信使RNA技術(shù)研制的疫苗有什么優(yōu)點(diǎn)

1、信使RNA技術(shù)研制的疫苗有什么優(yōu)點(diǎn)？2020年12月，全世界首批信使RNA疫苗(即m-RNA疫苗)終于 獲得美國FDA的批準(zhǔn)上市了。隨后輝瑞B(yǎng)ioNTech公司和Moderna公 司迅速在美國發(fā)出了 890萬劑疫苗，兩家公司預(yù)估在2021年上半年 能夠發(fā)出5億劑疫苗。相信這些疫苗會(huì)幫助世界更快地結(jié)束新冠疫情。這次疫苗采用了 一種新技術(shù)，就是信使RNA技術(shù)。你可能對(duì)此不 太熟悉，實(shí)際上這項(xiàng)技術(shù)不僅可以研制疫苗，還有可能改變?nèi)澜绲?制藥行業(yè)。信使RNA有什么功能？我們先來說說什么是信使RNA,它在新陳代謝中的作用。我們知 道，生物體的功能，特別是新陳代謝功能，要通過活體蛋白質(zhì)來完成， 我們講的各

2、種酶其實(shí)都是蛋白質(zhì)。那么這些活體蛋白質(zhì)是如何產(chǎn)生 的呢？有人可能會(huì)說來自于氨基酸，沒有錯(cuò)，但氨基酸只是蛋白質(zhì)的原 材料，要將氨基酸變成特定的蛋白質(zhì)，這需要信息。就如同你蓋房子 時(shí)用的原材料是水泥、鋼筋、木材和玻璃等。但是這些材料最終會(huì)蓋 成什么樣的房子，取決于建筑圖紙。而蛋白質(zhì)的建筑圖紙，其實(shí)就是 我們身體里的遺傳物質(zhì)DNA。DNA (脫氧核糖核酸)控制蛋白質(zhì)的合成需要很多步驟，這些步 驟可以分成兩個(gè)階段轉(zhuǎn)錄(Transcription)和翻譯(Translation) 0你肯定知道DNA的結(jié)構(gòu)是一個(gè)雙螺旋鏈條，這個(gè) 雙螺旋兩邊的鏈條上就記錄著合成蛋白質(zhì)的信息。在轉(zhuǎn)錄階段，DNA雙螺旋鏈條先要

3、解開，變成單鏈條，然后根據(jù) 這條DNA的單鏈，會(huì)復(fù)制出一條完全對(duì)應(yīng)的RNA （核糖核酸），RNA 就只有一條單鏈了。這個(gè)復(fù)制過程有點(diǎn)像過去錄音磁帶的轉(zhuǎn)錄過程, 轉(zhuǎn)錄這個(gè)詞就是這么來的。在轉(zhuǎn)錄過程中，這條RNA得到了和原來的DNA完全等價(jià)的信息。 DNA存在于細(xì)胞核中，因此轉(zhuǎn)錄過程是在細(xì)胞核中進(jìn)行的，但合成蛋 白質(zhì)是在細(xì)胞核之外進(jìn)行。之所以需要用RNA把DNA上的信息復(fù)制下 來，就是要讓RNA把信息帶到細(xì)胞核外面去。具體來講，復(fù)制了 DNA信息的RNA,會(huì)再生成一條與自己相對(duì)應(yīng) 的信使RNA （也就是m-RNA, m就是messenger信使）,這些信 使RNA跑出細(xì)胞核，把信息傳遞到生產(chǎn)蛋白質(zhì)

4、的細(xì)胞結(jié)構(gòu)里去。信 使RNA的信使兩字，就是這么來的。接下來，根據(jù)信使RNA帶來的信 息，細(xì)胞合成蛋白質(zhì)，這個(gè)過程就是翻譯。順便說一下，新冠病毒就是一種RNA病毒，RNA病毒的意思就是 它們的遺傳物質(zhì)不是DNA而是RNA。但是病毒的RNA要合成蛋白質(zhì), 依然需要通過信使RNA來完成。概括來講，信使RNA就是鏈接遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)合成的橋梁。用 前面造房子的那個(gè)比喻，信使RNA就是把施工設(shè)計(jì)圖送到建筑工地的 那個(gè)人，如果沒有它，工地上就不知道房子要怎么造。下面這張圖是研制疫苗的Moderna公司提供的。TRANSLATIONTRANSCRIPTION.MB MM.Lbq 二,匚K.一傳統(tǒng)疫苗是怎么

5、工作的？了解了信使RNA的作用后，我們來講它和疫苗的關(guān)系。先和你說 說傳統(tǒng)的滅活疫苗是怎么工作的。人體的免疫系統(tǒng)就像是一只巡邏部隊(duì)，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)了外界入侵的微 生物、毒素或者特殊的蛋白質(zhì)，就會(huì)做出反響，消滅入侵者。如果某 種致病因素（比方病毒）入侵了人體，巡邏部隊(duì)不能識(shí)別它們、迅 速反響，人就會(huì)得病甚至死亡。如果對(duì)于某種陌生的病毒，我們可以讓巡邏部隊(duì)提前知道他們的 樣子，那么在病毒真的入侵時(shí)，巡邏部隊(duì)就可以立刻反響，在病毒壯 大前就消滅掉它們，這樣人就不會(huì)患病了。這就是疫苗的工作原理。那么有什么方法讓巡邏部隊(duì)事先認(rèn)清入侵者的特征呢？過去主要 有兩種方法。對(duì)于危害不大的病毒，我們可以采取降低病毒的毒

6、性（讓 病毒變異）的方式來制作疫苗，這就是減毒疫苗；對(duì)于更危險(xiǎn)的病毒， 我們會(huì)用死病毒做成疫苗，這就是滅活疫苗。當(dāng)人和動(dòng)物接種疫苗后，免疫系統(tǒng)就能識(shí)別那些病原體(也被稱 為抗原)，身體就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體?？贵w可以被認(rèn)為是專門識(shí)別和 消滅某種入侵?jǐn)橙说奶胤N部隊(duì)。傳統(tǒng)的疫苗就是這樣發(fā)揮作用的。但你應(yīng)該也聽出來了，無論是減毒還是滅活，都涉及到用病毒來 制作疫苗。當(dāng)然就有人會(huì)問，能不能不用病毒來制作疫苗，也能讓人 和動(dòng)物也產(chǎn)生免疫效果呢？答案是肯定的，只要我們能夠讓免疫系統(tǒng)識(shí)別出病毒的特征就可 以。用前面巡邏隊(duì)的比喻，要讓巡邏隊(duì)認(rèn)識(shí)病毒的樣子，直接讓它們 見到病毒或者死病毒是一種方法；但其實(shí)也可以找個(gè)

7、人給病毒拍些照 片，把照片送給巡邏隊(duì)，讓巡邏隊(duì)提前了解病毒的某些特征，以后也 可以迅速識(shí)別出病毒。你應(yīng)該也能想到了，這個(gè)送照片的人就是信使RNA,用這種技 術(shù)做成的疫苗就叫信使RNA疫苗。它的工作原理是，在人體內(nèi)讓細(xì)胞 制造出某種蛋白質(zhì)或者蛋白質(zhì)片段，從而觸發(fā)免疫反響，產(chǎn)生抗體。 當(dāng)病毒進(jìn)入我們的身體，抗體就可以保護(hù)我們免受感染。信使RNA疫苗是怎么工作的？以輝瑞和BioNtech公司研制的針對(duì)新冠病毒的信使RNA疫苗作 為例子來具體說明。這種疫苗中有一種特殊的信使RNA分子，它的序 列和新冠病毒的大刺突蛋白(spike protein)的序列很相似，這種 蛋白質(zhì)是病毒得以進(jìn)入細(xì)胞的關(guān)鍵。如果

8、把新冠病毒理解成一輛長長 的火車，大刺突蛋白就是其中的火車頭。不過疫苗中的信使RNA序列 只是和這一局部很相似。當(dāng)含有這種信使RNA的疫苗進(jìn)入到人體后，這段信使RNA就能讓 人體的細(xì)胞生產(chǎn)出跟新冠病毒的大刺突蛋白幾乎一模一樣的大刺突 蛋白。人體的免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這些大刺突蛋白后，就會(huì)做出免疫反響， 產(chǎn)生抗體。于是等真正的新冠病毒攻擊人體，人體內(nèi)已經(jīng)有了抗體， 就可以殺死新冠病毒。那么這樣的疫苗和傳統(tǒng)疫苗相比有什么好處呢？主要有以下三個(gè)。第一是平安性比傳統(tǒng)疫苗更好，這又來自兩方面。一方面是因?yàn)?這種疫苗中沒有病毒，人不可能因?yàn)樽⑸淞艘呙缍静?。相比之下?滅活疫苗如果在生產(chǎn)的過程中出了問題，比方滅活

9、不徹底，人就會(huì)有 染病的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，信使RNA疫苗是不可能進(jìn)入細(xì)胞核的，也就防止了影 響人體自身DNA的可能性。信使RNA在讓身體生成抗體之后，就會(huì)被 細(xì)胞會(huì)分解并代謝掉。第二個(gè)好處更重要，那就是即使新冠病毒變異了，注射了信使 RNA疫苗的人大概率會(huì)依然具有免疫力。先來看第三個(gè)好處，就是信使RNA疫苗具有生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗?制造不需要培養(yǎng)病毒。在本錢上，信使RNA疫苗的大規(guī)模生產(chǎn)本錢是 傳統(tǒng)疫苗的1/5到1/10。另外，生產(chǎn)某種信使RNA疫苗的生產(chǎn)線也 很容易被改造成生產(chǎn)其他疫苗的生產(chǎn)線。因此，在應(yīng)對(duì)突發(fā)傳染病時(shí)， 信使RNA疫苗會(huì)更容易在短時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)，大量供應(yīng)市場(chǎng)?，F(xiàn)在很多人都擔(dān)憂，

10、注射新冠疫苗后，新冠病毒變異了怎么辦。這種擔(dān)憂倒不是杞人憂天。我們知道，新冠病毒變異得特別快。如下一張表示新冠病毒變異次數(shù)的圖片里，從2019年到2020年底，人類發(fā)現(xiàn)的新冠病毒變異次數(shù)已經(jīng)有成百上千次。Phylogeny但是對(duì)于信使RNA疫苗，我們不用擔(dān)憂病毒變異了疫苗就會(huì)失效。 五種可能的病毒變異情況，分析信使RNA疫苗在不同的變異情況下是 否還能起到保護(hù)作用。前面講了，疫苗中的信使RNA是對(duì)應(yīng)于新冠病 毒中生產(chǎn)刺突蛋白的那段RNA,我們不妨把病毒的那段RNA序列叫做 源 RNA o第一種情況，病毒雖然變異，但源RNA序列沒有變異，這種情 況占大多數(shù)。疫苗顯然不會(huì)失效。第二種情況，源RNA

11、變異了，但是在容錯(cuò)范圍內(nèi)。這是第二多的 情況，這種情況下疫苗產(chǎn)生的免疫力也不會(huì)失效。第三種情況，病毒的源RNA變異了，而且略微超出了容錯(cuò)范圍， 但不影響所合成的蛋白質(zhì)的主體結(jié)構(gòu)。這種情況稍微有些復(fù)雜，但最 后的結(jié)論是，疫苗所激發(fā)出的免疫抗體，大致上還是有效。第四種情況，病毒的源RNA變異了，超出了容錯(cuò)范圍，影響了所產(chǎn)生的刺突蛋白的主體結(jié)構(gòu)。這種情況下，疫苗對(duì)人體的保護(hù)效力就 會(huì)受到影響。第五種情況，病毒的源RNA變異了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了容錯(cuò)范圍，嚴(yán)重 影響了刺突蛋白的主體結(jié)構(gòu)。這種情況下，疫苗對(duì)人體就完全沒有保 護(hù)了。不過，前面講了，刺突蛋白本身是病毒侵入人體的關(guān)鍵，如果 刺突蛋白嚴(yán)重變異，病毒也就失去了感染人體的可能性，因此發(fā)生這 種變異的病毒會(huì)被自然淘汰掉。所以，在這種情況中，除了第四種情況下疫苗效果會(huì)受到比擬大 的影響，其他情況下信使RNA疫苗都能保持防護(hù)效果。而且，現(xiàn)實(shí)中 發(fā)生的變異，絕大