

新冠疫苗功臣的坎坷之路
作者:袁越
但是,作为全球最负盛名的科学奖,诺贝尔奖历来以等待时间长著称。就拿生理学或医学奖来说,最近这10年的获奖者在做出获奖发现之后平均需要等上26年的时间才能如愿以偿。新冠疫苗问世才两年多就拿了诺奖,实在是太快了。当然了,两位获奖者早在2005年就发表了第一篇相关论文,时间似乎足够长了,但在此后的很长一段时间里,这篇论文几乎无人问津。直到新冠疫苗上市之前,甚至连绝大部分生物学家都没有听说过这两人的名字。而在通常情况下,诺贝尔奖获奖者在拿奖之前很多年便已成为行业大腕了。
为什么会这样呢?主要原因就在于两人的研究方向实在是太小众了。被冷落的RNA
两位获奖者的故事,必须从RNA分子开始讲起。
众所周知,生命的核心是蛋白质。从细胞的结构组分到催化各种生化反应的酶,几乎都是由蛋白质构成的,所以蛋白质历来是生物化学研究的中心,也是生物制药领域最关注的标靶。1953年DNA双螺旋结构的发现彻底改变了生物学的研究范式,DNA迅速取代蛋白质,成为生物学的新核心。在这种背景下,1961年才被发现的信使RNA(mRNA)并没有引起足够的关注,甚至没能为其发现者带来一个诺奖。
其实mRNA在分子遗传学的体系里占有一个极其特殊的位置,它负责把储存在双链DNA中的遗传信息转录出来,送到核糖体里,指导这个蛋白质工厂源源不断地生产出细胞所需要的蛋白质。如果没有mRNA这个信使的话,保存在双链DNA中的遗传信息就无法被阅读,核糖体也没办法生产蛋白质,生命便失去了存在的基础。
如果我们把生命体比作一幢房子的话,那么组成房子的砖瓦就是蛋白质。如果房子坏了,需要维修的也是蛋白质。DNA则是这幢房子的设计图纸,同样极为重要,因为它直接决定了房子的风格与结构。相比之下,mRNA就好比是交给施工队的工程图,它相当于把总的设计图纸转化成一份份详细的操作手册,规定了每一块砖或者每一片瓦的规格和样式。
评价一幢房子的好坏,我们肯定最关心建筑物本身的好坏或者设计师水平的高低,很少有人关心工程图的质量。如果房子盖得不好,或者遭到损坏的时候,我们会去找总设计师算账,或者直接换掉坏了的砖瓦,同样没人会想到去找施工队。同理,分子生物学家们要么只关心蛋白质,要么专心研究DNA,很少有人会去关注地位尴尬的mRNA,它们就如其名称所暗示的那样,只是一群负责传话的信使而已。
但是,一位来自匈牙利的女科学家考里科却看上了这群貌似无足轻重的通信兵,从小就立志要成为一名专门研究mRNA的科学家。考里科于1955年出生于匈牙利的一个只有一万居民的小村庄,父亲是个屠夫,母亲是一名会计。得益于匈牙利良好的科学传统和教育体系,她从小就接受了系统的科学教育,并在14岁那年获得了匈牙利中学生生物竞赛的第三名。这个奖让她立志成为一名科学家,虽然她在中学时代甚至连一个真正的科学家都没见过。
1972年,考里科进入匈牙利著名的塞格德大学(University of Szeged)学习生物化学,并在一次讲座上第一次听到了mRNA这个名字,得知这是蛋白质合成的图纸,直接决定了人体内每一个蛋白质的模样和质量。于是她设想,如果我们学会了操纵mRNA,就能随心所欲地生产或者修改任何一种蛋白质,这实在是太酷了。
要知道,当时分子遗传学才刚刚起步,很多细节不甚明了,考里科根本就不知道研究RNA到底意味着什么。等到她终于有机会在实验室里接触到RNA之后,才明白为什么这个分子如此不招人待见,因为它实在是太不稳定了!比起动辄包含成千上万个核苷酸(nucleotide,也就是DNA序列中的ATCG这4个字母)的DNA分子来,RNA分子要短得多,通常只有几百到数千个核苷酸,而且RNA分子内部的化学键不够牢固,很容易被RNA酶所降解。问题是,人体皮肤表面和吐沫里含有大量RNA酶,甚至连呼出的口气里含有的小水滴上也可能附着有RNA酶,所以试管里的RNA片段一不小心就会被分解,实验员必须从头到尾戴着口罩、眼镜和双层橡胶手套进行操作,所有直接接触RNA的仪器设备也都必须经过反反复复的消毒处理,整个流程极其繁琐。相比之下,研究DNA既轻松又容易出成果,所以大多数分子生物学家都更喜欢DNA,RNA就这样被冷落了。
此时,考里科性格中坚毅执着的一面就显现出来了。她坚信RNA更有前途,便决定继续留在RNA领域,为此她不得不整天泡在实验室里,学习如何与脆弱的RNA分子打交道。她在获奖后接受记者采访时说,她直到58岁时还在实验室里做实验,这一点对于一个已经功成名就的资深科学家来说简直是天方夜谭。不过,正是这种对科研工作的无限热爱,以及对枯燥的生化实验超强的忍耐力,让她在RNA领域脱颖而出,成为最终的胜利者。
1982年,考里科在塞格德大学拿到了博士学位,并继续留校从事RNA方面的研究。1985年,她所在的研究所因为缺乏经费被迫裁员,她也因此而平生第一次尝到了失业的滋味。好在美国天普大学(Temple University)为她提供了一个博士后职位,于是她和丈夫卖掉了所有家当,带着两岁的女儿来到了美国,在宾夕法尼亚州的首府费城开始新生活。
有个小插曲值得一提,那就是当年的匈牙利政府不允许本国公民兑换超过100美元的现金,于是夫妇俩把卖车得到的900英镑现金(约合现在的8000元人民币)藏在了女儿的泰迪熊里带到了美国,这只棕色的毛绒玩具至今还放在她女儿的房间里。
事后回看,这次被解雇很可能反而是件好事。考里科曾经在一次采访中说,如果她当年继续留在匈牙利,很可能会变成一个爱抱怨的、平庸的科研人员。到了美国之后,虽然一开始的科研之路走得并不顺利,但起码她女儿苏珊·弗朗西亚(Susan Francia)的教育有了保障。长大后的弗朗西亚不但拿到了宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的犯罪学与社会学硕士,还成为美国赛艇队的一员,帮助美国队拿到了北京和伦敦奥运会的两枚赛艇金牌。于是,自2008年开始,考里科一直都是以“弗朗西亚的母亲”这个名号出现在公众场合的。
直到2023年的10月2日,弗朗西亚这才终于变成了“考里科的女儿”。刚到美国的时候,全家人仅靠考里科微薄的博士后工资生活,每年只有1.7万美元。为了省钱,考里科不得不精打细算,力争把每周的伙食费都控制在30美元以内。为了支持妻子,考里科的工程师丈夫中止了学业,找了一份公寓大楼管理员的工作。这份工作虽然工资不高,但相对稳定,于是考里科可以更加大胆地追逐自己的RNA梦想。
但是,作为一名新移民,考里科并没有太多的选择。她先在天普大学做了3年博士后,又在马里兰州的美军医学大学(Uniformed Services University of the Health Sciences)工作了近一年,作为老板的助手参与了一种新药的临床试验。可惜试验没有成功,老板没钱了,考里科第二次被解雇。
所幸考里科很快就在宾夕法尼亚大学医学院找到了一份新的工作,在心血管专家埃利奥特·巴纳森(Elliot Barnathan)的实验室担任兼职教授(adjunct professor)。虽然名义上是“教授”,但其实这份工作相当于高级临时工,没有任何保障。一旦老板没钱了,她就必须走人。
不过,考里科却非常高兴,因为她终于可以研究mRNA了。原来,她的上一份工作虽然也是研究RNA,但研究的是一种很特殊的双链RNA小分子。当年美国科研界十分看好这种小分子,试图用这种具备一定抗病毒能力的小分子来治疗艾滋病。不过考里科对此并不感冒,她坚信mRNA才是未来。
考里科的看法不算新鲜。事实上,当mRNA的功能被搞清楚之后,很快就有人想到可以用人造mRNA作为图纸,命令活细胞生产出任何科学家想要的蛋白质。1969年,有人成功地用分离的mRNA在实验室条件下合成出了蛋白质,证明这个思路是可行的。1978年,科学家们再进一步,用脂质体小球将外源mRNA送入小鼠和人体细胞,指导后者生产出了特定的蛋白质。
1984年,人工合成mRNA的技术获得突破,从此科学家们可以廉价地合成出任何序列的mRNA。同年,科学家们证明这种人造mRNA和天然mRNA一样,都可以作为合成蛋白质的图纸,指导人工培养细胞生产出任何种类的蛋白质。1988年,美国加州索尔克研究所(Salk Institute)的罗伯特·马龙(Robert Malone)把一段人工合成的mRNA包裹在脂肪球里送入活的青蛙胚胎,证明mRNA完全可以像药物一样导入活的生物体,并在后者体内源源不断地生产出任何具备药用价值的蛋白质。
考里科就是在这个时候(1989年)转入了宾夕法尼亚大学,她和老板巴纳森一起尝试将mRNA送入血管细胞,诱导后者分泌一种特定的蛋白质,加快血管损伤的修复速度。这是考里科第一次真正开始操作mRNA,居然就成功了。她后来回忆说,当她第一次看到培养细胞按照她的指令合成出了特定的蛋白质时,感觉自己在扮演上帝。
当然了,这只是最基本的遗传学规则而已,不存在任何神秘因素。不过mRNA的巨大潜力让生物学家们兴奋不已,大家相信生物制药行业的第三次革命很快就要到来了。
前文说过,蛋白质是生命的核心,几乎所有的修复工作(治病)本质上都是改变蛋白质的种类或者数量。第一代生物制药技术就是把新蛋白直接做成药物注入人体,希望它能替代损坏的旧蛋白。问题在于,蛋白质的合成是一项非常复杂而且昂贵的工程,需要的外部条件相当苛刻,导入体内的蛋白质又很容易被降解,导致药物失效,这就是为什么第一代蛋白药物研发速度慢,价格昂贵,效果还不敢保证。
第二代生物制药技术的核心就是通过修改DNA来改变蛋白质,这就是基因治疗的原理。DNA是生命的蓝图,理论上我们完全可以通过修改蓝图而改变蛋白质的性质和状态,从而完成修复工作。作为一种药物或者药物靶点,DNA的优点是操作便捷,性能稳定,价格也便宜。但DNA的缺点也很明显,主要有两个:第一是外源DNA不但需要进入细胞质,而且需要进入细胞核内才能行使功能,这就需要跨过两道门槛,给药的难度大大增加。第二是外源DNA必须整合进宿主的基因组才能发挥作用,这就是大名鼎鼎的转基因。可一来很多有宗教情结的人对转基因抱有敌意,认为这是科学家在扮演上帝,二来科学家们有时并不希望外源DNA被永久地整合进宿主的基因组,而是希望病治好后就退出来,这就再次加大了给药的难度。
就这样,mRNA作为第三代生物制药技术的核心登上了历史舞台。同为核糖核酸,mRNA和DNA一样比较容易操作(起码比蛋白质容易),价格和DNA一样低廉,而且无需进入细胞核就能发挥作用,所以mRNA药物只需跨过一道门槛就行了,给药难度比DNA要低。再加上mRNA无需整合进宿主的基因组,所以科学家们可以相对容易地控制mRNA在宿主体内的寿命,完成使命后可以迅速让它退出舞台,安全性和接受度都要比DNA好很多。
但是,mRNA的缺点也很明显,那就是性能不如DNA稳定,很容易降解,这在很大程度上影响了mRNA药物的研发。不过,mRNA最大的问题在于它的免疫原性太强,很容易遭受宿主免疫系统的攻击。因此,mRNA虽然可以指导实验室培养的哺乳动物细胞生产特定的蛋白质,但却始终无法让实验动物做出同样的事情,有时还会导致实验动物生病甚至死亡。
自上世纪80年代开始,来自全球的几百家实验室对这个问题进行了大量研究,也想出了一些点子,比如给mRNA分子加上一个多聚腺苷(poly A)的尾巴作为修饰物等,但都收效甚微。于是,不少原本野心勃勃的科学家不得不放弃了mRNA,重回DNA或者蛋白质的怀抱。很多研究机构也纷纷砍掉了mRNA项目,认为这是一条死胡同,不如把精力全都放在DNA或者蛋白质上,这样更容易出成果。
考里科倒是有一些自己的想法,但她需要做实验来验证,于是她在加入宾夕法尼亚大学的第一年便开始撰写申请经费的报告,连续写了好几年,却连一笔钱都没有拿到。和全世界大部分国家相比,美国的科研经费已经算是很充裕的了,但作为一个英语非母语的写作者,考里科本来就先天不足,再加上她没有正式职位,mRNA领域又普遍不被看好,拿不到经费倒也不算是一件太离谱的事情。
但是,如果没有自己的经费,那就只能继续寄人篱下,拿着很低的收入干很繁重的工作。那段时间考里科几乎天天泡在实验室,加班属于常态,年工资却从来没有超过6万美元。据她丈夫计算,有段时间她的税后时薪只有大约1美元!
更糟糕的是,辛勤的工作并没有换来相应的成功,考里科的老板巴纳森终于选择了放弃,离开学校进了药厂。没有了老板的资助,考里科立刻成了无家可归的人。所幸她在学校里认识的另外一位科学家暂时收留了她,让她得以继续留在大学里。从此,考里科辗转于宾夕法尼亚大学的各个实验室,白天给不同的老板打零工,晚上继续撰写经费申请。就这样又过了几年,直到1995年,校方终于看不下去了,让她在降职减薪和离职之间做出选择,这就相当于要赶她走。一般人遇到这种情况大都会选择主动辞职,甚至干脆彻底放弃学术生涯。考里科也开始怀疑自己是不是不够聪明,设想过彻底离开学术圈。但她经过一番思考,最终还是选择了降薪留职,待在宾大继续从事她心爱的mRNA研究。
几乎与此同时,考里科被诊断出患了癌症,而她的丈夫又因为签证问题滞留匈牙利,一时半会儿回不来。那段时间她一个人既要带孩子又要做实验,还要忙着做手术,日子过得极其艰难。好在丈夫的签证问题终获解决,她的癌症也被证明是误诊,危机终于有惊无险地过去了。
俗话说,功夫不负有心人。就在她熬过了人生中最艰难的一段时光之后,考里科终于抓住了几乎是唯一的一次机会,彻底改变了自己的命运。1997年的某一天,考里科去学校的复印室复印一本杂志。因为缺乏经费,她订不起科学杂志,只能借别人的杂志去复印。那天韦斯曼刚好也需要使用那台复印机复印杂志,两人就在复印室里聊了起来。
韦斯曼于1959年出生于美国的马萨诸塞州,他从小喜欢科学,在布兰迪斯大学(Brandeis University)拿到了生物化学学士学位,又在波士顿大学(Boston University)拿到了医学博士和免疫学博士学位。毕业后他先当了几年实习医生,又在美国国家卫生院(NIH)做过几年研究,师从著名的免疫学家安东尼·福奇(Anthony Fauci)。这位福奇曾经担任过多年的美国总统顾问,是美国应对新冠疫情的实际负责人。
1997年,38岁的韦斯曼终于在宾夕法尼亚大学建立了自己的研究室,主攻艾滋病疫苗。由于他刚到学校不久,人生地不熟,很愿意结交一些新朋友,于是便和考里科攀谈了起来。考里科自我介绍说,自己是研究mRNA的:“我能制造出任何一种mRNA,也许你应该试试用mRNA来制造HIV疫苗。”
韦斯曼对这个想法很感兴趣,立刻邀请考里科加入了自己的实验室,从此两人的命运都被改变了。
事后看来,那次偶遇并不仅仅是一个好运气而已,而是和宾夕法尼亚大学有很大的关系。韦斯曼之所以选择宾大,主要原因当然是这里能为自己提供一间实验室,但另一个很重要的原因就是他想让自己的两个女儿在这所著名的常春藤大学接受更好的教育。对于考里科来说,转入宾大虽然有点迫不得已,而且宾大对她的态度也很不好,但这毕竟是一所非常有名的高等学府,吸引的全是来自世界各地的精英,她只有在这样的环境里才有可能遇到知音。
这个例子清楚地说明好学校的重要性绝不仅仅体现在师资水平高或者实验条件好,更重要的价值就在于让高水平的科学家们能够相聚于此,便于大家相互交流信息。这甚至比好的硬件更加重要,因为现代科研越来越讲究分工合作,仅凭少数精英单打独斗就能取得革命性进展的时代早已一去不复返了。
考里科和韦斯曼相处了几天,惊讶地发现两人在很多方面正好相反,却又恰好极为互补。考里科是个外向的人,喜欢说话,那次复印机旁的偶遇就是她先开的口。韦斯曼是个极为内向的人,甚至在家里话都不多。他的妻子曾经对记者说,有一天她想跟韦斯曼说件什么事,韦斯曼却回答说:“我今天已经和你说过话了。”
两人不但性格互补,学术上也非常匹配。考里科是RNA专家,于是她制造了各式各样的RNA分子,交给韦斯曼进行测试。韦斯曼是个免疫学家,他把考里科制造出的RNA分子注射进实验小鼠体内,终于发现一种名为转运RNA(tRNA)的小分子RNA不会激发宿主的免疫排斥反应。
这个实验结果启发了考里科,她意识到哺乳动物对于自己生产的mRNA是不会有免疫排斥现象的,这说明天然的mRNA一定存在某种修饰。于是她仔细对比了哺乳动物细胞自产的mRNA和实验室生产的人造mRNA在结构上的差异,终于发现前者对尿苷(uridine,构成RNA的4个核苷酸之一)做了一个修饰,将其变成了假尿苷(pseudouridine)。韦斯曼对考里科的猜想进行了实验验证,不但证明这个猜想是正确的,而且找出了哺乳动物免疫系统之所以会攻击人造mRNA的原因。
2005年,两人将研究结果写成论文,投给了包括《自然》(Nature)和《科学》(Science)在内的几乎所有的重要科学期刊,均被退稿。最后只有一家不算太有名的《免疫学》(Immunology)杂志接受了这篇论文,发表后也仿佛石沉大海,几乎没有激起任何波澜。
事后看来,这篇论文正式揭开了RNA疗法的序幕,使之成为当今制药业最为热门的领域。诺奖委员会也把这篇论文当作两人获奖的重要理由,登在诺奖的官网上。那几份著名期刊之所以忽视了这篇论文,原因在于当时RNA制药领域已经处于半死不活的状态,大家真正关心的是mRNA免疫原性的进化机理,这方面已有很多论文,给出了不同的结论。考里科和韦斯曼的这篇论文只是其中之一而已,并不算特别出彩。但这篇论文为mRNA疗法提供了一个非常容易操作的mRNA修饰方式,后续实验证明这个修饰方法不但能大大降低mRNA的免疫原性,还能将蛋白质的生产效率提高10倍以上。换句话说,这篇论文虽然名义上属于基础科学的范畴,但真正的价值在于实际应用,而那些顶级的科学期刊往往只重视前者,忽略了后者的价值,所以才会显得那么“不识泰山”。
当然了,考里科和韦斯曼最感兴趣的恰好就是实际应用,于是两人迅速开展了一系列后续实验,进一步完善了mRNA的制备方法,并于2006年申请了第一项专利。两人还联合成立了一家名为RNARx的小公司,打算开发几款基于mRNA的新药。公司成立初期,他俩申请到了一笔总额为80万美元的小企业资助贷款,可惜这是两人所能申请到的唯一的一笔钱,花光之后便只能宣告公司解散了。
与此同时,宾夕法尼亚大学将两人合作申请的两个mRNA专利作价30万美元卖给了一家名为Cellscript的小公司,并再次暗示考里科必须走人。就这样,考里科在遇到了人生中的第一位贵人,似乎就要看到曙光的时候,不得不面临自己将第三次被解雇的残酷事实。时来运转
为什么会出现这种情况?难道考里科和韦斯曼辛辛苦苦研究出来的mRNA修饰法不管用吗?还是宾夕法尼亚大学有眼无珠?抑或是制药企业目光短浅,看不出mRNA的巨大潜力?以上答案都不对,问题出在了实际应用上。
原来,当时这个领域的科学家们一心想生产出一种能够治疗癌症或者糖尿病这类慢性疾病的新药或者疫苗,只有这样才能赚大钱,但这就对mRNA的设计和给药方式提出了很高的要求。举例来说,如果你想开发一款治疗肝癌的mRNA药物,首先你必须知道哪种蛋白质能够杀死肝癌细胞,然后才能根据这个蛋白质的氨基酸序列设计出相应的mRNA序列,而这就必须对肝癌的机理有深刻的了解。其次,你必须想办法让mRNA只在肝脏中起作用,这就需要掌握定向给药的技术,这也是非常困难的。
第三,治疗肝癌很可能需要很长的时间,所以你必须保证病人的身体能够长时间地忍耐外源mRNA的输入,并在持续给药的情况下依然有效,不会产生严重的副作用。考里科和韦斯曼的mRNA修饰法本身虽然是没有问题的,但后续实验表明用假尿苷代替尿苷只能暂时降低mRNA的免疫原性,时间长了还是会激活免疫系统对其发动攻击,所以如果mRNA持续给药的话会导致药效降低,甚至可能引发严重的副作用。
于是,无论是研究机构还是药企都觉得mRNA技术距离实际应用还有很长的路要走,不愿在这里面投太多的钱。好在美国有很多风险投资商,只有他们愿意在那些尚未成型的新技术上赌一把。这么做虽然成功率低,可一旦赌对了就一辈子衣食无忧了。
即便如此,也只有两家小公司看中了考里科和韦斯曼发明的这项新技术,并从Cellscript手里购买了专利使用权。一家公司叫莫德纳(Moderna),创始人是一个名叫德里克·罗斯(Derrick Rossi)的加拿大干细胞专家。罗斯很可能是最早注意到考里科和韦斯曼2005年那篇论文的人,因为他意识到这个方法可以帮助他制造人工诱导多功能干细胞。于是他迅速联系了考里科,用论文里提供的方法把4个经过修饰的mRNA导入皮肤细胞,成功地将后者转化为多功能干细胞。这个实验在当年曾经引起了很大轰动,罗斯甚至因此而入选了《时代》(Time)周刊的“年度重要人物”。他也借此机会找到了几位合伙人,于2010年在马萨诸塞州的剑桥市成立了莫德纳公司,致力于用mRNA技术开发新药。
另一家公司名叫“生物新技术”(BioNTech),创始人是一对土耳其裔的德国免疫学家乌尔·萨欣(Uğur Şahin)和厄兹勒姆·图雷西(Özlem Türeci)。两人于2008年在德国的美因茨(Mainz)成立了这家公司,同样致力于开发基于mRNA技术的新型药物。
2013年,宾夕法尼亚大学对考里科下了最后通牒。她意识到自己不可能再在这里待下去了,便决定以停薪留职的方式加入生物新技术公司,担任高级副总裁,为此她不得不在美国和德国之间来回跑。据说宾大对考里科的选择非常不解,因为当时生物新技术公司连自己的网站都没有,一点也不像是一个有前途的公司。此后几年的发展几乎证明宾大的判断是正确的,生物新技术公司试图研发的几款抗癌疫苗均未获成功。2018年,该公司和著名的辉瑞制药公司(Pfizer)展开合作,帮助后者开发一款基于mRNA技术的预防性流感疫苗,结果两年之后仍然不见起色。
莫德纳公司的日子也不好过,他们试图开发的几款新药也都遇到了不同程度的困难,丝毫看不到成功的希望。无奈之下,公司决定转型,开始研发针对几种常见传染病的预防性mRNA疫苗,包括流感、艾滋病、寨卡病毒和尼帕病毒等。这个想法和生物新技术公司不谋而合,因为预防性疫苗非常适合尚处于襁褓中的mRNA技术。简单来说,预防性疫苗不需要研发出复杂的给药方式,在胳膊上打一针就行了。而且预防性疫苗也不需要长期给药,通常情况下每年打个2~3针就足够了,这就避开了mRNA的免疫原性难题。
话虽如此,前期实验仍然不成功,原因不是mRNA技术不行,而是科学家们对这几种常见传染病的致病机理尚不十分清楚,不知道究竟用哪种蛋白质作为抗原才最管用。
恰在此时,新冠疫情暴发了。
对于人类来说,新冠疫情毫无疑问是一场灾难。但对于这两家mRNA公司来说,这场疫情简直就是天上掉下来的馅饼,而且是专门为mRNA技术路线定制的馅饼,原因就在于新冠病毒和“非典”病毒非常像,而科学家们早就通过对“非典”病毒的研究确立了以冠状病毒表面的刺突蛋白(Spike Protein)为疫苗靶点的技术路线,这就省掉了疫苗研发过程中最重要的寻找抗原这一步。
换句话说,新冠疫苗恰好能够发挥mRNA疫苗的所有优点,又能避开mRNA疫苗现存的几乎所有的缺点,简直可以说是为mRNA技术量身定做的一款产品。事实证明,如果没有这场新冠疫情的话,mRNA技术不可能这么快就脱颖而出。
最先抓住这个机会的是莫德纳公司,他们在第一个确诊病例出现仅仅67天之后就制造出了一款基于mRNA技术的新冠疫苗,并做了全世界第一例人体试验。生物新技术公司紧随其后,在辉瑞公司的帮助下也以极快的速度研发出了一款新冠疫苗。2020年底,这两家公司生产的mRNA疫苗分别被美国和英国批准上市,成为最先投入市场的两款新冠疫苗,为全世界大部分国家迅速摆脱新冠疫情立下了汗马功劳。事后数据显示,这两款mRNA疫苗的有效率都接近甚至超过了95%,比其他几种技术路线的疫苗都要高。
这两种疫苗的优势之所以那么明显,和mRNA的技术路线有关。RNA分子的生产流程相对简单,成本也较低,只要知道了抗原的氨基酸序列,科学家们就能迅速设计出相应的mRNA序列,并立即投入生产。相比之下,灭活疫苗必须先培养病毒,再将其提纯后进行灭活处理,工艺流程比较繁琐,对疫苗生产商的技术要求较高。再加上灭活疫苗进入人体后很容易被降解,这会降低疫苗的有效性,很可能需要多次接种才能奏效。
除此之外,当病原体出现基因变异时,mRNA疫苗只需修改一下核苷酸顺序就能迅速生产出相应的新疫苗,几乎不需要对生产工艺做出任何改动。相比之下,灭活疫苗在应对病原体基因突变这方面的劣势就更加明显了。
写到这里必须指出,新冠疫苗之所以能够如此快速地被制造出来,还和其他一些科学家的努力密不可分。比如,新冠疫情暴发后,来自上海复旦大学的张永振教授只用了4天时间就测出了新冠病毒的序列,并向全世界公布,其速度可以说是史无前例的。美国国家过敏与传染病研究所(NIAID)的疫苗专家巴尼·格拉姆(Barney Graham)博士在拿到张永振提供的病毒序列后,只花了3天时间就计算出了疫苗的最佳靶点,这个速度同样也是史无前例的。
除了考里科和韦斯曼发明的修饰技术外,mRNA疫苗的成功还要得益于包装技术的进步。目前大家普遍采用的脂质纳米颗粒(LNP)包装技术是mRNA疫苗成功的另一个关键点,但因为这项技术背后的贡献者实在太多,诺奖组委会找不出一个公认的代表性人物,所以今年的诺贝尔奖没能体现出mRNA包装技术的贡献,甚是可惜。最近几年人类面临的最大健康危机无疑是新冠疫情,这场遍及全球的疫情之所以能在短短3年的时间里被控制住,与mRNA疫苗的快速研发和普及密不可分。本届诺贝尔生理学或医学奖颁给了mRNA疫苗背后的两位最重要的功臣,可以说是一个顺应民意的选择。
截止到2023年9月,全世界一共接种了134亿剂新冠疫苗,创下了全球公共卫生领域的一项新纪录。大约67.9%的地球人至少接种了一剂新冠疫苗,这一比例同样相当之高。所有接种了疫苗的人,尤其是那些接种了mRNA疫苗的人,都应该感谢这两位获奖者,正是因为两人坚持不懈的努力,才让全世界大部分人的生活迅速恢复了正常。
在此次新冠疫情暴发之前,这两位获奖者一直在默默无闻地从事着最为基础的科研工作。他们的研究方向相当冷门,也没人愿意给他们投资,其中考里科在遇到韦斯曼之前甚至连自己的实验室都没有。如果不是因为疫情的话,他俩甚至有可能一辈子都不会被大家知道。但是,如果没有他俩所做的基础研究,mRNA疫苗的出现是不可想象的。今年的诺贝尔奖不但再次证明了基础科研的重要性,而且提醒我们必须尽一切努力保护科研生态的多样性,允许科学家犯错误,并为那些从事小众研究的人保留一个生存空间,因为我们无法预测到底哪一朵小花将会最终结出丰硕的果实。
当然了,除了最终结出硕果的考里科和韦斯曼之外,我们应该感谢的人还有很多。他们有的在各个大学和研究机构的实验室里日复一日地做着最基础的科研工作,有的则常年奔波在制药厂和投资人的会议室,想尽一切办法将基础科研成果转化成治病救人的新药。这次新冠mRNA疫苗的成功是各方人士合作的结果,他们来自世界各地,有着完全不同的文化背景和专业技能。如果没有这些人的分工合作,新冠mRNA疫苗同样是不可能出现的。诺贝尔奖独特的颁奖原则无法让这些人的努力都能被大家看见,但我们绝对不能忘记他们的贡献。
与此同时,我们还必须看到,全世界还有23.1%的人没有接种过任何一种新冠疫苗。他们当中有一部分人是因为贫穷,但也有很大一部分人是因为对疫苗的不信任。今年的诺奖相当于代表全球的主流科学界对疫苗技术的一次公开背书,其背后的意义也是不容忽视的。
值得一提的是,作为这场疫情的始发国,中国在这场mRNA疫苗竞赛中起步稍晚,但之后便迅速赶了上来。其中,艾博生物与军事医学科学院和沃森生物共同研制的新冠疫苗ARCoV是中国首款进入国际市场Ⅲ期临床的mRNA疫苗,但因为这款疫苗没有采用核苷修饰技术,导致其副作用太大,有效率也不能令人满意。所幸莫德纳公司和生物新技术公司很快把所有的专利信息都公布了出来,并且声明大家可以免费使用。在此情况下,石药集团研发的带有修饰碱基的新冠mRNA疫苗SYS6006脱颖而出,于2023年3月22日获得了国家药监局的认证,成为国内第一个获得紧急授权使用的新冠mRNA疫苗。虽然因为疫情发生了变化,导致这款疫苗并没有发挥出应有的作用,但mRNA技术绝不仅仅适用于疫苗的研发,还可以用于研发各种新型的治疗性药物,具有极其广阔的应用前景。
这个案例再次告诉我们,坚持改革开放原则,健全国际合作机制,才能让中国的科技水平紧跟时代的脚步。 新冠疫苗诺贝尔奖