以下文(wen)章來源于Nature Portfolio ，作者(zhe)Nature Portfolio。
撰文 | Elie Dolgin
1987年(nian)底，Robert Malone做(zuo)了(le)一(yi)個載(zai)入(ru)史冊的(de)實驗(yan)。他(ta)用信(xin)使RNA（messenger RNA，mRNA）鏈(lian)和脂(zhi)滴做(zuo)了(le)一(yi)道 “分子(zi)亂(luan)燉”，這道基因亂(luan)燉里的(de)人體細胞吸收了(le)mRNA，并開(kai)始(shi)用其(qi)合(he)成蛋(dan)白 [1]。
Malone當時是美國加州索爾克生物研究所的研究生，他知道眼前的這一切會對醫學產生深遠影響，于是做了些筆記，并簽上了名字和日期。他在1988年1月11日的筆記上寫道，如果細胞能用被遞送到其內部的mRNA合成蛋白，“RNA就能成為一種藥(yao)物(wu)”。索爾克實驗室的另一名成員也在筆記(ji)上簽了(le)(le)名，以備后用。那年(nian)的年(nian)末(mo)，Malone用實驗證明了(le)(le)青(qing)蛙胚胎也能吸收這些(xie)mRNA [2]。這是第一次有(you)人用脂滴(di)幫助mRNA順(shun)利進入(ru)一種(zhong)活生物。
在這些實驗的基礎上，誕生了歷史(shi)上最重要也最賺錢的(de)(de)疫(yi)(yi)苗：已在全世界接(jie)種數億(yi)劑的(de)(de)新冠mRNA疫(yi)(yi)苗。僅2021年一(yi)年，其全(quan)球銷量就(jiu)能達到500億美元。
當然，成功的道路并非一帆風順。Malone的實驗離不開前人的工作，而在Malone實驗之后的很多年里，mRNA被認為作(zuo)為藥物(wu)或疫(yi)苗都太不穩定，而且太貴。數(shu)十家(jia)研(yan)究(jiu)實(shi)驗室(shi)和公(gong)司嘗試(shi)了(le)這個想法，但都(dou)無法找到(dao)脂(zhi)質與核酸(suan)的完美配比——核酸(suan)是(shi)mRNA疫(yi)苗(miao)的基本成分。
今天，mRNA疫苗(miao)使用(yong)的(de)(de)很多新技術都是在(zai)Malone研究時(shi)期的(de)(de)多年后發明出來的(de)(de)，包括(kuo)經過(guo)化(hua)學(xue)修飾的(de)(de)RNA和幫助這些RNA進入細胞的(de)(de)不同(tong)脂(zhi)滴類(lei)型(xing)。不過(guo)，自詡 “mRNA疫苗(miao)發明者(zhe)”的(de)(de)Malone依然認為自己的(de)(de)貢獻(xian)被忽略了。他對《自然》表示，“歷史把我遺忘(wang)了。”
隨著各大獎項的陸續揭曉，誰對這項技術具有奠基(ji)性貢獻的爭論變得沸(fei)沸(fei)揚揚——在下個月（即將到來的10月的第一周）諾貝爾獎公布前夕顯得尤為激烈。不過，一向只頒給少數幾位科學家的權威獎項難免會漏掉mRNA醫學發展史上的諸多貢獻者。其實，mRNA疫苗的成功離不開數百位(wei)研(yan)究人員在30多年里的辛勤付出。
這也反映(ying)出科學發(fa)現是如何一步步成為(wei)改變人類生活的重(zhong)大突破：幾十年看不(bu)到曙光、各種拒(ju)絕(jue)、對潛在利益(yi)的你爭我奪；當(dang)然也有(you)源(yuan)源(yuan)不(bu)斷的好(hao)奇心和面(mian)對質疑初心不(bu)改的豪(hao)情。
“這是(shi)很長的一串腳印。你(ni)永遠不知道哪些東西將來(lai)會(hui)大派用場。” 美國亞利桑那州大學發育生物學家(jia)Paul Krieg說。Krieg在80年代中期也做(zuo)出(chu)了自己(ji)的貢(gong)獻。
Malone的(de)實(shi)驗(yan)想法絕非憑空而來。早在1978年，就有科學(xue)家(jia)用名(ming)為脂質(zhi)(zhi)體的(de)脂質(zhi)(zhi)膜(mo)結(jie)構將mRNA轉運到小鼠 [3] 和人(ren)類 [4] 細(xi)(xi)胞內誘導(dao)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)表達。這種(zhong)脂質(zhi)(zhi)體能包(bao)裹并保護mRNA，之后與細(xi)(xi)胞膜(mo)融合，將這種(zhong)遺傳物(wu)質(zhi)(zhi)送入細(xi)(xi)胞。這些實(shi)驗(yan)建立在對脂質(zhi)(zhi)體和mRNA的(de)多年研究之上(shang)；脂質(zhi)(zhi)體和mRNA都(dou)是在60年代發(fa)現的(de)（見下圖）。
但在(zai)當時，研(yan)究(jiu)人(ren)員還(huan)(huan)沒(mei)有把mRNA當作(zuo)醫療產品看待(dai)，尤(you)其(qi)(qi)是在(zai)實驗室合成(cheng)這種遺傳物質(zhi)的(de)(de)(de)方式還(huan)(huan)沒(mei)出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)情況下。他們其(qi)(qi)實希望用(yong)mRNA來研(yan)究(jiu)基礎(chu)的(de)(de)(de)分子過程。大(da)部分研(yan)究(jiu)人(ren)員只能想辦(ban)法(fa)使(shi)用(yong)來自兔子血細胞、培養的(de)(de)(de)小鼠細胞或一(yi)些(xie)其(qi)(qi)他動物來源(yuan)的(de)(de)(de)mRNA。
事情在1984年出現了轉(zhuan)機(ji)。當(dang)時，Krieg和哈佛大(da)學發育生(sheng)物(wu)學家 Douglas Melton 以(yi)及分子生(sheng)物(wu)學家 Tom Maniatis 和 Michael Green 領導的(de)一個團(tuan)隊合(he)作，他(ta)(ta)們利用(yong)一種RNA合(he)成酶(mei)（取(qu)自一種病毒）和其他(ta)(ta)工具在實(shi)(shi)驗(yan)室得到了具有(you)生(sheng)物(wu)活性的(de)mRNA [5]——這項(xiang)技術(shu)的(de)核心沿(yan)用(yong)至今。之后，Krieg將實(shi)(shi)驗(yan)室合(he)成的(de)mRNA注(zhu)射到青蛙卵子中，證明它和自身構建的(de)mRNA沒兩(liang)樣 [6]。
Melton和Krieg說，他們主要把合成mRNA當作研究基因功能和活性的工具。1987年，就在Melton發現這種合成mRNA能激活或抑制蛋白產生之后，他參與創立了一家名為Oligogen的公司 [后更名為吉利德科學公司（Gilead Sciences），總部在加州福斯特城]，專門研究合成RNA抑制目標基因表達的方法，尋找治病的可能。但在(zai)他的(de)實驗室或合作者中，沒有人想(xiang)到疫苗(miao)。
“眾所周知，RNA極不穩定，” Krieg說，“關于RNA的一切都要非常小心。” 這或許解釋了哈佛大學的技術研發部為何不給該團隊的RNA合成技術申報專利。于是，該團隊只能把他們的試劑讓給威斯康星州麥迪遜的一家實驗用品公司 Promega Corporation，這家公司專為研究人員提供RNA合成工具。作為回報，團隊得到了一筆不多不少的專利使用費和一箱凱歌香檳。
多(duo)年后，Malone在自己的實驗中使用了(le)(le)哈佛(fo)團(tuan)隊合成mRNA的方法。但他(ta)添加了(le)(le)一種(zhong)新的脂(zhi)(zhi)質體，這種(zhong)脂(zhi)(zhi)質體帶一個正電荷，能增強它與mRNA帶負(fu)電的骨(gu)架(jia)的結合。這種(zhong)脂(zhi)(zhi)質體由生物化學(xue)家(jia) Philip Felgner 開(kai)發，他(ta)現在是(shi)加州(zhou)大學(xue)歐文分校疫苗研發中心的主任。
雖然Malone成(cheng)功用這(zhe)種(zhong)(zhong)脂(zhi)(zhi)質(zhi)體將mRNA送入(ru)了人(ren)體細胞和(he)青蛙胚胎，但他(ta)從來沒(mei)有拿到過博士學位。1989年，Malone因(yin)(yin)為(wei)和(he)索爾克研究(jiu)所的導師、基因(yin)(yin)療法研究(jiu)員(yuan) Inder Verma 不咬弦，提前結束了研究(jiu)生(sheng)學習(xi)，來到加州的初創(chuang)公司Vical替Felgner工作。在那里，他(ta)們與威斯康星大(da)學麥迪遜分校的合(he)作者(zhe)證明了這(zhe)種(zhong)(zhong)脂(zhi)(zhi)質(zhi)-mRNA復合(he)物可以促(cu)進(jin)小鼠體內的蛋白產生(sheng) [7]。
事情(qing)從(cong)這里(li)開始變得復雜了。Vical公司（聯合(he)威斯康(kang)星大學）和索爾克研(yan)(yan)究所都在1989年3月(yue)開始提交專利申(shen)請(qing)(qing)。但索爾克研(yan)(yan)究所很快放棄(qi)了申(shen)請(qing)(qing)，Verma則在1990年加(jia)入(ru)了Vical公司的顧問委員會(hui)。
Malone稱他的前導師Verma和Vical公司達成了一樁幕后交易，使得相關知識產權最后歸Vical所有。Malone等人被列為發明人，但他本人不能從之后的許可協議中獲利，而他本來可以從索爾克授權的專利中獲利。Malone的結論是：“他們利(li)用我的想(xiang)法(fa)發(fa)了財(cai)。”
Verma和Felgner斷然否(fou)認了Malone的指控。“這(zhe)簡直就是(shi)無稽之談。” Verma告訴《自然》，撤(che)回專利申請是(shi)索爾克研究所技術轉移處(chu)的決(jue)定。（。）
Malone在(zai)1989年8月離開(kai)了(le)Vical公司，理由是(shi)他(ta)(ta)(ta)與Felgner在(zai) “科學判(pan)斷上” 以及(ji)在(zai) “對他(ta)(ta)(ta)本人的(de)知(zhi)識產權貢獻上” 存(cun)在(zai)分歧。他(ta)(ta)(ta)從醫學院畢(bi)業后接受(shou)了(le)一(yi)年的(de)臨床培訓，后來進入了(le)學術界，打(da)算繼續研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)mRNA疫苗(miao)，但一(yi)直拿不(bu)到(dao)經費(fei)。（1996年，他(ta)(ta)(ta)向加州(zhou)的(de)一(yi)個州(zhou)立研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)機構申(shen)請研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)經費(fei)，用于(yu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)預防季節性冠狀(zhuang)病毒感染(ran)的(de)mRNA疫苗(miao)，但申(shen)請失敗。）Malone只能轉而研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)DNA疫苗(miao)和遞(di)送技術。
2001年，他轉型從事商務和咨詢工作。過去幾個月里，他開始公開質(zhi)疑以他早前研究為基礎(chu)的(de)mRNA疫苗的(de)安全性。Malone說，疫苗(miao)(miao)產生的(de)蛋白會(hui)損害人體細胞，而且疫苗(miao)(miao)的(de)風險超過它對(dui)兒童和(he)年輕人的(de)益處——這種觀點受到(dao)其他(ta)科學家和(he)衛(wei)生專家的(de)一再反(fan)駁。
1991年，Vical 公司與大(da)型疫(yi)苗生(sheng)產商美(mei)(mei)國默(mo)克(ke)集團（Merck）達成(cheng)了一項數百(bai)萬美(mei)(mei)元的(de)研究合作和(he)許可協議。默(mo)克(ke)集團的(de)科研人員用(yong)小鼠(shu)測(ce)試(shi)了這一mRNA技術(shu)，試(shi)圖(tu)發(fa)明一款流感疫(yi)苗，但后(hou)來又放棄了。“生(sheng)產成(cheng)本和(he)可行(xing)性迫使我們喊停。” 前默(mo)克(ke)研究人員、如今為各(ge)大(da)公司提(ti)供疫(yi)苗研發(fa)咨詢的(de) Jeffery Ulmer 說(shuo)。
法國斯特拉斯堡有一家小型生物技術公司，名為Transgène，那里的研究人員也有同樣的感受。1993年，Pierre Meulien 在該公司領導的一個團隊與產業界和學術界合作，首次證(zheng)明了(le)包在(zai)脂質體中(zhong)的(de)mRNA能(neng)在(zai)小鼠體內誘導出一種特(te)異性(xing)的(de)抗(kang)病(bing)毒免(mian)疫應答 [8]。[另一個激動(dong)人心的進展出現在1992年(nian)，當時美國斯(si)克里(li)普(pu)斯(si)研究所(suo)（Scripps Research Institute）的科(ke)學家用mRNA技術取(qu)代(dai)了大鼠體內(nei)缺少的一種蛋白，用來治(zhi)療(liao)代(dai)謝疾病[9]。但獨立實驗室又花了20年(nian)的時間才取(qu)得了類(lei)似的成功。]
Transgène公司的研究人員為他們的發明申請了專利，并繼續研究mRNA疫苗。Meulien當時估計他至少需要1億歐元（約1.19億美元）來優化整個平臺，但他說自己沒打算為這個 “高風險” 的(de)項目(mu)向他的(de)老板要這么多錢(qian)。Meulien現在已經是 Innovative Medicines Initiative 的主(zhu)管，這(zhe)是一家位于布(bu)魯(lu)塞爾的公私合營企業。由于Transgène的母公司決定不再續費，這(zhe)個(ge)專(zhuan)利便失效(xiao)了。
Meulien的團隊和默克的團隊一樣，后來都去研究DNA疫苗和其他基于載體的遞送系統了。DNA疫苗平臺最終獲得了一些獸醫上的應用許可，比如用來預防養魚場出現感染。就在上個月，印度的監管(guan)當局批準了(le)全球首個供(gong)人類使(shi)用的新冠(guan)DNA疫(yi)苗(miao)（參見：）。但是，DNA疫苗(miao)在(zai)人(ren)體上的進展一直很慢(man)，個中原因(yin)迄今(jin)仍未得到完全理解。
Ulmer認為，產(chan)業界在DNA技術(shu)上(shang)的發力也帶動了(le)RNA疫苗的進展，無論是生產和監管環節，還是序列設計和分子機制，“我們從DNA上學到的很多東西都可以直接用于RNA，” 他說，“這為RNA的成功奠定了基礎。”
從1990年代到2000年代的大部分時期里，幾乎每個想做mRNA的疫苗公司都把目光投向了別處。傳統(tong)觀點總是覺得mRNA太容易(yi)降解，生產成本太高。瑞典卡羅林斯卡醫學院病毒學家 Peter Liljeströ;m 說：“這是一場持續的(de)(de)掙(zheng)扎。” Liljeström在30年前開創了一種“自擴增(zeng)”的(de)(de)RNA疫(yi)苗。
Matt Winkler說(shuo)：“RNA用起來實在太難了。” Winkler于1989年在美國成(cheng)立(li)了最早專(zhuan)注于RNA的實驗用品公(gong)司之一Ambion。“如果你(ni)當時問我是不是可以把(ba)RNA作為疫苗打(da)到人體內，我肯定會當著你(ni)的面(mian)大笑。”
mRNA疫苗的概念在腫(zhong)瘤界倒是(shi)頗受歡迎，但研究(jiu)人員(yuan)主(zhu)要想用它來治療(liao)疾病(bing)，而不是(shi)預防疾病(bing)。從基因治療師 David Curiel 的(de)工(gong)作(zuo)開(kai)始，許多學(xue)術人員(yuan)和初創公司都(dou)在(zai)研究(jiu)mRNA是(shi)否能用來(lai)對付癌(ai)癥。這里的(de)思路是(shi)：如果(guo)mRNA能編碼癌(ai)細(xi)胞(bao)表(biao)達的(de)蛋白，那(nei)么把mRNA注射到體內就可以訓練免疫(yi)系統去攻擊這些細(xi)胞(bao)。
目前就職于華盛頓大學醫學院(yuan)的Curiel在小鼠上成功了(le)幾次(ci) [10]。但(dan)是當他向(xiang)Ambion公司闡述其(qi)中的商業機(ji)遇(yu)時，公司告訴他：“我們看不到(dao)這個技術的任何(he)經(jing)濟潛力。”
相比(bi)之下，另一(yi)位癌癥免(mian)疫(yi)學家(jia)取得(de)了更多成功——1997年(nian)，全球第一(yi)家(jia)mRNA治療公(gong)司由(you)此(ci)誕生。Eli Gilboa 的(de)建議(yi)是從血液中獲得(de)免(mian)疫(yi)細胞(bao)，“唆(suo)使” 它們(men)吸(xi)收(shou)編(bian)碼腫瘤(liu)蛋白的(de)合成mRNA，再將(jiang)這(zhe)些細胞(bao)注(zhu)射到體內，調動免(mian)疫(yi)系統攻(gong)擊潛伏的(de)腫瘤(liu)。
Gilboa和(he)他在(zai)美國杜(du)克大學醫學院(yuan)的(de)同事在(zai)小(xiao)鼠中演示了以(yi)上過程 [11]。到90年代末，學術(shu)合作(zuo)者已(yi)經啟動了人體(ti)試(shi)驗，Gilboa的(de)商業衍(yan)生(sheng)公司 Merix Bioscience（后更名為Argos Therapeutics，現名為CoImmune）很快開展了自己的(de)臨床研究(jiu)。整個技術(shu)看(kan)上去很有前景，但幾年后，一個已(yi)經進入后期的(de)候選疫(yi)苗在(zai)一次大規模試(shi)驗中失敗了，這(zhe)類技術(shu)現在(zai)幾乎已(yi)經很少有人關(guan)注。
雖然如此，Gilboa的工作還是產生了很重要的影響——這(zhe)些(xie)工作讓CureVac和BioNTech的創始人決定投身mRNA的研究——這(zhe)兩家(jia)德國公司(si)現在已(yi)是全球(qiu)領(ling)先的(de)mRNA企業。CureVac的(de) Ingmar Hoerr 和BioNTech的(de)U?ur ?ahin告訴(su)《自然》，在了(le)解到(dao)Gilboa的(de)工作后，他(ta)們(men)也想做此嘗試，但是是通(tong)過(guo)把mRNA直(zhi)接注(zhu)射(she)到(dao)體內(nei)的(de)方式(shi)。
“出現了雪球效(xiao)應。” 目前在(zai)邁阿(a)密大學米勒醫學院任職的Gilboa說。
Hoerr是第一個取得成功的。2000年，還在德國圖賓根大學的他報道了直接注射也許能誘導小鼠體內的免疫應答 [12]。他在那年創立了CureVac（也位于圖賓根），但感興趣的研究人員或投資人很少。Hoerr在一場學術會議上報告了一些早期小鼠數據，他說，“當時(shi)第一(yi)排的一(yi)位諾貝爾獎得主站起(qi)來說，‘你這些都是(shi)胡說八道(dao)，全是(shi)胡扯’。”（Hoerr拒絕透(tou)露這位諾貝(bei)爾獎得主是(shi)誰。）
但慢(man)慢(man)地，資金開始源源不(bu)斷地涌(yong)入，不(bu)到幾年就(jiu)開始了人體實驗(yan)。該公司當(dang)時的首席(xi)科(ke)學官(guan) Steve Pascolo 成了第(di)一個實驗(yan)對象：他給自(zi)己注(zhu)射(she) [13] 了mRNA，現在(zai)腿部還有一個火柴頭大小的白色傷疤，這(zhe)是(shi)當(dang)時皮膚(fu)科(ke)醫生為了做(zuo)多點活檢留下的。之后沒多久，公司就(jiu)啟動了使用皮膚(fu)癌患者(zhe)的腫瘤(liu)特異(yi)性mRNA的正規試驗(yan)。
?ahin和他的免疫學家妻子 Özlem Türeci 也是在90年代末開始研究mRNA的，但成立公司的時間要比Hoerr晚。他們倆人在德國美因茨約翰內斯古滕貝格大學研究這項技術很多年，期間專利、論文、經費全部到位，并在2007年向一位億萬富翁投資人提交了一份商業計劃書。?ahin 說：“如果能成功(gong)，將具有開拓(tuo)意義(yi)。” 后來，他拿(na)到了1.5億歐元的(de)創業資金。
2021同年，剛剛成立的mRNA公司RNARx得到了美國政府向小企業發放的一筆相對微薄的款項：97396美元。公司的兩位創始人——生物化學家 Katalin Karikó 和免疫學家 Drew Weissman 當時都供職于美國賓夕法尼亞大學（簡稱賓大），他們做出了現(xian)(xian)在一些人(ren)認(ren)為(wei)非常關鍵的發(fa)現(xian)(xian)：改變mRNA的部分密(mi)碼子能幫(bang)助(zhu)合成mRNA躲過細(xi)胞(bao)的固(gu)有免(mian)疫防御(yu)。
Karikó在整個90年代都在實驗室埋頭苦干，她的目標是讓mRNA成為一個藥物平臺，但資助機構一再拒絕了她的經費申請。1995年，在經歷多次(ci)挫(cuo)敗后，賓大(da)要(yao)求她選擇辭職或降職減薪。她(ta)最終選(xuan)擇了留下，繼續追求(qiu)她(ta)的目標，改(gai)進Malone的實驗方法 [14]，誘導(dao)細(xi)胞產(chan)生具有治(zhi)療相關性的較大復雜(za)蛋白(bai) [15]。
到(dao)了1997年，她開始(shi)與Weissman合作，Weissman此(ci)時(shi)剛在(zai)(zai)賓大成立了自己(ji)的實驗室(shi)。兩人(ren)計劃一起開發針對HIV/AIDS的mRNA疫苗。不過，Karikó的mRNA在(zai)(zai)注射到(dao)小鼠體內(nei)時(shi)產(chan)生(sheng)了很(hen)大的炎癥(zheng)反應。
她和Weissman很快找到了原因：這種合成mRNA激活了 [16] 一連串名為Toll樣受體的免疫傳感器，這些受體能在第一時間對來自病原體的危險信號作出響應。2005年，兩人發表論文指出，重(zhong)新(xin)編排mRNA的(de)一(yi)(yi)個(ge)核苷酸——尿(niao)苷——的(de)化學鍵(jian) ，就能創(chuang)造出一(yi)(yi)種名為假尿(niao)苷的(de)類似(si)(si)物，這種方法似(si)(si)乎能防止機體(ti)將合成mRNA視為敵人(ren) [17]。
那個時候，很少有科學家看到修飾核苷酸的治療價值，但科學界很快就意識到了它們的潛力。2010年9月，波士頓兒童醫院干細胞生物學家 Derrick Rossi 領導一個團隊描述了如何用修飾的RNA改造皮膚細胞，先變成胚胎樣干細胞，再變成收縮的肌肉組織 [18]。研究結果引起了(le)轟動(dong)，Rossi入選了《時代周刊》（Time）2010年(nian) “年(nian)度重要人物” 并(bing)在坎布(bu)里奇市(shi)聯合創立(li)了Moderna公司(si)。
Moderna公(gong)司嘗(chang)試獲得(de)賓(bin)大在2006年申請的(de)(de)Karikó和Weissman的(de)(de)修(xiu)飾mRNA專利(li)的(de)(de)許可，但晚了一步。在與RNARx達成許可協議未(wei)果后(hou)，賓(bin)大已(yi)于(yu)2010年2月向麥(mai)迪(di)遜的一家(jia)小型實驗(yan)試劑供(gong)應商(shang)授予了獨家(jia)專利。如今名為Cellscript的這家(jia)供(gong)應商(shang)當時(shi)在協議中支付了30萬美(mei)元，現在能(neng)從Moderna和(he)BioNTech的轉授許可費中獲(huo)得數億美(mei)元。Moderna和(he)BioNTech是最先推出新冠(guan)mRNA疫苗的兩家(jia)公司，它們的產(chan)品都含(han)有(you)修飾的mRNA。
與此同時，RNARx用光了另一筆總額80萬美元的小企業資助款項，并在2013年停止經營，在這前后Karikó也加入了BioNTech（同時保留了她在賓大的兼職）。
Karikó和Weissman的發現對(dui)mRNA疫(yi)苗(miao)的成功是否關鍵，研究人員對(dui)此(ci)爭論(lun)不休(xiu)。Moderna一直(zhi)在使用修飾的(de)mRNA，其公司名本身就是這兩個詞的(de)組合(he)。其他(ta)一些公司則(ze)不(bu)然。
馬薩諸塞州制藥公司Shire的人類遺傳學療法部研究人員給出的理由是，只(zhi)要添(tian)加正(zheng)確的 “帽” 結構并清除(chu)所有雜質(zhi)，未(wei)修飾的mRNA也能成為一種效果類似的產(chan)品(pin)。“歸根結(jie)底還(huan)是要看RNA的(de)質量。” Michael Heartlein 說。Heartlein在(zai)Shire負責(ze)領導科(ke)研工作(zuo)，日后在(zai) Translate Bio 繼續(xu)推進這項技術——Shire后來把它(ta)的(de)mRNA產品線出售(shou)給了 Translate Bio。（Shire現在(zai)屬(shu)于日本的(de)武田制藥。）
雖然(ran)Translate公司(si)的(de)一些人(ren)體(ti)數據顯示，其mRNA不會誘導危險(xian)的(de)免疫應答，但它的(de)平(ping)臺依然(ran)需要接受臨床驗證(zheng)：它的(de)候選(xuan)新冠疫苗仍(reng)處(chu)于人(ren)體(ti)試驗初期。但法國制藥巨(ju)頭賽諾(nuo)菲(fei)(fei)（Sanofi）很(hen)看(kan)好該技術(shu)的(de)前景：2021年(nian)8月，賽諾(nuo)菲(fei)(fei)宣(xuan)布計劃以32億美元收購Translate。（Heartlein去年(nian)另(ling)起爐(lu)灶，在馬薩諸塞(sai)州創(chuang)建了一家名為Maritime Therapeutics的(de)公司(si)。）
與此同時，CureVac公(gong)司也為緩解免(mian)疫應答提出(chu)了(le)自己的(de)策(ce)略，該(gai)策(ce)略需要(yao)改(gai)變mRNA的(de)基因(yin)序列，將其疫苗(miao)中(zhong)的(de)尿苷減至最(zui)少。二十年(nian)的(de)辛苦耕耘似乎終于(yu)有了(le)收獲，該(gai)公(gong)司的(de)狂犬病(bing) [19] 和(he)COVID-19 [20] 實驗性疫苗(miao)都在(zai)早期試驗中(zhong)表(biao)現不俗。但(dan)在(zai)6月，后期的(de)試驗數據顯示，CureVac的(de)候(hou)選新冠疫苗(miao)在(zai)保(bao)護效力上(shang)不如Moderna或BioNTech的(de)疫苗(miao)。
看到這些結果，一些mRNA專家現在相信，假(jia)尿苷是這項技術(shu)中不可或(huo)缺(que)的元(yuan)素，他們說，Karikó和Weissman的(de)(de)發現是(shi)值(zhi)得認可和嘉獎的(de)(de)主(zhu)要貢獻之一。“真正的(de)(de)獲獎者(zhe)應(ying)該(gai)是(shi)修飾的(de)(de)RNA。” 專注(zhu)于mRNA療法的(de)(de)合(he)成生物(wu)學公司 Strand Therapeutics 的(de)(de)聯合(he)創始人、首席(xi)執行(xing)官 Jake Becraft 說。
但也不是人人都這么肯定。“可能影響mRNA疫苗安全性和效力的因素有很多，mRNA的化學修飾只是其中之一。” 蘇州艾博生物科技有限公司首席執行官英博說。這家中國公司的新冠mRNA疫苗已進入臨床后期。（產品名為ARCoV，使用的是未修飾的mRNA。）
說到關鍵技術，許多專家還提到了對mRNA疫苗至關重要的另一項創新成果——這次和mRNA沒有任何關系。它就(jiu)是(shi)脂質納(na)米粒（LNP），這種微小脂(zhi)滴能保護mRNA并將其送入細(xi)胞。
這項技術(shu)來自(zi) Pieter Cullis 的(de)實驗室和他(ta)創立或(huo)管理的(de)多家公(gong)司(si)。Cullis是(shi)加拿大(da)(da)不列顛哥倫比亞(ya)大(da)(da)學(xue)的(de)生物化學(xue)家。90年代(dai)末(mo)起，他(ta)的(de)實驗室和公(gong)司(si)便(bian)首創將LNP用于(yu)遞送能讓基因失去活性的(de)核酸鏈。其中一種(zhong)藥物叫patisiran，現(xian)已被批(pi)準用于(yu)治療(liao)一種(zhong)罕見遺(yi)傳病(bing)。
之(zhi)后，基(ji)(ji)因沉默療(liao)法逐漸在臨床試驗(yan)中(zhong)顯示(shi)出效果，2012年，Cullis的(de)兩家(jia)公司開始轉型，探索LNP遞送(song)系(xi)統在基(ji)(ji)于mRNA的(de)藥(yao)物(wu)中(zhong)的(de)應用前景。比如溫哥(ge)華的(de) Acuitas Therapeutics 公司在首席(xi)執(zhi)行官Thomas Madden的(de)領導下與Weissman在賓大的(de)團隊以及多家(jia)mRNA公司合作(zuo)，共(gong)同測(ce)試mRNA-LNP的(de)不同配比。其中(zhong)一個配比已經被BioNTech和(he)CureVac的(de)新冠疫苗所使用。Moderna的(de)LNP復合物(wu)也(ye)與此相差無幾。
這(zhe)種納米(mi)粒(li)含有四種脂質(zhi)分(fen)子：三(san)個分子決(jue)定(ding)結構和穩(wen)定(ding)性(xing)；第四個名為(wei)可電(dian)離脂質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)分子是LNP有效的(de)關(guan)鍵。這種(zhong)物質(zhi)(zhi)(zhi)在實驗(yan)條件(jian)下帶(dai)正電(dian)，與Felgner開發(fa)的(de)、Malone在80年代末測(ce)試(shi)的(de)脂質(zhi)(zhi)(zhi)體具有類似(si)優勢(shi)。但(dan)Cullis和商業伙伴開發(fa)的(de)可電(dian)離脂質(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)在生(sheng)理條件(jian)下（如在血液(ye)中）變成(cheng)中性(xing)，這樣能(neng)減(jian)少(shao)對人體的(de)毒性(xing)。
此外(wai)，混合四種脂質能(neng)讓產(chan)品的(de)保質期更長，在(zai)(zai)體內的(de)穩定性更好，在(zai)(zai)Cullis管理的(de)多家(jia)公司(si)擔任前(qian)高管的(de) Ian MacLachlan 說(shuo)，“我們現在(zai)(zai)的(de)藥理學是建立在(zai)(zai)所(suo)有這(zhe)一切的(de)基礎(chu)之上的(de)。”
到了(le)(le)2000年代中(zhong)期，研究人員想出了(le)(le)一種混合(he)和生(sheng)產這些納米粒(li)的(de)(de)(de)新方(fang)法(fa)，需(xu)要用(yong)到名(ming)為T-connector的(de)(de)(de)裝置(zhi)將脂肪（溶(rong)解在(zai)酒精中(zhong)）與核酸（溶(rong)解在(zai)酸緩沖(chong)液中(zhong)）結合(he)。當兩種溶(rong)液混合(he)時，這些成分會自(zi)發(fa)形成緊密(mi)的(de)(de)(de)LNP [21]。這種方(fang)法(fa)已被證(zheng)明比生(sheng)產基(ji)于(yu)mRNA的(de)(de)(de)藥物的(de)(de)(de)其(qi)他方(fang)式更(geng)可(ke)靠。
一旦將所有碎片拼接起來，“就像是天吶，我(wo)們終于有一個可以(yi)規模化的生(sheng)產流程了。” 目(mu)前在(zai)(zai)圣迭戈 Replicate Bioscience 公司(si)(si)(si)擔任首席(xi)發展官的(de) Andrew Geall 說。2012年，Geall帶領首支團隊在(zai)(zai)諾華（Novartis）美(mei)國分部成功結(jie)合了LNP與RNA疫苗 [22]。所有mRNA公司(si)(si)(si)現在(zai)(zai)都在(zai)(zai)用(yong)類似(si)這種LNP遞(di)送平(ping)臺和生產(chan)系統，但相關(guan)專利(li)的(de)歸屬(shu)權仍深陷法律糾紛。比(bi)如(ru)Moderna就與Cullis的(de)一(yi)家公司(si)(si)(si)——溫哥華的(de) Arbutus Biopharma ——對簿公堂：Moderna新冠疫苗使用(yong)的(de)LNP技(ji)術到底是(shi)誰的(de)專利(li)？
到了2000年代末，多家大型藥企都(dou)開始向(xiang)mRNA進軍(jun)。2008年，諾華和Shire都成立了mRNA研發部門——前者（由Geall領導）關注疫苗，后者（由Heartlein領導）關注藥物。BioNTech便在那年成立，其他初創公司也紛紛入局，這是因為美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2012年決定資助產業界研究RNA疫苗和藥物。Moderna便是在此基礎上壯大的公司之一——2015年已經籌資超過10億美元，其目標是利用mRNA誘導體內細胞產生自己的藥物，治療因蛋白缺失或失效導致的疾病。當這個計劃落空時，Moderna在(zai)其首(shou)席執行官 Stéphane Bancel 的(de)領導(dao)下只能選擇一個更小的(de)目(mu)標：做疫苗。
一開始，許多投資者和觀望者都非常失望，因為疫苗平臺(tai)的(de)顛覆性和盈利性看起(qi)來都要遜色(se)不(bu)少。截至2020年(nian)初(chu)，Moderna共有(you)(you)9種針對傳(chuan)染(ran)病(bing)的候(hou)選(xuan)mRNA疫(yi)苗(miao)進(jin)入了人體測試，但(dan)沒有(you)(you)一(yi)個(ge)大獲全勝。只有(you)(you)一(yi)個(ge)候(hou)選(xuan)疫(yi)苗(miao)進(jin)入了更大規(gui)模的試驗。
面對突如其來的COVID-19，Moderna火速行動，在新冠病毒基因組序列公開后的幾天內就做好了一個原型疫苗。Moderna后來與美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）合作開展小鼠研究和人體試驗，這一切只用了不到(dao)10周。
BioNTech這邊也是全員出動。2020年3月(yue)，BioNTech與紐約(yue)制(zhi)藥(yao)公司輝(hui)瑞（Pfizer）合作，在不(bu)到8個月(yue)的時間里破(po)紀錄地走完了從首次人體試驗到緊(jin)急使用批準的流程。
這兩款獲得授權的疫苗都使用修飾的mRNA加入LNP，而且所含序列編碼的新冠病毒刺突蛋白的形狀更易誘導保護性免疫。許多專家表示，由NIAID疫苗學家 Barney Graham、得克薩斯大學奧斯汀分校結構生物學家Jason McLellan，以及斯克里普斯研究所的Andrew Ward設計的這種(zhong)對蛋白質形狀的調整(zheng)也是(shi)一(yi)個可以拿獎(jiang)的成就，雖然這只針對新冠病毒(du)疫苗，不適合所有(you)mRNA疫苗。
圍繞mRNA貢獻的爭(zheng)論(lun)，一些爭(zheng)議涉及誰才(cai)擁(yong)有最賺錢的專利。但(dan)是(shi)，許多奠基性的(de)知識(shi)產權都要追溯到(dao)(dao)Felgner、Malone和他們在(zai)(zai)Vical公司的(de)同事在(zai)(zai)1989年（以(yi)及Liljeström在(zai)(zai)1990年）提(ti)出的(de)觀點。這(zhe)些產權從授權日起只有17年的(de)有效期，所以(yi)現在(zai)(zai)已經不再受到(dao)(dao)專利(li)權限制。
即使是Karikó和Weissman的專利也將在5年后過期，該專利在2006年申請，后來授權給了Cellscript公司。產業界知情人士表示，這意味著在脂(zhi)質納米粒中遞送mRNA的寬泛概念(nian)很快也將難以申請專利了，但(dan)各家公司可以合理地對特(te)定(ding)的(de)(de)mRNA序列申請(qing)專(zhuan)利，比(bi)如某(mou)種刺突蛋白的(de)(de)形式，或是專(zhuan)有的(de)(de)脂質配比(bi)。
各個公司已經在行(xing)動了。Moderna作為mRNA疫苗領域(yu)的(de)主要入局者(zhe)，其(qi)在流感、巨細胞病毒和一系列其(qi)他傳染病上的(de)實(shi)驗(yan)性(xing)疫苗已經開展(zhan)了臨床試驗(yan)，它在去年獲得了兩個專(zhuan)利(li)(li)，范(fan)圍(wei)涵蓋廣泛使用(yong)mRNA產生(sheng)分泌蛋(dan)白（參見：）。但有多位(wei)產業界知(zhi)情人士告訴(su)《自然》，他們認為這兩個專(zhuan)利(li)(li)可能會出現糾紛(fen)。
“我們感覺可申請的專(zhuan)利不(bu)多了。” 加拿(na)大mRNA疫苗公司 Providence Therapeutics 的首席(xi)科學官 Eric Marcusson 說(shuo)。
至于誰能拿(na)諾貝爾獎，呼聲(sheng)最高的是Karikó和Weissman。這(zhe)(zhe)兩位已經拿了很多(duo)獎(jiang)(jiang)(jiang)，包括科學突(tu)破獎(jiang)(jiang)(jiang)（Breakthrough Prizes，獎(jiang)(jiang)(jiang)金300萬美元，科學界獎(jiang)(jiang)(jiang)金最(zui)高的(de)(de)(de)(de)(de)獎(jiang)(jiang)(jiang)項）和西(xi)班牙久負盛名的(de)(de)(de)(de)(de)阿斯(si)(si)圖(tu)里(li)亞(ya)斯(si)(si)女親王獎(jiang)(jiang)(jiang)（Princess of Asturias Award）技(ji)術與科學研究獎(jiang)(jiang)(jiang)。同時獲(huo)得阿斯(si)(si)圖(tu)里(li)亞(ya)斯(si)(si)獎(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)還有(you)(you)Felgner、?ahin、Türeci、Rossi，以及(ji)英國(guo)(guo)牛(niu)津大(da)學和藥(yao)企阿斯(si)(si)利康（AstraZeneca）新冠疫苗(miao)背(bei)后的(de)(de)(de)(de)(de)疫苗(miao)學家 Sarah Gilbert，這(zhe)(zhe)款疫苗(miao)沒有(you)(you)使(shi)(shi)用mRNA，而使(shi)(shi)用一(yi)(yi)種病毒載(zai)體。（Cullis最(zui)近一(yi)(yi)次獲(huo)獎(jiang)(jiang)(jiang)是國(guo)(guo)際(ji)緩釋協(xie)會頒(ban)發的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個獎(jiang)(jiang)(jiang)金5000美元的(de)(de)(de)(de)(de)創始人獎(jiang)(jiang)(jiang)，這(zhe)(zhe)是一(yi)(yi)個由研究緩釋藥(yao)物的(de)(de)(de)(de)(de)科學家組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)專業組(zu)織。）
還(huan)有(you)人(ren)認為(wei)，除(chu)了獎勵Karikó的(de)(de)研(yan)究發(fa)現，還(huan)應(ying)獎勵她(ta)對(dui)整個mRNA研(yan)究領(ling)域(yu)的(de)(de)貢獻(xian)。“她(ta)不僅是(shi)一(yi)位非常出色的(de)(de)科學(xue)家，還(huan)是(shi)領(ling)域(yu)內一(yi)股強大的(de)(de)力量。” 不列顛哥倫比(bi)亞大學(xue)的(de)(de)RNA生物工程(cheng)師Anna Blakney說。為(wei)表彰Karikó的(de)(de)貢獻(xian)，Blakney兩(liang)年前請她(ta)在(zai)一(yi)場大型會議(yi)上演講，當時(shi)Blakney還(huan)是(shi)一(yi)名初級博士后研(yan)究員(yuan)（在(zai)Blakney聯合(he)創立英國疫苗公(gong)司VaxEquity之前，該公(gong)司主要關注自(zi)擴增(zeng)RNA技術）。Karikó自(zi)己 “在(zai)整個職業生涯中備受忽(hu)視，卻不忘積極提攜他(ta)人(ren)”。
雖然mRNA發展史上的有些人認為自己應該得到更多的認可，包括Malone，但(dan)其他人(ren)卻(que)更愿意分享(xiang)這(zhe)份榮譽。“你真的不能(neng)邀功，” Cullis說，以他(ta)的脂(zhi)質遞送系統為例，“可能(neng)有幾(ji)百人甚至幾(ji)千人一起在做這(zhe)些LNP系統，以便(bian)它能(neng)迎來自(zi)己(ji)的高光(guang)時刻(ke)。”
“所有人都在添磚加瓦，包括(kuo)我。” Karikó說。
回顧過去，許多參與者都表示很高興mRNA疫苗能給人類帶來改變，以及自己有幸做出了有價值的貢獻。“見證這一切令我無比激動，” Felgner說，“我們那時(shi)堅信會發(fa)生的所有(you)事現在都(dou)發(fa)生了。”
原文以The tangled history of mRNA vaccines 為標題發表在(zai)2021年(nian)9月(yue)14日《自然(ran)》的新聞特寫版(ban)塊上，《知識分(fen)子》獲(huo)權轉載(zai)。
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