mRNA革命：看COVID-19如何快速推进了一项实验技术

日前，外媒New Atlas刊文称，在过去几个月时间里，来自世界各地的几亿人都安全地接受了一种基于mRNA技术研发的、广泛有效的新冠疫苗，而这种技术在一年前还处于相对实验阶段。但相信不少人会有以下这些疑问：mRNA疫苗到底是什么、这种技术是从哪里来的、它还能用于什么其他疾病？

尽管这种前沿的mRNA技术看起来是突然出现的，但就像许多科学创新一样，它实际上是几十年零零碎碎研究的产物。mRNA最早是在60年前被发现的，当时科学家们花了数年时间试图了解DNA是如何协调细胞中蛋白质的生产的。

据了解，所有活细胞内部都有一种叫做核糖体的微小蛋白质制造工厂。这些工厂会制造它们被指定生产的任何蛋白质，而负责掌舵方向的是mRNA分子。

几十年来，科学家们提出了一种假设，即有可能劫持这种机制进而将人工设计的mRNA传递给细胞并指示它生成人们想要的任何蛋白质。但这个想法似乎只能存在于科幻小说里，直到20世纪80年代的几项发现才使其有了实现的可能性。

当科学家开始用他们自己的mRNA形式进行实验，他们就发现了一个新的障碍。免疫系统显然是非常聪明的--它们可以很好地检测试图渗入的异物，早期动物研究显示合成mRNA引发了严重致命的炎症反应。

时间到了20世纪90年代，mRNA技术一直处于科学的边缘，许多研究人员怀疑免疫问题是不可克服的。2005年，生物化学家Katalin Karikó发表了一项非凡的突破。经过十多年的努力，她和同事Drew Weissman展示了合成mRNA的一个小分子调整，它可以让mRNA避开免疫防御、潜入细胞内并将信息发送给蛋白质工厂。

这一突破性发现最终促成了Moderna和BioNTech这两家目前知名的生物技术公司的成立。但正在进行的研究仍在继续遭遇障碍。Karikó的这一创新发现虽然似乎避免了在动物身上触发低剂量合成mRNA的免疫反应，但任何一种持续的大剂量给药仍会触发危险的炎症反应。

因此许多研究人员开始转向研究将合成mRNA作为一种新的疫苗技术，因为疫苗通常只需要一到两小剂量。疫苗从来都不是许多mRNA研究人员的主要关注点，然而它们似乎是最可行、最现实的临床应用。

在所有这些创新的同时，纳米粒子研究在2010年代加速发展，这为mRNA研究人员面临的另一个问题提供了一个完美的解决方案。从根本上说，mRNA分子是临时性的。它们进入细胞内、传递必要的信息然后迅速降解。

于是，合成mRNA需要封装在其他物质中，在从工厂到冰箱再到人类细胞的过程中保持保护。随着新型脂质纳米颗粒的发展，解决方案应运而生。这些纳米粒子能保护mRNA不被降解，同时还能有效地滑过细胞壁帮助mRNA直接进入细胞的蛋白质工厂。

所有这些创新和发现都为mRNA技术铺平了道路，从而为即将在去年震惊世界的东西做出了独一无二的准备。

新冠大流行的加速

开发一种新的临床疗法可能是一个令人沮丧的缓慢过程。一种新药从最初发现到上市批准的过程可能需要至少10年的时间，仅人体临床试验的三期就需要数千万美元、所需时间超过6年。

2019年，mRNA疫苗的研究已经悄然进行，许多目标在早期临床试验中被证明是有希望的。然而目前还没有以mRNA为基础的治疗被批准用于市场，并且世界上很少有人使用过这种实验性治疗。

来自莫纳什大学的生物工程师Harry Al-Wassiti多年来一直致力于mRNA技术的研究。他认为，2020年mRNA制造和分销的速度和规模非常惊人。

Al-Wassiti告诉New Atlas：“目前用于COVID-19疫苗的许多创新都是在过去12年中开发的--当COVID-19爆发时，这些创新和知识的精华被整合到了一起。这就是这个领域的惊人之处：它需要融合不同的创新技术和专业知识来解决这个难题。”

去年1月10日，中国研究人员公布的新型冠状病毒基因序列成为了mRNA科学家开始研究潜在疫苗所需要的全部信息。到2月中旬，Moderna首次推出了实验性疫苗并用于早期人体临床试验。

一年多一点时间，数亿人接种了这种疫苗。尽管在过去一年的时间里还有其他疫苗被开发出来，但在有效性和安全性方面，没有一种疫苗可以跟mRNA疫苗相媲美。

不仅仅是新冠疫苗

澳大利亚国立大学的RNA生物学教授Thomas Preiss已经在这一领域工作了超25年时间。在为2020年的加速做了这么多年的前期研究之后，看到mRNA技术如此接近现实或许并不让Preiss感到惊讶。但他确实认为去年是这项技术真正的转折点。

Preiss在写给New Atlas的一封电子邮件中说道：“这场大流行大大加快了mRNA疗法向临床转化的速度。鉴于mRNA疫苗的强大性能，我希望这将是该技术真正的分水岭时刻，我们将看到其他疫苗和治疗其他疾病的疗法在不久的将来成为可能。”

Preiss提到的这些其他应用揭示了mRNA技术的革命性潜力。这项技术不仅可以引入一种新的病毒疫苗还可以应用于令人难以置信的广泛应用领域。

癌症是许多mRNA研究人员多年来一直在研究的一个应用，目前该领域的加速必将有助于加快正在进行的研究。Al-Wassiti指出，这些mRNA癌症疗法可以被称为“治疗性疫苗”。“这些疫苗的作用方式跟病毒疫苗类似，通过接种主要存在于癌症而不是健康细胞中的分子来训练免疫系统识别‘现有的’癌症。其他方法可能使用mRNA制造针对癌症的“抗体”或刺激免疫系统对抗癌症。目前的理解是，这些‘疫苗’将补充现有的治疗方法以提高生存机会。”

当想到mRNA疗法的潜力时，病毒疫苗和新的癌症疗法只是冰山一角。Al-Wassiti指出，这些目标都是唾手可得的果实，因为先前的研究可以帮助很容易地建立起来。自身免疫性疾病、代谢性疾病和呼吸道炎症性疾病都为mRNA干预提供了新的机会，甚至像CRISPR这样的基因编辑疗法也可以通过mRNA技术得到改进。

未来的挑战

尽管新冠mRNA疫苗近几个月取得了非凡的成功，但在这项技术能广泛应用于其他疾病之前仍有一些重大问题需要解决。

Preiss指出：“跟遗传药物一样，关键的障碍是解决有效和组织靶向的交付。对于疫苗来说，这是一个相对较小的问题，但当目标是产生持续的治疗性蛋白表达来治疗非传染性疾病时这就变得越来越重要。”

研究人员现在知道mRNA技术在病毒疫苗中起作用。但如何将这些制造蓝图传送到特定的细胞或器官上则是一个全新的挑战。

Al-Wassiti表示：“在基因和mRNA治疗中有一句俗语:‘传送，传送，传送’，这是因为mRNA不仅需要保护还需要传递到特定的器官。交付技术将会成为一个重大的发展，进而将进一步提高技术。”

眼下还很难准确预测mRNA技术在未来十年对医学科学的影响有多大，但不可否认的是，这项技术正在迅速地从实验边缘进入主流。

与此同时，对该领域研究和制造的投入也在增加。在过去，制造mRNA产品并不便宜，但这种情况正在迅速改变。随着该技术的快速发展和新的研究人员被吸引到该领域，可以公平地认为mRNA的繁荣时代已经开始。

18个月前，接受合成mRNA疗法的人还只有数千人，现在，这个数字已经成亿。这项技术为人类提供了一条摆脱人来百年来遭遇的最严重流行病的途径，而这可能只是mRNA治疗故事的开始。