信使rna(rna为什么能作为信使)

信使RNA疫苗的首要创造人德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)和卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó)。

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为抗击新冠疫情，各国政府和企业正在以史无前例的速度推动各种新冠疫苗的研制和临床实验。现在，全球已同意十多种新冠疫苗的紧迫运用请求，累计已打针超18亿剂疫苗。新冠疫苗无疑已成为全球抗击新冠疫情的有力兵器，而信使RNA疫苗因其便利便利的疫苗规划和激烈的免疫反响机制而备受注重。

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跟着两款维护率超越90%的新冠信使RNA疫苗在全球范围内被同意紧迫运用，本来默默无闻的匈牙利裔生物学家卡塔琳·卡里科（Katalin Karikó）越来越遭到媒体和大众的注重。此前，作为两届奥运会金牌得主、美国闻名赛艇运动员苏珊·弗兰西亚 (Susan Francia)的母亲，早年在降职、解雇边际徜徉的卡里科或许偶然被大众所知晓。可是全部都因为新冠疫情在全球暴虐而改动，卡里科因为与美国免疫学家德鲁·魏斯曼（Drew Weissman）在信使RNA疫苗范畴的开创性研讨被媒体广泛报导。曩昔两年，卡里科荣获了十多个奖项，乃至有人猜测，卡里科很快将获得诺贝尔生理学或医学奖。

1982年从匈牙利塞格德大学获得博士学位之后不久，卡里科前往美国寻觅科研生计的新起点。1985年，卡里科在费城天普大学参加了一项临床实验，初次了解到RNA作为药物能够用于医学医治，从此走上了一段弯曲而坚决的RNA医学研讨之路。

比较于生命遗传物质脱氧核糖核酸（DNA），RNA是一种结构简略而矮小的单链核糖核酸。这种RNA很简单被细胞中的核酸酶等物质分化，在DNA被发现之后的80年里，科学家一向没能找到这种稍瞬即逝的小分子。直到20世纪60年代初，三位别离来自英国、法国和美国的科学家才发现了隐藏在DNA巨大暗影下的一种特其他小分子RNA。

本来DNA是一切生命体的遗传物质，由DNA组成的基因能辅导细胞组成蛋白质，蛋白质则行使各种生理功用，比方血红蛋白运送氧气、胃蛋白酶帮忙将食物中的蛋白质分化成氨基酸等等。可是基因并不能直接辅导组成蛋白质，还需要一种不太安稳的小分子来帮忙，这个小分子便是信使RNA。望文生义，信使RNA便是传递遗传信息的核糖核酸分子。对生物体来说，DNA是遗传信息的带着者，能够将遗传信息传递给下一代，因为DNA的双链结构十分安稳；对细胞来说，DNA首要功用是辅导细胞组成蛋白质，这一进程跟录音机的原理差不多，信使RNA将DNA带着的遗传信息转录下来，变身为生命遗传信息的“邮差”，在转运RNA的运送下，信使RNA被运送到细胞中的核糖体，然后核糖体RNA开端“翻译”信使RNA传递的遗传信息，将细胞中四处闲逛的氨基酸组装成各式各样的蛋白质，后者再去履行各种生理功用。

很显然，缺少了信使RNA的帮忙，“才高八斗”的DNA也只能干瞪眼，底子无法辅导细胞组成蛋白质，生命也将无法连续。可是信使RNA又跟疫苗有什么关系呢？

其实疫苗的原理是模仿病原体进犯形式，在人体或动物体内展开对立病原体的“军事演习”。因而最早的疫苗便是病毒或细菌自身，比方用毒性较弱的病毒制成的减毒疫苗，用物理或化学办法将病毒杀身后制成的灭活疫苗，等等。以病毒疫苗为例，当这些疫苗被打针到机体后，或许激起机体的免疫反响，发生许多的特异性抗体，这些抗体会涣散到机体遍地进行巡查。一旦有病毒来袭，抗体就会扑上去“缠住”病毒，病毒就像被捆住了四肢无法动弹，在一些免疫细胞的帮忙下，病毒被铲除出体内，然后免除病毒的要挟。其他，机体的免疫体系还会针对疫苗发生免疫回忆，即便抗体缺少，当病毒来袭时，有免疫回忆的免疫体系也会很快针对病毒组成许多抗体。

科学家进一步研讨发现，这些疫苗之所以会影响机体免疫体系发生抗体，其实首要是疫苗中的蛋白质在起作用。这些蛋白质被称为抗原，减毒疫苗或灭活疫苗中含有许多杂乱的蛋白质抗原，可是只要一小部分抗原能诱导免疫体系发生能特异性中和病毒等病原体的抗体。跟着基因工程技能鼓起，有人又创造晰成分比较简略的抗原，比方亚单位基因工程疫苗，一般只含有一种蛋白质或多肽片段，这样更有针对性，安全性和有效性都能显着进步。这时候，有科学家开端动脑筋了，已然蛋白质能够作为疫苗，那么假如将某种病毒蛋白质的信使RNA打针到机体内，是不是就能凭借细胞的蛋白组成体系来组成病毒蛋白质，从而行使疫苗的功用？

1990年，来自美国威斯康星大学的一群科学家就进行过这样的测验。他们初次测验将来自萤火虫的荧光素酶信使RNA打针到小鼠肌肉中，不久在小鼠体内检测到荧光素酶的表达，初次证明体外转录获得的信使RNA经打针可在活体安排细胞中传递遗传信息以辅导蛋白组成。两年后，美国斯克里普斯研讨所的研讨人员将从正常大鼠下丘脑纯化加压素信使RNA或人工组成的加压素信使RNA，打针到因基因突变缺少加压素的大鼠的下丘脑内，成果几个小时之后，基因突变大鼠的尿崩症得到缓解，并且继续长达5天，这是初次证明体外的信使RNA打针到活体动物体内后可辅导组成蛋白质，这些新的蛋白质也能发挥正常生理功用。这两项研讨成果均宣告在世界闻名学术期刊《科学》上，让人看到了信使RNA在疾病医治方面的巨大潜力，因而许多研讨人员期望运用信使RNA来医治癌症、神经体系疾病等严峻疾病。

不过，信使RNA作为疫苗方面的用处则没有得到满足注重。1993年，一个法国研讨小组将脂质体包裹的流感病毒核蛋白信使RNA打针到小鼠肌肉内，在体内诱导发生抗流感细胞毒性T淋巴细胞，开端证明信使RNA可作为疫苗的潜力。1994年，瑞典卡罗林斯卡研讨所的几位科学家初次直接证明，信使RNA可作为核酸疫苗诱导小鼠发生抗体。不过，信使RNA存在不安稳以及体内传递功率低劣等问题，更丧命的是，体内打针信使RNA对活体动物具有较强的不良反响，这是因为这些外来的信使RNA在小鼠体内引发了严峻的免疫反响，导致一些实验小鼠逝世。此刻，信使RNA疫苗的远景并不被人看好，其时疫苗研制的干流依然是蛋白质和DNA。

自接触到RNA医学研讨开端，卡里科就对RNA医学用处发生了浓厚兴趣，并期望展开这一方向的科学研讨。从1990年开端，卡里科屡次递送关于RNA医学用处的研讨经费请求，以探究RNA单链分子怎么医治癌症、中风等各种疾病，以及防备流感等流行症。不过这一研讨方向在政府基金部分、私家投资者那里都没有得到注重，卡里科的资金请求处处受阻。

1995年，因为没有获得满足的科研经费，卡里科被宾夕法尼亚大学降职，只能担任初级其他研讨职务，当然薪水也大幅缩减了，这对本来有期望升任正教授的科学家来说，简直是一次严峻冲击。屋漏偏遭连夜雨，这时卡里科被确诊出患有癌症，并且她的老公因为签证问题停留匈牙利长达6个月。好在卡里科扛了过来，并且一向坚持将信使RNA的医用研讨作为自己的首要研讨方向。

起色呈现在一场复印机的“争夺战”之后。1997年，卡里科遇到刚到宾夕法尼亚大学不久的闻名免疫学教授德鲁·魏斯曼（Drew Weissman），两人因为争用复印机而相识。通过深化沟通后，魏斯曼教授决议赞助卡里科的研讨。魏斯曼是免疫学家，之前也在开发HIV疫苗，因而他主张卡里科开发信使RNA在免疫方面的用处。这样，两人从此开端了在信使RNA疫苗方面的长时刻协作，其间最重要的一项研讨是2005年宣告出来的。

在这项宣告在《免疫》杂志上的论文中，卡里科、魏斯曼和其他两位搭档发现信使RNA中一些天然的核苷酸是形成机体不良免疫反响的重要因素，他们将某个信使RNA中引发不良免疫反响的核苷酸逐个找到，然后用人工组成的核苷酸替换，不良免疫反响显着削弱，这项研讨为后续信使RNA疫苗的开发奠定了要害根底。第二年，卡里科和魏斯曼一起创建了一家专心于RNA疗法的生物技能公司，可是这家小公司并不成功，只展开过一些动物实验，从没有将RNA疗法推动到临床实验阶段。

后来，卡里科、魏斯曼等人又对信使RNA疫苗进行了改善，并通过他们地点的宾夕法尼亚大学请求了专利。其他研讨人员则在信使RNA疫苗的安稳性等方面进行了继续改善，比方用脂质体“外套”将信使RNA疫苗包裹起来，使其进入细胞内部前不被核酸酶所分化。

跟着技能的不断改善，信使RNA疫苗完成产业化的期望越来越大了。与传统疫苗比较，信使RNA疫苗具有一些显着优势，如安全性好、规划和研制周期短、出产成本低等等。不过在新冠疫情爆发之前，信使RNA疫苗并没有获得实质上的成功。虽然其时已有数十种根据mRNA的疫苗正在开发中，其间少量几种疫苗已进入临床实验，如流感疫苗、寨卡病毒疫苗和狂犬病疫苗等等，但尚无一种被同意用于人类。

虽然卡里科宣告了六十多篇学术论文，引证次数超越1万次，可是她在宾夕法尼亚大学的职位没能更进一步，到现在停止也仅仅一名副教授。2013年，卡里科参加德国生物技能公司比昂泰克（BioNTech），担任该公司的副总裁和RNA疗法开发负责人。

比昂泰克公司2008年在德国美因茨大学校园里建立，一向致力于开发癌症等疾病的RNA疗法，遭到许多危险投资的喜爱。得益于卡里科的加盟，比昂泰克公司在RNA疗法方面日新月异，先后开宣告一系列与RNA疫苗相关的要害技能，包含怎么让RNA疫苗更安稳，更简单被递送到方针安排和细胞等等。2018年，在协作多年的根底上，比昂泰克公司又与美国医药巨子辉瑞公司联合开发一种针对流感病毒的RNA疫苗，并进入了人体临床实验。这成为了这两家医药公司协作开发新冠RNA疫苗的要害根底。

就在我国科学家初次发布新冠病毒RNA序列几天后，比昂泰克公司和辉瑞公司宣告联合研制出候选的新冠RNA疫苗BNT162b2，并敏捷推动该疫苗的人体临床实验。BNT162b2是针对新冠病毒的刺突蛋白规划的信使RNA疫苗，刺突蛋白坐落新冠病毒的外表，是新冠病毒侵略人体细胞的要害蛋白。BNT162b2疫苗通过静脉打针到体内后，会进入人体免疫细胞发生相似新冠病毒的刺突蛋白，免疫体系随即许多组成可结合刺突蛋白的抗体，这些抗体“大军”将用于反抗真实的新冠病毒。

BNT162b2的人体临床实验是在2020年4月开端发动的，到11月临床III期实验即告完毕。通过4万名志愿者的临床验证，证明BNT162b2不只具有杰出的安全性，其对新冠病毒的有症状维护率可高达91%以上。从2020年12月开端，英国、美国、欧盟等超越80个国家和地区相继同意BNT162b2疫苗的紧迫运用请求。辉瑞公司和德国比昂泰克公司方案将在2021年出产25亿剂疫苗。据2021年6月9日宣告在《天然医学》杂志上的论文显现，通过从2020年12月1日至2021年5月8日收集到的近20万份接种者咽拭子PCR检测成果显现，接种两针BNT162b2疫苗之后，新冠病毒感染率实践下降了80%左右，显现出RNA疫苗强壮的防备作用。

从疫苗规划、临床实验到获准上市不到一年时刻，BNT162b2疫苗创造了疫苗研制历史上的奇观。相同创造神话的还有美国摩德纳（Moderna）公司研制的新冠RNA疫苗mRNA-1273。2010年，摩德纳公司由加拿大干细胞生物学家、哈佛医学院副教授德里克·罗西 (Derrick Rossi)与其他两人一起创建。正是因为阅读了卡里科和魏斯曼2005年宣告在《免疫》杂志上那篇开创性论文之后，本来首要从事干细胞研讨的罗西博士开端对RNA医治发生浓厚兴趣，Moderna正是润饰的RNA之意。其他，摩德纳公司也从前约请卡里科加盟。

与BNT162b2疫苗相同，mRNA-1273疫苗也获得了卡里科和魏斯曼所创造的RNA疫苗专利的授权，两种均采取了润饰核苷酸技能，并且都选用纳米脂质体颗粒进行包装，以避免RNA过早被降解。mRNA-1273的临床实验也是2020年4月敞开，临床III期实验招募了3万名志愿者，对有症状感染的维护率可高达94%。到2021年6月底停止，美国、加拿大、以色列等全球五十多个国家和地区先后同意了该疫苗的紧迫运用。两种RNA疫苗对新冠病毒有症状感染的维护率均可达90%以上，高于传统疫苗的维护率。

并不是一切的RNA疫苗都会像BNT162b2疫苗和mRNA-1273这两款RNA疫苗体现出色。一家荷兰生物技能公司开发的另一款RNA疫苗因为没有对RNA进行核苷酸的人工润饰，导致其临床III期实验维护率不到50%，未到达世界卫生安排规则的疫苗最低上市规范，这也反映出卡里科和魏斯曼研讨的重要性。

面临依然在全球暴虐的新冠病毒，RNA疫苗等新冠疫苗研制成功并广泛在全球接种，并且RNA疫苗在面临变异的新冠病毒毒株时，依然坚持较强的维护率，无疑为全球抗击新冠肺炎疫情注入了强壮决心。

新冠病毒最令人担忧的一个特点是变异，现在已有四种广泛传播的变异毒株，别离是最早在英国发现的阿尔法新冠变异毒株，最早在南非发现的贝塔变异毒株，最早在巴西发现的伽马变异毒株，以及最早发现于印度、最近在全球一百多个国家呈现的德尔塔变异毒株。

据2021年5月5日发布在世界闻名医学期刊《新英格兰医学杂志》上的一项临床研讨成果显现，辉瑞和比昂泰克公司开发的BNT162b2疫苗对变异毒株体现杰出。接种两针疫苗后，BNT162b2疫苗对阿尔法变异毒株的维护率比原始新冠病毒稍有下降，无症状感染、有症状感染和感染后住院危险的维护率均超越90%，而对贝塔变异毒株无症状感染的维护率下降较多，但依然保持在75%左右，对感染住院危险维护率则高达100%。

据一项2021年5月20日发布在BioRxiv论文预印本网站上的研讨报告显现，英国公共卫生部评价了BNT162b2等疫苗的防备作用，发现BNT162b2疫苗相同对德尔塔变异毒株体现杰出。在第2次接种2周后，BNT162b2疫苗对阿尔法毒株有症状感染的维护率为93%，而对德尔塔变异毒株的维护功率依然可达88%，相对而言英国阿斯利康开发的慢病毒载体新冠疫苗则只要约60%的维护率。另据苏格兰公共卫生机构宣告在《柳叶刀》杂志上的数据显现，BNT162b2疫苗对德尔塔变异毒株的维护率下降至79%，可是仍保持较高水平。现在，摩德纳公司的mRNA-1273疫苗对变异病毒有效性研讨数据还没有发布，估计与BNT162b2疫苗维护作用适当。

不过，RNA疫苗所面临的并非都是好音讯。有报导称，RNA疫苗接种者身上呈现了过敏、心肌炎等稀有不良反响率增高的现象。据以色列卫生部报导称，2020年12月至2021年5月期间，在接种BNT162b2疫苗的500万人次中，发现了275例心肌炎病例，显着高于心肌炎天然发生率，美国疾控中心也发现了相似状况，其间原因还有待进一步研讨。其他，信使RNA疫苗存储和运送需要在零下15℃以下，乃至需零下60℃到80℃保存，这大大约束了该疫苗在低收入国家和地区的推广应用。

另据以色列卫生部发布的音讯，自6月6日以来，辉瑞公司BNT162b2疫苗在防备感染和呈现症状方面的有效性已从95%下降至64%。不过，该疫苗在防备感染住院或重症方面的有效性依然有93%。

南方周末特约撰稿 汤波