您当前的位置： 南宫ng28官网下载 - 新闻资讯 - 详细内容
以下文章来源于Nature Portfolio ，作者Nature Portfolio。
撰(zhuan)文 | Elie Dolgin
1987年底，Robert Malone做(zuo)了一个载入(ru)史册(ce)的实(shi)验。他用(yong)信(xin)使RNA（messenger RNA，mRNA）链(lian)和脂滴做(zuo)了一道 “分子乱(luan)炖”，这道基因乱(luan)炖里的人(ren)体细胞吸收了mRNA，并开始用(yong)其合成蛋白 [1]。
Malone当时是美国加州索尔克生物研究所的研究生，他知道眼前的这一切会对医学产生深远影响，于是做了些笔记，并签上了名字和日期。他在1988年1月11日的笔记上写道，如果细胞能用被递送到其内部的mRNA合成蛋白，“RNA就能(neng)成为(wei)一种(zhong)药物(wu)”。索尔克(ke)实(shi)验室的另一(yi)名成员也在笔记上(shang)签了(le)名，以备后用。那年的年末，Malone用实(shi)验证明了(le)青(qing)蛙胚胎也能吸(xi)收这(zhei)些mRNA [2]。这(zhei)是第一(yi)次有人用脂滴(di)帮助mRNA顺利进入(ru)一(yi)种活生物。
在这些实验的基础上，诞(dan)生了历史上最重(zhong)要也最赚钱的(de)疫(yi)苗：已在全世界(jie)接种数亿剂的(de)新冠mRNA疫(yi)苗。仅2021年一年，其(qi)全球销(xiao)量就能(neng)达到500亿美元。
当然，成功的道路并非一帆风顺。Malone的实验离不开前人的工作，而在Malone实验之后的很多年里，mRNA被(bei)认为(wei)作为(wei)药物或疫苗都太(tai)不稳(wen)定，而且太(tai)贵(gui)。数十家研(yan)究实(shi)验室和公司尝(chang)试了这个(ge)想(xiang)法(fa)(fa)，但都无法(fa)(fa)找到脂质(zhi)与核酸(suan)的完美配(pei)比——核酸(suan)是mRNA疫苗的基本成分。
今天，mRNA疫苗(miao)使用(yong)的(de)(de)(de)很多新技(ji)术都是在Malone研究时期(qi)的(de)(de)(de)多年后(hou)发(fa)明出来的(de)(de)(de)，包括经过化学修饰的(de)(de)(de)RNA和帮助这些RNA进入细胞的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同脂滴类型。不(bu)(bu)过，自(zi)(zi)诩 “mRNA疫苗(miao)发(fa)明者(zhe)”的(de)(de)(de)Malone依(yi)然认(ren)为自(zi)(zi)己(ji)的(de)(de)(de)贡献(xian)被(bei)忽略了(le)。他对《自(zi)(zi)然》表(biao)示，“历(li)史把我遗忘了(le)。”
随着各大奖项的陆续揭晓，谁对这项(xiang)技术(shu)具有(you)奠(dian)基(ji)性贡献的争(zheng)论变得沸(fei)沸(fei)扬扬——在下个月（即将到来的10月的第一周）诺贝尔奖公布前夕显得尤为激烈。不过，一向只颁给少数几位科学家的权威奖项难免会漏掉mRNA医学发展史上的诸多贡献者。其实，mRNA疫(yi)苗的成功离不开数(shu)百(bai)位研究人员在30多年里(li)的辛勤付(fu)出。
这也反映(ying)出科学发现是如何一步步成为改(gai)变人(ren)类生活的重大突(tu)破：几(ji)十年看不到(dao)曙光(guang)、各种拒绝、对潜在(zai)利益的你争我夺(duo)；当然也有源源不断的好奇心和面对质疑初心不改(gai)的豪情(qing)。
“这(zhei)是很长的(de)一串脚(jiao)印(yin)。你永远不(bu)知道(dao)哪些(xie)东(dong)西将来会大(da)(da)派(pai)用(yong)场。” 美(mei)国亚利桑那州(zhou)大(da)(da)学(xue)发育生物学(xue)家Paul Krieg说。Krieg在(zai)80年代中(zhong)期也做出了(le)自己的(de)贡(gong)献(xian)。
Malone的(de)实验想(xiang)法绝(jue)非凭空而来。早在1978年，就有科学家用名(ming)为脂(zhi)(zhi)质(zhi)(zhi)体(ti)的(de)脂(zhi)(zhi)质(zhi)(zhi)膜结构将(jiang)(jiang)mRNA转运到小鼠 [3] 和人类 [4] 细(xi)胞内诱导蛋白质(zhi)(zhi)表(biao)达。这种脂(zhi)(zhi)质(zhi)(zhi)体(ti)能包裹并保护(hu)mRNA，之后与细(xi)胞膜融合，将(jiang)(jiang)这种遗传(chuan)物质(zhi)(zhi)送入细(xi)胞。这些实验建(jian)立在对脂(zhi)(zhi)质(zhi)(zhi)体(ti)和mRNA的(de)多年研究之上；脂(zhi)(zhi)质(zhi)(zhi)体(ti)和mRNA都是在60年代发现的(de)（见下图）。
但在当时，研(yan)究人员还(hai)(hai)没有把mRNA当作(zuo)医(yi)疗产品看待(dai)，尤其是(shi)在实(shi)验室合成这种遗(yi)传(chuan)物质的方式还(hai)(hai)没出现(xian)的情况下。他们其实(shi)希望(wang)用mRNA来研(yan)究基础的分(fen)子(zi)过程(cheng)。大部分(fen)研(yan)究人员只能想办(ban)法使用来自(zi)兔子(zi)血细(xi)胞、培养(yang)的小鼠细(xi)胞或一些其他动物来源的mRNA。
事情在1984年出现了转(zhuan)机(ji)。当时(shi)，Krieg和哈佛大学发育生物学家(jia) Douglas Melton 以及分子生物学家(jia) Tom Maniatis 和 Michael Green 领(ling)导(dao)的一(yi)(yi)个团队合作，他(ta)们利用(yong)一(yi)(yi)种RNA合成酶（取自一(yi)(yi)种病毒）和其他(ta)工具(ju)在实验室得到(dao)了具(ju)有(you)生物活性的mRNA [5]——这项技术(shu)的核心(xin)沿(yan)用(yong)至(zhi)今。之后，Krieg将实验室合成的mRNA注射到(dao)青蛙卵子中，证明它和自身构建的mRNA没(mei)两样 [6]。
Melton和Krieg说，他们主要把合成mRNA当作研究基因功能和活性的工具。1987年，就在Melton发现这种合成mRNA能激活或抑制蛋白产生之后，他参与创立了一家名为Oligogen的公司 [后更名为吉利德科学公司（Gilead Sciences），总部在加州福斯特城]，专门研究合成RNA抑制目标基因表达的方法，寻找治病的可能。但在他(ta)的实(shi)验室或(huo)合(he)作者中，没有(you)人想到疫苗。
“众所周知，RNA极不稳定，” Krieg说，“关于RNA的一切都要非常小心。” 这或许解释了哈佛大学的技术研发部为何不给该团队的RNA合成技术申报专利。于是，该团队只能把他们的试剂让给威斯康星州麦迪逊的一家实验用品公司 Promega Corporation，这家公司专为研究人员提供RNA合成工具。作为回报，团队得到了一笔不多不少的专利使用费和一箱凯歌香槟。
多年后(hou)，Malone在自(zi)己的(de)(de)实验中使(shi)用了(le)哈佛(fo)团(tuan)队合成mRNA的(de)(de)方法。但他添(tian)加(jia)了(le)一(yi)种新(xin)的(de)(de)脂质体(ti)，这种脂质体(ti)带一(yi)个正电(dian)荷(he)，能增强它(ta)与mRNA带负电(dian)的(de)(de)骨架的(de)(de)结合。这种脂质体(ti)由生物(wu)化学家(jia) Philip Felgner 开发，他现(xian)在是加(jia)州大学欧文分校疫苗研发中心的(de)(de)主(zhu)任。
虽然(ran)Malone成功用(yong)这种脂质体(ti)将(jiang)mRNA送(song)入了(le)人(ren)体(ti)细胞(bao)和青(qing)蛙(wa)胚胎，但(dan)他从来没有拿到过博士学(xue)位。1989年，Malone因为和索尔克研究(jiu)所(suo)的导师、基因疗法(fa)研究(jiu)员 Inder Verma 不咬弦(xian)，提前结束了(le)研究(jiu)生学(xue)习(xi)，来到加州的初创公司Vical替Felgner工作。在那(nei)里，他们(men)与威斯康星大学(xue)麦迪逊分(fen)校的合作者证明了(le)这种脂质-mRNA复(fu)合物(wu)可以促进小鼠体(ti)内的蛋白产生 [7]。
事情从这里开始变得复杂了。Vical公司（联合威斯康星大(da)学）和索尔克研(yan)究所都在1989年(nian)3月(yue)开(kai)始提(ti)交专利申请。但索尔克研(yan)究所很快放弃了申请，Verma则在1990年(nian)加入(ru)了Vical公司的(de)顾问委员会。
Malone称他的前导师Verma和Vical公司达成了一桩幕后交易，使得相关知识产权最后归Vical所有。Malone等人被列为发明人，但他本人不能从之后的许可协议中获利，而他本来可以从索尔克授权的专利中获利。Malone的结论是：“他(ta)们(men)利(li)用我的想(xiang)法发了财。”
Verma和Felgner断(duan)然否(fou)认了Malone的(de)指控。“这简直就(jiu)是(shi)无稽(ji)之谈。” Verma告诉《自然》，撤回专利(li)申请是(shi)索尔克研究所技术转(zhuan)移处的(de)决(jue)定。（。）
Malone在1989年8月(yue)离开了(le)Vical公司，理由是他与Felgner在 “科(ke)学判(pan)断(duan)上” 以(yi)及在 “对他本人(ren)的知识产(chan)权贡(gong)献(xian)上” 存(cun)在分歧。他从医学院毕业后接(jie)受了(le)一(yi)年的临(lin)床培训，后来(lai)进入了(le)学术(shu)(shu)界，打算(suan)继续(xu)研究(jiu)mRNA疫(yi)苗，但一(yi)直(zhi)拿不到经费。（1996年，他向加州的一(yi)个州立(li)研究(jiu)机构申请研究(jiu)经费，用(yong)于研究(jiu)预防季(ji)节性(xing)冠状(zhuang)病(bing)毒感染的mRNA疫(yi)苗，但申请失败。）Malone只能转而研究(jiu)DNA疫(yi)苗和(he)递送(song)技术(shu)(shu)。
2001年，他转型从事商务和咨询工作。过去几个月里，他(ta)开始公开质疑以他(ta)早前研究为基础的mRNA疫苗的安(an)全(quan)性(xing)。Malone说，疫苗(miao)(miao)产生的蛋白会损害(hai)人体细(xi)胞，而且疫苗(miao)(miao)的风险(xian)超过它对儿童(tong)和(he)年轻人的益处——这种观点受到其(qi)他科学家(jia)和(he)卫生专家(jia)的一再反驳(bo)。
1991年，Vical 公(gong)司(si)与大型疫(yi)(yi)苗生产商美(mei)国默克(ke)(ke)集团（Merck）达成(cheng)了一(yi)项数百(bai)万美(mei)元的(de)研究合作和(he)许可协(xie)议。默克(ke)(ke)集团的(de)科研人员用小鼠测(ce)试(shi)了这一(yi)mRNA技(ji)术，试(shi)图发明一(yi)款流感疫(yi)(yi)苗，但后来又(you)放弃了。“生产成(cheng)本(ben)和(he)可行性(xing)迫使我们喊停。” 前默克(ke)(ke)研究人员、如今为各大公(gong)司(si)提供疫(yi)(yi)苗研发咨询(xun)的(de) Jeffery Ulmer 说。
法国斯特拉斯堡有一家小型生物技术公司，名为Transgène，那里的研究人员也有同样的感受。1993年，Pierre Meulien 在该公司领导的一个团队与产业界和学术界合作，首次证明了包在(zai)脂质体(ti)中(zhong)的(de)mRNA能在(zai)小鼠体(ti)内诱导出(chu)一种特异性的(de)抗病毒免疫(yi)应(ying)答 [8]。[另(ling)一个激动人心(xin)的(de)(de)进展出现在1992年，当(dang)时美国(guo)斯克里普(pu)斯研究(jiu)所（Scripps Research Institute）的(de)(de)科学家用mRNA技术取代了大鼠体内缺少的(de)(de)一种蛋白，用来治疗代谢(xie)疾(ji)病[9]。但独立实验(yan)室又花了20年的(de)(de)时间才(cai)取得了类似的(de)(de)成功(gong)。]
Transgène公司的研究人员为他们的发明申请了专利，并继续研究mRNA疫苗。Meulien当时估计他至少需要1亿欧元（约1.19亿美元）来优化整个平台，但他说(shuo)自己没打算为这(zhei)个(ge) “高(gao)风险” 的项目向(xiang)他的老板要这(zhei)么多钱。Meulien现在已经是(shi) Innovative Medicines Initiative 的主(zhu)管(guan)，这是(shi)一家位于(yu)(yu)布鲁塞(sai)尔的公(gong)私(si)合营企业(ye)。由于(yu)(yu)Transgène的母(mu)公(gong)司决定不再续费，这个专利便失效了。
Meulien的团队和默克的团队一样，后来都去研究DNA疫苗和其他基于载体的递送系统了。DNA疫苗平台最终获得了一些兽医上的应用许可，比如用来预防养鱼场出现感染。就在上个月，印度的监(jian)管当局批准了全球首个供人类使用(yong)的新冠DNA疫苗（参见：）。但是，DNA疫(yi)苗在人体上的(de)进展一直很慢(man)，个中原因迄今(jin)仍未得到完(wan)全(quan)理解。
Ulmer认为，产业界(jie)在DNA技术上的(de)发(fa)力也带动了(le)RNA疫苗的(de)进展(zhan)，无论是生产和监管环节，还是序列设计和分子机制，“我们从DNA上学到的很多东西都可以直接用于RNA，” 他说，“这为RNA的成功奠定了基础。”
从1990年代到2000年代的大部分时期里，几乎每个想做mRNA的疫苗公司都把目光投向了别处。传(chuan)统观(guan)点总是觉得mRNA太容易降解(jie)，生产成本(ben)太高。瑞典卡(ka)罗林(lin)斯卡(ka)医学院病(bing)毒学家 Peter Liljeström 说(shuo)：“这是一(yi)场持续(xu)的(de)挣扎。” Liljeström在30年前(qian)开创了一(yi)种“自扩(kuo)增(zeng)”的(de)RNA疫苗。
Matt Winkler说：“RNA用(yong)起来实在太难了(le)(le)。” Winkler于(yu)1989年在美国成立了(le)(le)最早专注(zhu)于(yu)RNA的(de)实验用(yong)品公(gong)司之(zhi)一Ambion。“如果你当时问我是(shi)(shi)不是(shi)(shi)可(ke)以(yi)把RNA作为(wei)疫苗打到人体内(nei)，我肯(ken)定会(hui)当着你的(de)面大(da)笑。”
mRNA疫(yi)苗的概(gai)念(nian)在肿(zhong)瘤界(jie)倒是颇受欢迎(ying)，但研究人(ren)员主要(yao)想(xiang)用它(ta)来(lai)治疗疾病(bing)，而不是预防疾病(bing)。从基因(yin)治(zhi)疗师 David Curiel 的(de)工作开始(shi)，许多学(xue)术人(ren)员和初创公(gong)司(si)都在研究(jiu)mRNA是(shi)否能用来对付癌(ai)症。这里(li)的(de)思路是(shi)：如果mRNA能编码(ma)癌(ai)细胞表达的(de)蛋白，那么把(ba)mRNA注射(she)到(dao)体内就可以训练免疫系统去(qu)攻(gong)击这些细胞。
目前就职(zhi)于(yu)华盛顿大(da)学医学院的(de)Curiel在小鼠上成功了几次(ci) [10]。但是当他(ta)向Ambion公(gong)司(si)阐述(shu)其中的(de)商业机遇时，公(gong)司(si)告诉(su)他(ta)：“我们看不到这个技术的(de)任何经济潜力。”
相比之下(xia)，另一位癌(ai)症免(mian)疫(yi)学家取(qu)得了更多(duo)成功——1997年，全球第一家mRNA治疗公(gong)司由此诞(dan)生。Eli Gilboa 的建议是(shi)从血液中获得免(mian)疫(yi)细(xi)胞(bao)，“唆(suo)使” 它们吸收编码肿(zhong)瘤蛋(dan)白的合成mRNA，再将这(zhei)些细(xi)胞(bao)注射(she)到体内，调动免(mian)疫(yi)系统攻击潜伏的肿(zhong)瘤。
Gilboa和(he)他在美(mei)国杜(du)克(ke)大(da)学(xue)医(yi)学(xue)院的同事在小鼠(shu)中(zhong)演示了(le)以上过(guo)程(cheng) [11]。到90年(nian)代末，学(xue)术合(he)作者已(yi)经启动(dong)了(le)人(ren)体试验，Gilboa的商业衍生(sheng)公司 Merix Bioscience（后(hou)(hou)更名(ming)为Argos Therapeutics，现名(ming)为CoImmune）很快开展(zhan)了(le)自己的临床研究。整个技术看上去很有(you)前(qian)景(jing)，但几(ji)年(nian)后(hou)(hou)，一(yi)个已(yi)经进入后(hou)(hou)期的候选(xuan)疫苗(miao)在一(yi)次(ci)大(da)规(gui)模试验中(zhong)失(shi)败了(le)，这类技术现在几(ji)乎已(yi)经很少有(you)人(ren)关注。
虽然如此，Gilboa的工作还是产生了很重要的影响——这些(xie)工作让CureVac和BioNTech的创始人决定投身mRNA的研(yan)究——这两家(jia)德国公(gong)司现在(zai)(zai)已是(shi)全(quan)球领先的(de)mRNA企业。CureVac的(de) Ingmar Hoerr 和BioNTech的(de)Uğur Şahin告诉《自然》，在(zai)(zai)了(le)解到Gilboa的(de)工作(zuo)后，他们也想做此尝(chang)试，但是(shi)是(shi)通过(guo)把mRNA直接注射到体(ti)内的(de)方式。
“出(chu)现了雪球效应。” 目(mu)前在迈阿密大(da)学米勒医学院(yuan)任职的Gilboa说。
Hoerr是第一个取得成功的。2000年，还在德国图宾根大学的他报道了直接注射也许能诱导小鼠体内的免疫应答 [12]。他在那年创立了CureVac（也位于图宾根），但感兴趣的研究人员或投资人很少。Hoerr在一场学术会议上报告了一些早期小鼠数据，他说，“当时第一排的(de)一位诺贝尔奖得主站起来说，‘你这(zhei)些(xie)都是(shi)胡说八道，全是(shi)胡扯’。”（Hoerr拒绝透露这位(wei)诺(nuo)贝尔奖(jiang)得主是谁。）
但慢(man)慢(man)地(di)(di)，资(zi)金开(kai)(kai)始(shi)源(yuan)源(yuan)不断地(di)(di)涌(yong)入，不到几年(nian)就开(kai)(kai)始(shi)了(le)人体实验(yan)。该公司当时(shi)的首席科学(xue)官 Steve Pascolo 成了(le)第一个实验(yan)对象：他给(ji)自己注(zhu)射 [13] 了(le)mRNA，现在腿部(bu)还有一个火(huo)柴头大小(xiao)的白色(se)伤疤，这是当时(shi)皮肤科医生为了(le)做多点活检留下的。之后没(mei)多久，公司就启动了(le)使用皮肤癌患者的肿瘤(liu)特异性mRNA的正规试验(yan)。
Şahin和他的免疫学家妻子 Özlem Türeci 也是在90年代末开始研究mRNA的，但成立公司的时间要比Hoerr晚。他们俩人在德国美因茨约翰内斯古滕贝格大学研究这项技术很多年，期间专利、论文、经费全部到位，并在2007年向一位亿万富翁投资人提交了一份商业计划书。Şahin 说：“如果能成功，将具有开拓意义。” 后来，他拿到了1.5亿欧元的创业(ye)资(zi)金。
2021同年，刚刚成立的mRNA公司RNARx得到了美国政府向小企业发放的一笔相对微薄的款项：97396美元。公司的两位创始人——生物化学家 Katalin Karikó 和免疫学家 Drew Weissman 当时都供职于美国宾夕法尼亚大学（简称宾大），他们做出了(le)现在(zai)一些人(ren)认为非常关键的发现：改变mRNA的部分密码子能帮助合成mRNA躲过(guo)细胞的固(gu)有(you)免疫防御。
Karikó在整个90年代都在实验室埋头苦干，她的目标是让mRNA成为一个药物平台，但资助机构一再拒绝了她的经费申请。1995年，在(zai)经(jing)历多次挫败后，宾大要求她选择(ze)辞职或降职减薪。她最终选择了留下，继续追求(qiu)她的目标(biao)，改进Malone的实验方法 [14]，诱导细胞产生具有治疗相关性的较大复杂蛋白 [15]。
到了1997年，她开(kai)始与Weissman合(he)作，Weissman此时刚(gang)在(zai)宾大(da)成立了自己的实验室。两(liang)人计划(hua)一起开(kai)发针对HIV/AIDS的mRNA疫苗。不过，Karikó的mRNA在(zai)注(zhu)射到小(xiao)鼠体(ti)内(nei)时产生了很大(da)的炎症反(fan)应。
她和Weissman很快找到了原因：这种合成mRNA激活了 [16] 一连串名为Toll样受体的免疫传感器，这些受体能在第一时间对来自病原体的危险信号作出响应。2005年，两人发表论文指出，重新编排(pai)mRNA的(de)(de)一(yi)个(ge)核苷(gan)酸——尿苷(gan)——的(de)(de)化学键 ，就能创(chuang)造出一(yi)种(zhong)名为假尿苷(gan)的(de)(de)类似(si)物，这种(zhong)方法似(si)乎能防(fang)止机(ji)体将合成mRNA视为敌人(ren) [17]。
那个时候，很少有科学家看到修饰核苷酸的治疗价值，但科学界很快就意识到了它们的潜力。2010年9月，波士顿儿童医院干细胞生物学家 Derrick Rossi 领导一个团队描述了如何用修饰的RNA改造皮肤细胞，先变成胚胎样干细胞，再变成收缩的肌肉组织 [18]。研究(jiu)结果引起(qi)了(le)轰动，Rossi入选了《时代周刊》（Time）2010年 “年度(du)重要人物” 并在坎(kan)布里奇市联合创立(li)了Moderna公司。
Moderna公司尝试获得宾大(da)在2006年申请的(de)(de)Karikó和Weissman的(de)(de)修饰mRNA专利的(de)(de)许(xu)可(ke)，但(dan)晚了(le)一步。在(zai)(zai)与(yu)RNARx达成(cheng)许可协议(yi)未果(guo)后，宾大(da)已于2010年2月向麦迪逊(xun)的(de)一家(jia)(jia)小型(xing)实验试(shi)剂供应(ying)(ying)商(shang)授予了(le)独家(jia)(jia)专利。如今名为Cellscript的(de)这家(jia)(jia)供应(ying)(ying)商(shang)当时在(zai)(zai)协议(yi)中支付了(le)30万(wan)美(mei)元(yuan)，现(xian)在(zai)(zai)能(neng)从(cong)Moderna和BioNTech的(de)转(zhuan)授许可费中获得数亿美(mei)元(yuan)。Moderna和BioNTech是(shi)最先(xian)推出(chu)新冠mRNA疫(yi)苗的(de)两(liang)家(jia)(jia)公司(si)，它们的(de)产(chan)品都含有修(xiu)饰的(de)mRNA。
与此同时，RNARx用光了另一笔总额80万美元的小企业资助款项，并在2013年停止经营，在这前后Karikó也加入了BioNTech（同时保留了她在宾大的兼职）。
Karikó和Weissman的(de)发(fa)现(xian)对mRNA疫苗的(de)成功是否(fou)关键，研究人(ren)员(yuan)对此争论不休。Moderna一直在使(shi)用修饰的(de)mRNA，其公司名(ming)本身就(jiu)是这(zhei)两个词的(de)组(zu)合。其他一些(xie)公司则不然。
马萨诸塞州制药公司Shire的人类遗传学疗法部研究人员给出的理由是，只要添加正(zheng)确的(de) “帽” 结构并清除(chu)所有杂(za)质，未(wei)修饰(shi)的(de)mRNA也能(neng)成(cheng)为(wei)一种效果类似的(de)产品(pin)。“归根结底还是要看RNA的质量。” Michael Heartlein 说(shuo)。Heartlein在(zai)Shire负(fu)责领(ling)导科研工作，日(ri)(ri)后在(zai) Translate Bio 继续推进这项(xiang)技(ji)术(shu)——Shire后来把它(ta)的mRNA产品(pin)线出(chu)售给了 Translate Bio。（Shire现在(zai)属于(yu)日(ri)(ri)本(ben)的武田制药。）
虽(sui)然(ran)Translate公(gong)司(si)的(de)(de)一些人体数据(ju)显示，其(qi)mRNA不(bu)会(hui)诱导危险(xian)的(de)(de)免疫应(ying)答，但它的(de)(de)平台依然(ran)需要接受(shou)临(lin)床(chuang)验证：它的(de)(de)候选(xuan)新冠疫苗仍处于(yu)人体试验初期。但法国制药巨头赛诺菲(fei)（Sanofi）很看好(hao)该技术的(de)(de)前景：2021年(nian)8月(yue)，赛诺菲(fei)宣布(bu)计(ji)划以(yi)32亿美元(yuan)收购Translate。（Heartlein去年(nian)另起炉灶(zao)，在(zai)马萨(sa)诸塞州创(chuang)建了一家名为Maritime Therapeutics的(de)(de)公(gong)司(si)。）
与此同时，CureVac公司(si)也为缓解免疫应答提出(chu)了(le)自己的(de)策略(lve)，该策略(lve)需要改变mRNA的(de)基因序列，将其疫苗(miao)中(zhong)的(de)尿苷减(jian)至最少。二十年的(de)辛苦耕耘似乎终于有了(le)收获，该公司(si)的(de)狂犬病 [19] 和COVID-19 [20] 实验(yan)性疫苗(miao)都(dou)在早期试验(yan)中(zhong)表现(xian)不(bu)俗。但在6月，后期的(de)试验(yan)数据显(xian)示(shi)，CureVac的(de)候(hou)选(xuan)新冠疫苗(miao)在保护效力上不(bu)如Moderna或BioNTech的(de)疫苗(miao)。
看到这些结果，一些mRNA专家现在相信，假尿苷是这项技术(shu)中不可或缺的(de)元素(su)，他们说，Karikó和(he)Weissman的(de)(de)发现(xian)是值得认(ren)可和(he)嘉奖(jiang)的(de)(de)主要贡(gong)献(xian)之一。“真正的(de)(de)获奖(jiang)者应该是修饰的(de)(de)RNA。” 专注(zhu)于mRNA疗法的(de)(de)合(he)(he)成生物学公(gong)司 Strand Therapeutics 的(de)(de)联合(he)(he)创始人、首席执行(xing)官 Jake Becraft 说。
但也不是人人都这么肯定。“可能影响mRNA疫苗安全性和效力的因素有很多，mRNA的化学修饰只是其中之一。” 苏州艾博生物科技有限公司首席执行官英博说。这家中国公司的新冠mRNA疫苗已进入临床后期。（产品名为ARCoV，使用的是未修饰的mRNA。）
说到关键技术，许多专家还提到了对mRNA疫苗至关重要的另一项创新成果——这次和mRNA没有任何关系。它就是脂质纳米粒（LNP），这种微(wei)小脂滴能保护(hu)mRNA并将其送(song)入细(xi)胞。
这(zhei)项技(ji)术来自(zi) Pieter Cullis 的(de)实验室和他创立或(huo)管理的(de)多家公(gong)司(si)。Cullis是加(jia)拿大不列(lie)颠哥(ge)伦比亚大学的(de)生物化学家。90年(nian)代(dai)末起，他的(de)实验室和公(gong)司(si)便首创将(jiang)LNP用(yong)于(yu)递(di)送能让基因失去活性的(de)核酸链。其(qi)中一种药物叫patisiran，现(xian)已被(bei)批准(zhun)用(yong)于(yu)治疗一种罕见遗传病(bing)。
之后，基因沉默(mo)疗(liao)法逐渐在(zai)(zai)临床试验中(zhong)显示出(chu)效果，2012年，Cullis的两家公司开始转型，探索LNP递(di)送(song)系统在(zai)(zai)基于mRNA的药物中(zhong)的应用(yong)前景。比如温哥华(hua)的 Acuitas Therapeutics 公司在(zai)(zai)首席执行官(guan)Thomas Madden的领导(dao)下与Weissman在(zai)(zai)宾大的团(tuan)队以及多家mRNA公司合作，共(gong)同测试mRNA-LNP的不同配比。其中(zhong)一个配比已经被BioNTech和CureVac的新冠疫苗所使用(yong)。Moderna的LNP复(fu)合物也与此相差无(wu)几。
这种(zhong)(zhong)纳米粒含(han)有(you)四种(zhong)(zhong)脂质(zhi)分(fen)子：三个(ge)分子决(jue)定(ding)结构和稳定(ding)性(xing)；第四个(ge)名为可(ke)电离脂(zhi)质的(de)(de)(de)分子是LNP有效的(de)(de)(de)关(guan)键。这(zhei)种物质在(zai)(zai)实(shi)验条件下(xia)带正电，与Felgner开发的(de)(de)(de)、Malone在(zai)(zai)80年代(dai)末(mo)测试(shi)的(de)(de)(de)脂(zhi)质体具有类似优势。但Cullis和商业(ye)伙伴开发的(de)(de)(de)可(ke)电离脂(zhi)质能(neng)(neng)在(zai)(zai)生理条件下(xia)（如在(zai)(zai)血液中）变(bian)成中性(xing)，这(zhei)样能(neng)(neng)减(jian)少对人体的(de)(de)(de)毒性(xing)。
此外，混合四种脂质(zhi)能(neng)让产(chan)品的(de)(de)(de)保质(zhi)期更长，在体内的(de)(de)(de)稳定性(xing)更好，在Cullis管理的(de)(de)(de)多家(jia)公司担任前高管的(de)(de)(de) Ian MacLachlan 说(shuo)，“我们现在的(de)(de)(de)药理学是(shi)建(jian)立(li)在所有这一(yi)切的(de)(de)(de)基础(chu)之(zhi)上的(de)(de)(de)。”
到(dao)了2000年代中(zhong)(zhong)期(qi)，研究人员想出(chu)了一种(zhong)混合(he)(he)和生产(chan)这些纳米粒的新(xin)方法，需要用到(dao)名为T-connector的装置将脂肪（溶解在酒精(jing)中(zhong)(zhong)）与核(he)酸（溶解在酸缓冲液(ye)中(zhong)(zhong)）结合(he)(he)。当两种(zhong)溶液(ye)混合(he)(he)时，这些成(cheng)(cheng)分会自发(fa)形成(cheng)(cheng)紧密的LNP [21]。这种(zhong)方法已被证(zheng)明比生产(chan)基(ji)于mRNA的药物的其他方式更可靠。
一旦将所有碎片拼接起来，“就像是天呐，我们(men)终于(yu)有(you)一个可以规模化的生产流程了(le)。” 目前(qian)在(zai)圣迭戈(ge) Replicate Bioscience 公(gong)司(si)担任首(shou)席发展官的(de)(de) Andrew Geall 说(shuo)。2012年，Geall带领首(shou)支(zhi)团队在(zai)诺华(hua)（Novartis）美国分部成功结合(he)了(le)LNP与RNA疫(yi)苗 [22]。所有mRNA公(gong)司(si)现在(zai)都(dou)在(zai)用(yong)类似这(zhei)种(zhong)LNP递送平台和生(sheng)产系(xi)统，但(dan)相关专利的(de)(de)归属权仍深陷法律纠纷。比如Moderna就与Cullis的(de)(de)一(yi)家公(gong)司(si)——温(wen)哥华(hua)的(de)(de) Arbutus Biopharma ——对(dui)簿(bu)公(gong)堂：Moderna新冠疫(yi)苗使用(yong)的(de)(de)LNP技术(shu)到底(di)是谁的(de)(de)专利？
到了2000年代末，多(duo)家(jia)大型药企都开始(shi)向mRNA进军。2008年，诺华和Shire都成立了mRNA研发部门——前者（由Geall领导）关注疫苗，后者（由Heartlein领导）关注药物。BioNTech便在那年成立，其他初创公司也纷纷入局，这是因为美国国防部高级研究计划局（DARPA）在2012年决定资助产业界研究RNA疫苗和药物。Moderna便是在此基础上壮大的公司之一——2015年已经筹资超过10亿美元，其目标是利用mRNA诱导体内细胞产生自己的药物，治疗因蛋白缺失或失效导致的疾病。当这个计划落空时，Moderna在(zai)其首席(xi)执行(xing)官 Stéphane Bancel 的(de)领导下只能选择(ze)一个更(geng)小的(de)目(mu)标：做疫苗(miao)。
一开始，许多投资者和观望者都非常失望，因为(wei)疫(yi)苗(miao)平台的颠覆性和(he)盈利性看(kan)起(qi)来都要逊色不少。截(jie)至2020年初，Moderna共有(you)9种针对传染(ran)病的候(hou)选mRNA疫苗(miao)进入了(le)人体测(ce)试(shi)，但没有(you)一个大获(huo)全胜。只有(you)一个候(hou)选疫苗(miao)进入了(le)更大规模的试(shi)验。
面对突如其来的COVID-19，Moderna火速行动，在新冠病毒基因组序列公开后的几天内就做好了一个原型疫苗。Moderna后来与美国国家过敏和传染病研究所（NIAID）合作开展小鼠研究和人体试验，这一切只用(yong)了不到10周。
BioNTech这边也是全(quan)员出动。2020年(nian)3月(yue)，BioNTech与纽约制药公司(si)辉瑞(rui)（Pfizer）合作(zuo)，在不(bu)到8个月(yue)的时间(jian)里破纪录地(di)走完了从首次人(ren)体试验到紧急(ji)使用批准的流程。
这两款获得授权的疫苗都使用修饰的mRNA加入LNP，而且所含序列编码的新冠病毒刺突蛋白的形状更易诱导保护性免疫。许多专家表示，由NIAID疫苗学家 Barney Graham、得克萨斯大学奥斯汀分校结构生物学家Jason McLellan，以及斯克里普斯研究所的Andrew Ward设计的这种对蛋(dan)白质形状的调(diao)整也是一个(ge)可(ke)以拿(na)奖的成就，虽然这只针(zhen)对新冠病毒疫苗(miao)，不适合所有mRNA疫苗(miao)。
围(wei)绕mRNA贡献的争论，一些争议涉(she)及谁才拥有(you)最赚钱的专(zhuan)利。但是(shi)，许多奠基性的知(zhi)识产权(quan)(quan)都要追溯到Felgner、Malone和他们在Vical公司的同事在1989年（以及Liljeström在1990年）提(ti)出的观(guan)点。这些(xie)产权(quan)(quan)从授权(quan)(quan)日起(qi)只(zhi)有17年的有效期，所(suo)以现在已经不再受到专(zhuan)利权(quan)(quan)限制。
即使是Karikó和Weissman的专利也将在5年后过期，该专利在2006年申请，后来授权给了Cellscript公司。产业界知情人士表示，这意味着在脂质纳米粒中(zhong)递送mRNA的宽(kuan)泛概念很(hen)快也将难(nan)以(yi)申(shen)请专利了(le)，但各(ge)家公司可以合理(li)地(di)对特定的mRNA序列申请(qing)专利，比(bi)(bi)如(ru)某种(zhong)刺(ci)突蛋白的形(xing)式，或是(shi)专有(you)的脂质配比(bi)(bi)。
各个公司(si)已经在(zai)(zai)行(xing)动了(le)。Moderna作为(wei)mRNA疫(yi)(yi)苗(miao)领域的(de)主要入局者，其在(zai)(zai)流感、巨(ju)细胞病(bing)毒(du)和一系列其他(ta)传(chuan)染病(bing)上的(de)实(shi)验性(xing)疫(yi)(yi)苗(miao)已经开展了(le)临床试(shi)验，它在(zai)(zai)去(qu)年(nian)获得了(le)两个专利，范(fan)围涵盖广泛(fan)使用mRNA产生分泌蛋白(bai)（参见：）。但有多位产业界知情人士告(gao)诉《自(zi)然(ran)》，他(ta)们认为(wei)这两个专利可能会出现纠纷。
“我们(men)感觉可申请的(de)专利不多了。” 加拿大mRNA疫(yi)苗公(gong)司(si) Providence Therapeutics 的(de)首席科学(xue)官 Eric Marcusson 说。
至于谁能(neng)拿诺贝尔奖，呼声(sheng)最高的是Karikó和Weissman。这(zhei)(zhei)两位已经拿了(le)很多奖(jiang)(jiang)，包括科(ke)学突破奖(jiang)(jiang)（Breakthrough Prizes，奖(jiang)(jiang)金300万美元(yuan)，科(ke)学界奖(jiang)(jiang)金最(zui)(zui)高的奖(jiang)(jiang)项）和西班牙久负盛名的阿(a)斯(si)图(tu)里亚(ya)斯(si)女亲王(wang)奖(jiang)(jiang)（Princess of Asturias Award）技术与科(ke)学研(yan)究奖(jiang)(jiang)。同时(shi)获得(de)阿(a)斯(si)图(tu)里亚(ya)斯(si)奖(jiang)(jiang)的还有Felgner、Şahin、Türeci、Rossi，以及(ji)英国(guo)牛(niu)津大学和药(yao)企(qi)阿(a)斯(si)利康（AstraZeneca）新冠(guan)疫(yi)苗(miao)背后(hou)的疫(yi)苗(miao)学家(jia) Sarah Gilbert，这(zhei)(zhei)款疫(yi)苗(miao)没有使用mRNA，而使用一(yi)种病毒(du)载(zai)体。（Cullis最(zui)(zui)近(jin)一(yi)次获奖(jiang)(jiang)是国(guo)际缓(huan)释(shi)协会颁(ban)发的一(yi)个(ge)奖(jiang)(jiang)金5000美元(yuan)的创始人奖(jiang)(jiang)，这(zhei)(zhei)是一(yi)个(ge)由研(yan)究缓(huan)释(shi)药(yao)物的科(ke)学家(jia)组成(cheng)的专业组织。）
还(hai)(hai)有人认(ren)为(wei)，除了奖励(li)(li)Karikó的研究发现，还(hai)(hai)应奖励(li)(li)她(ta)对整(zheng)个mRNA研究领域的贡(gong)献(xian)。“她(ta)不(bu)仅是一(yi)位非常出(chu)色的科学家，还(hai)(hai)是领域内一(yi)股(gu)强大的力量。” 不(bu)列颠哥伦比亚(ya)大学的RNA生物工程师(shi)Anna Blakney说。为(wei)表彰Karikó的贡(gong)献(xian)，Blakney两年前(qian)请(qing)她(ta)在(zai)一(yi)场大型会议上演讲，当时Blakney还(hai)(hai)是一(yi)名初级博士后(hou)研究员（在(zai)Blakney联合创立英国疫苗公(gong)司(si)VaxEquity之前(qian)，该公(gong)司(si)主(zhu)要(yao)关注自(zi)(zi)扩增RNA技术）。Karikó自(zi)(zi)己(ji) “在(zai)整(zheng)个职(zhi)业生涯(ya)中备受忽视，却不(bu)忘积(ji)极(ji)提(ti)携他人”。
虽然mRNA发展史上的有些人认为自己应该得到更多的认可，包括Malone，但其他人却更愿意分享这份荣誉。“你真(zhen)的不能邀(yao)功，” Cullis说，以他的脂质递送系统(tong)为例(li)，“可能有几百人(ren)甚至几千人(ren)一起(qi)在做(zuo)这些LNP系统(tong)，以便它(ta)能迎(ying)来自己的高(gao)光时刻。”
“所有人都在(zai)添砖加瓦，包括我。” Karikó说。
回顾过去，许多参与者都表示很高兴mRNA疫苗能给人类带来改变，以及自己有幸做出了有价值的贡献。“见证这一切令我无比激动，” Felgner说，“我(wo)们那(nei)时坚信(xin)会(hui)发生(sheng)的所有事现(xian)在都发生(sheng)了。”
原文以The tangled history of mRNA vaccines 为标题(ti)发表在2021年9月14日《自然》的新闻特写版块上，《知(zhi)识分子》获权转载(zai)。
参考资料
1. Malone, R. W., Felgner, P. L. & Verma, I. M. Proc. Natl Acad. Sci. USA 86, 6077–6081 (1989).
2. Malone, R. W. Focus 11, 61–66 (1989).
3. Dimitriadis, G. J. Nature 274, 923–924 (1978).
4. Ostro, M. J., Giacomoni, D., Lavelle, D., Paxton, W. & Dray, S. Nature 274, 921–923 (1978).
5. Melton, D. A. et al. Nucleic Acids Res. 12, 7035–7056 (1984).
6. Krieg, P. A. & Melton, D. A. Nucleic Acids Res. 12, 7057–7070 (1984).
7. Wolff, J. A. et al. Science 247, 1465–1468 (1990).
8. Martinon, F. et al. Eur. J. Immunol. 23, 1719–1722 (1993).
9. Jirikowski, G. F., Sanna, P. P., Maciejewski-Lenoir, D. & Bloom, F. E. Science 255, 996–998 (1992).
10. Conry, R. M. et al. Cancer Res. 55, 1397–1400 (1995).
11. Boczkowski, D., Nair, S. K., Snyder, D. & Gilboa, E. J. Exp. Med. 184, 465–472 (1996).
12. Hoerr, I., Obst, R., Rammensee, H. G. & Jung, G. Eur. J. Immunol. 30, 1–7 (2000).
13. Probst, J. et al. Gene Ther. 14, 1175–1180 (2007).
14. Karikó, K., Kuo, A., Barnathan, E. S. & Langer, D. J. Biochim. Biophys. Acta 1369, 320–334 (1998).
15. Karikó, K., Kuo, A. & Barnathan, E. Gene Ther. 6, 1092–1100 (1999).
16. Karikó, K., Ni, H., Capodici, J., Lamphier, M. & Weissman, D. J. Biol. Chem. 279, 12542–12550 (2004).
17. Karikó, K., Buckstein, M., Ni, H. & Weissman, D. Immunity 23, 165–175 (2005).
18. Warren, L. et al. Cell Stem Cell 7, 618–630 (2010).
19. Aldrich, C. et al. Vaccine 39, 1310–1318 (2021).
20. Kremsner, P. G. et al. Wien. Klin. Wochenschr. (2021).
21. Jeffs, L. B. et al. Pharm. Res. 22, 362–372 (2005).
22. Geall, A. J. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 109, 14604–14609 (2012)
