2023诺奖得主德鲁·韦斯曼:新冠之后,mRNA疫苗还将拯救更多生命
2023 年 10 月 2 日北京时间 17 时 45 分许,匈牙利-美国生物学家卡塔林·考里科 (Katalin Karikó) 和美国生物学家德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)因在核苷碱基修饰方面的发现,使得开发针对 COVID-19 的有效 mRNA 疫苗成为可能,获得 2023 年诺贝尔生理学或医学奖。
mRNA疗法:不止新冠疫苗
mRNA疗法不仅能强力抵抗新冠病毒,今后还有望帮助人类抗击其他各类传染病,甚至是自身免疫病和癌症。
撰文 | 德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)
翻译 | 龚聪
从在概念上被证明可行,到如今拯救全球人的生命,信使RNA(mRNA)疗法只用了17年。辉瑞-拜恩泰科(Pfizer-BioNTech)和莫德纳(Moderna)新冠疫苗已被数亿人接种,挽救了无数生命。
2005年,卡塔林·考里科(Katalin Karikó)和我发明了一种制造mRNA的方法,制造出来的mRNA在注射到动物组织中后,不会引发危险的炎症。2017年,诺贝特·帕尔迪(Norbert Pardi)和我的工作表明,修饰后的mRNA在由脂质纳米颗粒载体递送到人类细胞中后,可以免遭机体分解,并且能够刺激免疫系统产生抗体,中和入侵的病毒,这比完全依赖免疫系统本身效果更好。辉瑞-拜恩泰科和莫德纳新冠疫苗都使用了这种mRNA-脂质纳米颗粒(mRNA-LNP)平台。大规模临床试验显示,这类疫苗对患病的保护效力(接种疫苗后患病风险降低的程度)超过90%。
从这些试验结果来看,mRNA疫苗前景可观。结合大量对疫苗接种者的研究,我们最终充分掌握了mRNA疫苗对人体的安全性和有效性。这些疫苗比传统的、利用鸡蛋或体外培养的细胞来生产的疫苗更加出色。这项技术的快速发展,也加速了资金投入,进而支持了该领域的前沿研究。同时,由于美国食品和药品管理局(FDA)及其他监管机构已经非常熟悉这项技术,他们对相关的新疗法的评估也十分迅速。
mRNA疫苗通过指导细胞合成蛋白质、诱导免疫应答来帮助机体对抗入侵的病原体,比如新冠病毒,从而训练免疫系统为将来真正的病原体感染做准备。与传统的蛋白质疫苗(使用基因改造的人类或病原体蛋白)和单克隆抗体(使用与天然抗体具有同样效果的人造抗体)相比,mRNA疫苗更容易大规模生产。并且,mRNA疫苗生产设备还可以快速切换生产任务,用于制造新的mRNA疫苗或药物。这一优点是生产蛋白质疫苗和单克隆抗体的工厂无法比拟的——这些工厂要想制造新产品,必须改动整条生产线。
mRNA新冠疫苗的成功,让科学家、生物医药公司和政府都开始寻求对抗其他众多传染病和病原体的mRNA疗法,包括流感、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒2型、诺如病毒、狂犬病、疟疾、肺结核、登革热、寨卡病毒、艾滋病、丙型肝炎和各种冠状病毒。具体到每一种疾病上,科学家都在研究基于mRNA-LNP平台的疫苗诱导机体产生强效抗体应答的机制。
mRNA疗法的研究还扩大到了其他领域,例如治疗一些癌症、食物和环境过敏以及自身免疫病。例如,一项治疗甲状腺素转运蛋白淀粉样变(ATTR,一种罕见的、由蛋白质错误折叠并堆积导致的致死性疾病)的疗法,已经在1期临床试验中取得了积极的结果。尽管针对某些疾病的蛋白质药物发展很快,但患者通常需要大剂量用药,而且这类药物生产流程非常复杂、成本高昂。通过递送mRNA使患者自身合成有疗效的蛋白质,可以避免这些问题。
科学家已经在动物身上用mRNA疗法解决了不同类型的问题,比如修复骨骼和治疗哮喘。人体临床试验也在进行之中。美国国防部高级研究计划局(DARPA)甚至在试验利用mRNA疗法来快速应对新出现的传染病:从康复者体内找到高效的中和抗体,并将其对应的mRNA直接注入其他人体内,使机体快速产生抗体、得到保护。虽然这种方法只能产生短效的免疫保护,但比直接生产抗体快得多, DARPA期望能够通过这种方式在人群中快速构建免疫屏障,从而在侦测到疾病出现后60天内消除其发展成大流行的风险。
科学家对新冠肺炎开展了大量的研究工作,这也帮助mRNA疗法成为了核酸疗法中的佼佼者,因为它几乎可以让特定细胞产生任何蛋白质。这项技术正在获得更广泛的应用,使疾病治疗变得更便捷、廉价,而且侵入性更低。比如,美国FDA曾批准一项用于治疗镰状细胞贫血的基因疗法,而且这种疗法已经在美国得到有效应用。但是,该疗法需要先从患者的骨头中抽出骨髓,经过处理后再输送回患者体内。而mRNA疗法可以通过在手臂注射,将药物递送到骨髓。如果mRNA疗法有效,镰状细胞贫血的治疗将在多发国家得到极大推广。
同样地,在发展中国家,mRNA疗法还可以革新很多传染病的治疗方法,从而极大地促进医疗公平。在这方面,我与全球很多实验室都有合作。泰国曼谷的朱拉隆功大学疫苗中心的科学家和我一起研发了一款新冠疫苗,并建设了一个高质量的生产中心,为泰国和周边7个中低收入国家供应疫苗。我在非洲和东欧也做着相同的工作,下一步是在南美洲。
我们仍面临很多挑战,包括构建更好的供应链来运输mRNA疫苗原液和其他材料、实现在全球范围内生产疫苗,以及改进疫苗、减少个人所需的剂量。但是,由于mRNA制剂的生产很便捷,因此大多数国家将来都能够自己生产所需的这类制剂。前提条件是,这些国家需要能够吸引并留住科学家,这样才能开发出新疗法,并反过来维系本国高质量的医药生产基地正常运作。
本文作者 | 德鲁·韦斯曼是美国宾夕法尼亚大学教授,从事疫苗研究。
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