御病毒入侵，科學(xué)家們研發(fā)出了疫苗。這些疫苗，包括一些死病毒、半死不活的病毒、病毒蛋白質(zhì)外殼等，注射進人體后，會讓人體誤認為是真實的病毒入侵，從而激發(fā)免疫反應(yīng)產(chǎn)生抗體。以后，當真正的病毒來襲時，抗體就能迅速發(fā)揮作用，減輕人體感染的癥狀。

盡管人類早在1 8世紀末就開始使用疫苗，但科學(xué)家們并未停止探索新的疫苗制造方式。mRNA疫苗就是科技創(chuàng)新的產(chǎn)物。mRNA是一種單鏈分子，它的重要任務(wù)是將DNA的遺傳信息傳遞到細胞中的蛋白質(zhì)合成器中。沒有mRNA，遺傳編碼無法運作，蛋白質(zhì)無法合成，人體機能將無法維持。

傳統(tǒng)的疫苗制造方式是培養(yǎng)病毒，然后進行滅活、減毒或破碎處理。mRNA疫苜的制造則無需培養(yǎng)病毒。科學(xué)家們先制造出具有病毒遺傳信息的mRNA，然后將這些mRNA注射到人體內(nèi)。它們利用人體細胞中的物質(zhì)合成病毒蛋白質(zhì)，從而激發(fā)人體的免疫反應(yīng)產(chǎn)生抗體。就像其他疫苗一樣，mRNA疫苗幫助人體做好戰(zhàn)斗準備，迎接病毒的挑戰(zhàn)。

簡單且脆弱的mRNA

讓mRNA用于對抗疾病，并非卡里科和魏斯曼的首創(chuàng)。

1961年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了mRNA，并明白了mRNA與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系。

1990年，一些科學(xué)家給實驗小鼠注射mRNA后發(fā)現(xiàn)，這些mRNA可產(chǎn)生活性蛋白質(zhì)，并發(fā)揮了特定的生物學(xué)功能。這一發(fā)現(xiàn)猶如石破天驚，因為在生物體外制造生物所需的活性蛋白質(zhì)一直是難題，往往需要使用活細胞來培育，而這樣的方法成本高昂，難以廣泛應(yīng)用。

mRNA的結(jié)構(gòu)相對簡單，比起活性蛋白質(zhì)來，在生物體外制造mRNA就變得簡單得多，無需依賴活細胞中的生化反應(yīng)，只需使用簡單的化學(xué)工藝就能夠完成。因此，科學(xué)家認為，mRNA有可能替代某些活性蛋白質(zhì)用于疾病治療。

然而，在將mRNA注射到小鼠等實驗動物體內(nèi)后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)那些動物出現(xiàn)了明顯的炎癥反應(yīng)，嚴重者甚至?xí)劳觥Ｃ庖呦到y(tǒng)對外來的mRNA反應(yīng)強烈，會迅速發(fā)起反擊。此外，這些mRNA的治療效果也十貧有限——即使有少量的mRNA躲過了免疫系統(tǒng)的追殺而抵達目的地，它們制造出來的活性蛋白質(zhì)數(shù)量也很少，難以起到治療疾病的效果或激發(fā)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體的作用。

因此，許多科學(xué)家開始質(zhì)疑mRNA的可行性。盡管mRNA具有簡單性，但脆弱性也使它在疾病治療上難以擔(dān)當大任。于是，一度備受熱捧的mRNA研究逐漸冷卻下來。

在mRNA進行化學(xué)修飾

在mRNA研究漸趨冷寂的歲月里，女科學(xué)家卡里科面臨著職業(yè)生涯的重大抉擇。換言之，她應(yīng)該轉(zhuǎn)向另一個研究課題了。然而，卡里科深信mRNA研究的方向是正確的，她的合作伙伴魏斯曼也非常堅定地支持她。

卡里科在生物化學(xué)領(lǐng)域摸爬滾打多年，魏斯曼則專攻免疫學(xué)。他們通力合作，共同克服經(jīng)費不足、技術(shù)缺陷等諸多難題，頂住可能失敗的壓力，終于有了突破性的發(fā)現(xiàn)：實驗室制造的mRNA與動物體內(nèi)的mRNA在堿基結(jié)構(gòu)上存在微小差異，這些差異可能是免疫系統(tǒng)對外來mRNA產(chǎn)生強烈排斥的原因。

經(jīng)過無數(shù)次的嘗試，卡里科和魏斯曼發(fā)現(xiàn)，用化學(xué)修飾的方法調(diào)整mRNA的構(gòu)造，可以降低免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)。具體而言，他們利用一些酶的作用，改變了mRNA堿基上的一些化學(xué)基團，讓它更接近動物體內(nèi)的mRNA。實驗結(jié)果表明，這些經(jīng)過化學(xué)修飾的mRNA進入動物體內(nèi)后，免疫系統(tǒng)將其視為“自己人”，炎癥反應(yīng)大大減弱，這與滅活病毒疫苗引發(fā)的炎癥反應(yīng)十分相似。

2005年，卡里科和魏斯曼發(fā)表了關(guān)于mRNA堿基化學(xué)修飾的論文。這篇論文發(fā)表后，mRNA疫苗重新進入人們的視線，相關(guān)的技術(shù)被稱為mRNA技術(shù)。

2010年，多家公司嘗斌開發(fā)針對寨卡病毒和中東呼吸綜合征冠狀病毒的mRNA疫苗。盡管如此，mRNA技術(shù)仍然被視為一個沒有前景的冷門技術(shù)。

然而，2020年新冠疫情肆虐全球的時刻，一些制藥公司注意到卡里科和魏斯曼的研究成果，開始按照他們的思路進行疫苗研發(fā)。在不到一年的時間里，他們成功開發(fā)出mRNA新冠疫苗。這些疫苗被證明是有效的，并被批準上市銷售，為不少患者減輕了病痛。正是這一巨大的成功，讓mRNA疫苗及其相關(guān)技術(shù)獲得了人們的真正重視，也成為了卡里科和魏斯曼獲得諾貝爾獎的重要推動力。

mRNA技術(shù)的未來應(yīng)用

隨著mRNA疫苗在疫情中的成功應(yīng)用，這一技術(shù)吸引了無數(shù)投資者的目光。正如加拿大生物學(xué)家皮耶特-庫里斯所言： “這場淘金熱般的狂熱追求中，如果利用mRNA技術(shù)可以生產(chǎn)出任何我們想要的蛋白質(zhì)，那么這意味著它具有廣闊且充滿誘惑力的應(yīng)用前景。”mRNA新冠疫苗開發(fā)的靈活性和速度令人印象深刻，為將mRNA技術(shù)應(yīng)用于其他傳染病的疫苗開發(fā)鋪平了道路。除此之外，該技術(shù)還可用于治療自身免疫性疾病、癌癥等疾病。

未來，mRNA疫苗在癌癥治療方面的潛力最大。癌癥疫苗可以讓人類的免疫系統(tǒng)精準區(qū)分腫瘤細胞和正常細胞，并清除腫瘤細胞。這種區(qū)分需要標記，而這種標記通常是腫瘤細胞中出現(xiàn)的突變蛋白。科學(xué)家希望利用mRNA疫苗讓人類自動生產(chǎn)腫瘤細胞中出現(xiàn)的突變蛋白，從而激發(fā)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對某種類型癌細胞的抗體。如果接種mRNA疫苗的人體內(nèi)出現(xiàn)這類癌細胞，免疫系統(tǒng)就能夠及時出手，將尚未大面積擴散的癌細胞消滅在萌芽狀態(tài)。目前，已經(jīng)有一些針對癌癥的mRNA疫苗正在進行臨床試驗。

在這個科技飛速發(fā)展的時代，我們不禁感嘆：原來生命的奧秘也可以如此美妙且充滿力量。這一切都離不開科學(xué)家們對未知的探索和對人類福祉的追求。他們用智薏和勇氣打開了一扇新的門窗，讓我們得以窺見生命更深層次的奧秘。mRNA如同一部神秘的密碼，給人們留下了未知與挑戰(zhàn)，只要我們繼續(xù)探索、繼續(xù)研究、繼續(xù)努力，它就有望為人類的健康和幸福帶來更多的驚喜。