用mRNA疫苗抵御傳染病

楊先碧

mRNA 分子的結構圖

在歷史長河中，疫苗作為預防傳染病的重要武器，為人類的健康保駕護航。猶記得在新冠病毒的沖擊下，全球科學家啟動智慧的大腦，研制出了各式各樣的疫苗。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，兩位科學家，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疫苗開發之路。因對mRNA堿基化學修飾的卓越研究，他們榮獲了2023年諾貝爾生理學或醫學獎。這一榮譽的背后，是他們無數日夜的辛勤付出。

人類的歷史，是一部與病原體不斷交鋒的史詩。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，而是啟動免疫系統進行頑強的抵抗。然而，當首次面對陌生而強大的病毒時，免疫系統有時也會感到無力。若再次遭遇同樣的病毒，免疫系統便能憑借記憶，迅速組織防御，使人體恢復健康。

因此，為了輔助人體免疫系統抵御病毒入侵，科學家們研發出了疫苗。這些疫苗，包括死病毒、半死不活的病毒、病毒蛋白質外殼等物質，注射入人體后，讓人體誤認為是真實的病毒入侵，從而激發免疫反應，產生抗體。這樣，當真正的病毒來襲時，抗體就能迅速發揮作用，減輕人體感染的癥狀。

盡管早在18世紀末人類就開始使用疫苗，但科學家們并未停止探索新的疫苗制造方式。mRNA疫苗就是科技創新的產物。mRNA是一種單鏈分子，它的任務是將DNA的遺傳信息傳遞到細胞的蛋白質合成機器中。沒有mRNA，遺傳編碼就無法運作，蛋白質便無法合成，人體機能將無法維持。

傳統的疫苗制造方式是培養病毒，然后進行滅活、減毒或破碎處理。而mRNA疫苗的制造，則無須培養病毒?？茖W家們先制造出含有病毒遺傳信息的mRNA，然后將這些mRNA注射到人體內。它們利用人體細胞中的物質合成病毒蛋白質，從而激發人體的免疫反應，產生抗體。就像其他疫苗一樣，mRNA疫苗幫助人體做好戰斗準備，迎接病毒的挑戰。

魏斯曼和卡里科在實驗室工作

用mRNA對抗疾病，并非卡塔琳·卡里科和德魯·魏斯曼的首創。1961年，科學家發現了mRNA，并逐漸明晰了mRNA與蛋白質之間的關系。1990年，一些科學家給小鼠注射mRNA后發現，這些mRNA可產生活性蛋白質，其中某些活性蛋白質可以作為抗體來預防傳染病，另外一些活性蛋白質則可以用于治療疾病。mRNA在理論上能夠表達任何蛋白質，因此可以用來治療幾乎所有的疾病。比如，人工合成的mRNA分子可以幫助糖尿病患者合成胰島素（一種蛋白質）。

這一發現猶如石破天驚，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，難以廣泛應用。而mRNA的結構相對簡單，相比活性蛋白質，在生物體外制造mRNA就變得簡單得多，無須依賴活細胞中的生化反應，只需使用簡單的化學工藝就能完成。因此，科學家們認為，mRNA有可能替代某些活性蛋白質用于疾病治療。

然而，當科學家們將制造的mRNA注射到小鼠等實驗動物體內后，發現這些動物出現了嚴重的炎癥反應，嚴重者甚至會死亡。免疫系統對外來的mRNA反應強烈，迅速發起反擊。此外，這些mRNA的治療效果也十分有限——即使有少量的mRNA躲過了免疫系統的“追殺”而抵達目的地，它們制造的活性蛋白質數量也很少，難以起到治療疾病的效果或激發免疫系統產生抗體。

因此，許多科學家開始質疑mRNA應用的可行性。盡管mRNA比較簡單，但它的脆弱性也使得它難以擔當大任。于是，一度備受熱捧的mRNA研究逐漸冷卻了下來。

mRNA 技術是對付病毒的一種好方法

在mRNA研究漸趨冷寂的歲月里，科學家卡里科面臨著職業生涯的重大抉擇。換言之，她應該轉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堅定地支持她。

卡里科在生物化學領域摸爬滾打多年，魏斯曼則專攻免疫學。他們通力合作，共同克服經費不足、技術缺陷等諸多難題，頂住可能失敗的壓力，終于有了突破性的發現：實驗室制造的mRNA與動物體內的mRNA在堿基結構上存在微小差異，這些差異可能是免疫系統對外來mRNA產生強烈排斥的原因。

經過無數次的嘗試，卡里科和魏斯曼發現，用化學修飾的方法調整mRNA的構造，可以降低免疫系統的排斥反應。具體而言，他們利用一些酶的作用，改變了mRNA堿基上的一些化學基團，讓它更接近動物體內的mRNA。實驗結果表明，這些經過化學修飾的mRNA進入動物體內后，免疫系統將其視為“自己人”，炎癥反應大大減弱，與滅活病毒疫苗引發的炎癥反應相似。

2005年，卡里科和魏斯曼發表了關于mRNA堿基化學修飾的論文。此后，mRNA疫苗重新進入人們的視線，相關的技術被稱為“mRNA技術”。2010年，有多家公司嘗試開發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技術仍然被視為一項沒有前景的冷門技術。

然而，在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。在不到一年的時間里，他們成功開發出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疫苗及其相關技術真正獲得了人們的重視，也成為卡里科和魏斯曼獲得諾貝爾獎的重要推動力。

mRNA 是一種單鏈分子

mRNA 新冠疫苗

mRNA疫苗技術在抗擊新冠疫情中的成功應用，吸引了無數投資者的目光。正如加拿大生物學家皮耶特·庫里斯所言：“這場淘金熱般的狂熱追求中，如果我們可以利用mRNA生產出任何想要的蛋白質，那么這意味著它具有廣闊且充滿誘惑力的應用前景。”mRNA疫苗開發的速度以及靈活性都令人印象深刻，為這項技術應用于其他傳染病的疫苗開發鋪平了道路。除此之外，該技術還可用于治療癌癥、過敏，以及自身免疫性疾病、細菌性疾病和蟲媒疾病。

未來，mRNA疫苗在癌癥治療方面的潛力巨大。癌癥疫苗可以讓人類的免疫系統精準區分腫瘤細胞和正常細胞，并清除腫瘤細胞。這種區分需要標記，而這種標記通常是腫瘤細胞中出現的突變蛋白?？茖W家希望利用mRNA疫苗讓人類自動產生腫瘤細胞中出現的突變蛋白，從而激發免疫系統產生針對某種類型癌細胞的抗體，如果人體出現這類癌細胞，那么免疫系統能夠及時出手，將尚未大面積擴散的癌細胞消滅在萌芽狀態。目前，已經有一些針對癌癥的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家們對未知的探索和對人類福祉的追求。他們用智慧和勇氣為我們開啟了一個嶄新的世界，讓我們得以窺見生命更深層次的奧秘。mRNA如同神秘的密碼，給人們留下了未知與挑戰，卻也飽含著希望與可能。因為mRNA的潛力巨大，只要我們繼續探索，繼續研究，繼續努力，它就有望為人類的健康和幸福帶來更多的驚喜。

mRNA 疫苗可以對付癌細胞

1955年1月出生于匈牙利，1982年獲得匈牙利塞格德大學博士學位，1985年任職于美國坦普爾大學生物化學系，1988年任職于美國健康科學統一服務大學病理學系，1989年起先后任賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院研究助理教授、高級研究員、副教授，2021年任塞格德大學教授，同年入選《時代》周刊公布的“全球最具影響力的百位人物”。

1959年8月出生于美國，1987年獲得波士頓大學醫學院免疫學博士學位，1990年任美國國立衛生研究院過敏和免疫學研究員，1993年任美國國家過敏和傳染病研究所免疫調節實驗室高級研究員，1997年至今任賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院疫苗研究主任、醫學教授。