【Wired 硬塞】COVID 疫苗是 mRNA 未來潛力的第一步

從 HIV 到茲卡病毒等各式各樣的疫苗臨床試驗,mRNA(信使核糖核酸)可能翻轉治療方式,也可能擴大醫療不平等現象。
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原文來自 Wired《For mRNA, Covid Vaccines Are Just the Beginning》,作者 Amit Katwala。台灣康泰納仕集團授權提供,由 Amber Peng 翻譯並經 INSIDE 編審

卡塔林・卡里科(Katalin Karikó)原先並沒想過要製造疫苗。在疫情爆發好幾年前,這位匈牙利裔美國籍生物學家一直專注在研究 mRNA– 她試著合成出不會引起人體發炎反應的mRNA,這一步成功後,她和同事德魯・魏斯曼(Drew Weissman)再試著吸引醫學界和科學界的注意。

雖然卡里科曾想過用這種技術來治療心臟病和中風,不過最後卻是這場瘋狂的 COVID 疫苗競賽,才讓她獲得遲來的認可並受到世界矚目。有了她和團隊的 mRNA 研究為基礎,莫德納以及 BioNTech 兩家公司才能快速開發 COVID 疫苗,拯救了千千萬萬人的性命。

傳統疫苗原理是透過不會致病的完整病毒來訓練免疫系統,人體會記住病毒的特徵,像是 SARS-CoV-2 病毒的棘蛋白,但是 mRNA 疫苗則用比較優雅的方式達成同樣的效果,也就是使用 mRNA(一種自然界中非常普遍的基因分子,負責在細胞內和細胞之間傳遞訊息)讓人體知道如何透過內部機制自己複製並產生棘蛋白。

就是這種區別讓 mRNA 疫苗以破紀錄的速度開發、製造、核准。在過去 18 個月來,已經有超過十億人受惠於 mRNA 疫苗,可怕的疫情也得以趨緩下來。但是 mRNA 的長期影響,尤其在 COVID 的推波助瀾下,比我們想像中的還深遠,卡里科表示:「以前從來沒人對 mRNA 有信心,但現在它的潛力似乎大多了。」

從瘧疾、茲卡病毒、皰疹到巨細胞病毒,現在有許多 mRNA 疫苗的臨床實驗正在如火如荼進行中。莫德納公司於 2014 年成立並致力於開發 mRNA 的可能性,目前宣佈他們正在進行兩種針對 HIV 病毒的 mRNA 疫苗的第一期臨床實驗。負責監管該臨床實驗的美國國家衛生院下的愛滋病部部長卡爾・迪凡巴赫(Carl Dieffenbach)表示:「mRNA 平台潛力越來越明朗,發展進度也越來越好。」

早在 COVID 疫情爆發之前就有很多人在投入 mRNA 的各種研究,像是莫德納已經花了好幾年的時間研究疫苗中包裹 mRNA 的脂肪包膜。流行病預防創新聯盟(Epidemic Preparedness Innovations,以下簡稱CEPI)的理查・哈契特(Richard Hatchett)指出:「跟所有一夜成功的故事一樣,mRNA 的研究其實已有好一段時間。」

美國生物醫學高級研究與發展管理局曾在 2016 年投資茲卡病毒的 mRNA 疫苗,但是隨著病情趨緩,該研究的「急迫性就降低」了。日後他們也試著開發其他冠狀病毒(例如MERS)的 mRNA 平台,而該研究在 COVID-19 疫情爆發後也成為重要基礎。後來,莫德納成功地改良了 MERS 疫苗,在 SARS-CoV-2 病毒的基因序列公布之後短短 66 天內,讓 COVID 疫苗進入臨床實驗。

雖然他們知道 mRNA 疫苗遲早會上市,但是迪凡巴赫原本認為這種疫苗仍在「慢慢走」,只是在 COVID 疫情的「壓力測試」下,mRNA 疫苗提早幾年,甚至好幾十年問世。卡里科仍記得 2013 年第一次的 mRNA 會議,並表示當初的與會者沒有任何人相信美國食品藥物管理局會在 10 年內核准任何 mRNA 一項產品。哈契特表示:「在控制 COVID 取得進展後,我們可以期望有大量的投資注入,而且我們可以看到它多變的潛力,以及可以多精準達成目標。」

哈契特指出 mRNA 的一項優點是「極高的靈活性」。它唯一的原料是形成 RNA 序列「字母」的四個氨基酸鹼基,因此可以非常快速地設計和製造。哈契特指出:「生物製程非常困難且複雜,也不容易導入不同環境,像是印度就花了好幾十年才達到現在的疫苗生產量能。但對於許多國家而言,開發 mRNA 量能比傳統生物製程來的容易。」

哈契特建議開發國家跳過傳統疫苗,直接開發 mRNA 疫苗,現在許多亞洲和非洲國家已經開始規劃 mRNA 工廠了。COVID 疫情過後,這些工廠可以快速轉為製造對抗其他疾病的疫苗,方法很簡單,只要換上 mRNA 裡的基因片段,讓身體產生不同的抗體即可。與傳統疫苗相比之下,mRNA 疫苗更純淨也較沒有汙染的疑慮,身體可以快速轉譯、表現、分解 mRNA。

莫德納的傳染疾病資深副總經理傑克・米勒(Jackie Miller)表示:「mRNA 非常容易替換,不同疾病疫苗間的差別就是用來合成 mRNA 的 DNA 模板,但是我們所有的疫苗都用了同樣的脂質奈米顆粒。」

CEPI 希望利用這種靈活度來創建一個 mRNA 疫苗庫,以對抗目前已知會造成人類疾病的各種病毒。哈契特估計這一項大工程將花費 200 到 300 億美元,但是未來一旦爆發新型疾病,我們就能快速應對。哈契特表示:「2020 年給我們的教訓是,前面的 326 天(定位出 SARS-CoV-2 的基因序列到正式施打第一支疫苗)簡直太慘太可怕,而且拖的太久,」CEPI 希望未來能在新疾病爆發後 100 天內就製造出疫苗,「而 mRNA 是達成該目標關鍵的一環。」

CEPI 另一個目標是讓 mRNA 疫苗更容易取得,因為這種疫苗仍須要用極低溫的方式保存和運送(輝瑞和 BNT 疫苗必須維持在 –80°C 以下,莫德納 –20°C),因此很難送到偏遠的地區。因為低溫的需求和高昂的成本,幾乎只有高收入國家才會購買 mRNA 和施打疫苗。印度 88% 的人民施打 AZ 疫苗。因為這種疫苗的技術不同,所以不需要維持在低溫的環境,成本也低的多;反之,絕大多數的美國人民施打 mRNA 疫苗。

雖然溫度的問題永遠無法百分之百解決(但其實 mRNA 本身就不太穩定,卡里科表示,運送疫苗路途若崎嶇不平,疫苗就可能被破壞),不過低溫保存也有好處,因為不需要極低溫保存的疫苗的保質期就比較短,米勒指出:「對於某些地區而言,這可能不是提供疫苗最方便的方式。」

雖然製造 mRNA 疫苗的成本最終可能低於傳統疫苗,不過目前它還是比較貴,因此要讓每個地方都能受惠於 mRNA 疫苗還需要一些技術上的突破。迪凡巴赫建議用冷凍乾燥的疫苗分子來解決儲存和運送的問題,最終 mRNA 可以用貼片的方式貼在身上,或是以粉末的方式由鼻子吸入,進入人體後可以自行複製,如此一來劑量可以降低,也能減少副作用。

在未來,一劑疫苗可能可以對抗多種病毒株。許多人正努力開發針對冠狀病毒或流感不變特徵的通用疫苗,例如流感病毒的根部,如此一來就不用擔心病毒會變異了。卡里科表示:「就算是那些還只存在蝙蝠體內還沒開始攻擊人類的病毒,我們也一樣有抗體。」

但如果通用疫苗沒效,還有一招「特效藥」,也就是把多個 mRNA 放入同一支疫苗,讓人體辨識不同的病毒株。米勒表示:「我們的終極目標就是分別開發不同的抗原,但將它們結合在一起,這樣你每一季打一次加強劑的時候就不用一次打很多劑也可以對抗最可能攻擊人體呼吸道的多種病原體。」mRNA 疫苗未來的下一步,也就是成功對抗 COVID 後的下一步可能是用來對抗未來當季最盛行的病毒,同時也作為其他病毒株的引子,假如未來有種 H7N9 流感,人體至少不會完全認不得這種病毒。

除了疫苗之外,mRNA 還能用在非常多的地方,理論上 mRNA 可以讓科學家和醫生直接在動物體內製造出任何一種蛋白質,因為 mRNA 直接教動物體製造抗體,而不是學習辨認棘蛋白讓身體產生抗體。卡里科指出,只要得過某種新興疾病且復原的人就會有抗體,而這種抗體可以透過 mRNA 的形式分享給別人。

卡里科在幾年前列出一張她認為可以用 mRNA 治療的疾病清單,總共超過 30 種,當中從重大疾病如癌症,到日常小病痛都有。透過修改 mRNA 外部的脂質包膜,可以讓它到達身體的肺、脾、骨髓等不同部位,具體就看需要治療的狀和疾病種類。

另外,直接敷在傷口上的蛋白質在幾個小時內就會被血液帶走,但是 mRNA 可以教傷口附近的細胞如何自己製造出癒合傷口的蛋白質,而有基因缺陷的孩童可能無法自行製造某些重要的蛋白質,但是 mRNA 可以精準地告知人體特定部位如何製造蛋白質。

現在卡里科於日本一間飯店隔離,等著和天皇會面,這也代表著 mRNA 的影響已經觸及到不同國家,她表示「我們一直都希望它可以嘉惠所有人,」但是我們現在只算邁出了一小步,如果運輸和技術的障礙能克服,mRNA 有翻轉任何藥物的潛力,卡里科進一步相信:「在未來十年,mRNA 將有不可思議的進展。」

責任編輯:Chris
核稿編輯:Mia

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