張文宏點評mRNA疫苗技術獲諾獎:人類文明史上的另一個“盜火”
今年諾貝爾生理學或醫學獎頒給了mRNA疫苗技術的兩位“功臣”,卡塔林·卡里科和德魯·維斯曼。2023年10月2日下午5點45分,2023年諾貝爾生理學或醫學獎花落卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)和德魯·維斯曼(Drew Weissman),他們因為研發的mRNA技術,推動COVID-19的mRNA疫苗發展而獲獎。
復旦大學附屬華山醫院感染科張文宏教授在10月4日發表於「華山感染」公眾號上的文章中點評mRNA疫苗技術獲得諾貝爾獎時稱, mRNA疫苗技術的落地,是人類文明史上的又一次“盜火”,預示可能會帶來生物醫藥領域的巨變。
張文宏稱,與歷史上的減毒活疫苗、滅活疫苗,以及重組蛋白疫苗不同,mRNA屬於核酸疫苗,在新冠疫情中首次用於人類對抗疾病,系透過直接注射mRNA在體內表達特異性蛋白來維持持續的免疫應答,建立很強的免疫力。
以下為張文宏點評全文:
mRNA疫苗技術落地是人類文明史上的另一個“盜火”,預示可能會帶來生物醫藥領域的巨變
人類辨識外來病原體的核酸並誘導強烈的發炎反應,透過發炎反應消除病原體是人類演化中形成的保護機制,可以有效辨識各種蛋白質和核酸。天然免疫細胞可辨識DNA或RNA病毒的核酸, 進而誘發強烈的發炎反應,同時對病毒抗原呈現,誘導後天免疫,達到消除病原體的目的。這是人類在自然界生存數百萬年的免疫力密碼,但mRNA 疫苗注射後也會像病毒一樣,被人類的免疫系統識別,誘發發炎反應,最終被迅速降解,就無法繼續表達疫苗目標蛋白,起到疫苗的作用了。mRNA疫苗技術的落地正好是繞過了人類數百萬年形成的核酸識別與炎症反應,讓mRNA疫苗實現在體內靶向分子的表達,這一技術落地是人類科學的另一個底層技術突破,會帶來我們難以預期的生物醫藥領域巨變。
從疫苗的發展史來看,就時間線上而言,減毒活疫苗和滅活疫苗最早來到科學舞台上,是科學家針模擬人類感染病原體後產生免疫力的過程,來完成了一次與自然感染接近的過程,進而獲得了免疫力,例如天花病毒疫苗、水痘病毒疫苗、麻疹病毒疫苗都是屬於這一類,這些疫苗在人類歷史上消除傳染病流行立下了不滅的功勳。接著是重組蛋白疫苗等組成疫苗問世,這一代的疫苗是透過模擬病毒一些重要蛋白而製作的標靶疫苗,人體針對這些病毒組分產生抗體和免疫反應,起到建立免疫力的作用,針對特定的成分產生的免疫力會更強,像B肝疫苗就是這一類疫苗,目前我國2000年後出生的群體幾乎人人接種了乙肝疫苗,因此2000年以後出生的人口中,幾乎很少有人感染B肝病毒了。mRNA屬於核酸疫苗,新冠疫情中首次用於人類對抗疾病,系透過直接注射mRNA在體內表達特異性蛋白來維持持續的免疫反應,建立強大的免疫力。由於在疫苗的製造過程上不需要再進行蛋白的表達和純化,只要合成基因就可以了,對疫苗的製造過程而言是一次極大的技術突破,用於應對新冠這樣的突發傳染病,優勢非常明顯。但更重要的是這類技術的臨床應用從此開啟了一個新的天地。
人類文明從掌握用火的技術開始,自此人類的發展日新月異,從沃森發現DNA雙螺旋結構,繼而明白了基因複製和翻譯功能蛋白的秘密,直至這次通過mRNA 技術用於疫苗的研發和應用,以及應對大流行的成功,標誌著人類掌握了直接輸注核酸在體內表達所需的疫苗成分或其他疾病治療所需的蛋白質組分,對於腫瘤性疾病、遺傳性疾病、免疫性疾病,將帶來極大的前景。
延伸閱讀:
1961年,在加州理工學院的一個實驗室,科學家首次成功提取到mRNA。之後對其功能和生物學行為進行了充分的研究。科學界發現,在DNA和蛋白質之間有個“中間人”,負責傳遞訊息,mRNA正是這個“中間人”。
mRNA(Messenger RNA),又稱信使RNA,是由DNA的一條鏈作為模板轉錄而來的,攜帶遺傳訊息的能引導蛋白質合成的一類單股RNA。通俗來講,mRNA複製了細胞核中雙股DNA的一條鏈的遺傳訊息,隨即離開細胞核在細胞質中生成蛋白質。在細胞質中,核醣體沿著mRNA移動,讀取其鹼基序列,並翻譯成其對應的胺基酸,最終形成蛋白質。
1990年,威斯康辛大學Wolff等才首次報告肌肉注射mRNA到小鼠骨骼肌裡,可以表現出對應蛋白質並產生免疫反應。這揭示了mRNA技術用於疫苗研究的可能性。2年後,又有研究者將編碼荷爾蒙的mRNA,直接注射至小鼠大腦中,發現有緩解尿崩症的作用。這說明mRNA具備成為治療性藥物的潛力。
mRNA疫苗的原理是將編碼疾病特異性抗原的mRNA引入體內,利用宿主細胞的蛋白質合成機制產生抗原,從而觸發免疫反應,從而達到預防疾病作用。如果將人體比喻為一台機器,那麼數百萬種微小的蛋白質便是維持機器運作的零件,而mRNA則是製造零件的總指揮。
也就是說mRNA序列注射到人體後,跳過體外合成蛋白質的過程,直接在人體細胞內生產病原體免疫表位的蛋白,對免疫系統進行了“戰前演習”,誘導識別病毒蛋白,從而產生對特定病原體的免疫記憶。當真正病原體進入人體時,免疫細胞如同訓練有素的軍人,快速辨識病原體對其發動精準攻擊。
mRNA 疫苗技術路線相比更傳統疫苗有三個重要的優勢:快速、安全和高效。