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3名諾獎得主點評新冠mRNA疫苗:可用于更廣泛的治療
為遏制疫情,新冠疫苗的研制以前所未有的“閃電速度”展開。之前人類的疫苗最快開發紀錄是1960年代,科學家從獲取腮腺炎病毒毒株到最終疫苗獲批用了4年。
所以當新冠疫情暴發時,科學界的對新冠疫苗獲批的最樂觀預期也是2021年夏天了。但到2020年12月初,數種疫苗已在大型試驗得到超出預期的保護數據。去年12月2日,醫藥巨頭輝瑞公司與德國生物技術公司BioNTech合作生產的mRNA疫苗,成為美國首個獲準用于緊急用途的新冠疫苗。
新冠mRNA疫苗自然也成為了世界頂尖科學家協會(World Laureates Association,下稱“頂科協”、WLA)首次面向全球發布年度報告的重點之一。《WLA年度發布》的主題為《希望之光,疫情下的科學突破》。
澎湃新聞(www.usamodel.cn)記者從頂科協獲悉,總共有3位諾貝爾獎得主對新冠mRNA疫苗進行了點評。他們分別是:2013年諾貝爾生理學或醫學獎得主蘭迪?謝克曼(Randy Schekman),1987年諾貝爾化學獎得主讓-馬里?萊恩(Jean-Marie Lehn),2004年諾貝爾化學獎得主阿夫拉姆?赫什科(Avram Hershko)。
三位諾獎得主都提到了mRNA疫苗技術的快速和高有效性。對于mRNA技術,他們表示,除了針對新冠病毒,它還有更為廣泛的治療潛力,可以說開創了一個用于更廣泛疾病治療的“mRNA時代”。
謝克曼簡述了mRNA疫苗的原理,并表示COVID-19大流行釋放了世界各地生物醫學科學力量來設計疫苗,以阻止致命SARS-CoV-2病毒的傳播。
萊恩強調,mRNA疫苗開發是應對COVID-19疫情中最重大的突破。
赫什科則表示,盡管針對COVID-19基于RNA疫苗的快速和極高效率開發,在當前受到普遍稱贊,但是人們還未能充分了解基于基礎生物醫學科學的重大發現,而在醫學領域取得重要突破的科學意義。
常規疫苗包含病毒蛋白或病毒的滅活形式,它們可刺激接種者產生免疫力,從而能夠抵抗活病毒的感染。但是在大規模臨床試驗(期)中宣布療效的兩種新冠疫苗,則僅在脂質外套中使用了一系列mRNA。該mRNA編碼SARS-CoV-2的關鍵蛋白。一旦mRNA進入人體細胞,身體就會產生這種蛋白質。那就是抗原-觸發免疫反應的外來分子。輝瑞公司和BioNTech公司以及美國制藥公司Moderna生產的疫苗都使用編碼刺突蛋白的mRNA,該突觸蛋白與人細胞膜受體對接,從而讓冠狀病毒得以入侵細胞。
事實上,全球疫苗閃電速度研發背后離不開中國科研人員的努力。中國科學院院士、中國疾控中心主任高福2020年12月29日接受新華社采訪時表示,“首先我們中國將分離出來的病毒、測序結果都向世界公開透明了,很快進入了新冠肺炎疫苗的研發?!?/p>
mRNA疫苗的基礎正是病毒基因測序數據。在中國研究人員首次在全球發布新冠病毒基因組序列后的幾小時,流行病防御創新聯盟(簡稱CEPI)資助的疫苗開發工作即緊鑼密鼓展開。據《科學》雜志此前報道,NIAID疫苗研究中心副主任Barney Graham在當地時間2020年1月11日就開始與他的團隊分析基因組序列。在接下來的1月13日,Graham與Moderna公司的研究人員討論了他的發現,1月14日,他們即簽署了一項合作協議。
新冠大流行對疫苗開發已經產生了一些永久性的改變。首先,它可能會奠定mRNA疫苗的使用方法,該技術平臺在未來可以用于其他疾病。在新冠大流行之前,mRNA疫苗從未獲準用于人類。
“這項技術正在革新疫苗學,”倫敦衛生與熱帶醫學學院疫苗中心主任坎普曼說,mRNA候選疫苗可以在幾天內化學合成,這與涉及在細胞中生產蛋白質的更復雜的生物技術形成了鮮明的對比。她表示,這項技術使敏捷的即插即用方法可以應對未來的流行病。
葛蘭素史克公司的疫苗部門首席科學家Rino Rappuoli表示,mRNA還大大簡化了疫苗制造過程。人們可以使用同一設施生產用于不同疾病的mRNA疫苗,這減少了所需的投資。不過也意味著企業需要進一步擴大產能,因為馬力全開應對新冠疫情時,對麻疹、小兒麻痹癥的疫苗需求也仍然需要滿足。
得克薩斯州休斯頓貝勒醫學院的病毒學家Peter Hotez說,新冠疫苗的大型臨床試驗可以提供更廣泛的有用數據,以加深人們對免疫反應理解。鑒于新冠疫情中,所有不同技術的疫苗,以及收集的有關臨床志愿者人口統計學數據,抗體和細胞反應詳細信息,今年科學家可能從人類疫苗反應中吸取的知識要比過去幾十年多得多。這將是人類疫苗學的巨大飛躍。
以下為3位諾獎得主的點評全文:

蘭迪?謝克曼:
COVID-19大流行釋放了世界各地生物醫學科學力量來設計疫苗,以阻止致命SARS-CoV-2病毒的傳播。在中國、北美和歐洲,已設計出新方法來利用冠狀病毒或其他形式的重組病毒大規模開發SARS-CoV-2疫苗,以便在2020年年底之前保護整個世界。
在生產傳統病毒疫苗的同時,在美國和德國的公司中,一種改良基于編碼SARS-CoV-2刺突蛋白的RNA疫苗,在開發了數年后現在已首次商業化。與注射蛋白質抗原以引發免疫反應的傳統疫苗不同,新方法中使用的刺突蛋白信使RNA(mRNA)是化學合成的,然后配制成脂質納米顆粒,以便在注射部位傳遞到肌肉細胞中。傳統疫苗會與我們體內的免疫細胞發生反應,其中一些在早期發育過程中也被偶然地預編為與異源抗原(例如,表面抗原)表面上的化學基團,SARS-CoV-2刺突蛋白表位發生反應,隨后刺激與表位反應的免疫細胞生長和分裂,并發展成抗體產生細胞以及在將來暴露于外源抗原(即感染)的情況下充當貯存器的記憶細胞。在新技術中,脂質納米顆粒進入細胞后剝離,然后通過暴露的mRNA重新編碼生產蛋白質的細胞機制,以生產和輸出SARS-CoV-2穗狀蛋白。一旦重組刺突蛋白從這些細胞中分泌出來,免疫系統就會像傳統疫苗方法一樣接管。這種方法的優勢在于,疫苗生產的整個過程都依賴于化學和工程技術,與用于生產更多傳統病毒疫苗的生物過程相比,化學和工程技術可以得到更精確的控制。新的mRNA疫苗提供了幾乎完全的保護,這是一個優勢。毫無疑問,我們會將此技術應用于其他醫學治療。
這種疫苗不是RNA的第一個臨床應用。在另一項令人驚訝的進展中,RNA已用于治療某些神經系統疾病,其目的是抑制引起疾病的遺傳缺陷蛋白的產生。在該申請中,治療性RNA包含與突變RNA結合的反義核酸序列,以減少或改變細胞產生蛋白質的細胞機器對mRNA進行解密。 在一項最引人注目的應用中,反義RNA已在治療兒童脊髓性肌萎縮癥中獲得巨大成功。將治療性RNA注射至攜帶SMA1基因具有致死性突變的新生嬰兒的椎管中,已改善了60%的嬰兒的運動功能。與RNA疫苗一樣,RNA治療為人類疾病治療開拓了全新的領域。

讓-馬里?萊恩:
你們發送的《科學盤點》中的各項可以認為是相應領域中非常重要的科學進展。就我而言,主要的突破是應對Covid-19疫情中mRNA疫苗的開發;當然,該技術不僅限于對疫苗的貢獻,更重要的是,它開創了一個用于更廣泛疾病治療的“mRNA時代”。

阿夫拉姆?赫什科:
盡管針對COVID-19的基于RNA的疫苗的快速和極高效率的開發在當前受到普遍稱贊,但是人們還未能充分了解基于基礎生物醫學科學的重大發現而在醫學領域取得的重要突破的科學意義。一切始于對遺傳密碼的破解,以及1957年英國生物物理學家弗朗西斯?克里克(Francis Crick)“中心法則”,即從DNA到RNA到蛋白質的遺傳信息流。它延續了許多重要的基礎科學發現,涉及轉錄和翻譯以及mRNA加工,例如剪接、加帽和聚腺苷酸化。沒有所有的這些基本發現,將來就不可能開發針對COVID-19以及針對其他重要疾病的基于RNA的疫苗。
注:所謂“中心法則”是指1957年9月,英國科學家弗朗西斯?克里克(Francis Crick)做了一個演講,他介紹了關于基因功能的關鍵思想,特別是他所說的中心法則。這些想法到如今,仍然詮釋了我們如何理解生命科學。這篇文章探討了他在這個有影響力的演講中發展的概念,包括他的預測,我們將通過比較基因序列來研究進化,這是生命科學發展史上的重大轉折。





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