以下文(wen)章來(lai)源于Nature Portfolio ，作者(zhe)Nature Portfolio。

撰(zhuan)文 | Elie Dolgin

1987年底，Robert Malone做(zuo)了一個(ge)載入史冊的實驗。他用(yong)信使RNA（messenger RNA，mRNA）鏈和脂(zhi)滴做(zuo)了一道 “分子(zi)亂燉”，這道基因亂燉里的人體細胞吸收了mRNA，并開始用(yong)其合成蛋白 [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(wei)一種藥(yao)物(wu)”。索爾克實驗室的另一名(ming)成(cheng)員也在筆記(ji)上(shang)簽了(le)名(ming)，以(yi)備后用。那年(nian)的年(nian)末(mo)，Malone用實驗證明了(le)青蛙胚胎也能吸收這(zhe)些mRNA [2]。這(zhe)是第(di)一次(ci)有人用脂滴幫助mRNA順利進入一種活生物。

在這些實驗的基礎上，誕生了歷史上最重要也最賺錢的疫(yi)(yi)苗：已在全(quan)世(shi)界接種數億劑的新冠(guan)mRNA疫(yi)(yi)苗。僅(jin)2021年(nian)一年(nian)，其全球銷量就能達到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(bei)認為(wei)作為(wei)藥物或疫苗都(dou)太不穩(wen)定，而(er)且太貴(gui)。數十(shi)家研究實驗室和公司嘗試了這個(ge)想法，但都(dou)無法找到脂質(zhi)與核酸的完美(mei)配(pei)比(bi)——核酸是mRNA疫苗的基本成分。

今天(tian)，mRNA疫苗使用(yong)的(de)(de)(de)很多新技術都是(shi)在Malone研究時期的(de)(de)(de)多年后發(fa)明出(chu)來的(de)(de)(de)，包括(kuo)經(jing)過(guo)化學(xue)修飾的(de)(de)(de)RNA和幫(bang)助這些RNA進(jin)入細胞的(de)(de)(de)不同(tong)脂滴(di)類型(xing)。不過(guo)，自詡 “mRNA疫苗發(fa)明者(zhe)”的(de)(de)(de)Malone依然認(ren)為(wei)自己的(de)(de)(de)貢(gong)獻被(bei)忽(hu)略(lve)了(le)。他對《自然》表示，“歷(li)史(shi)把(ba)我遺忘了(le)。”

 

 

隨著各大獎項的陸續揭曉，誰對這項技術具有奠基性貢(gong)獻的(de)爭論變得沸沸揚揚——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(li)不(bu)開(kai)數百位研究人員在30多年(nian)里的辛勤付出。

這也(ye)反映出科學發現是如何(he)一(yi)步(bu)步(bu)成為改變(bian)人類生活的(de)重(zhong)大突(tu)破(po)：幾十年看不到(dao)曙光、各(ge)種拒絕、對(dui)潛在利益的(de)你爭我(wo)奪；當然也(ye)有源源不斷的(de)好奇(qi)心和(he)面對(dui)質疑初(chu)心不改的(de)豪(hao)情。

“這是很長的一串腳印。你永遠不知道哪些東西(xi)將來會大派用場。” 美國亞利桑那州大學發育生物學家Paul Krieg說(shuo)。Krieg在80年代中期也做出了自己的貢獻。

mRNA的緣起

Malone的實驗(yan)想(xiang)法(fa)絕非憑(ping)空(kong)而來(lai)。早在1978年(nian)，就有(you)科學家(jia)用名為脂質(zhi)(zhi)體(ti)的脂質(zhi)(zhi)膜結構(gou)將mRNA轉運到小鼠 [3] 和人類 [4] 細胞(bao)內誘導蛋白質(zhi)(zhi)表達(da)。這種脂質(zhi)(zhi)體(ti)能包裹(guo)并保護mRNA，之(zhi)后與細胞(bao)膜融合，將這種遺傳物質(zhi)(zhi)送入細胞(bao)。這些實驗(yan)建立在對脂質(zhi)(zhi)體(ti)和mRNA的多年(nian)研究(jiu)之(zhi)上；脂質(zhi)(zhi)體(ti)和mRNA都是在60年(nian)代發現的（見(jian)下圖）。

 

但在(zai)當時(shi)，研究人員還(huan)沒有把mRNA當作醫療產品看待，尤其是在(zai)實驗室合(he)成這(zhe)種遺傳物質(zhi)的方式還(huan)沒出現(xian)的情(qing)況(kuang)下(xia)。他(ta)們其實希(xi)望用mRNA來(lai)研究基礎(chu)的分子過程(cheng)。大部分研究人員只能想辦(ban)法使(shi)用來(lai)自兔子血細胞(bao)、培(pei)養(yang)的小鼠細胞(bao)或一些其他(ta)動(dong)物來(lai)源的mRNA。

事情在1984年出現了轉機。當(dang)時，Krieg和(he)哈(ha)佛大學發育生(sheng)(sheng)物學家(jia) Douglas Melton 以及分子生(sheng)(sheng)物學家(jia) Tom Maniatis 和(he) Michael Green 領導的一個團隊合(he)(he)作，他們(men)利用(yong)一種RNA合(he)(he)成酶(mei)（取自一種病毒）和(he)其他工具在實驗(yan)室得到了具有生(sheng)(sheng)物活性的mRNA [5]——這項技術的核心沿用(yong)至(zhi)今(jin)。之后，Krieg將實驗(yan)室合(he)(he)成的mRNA注射到青蛙卵(luan)子中，證明它和(he)自身構建(jian)的mRNA沒(mei)兩樣(yang) [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(dan)在他的實驗室或合作者中(zhong)，沒有人想到疫苗。

“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。
 

專利之爭

多年后，Malone在自己的(de)(de)實驗(yan)中使用(yong)了(le)(le)哈佛團隊合成mRNA的(de)(de)方法(fa)。但他(ta)添加(jia)了(le)(le)一種新的(de)(de)脂(zhi)質體，這種脂(zhi)質體帶一個正電(dian)荷，能增強它與mRNA帶負(fu)電(dian)的(de)(de)骨(gu)架的(de)(de)結合。這種脂(zhi)質體由(you)生物化(hua)學家 Philip Felgner 開發，他(ta)現在是加(jia)州大學歐文分(fen)校疫(yi)苗研發中心的(de)(de)主任。

 

 

 雖然(ran)Malone成功用(yong)這種(zhong)脂質體(ti)將mRNA送入了(le)(le)人體(ti)細胞和(he)(he)青蛙(wa)胚胎，但他從來沒有拿到(dao)過(guo)博士學位。1989年，Malone因為和(he)(he)索(suo)爾克研(yan)究(jiu)(jiu)所的(de)(de)導師、基因療(liao)法(fa)研(yan)究(jiu)(jiu)員 Inder Verma 不咬弦(xian)，提前結束了(le)(le)研(yan)究(jiu)(jiu)生學習，來到(dao)加州的(de)(de)初創公司(si)Vical替Felgner工作。在那(nei)里，他們與(yu)威斯康星大學麥迪遜分校的(de)(de)合作者證明了(le)(le)這種(zhong)脂質-mRNA復合物可以促進小鼠體(ti)內的(de)(de)蛋白產(chan)生 [7]。

 

 

事情從(cong)這里開始變得復雜(za)了。Vical公司（聯(lian)合威斯康星大學）和(he)索爾(er)克研究所(suo)(suo)都在1989年(nian)3月開始提(ti)交專利(li)申(shen)請(qing)。但索爾(er)克研究所(suo)(suo)很(hen)快(kuai)放棄(qi)了(le)申(shen)請(qing)，Verma則在1990年(nian)加入了(le)Vical公司的顧問委員會。

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：“他們利用我的想法發了財。”

Verma和Felgner斷(duan)然否認了Malone的指(zhi)控。“這簡(jian)直就是(shi)無稽之談。” Verma告訴《自然》，撤(che)回(hui)專(zhuan)利申請是(shi)索爾克研究所技(ji)術轉移處的決定(ding)。（。）

Malone在(zai)1989年8月離開了(le)Vical公司，理由是他與Felgner在(zai) “科學判斷上” 以及在(zai) “對他本人的(de)知識產(chan)權貢獻上” 存在(zai)分歧。他從醫學院(yuan)畢業后接(jie)受(shou)了(le)一(yi)年的(de)臨床培訓，后來進入了(le)學術界(jie)，打算繼(ji)續研(yan)(yan)究(jiu)mRNA疫苗，但一(yi)直拿不到經費。（1996年，他向加州的(de)一(yi)個(ge)州立研(yan)(yan)究(jiu)機構(gou)申請(qing)研(yan)(yan)究(jiu)經費，用于研(yan)(yan)究(jiu)預(yu)防季節性冠狀病毒感(gan)染的(de)mRNA疫苗，但申請(qing)失(shi)敗。）Malone只能轉而研(yan)(yan)究(jiu)DNA疫苗和遞送技(ji)術。

2001年，他轉型從事商務和咨詢工作。過去幾個月里，他開始公開質疑以他早前研究為(wei)基礎(chu)的mRNA疫苗(miao)的安全性。Malone說(shuo)，疫苗產生的蛋白會損害人(ren)體細胞，而且疫苗的風險(xian)超過它對兒童(tong)和年輕人(ren)的益處——這種觀點受到其他科學家(jia)和衛(wei)生專家(jia)的一(yi)再反駁。

生產難點

1991年，Vical 公(gong)司(si)與(yu)大(da)型(xing)疫(yi)苗(miao)生(sheng)產商美國(guo)默克(ke)集團（Merck）達成了一項數(shu)百萬(wan)美元的(de)(de)研究(jiu)合作和許可(ke)協議。默克(ke)集團的(de)(de)科研人員用小(xiao)鼠測(ce)試了這一mRNA技術，試圖發(fa)(fa)明一款流感疫(yi)苗(miao)，但后來又放棄了。“生(sheng)產成本和可(ke)行性迫使(shi)我們喊停。” 前默克(ke)研究(jiu)人員、如(ru)今為各大(da)公(gong)司(si)提供疫(yi)苗(miao)研發(fa)(fa)咨詢的(de)(de) Jeffery Ulmer 說。

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，首次證明(ming)了(le)包在脂(zhi)質體中的(de)mRNA能在小鼠體內誘導出一種(zhong)特異性的(de)抗病毒免疫應答 [8]。[另一個激動(dong)人心(xin)的進展出現在1992年(nian)，當時美國(guo)斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科學家用(yong)mRNA技術取(qu)代了(le)(le)大鼠體(ti)內缺少的一種蛋白(bai)，用(yong)來治療(liao)代謝疾病[9]。但獨立實(shi)驗室又花了(le)(le)20年(nian)的時間才取(qu)得了(le)(le)類似的成功。]

 

 

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)項目向他的(de)老板要這么多錢。Meulien現在已經是 Innovative Medicines Initiative 的(de)主(zhu)管(guan)，這是一家位(wei)于布(bu)魯塞爾的(de)公私合營企業。由于Transgène的(de)母公司決定不再續費(fei)，這個專(zhuan)利便失(shi)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(du)的(de)監管當局批準了全球首個供(gong)人類使用的(de)新冠(guan)DNA疫苗(miao)（參(can)見：）。但是，DNA疫苗(miao)在(zai)人體(ti)上的(de)進展(zhan)一直很慢，個中原因迄(qi)今仍未(wei)得到完全(quan)理解。

Ulmer認為，產業(ye)界在DNA技術上的發力也帶動(dong)了RNA疫苗的進(jin)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。”
 

持續掙扎

 

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。傳統觀點總是覺得mRNA太(tai)容(rong)易(yi)降解，生產成(cheng)本太(tai)高(gao)。瑞典(dian)卡(ka)羅林斯(si)卡(ka)醫學院病毒學家 Peter Liljeström 說：“這(zhe)是一(yi)場持續的掙扎。” Liljeström在(zai)30年前開(kai)創(chuang)了一(yi)種“自擴(kuo)增”的RNA疫苗。

Matt Winkler說(shuo)：“RNA用起來實在太(tai)難了(le)。” Winkler于1989年在美國成立了(le)最早專(zhuan)注于RNA的實驗用品公(gong)司之一(yi)Ambion。“如果你當時(shi)問(wen)我是(shi)不是(shi)可以把RNA作為疫苗打到(dao)人體(ti)內(nei)，我肯定會當著你的面(mian)大(da)笑。”

mRNA疫(yi)苗(miao)的概念(nian)在腫瘤界倒是頗(po)受歡迎，但研究人員(yuan)主要想用它(ta)來治療疾病，而不是預防疾病。從基因治療師 David Curiel 的工作開(kai)始，許(xu)多學術人員和(he)初創公司(si)都在(zai)研(yan)究mRNA是否能用(yong)來對(dui)付癌癥。這里的思路是：如果mRNA能編碼癌細胞(bao)(bao)表達(da)的蛋白，那(nei)么把mRNA注射(she)到體內(nei)就(jiu)可以訓練免疫系(xi)統(tong)去攻擊這些細胞(bao)(bao)。

目前就職(zhi)于華盛(sheng)頓大學醫學院的Curiel在小鼠(shu)上成功了幾(ji)次 [10]。但是(shi)當(dang)他向Ambion公司闡述其(qi)中的商業機遇時，公司告訴他：“我們看(kan)不到這個技術(shu)的任何(he)經濟潛力。”

相比之下，另一(yi)位癌癥(zheng)免(mian)(mian)疫學家取得了更多成(cheng)功——1997年，全球第一(yi)家mRNA治療(liao)公司由此誕生(sheng)。Eli Gilboa 的(de)(de)建(jian)議是從(cong)血液中獲得免(mian)(mian)疫細胞，“唆(suo)使(shi)” 它們吸收編碼腫瘤(liu)蛋(dan)白(bai)的(de)(de)合成(cheng)mRNA，再將這些細胞注射到(dao)體(ti)內，調(diao)動免(mian)(mian)疫系統攻擊潛(qian)伏的(de)(de)腫瘤(liu)。

Gilboa和他在美國(guo)杜克(ke)大學醫學院的同(tong)事(shi)在小鼠(shu)中(zhong)演(yan)示了以上過程 [11]。到90年代末，學術(shu)合(he)作者已經啟動了人(ren)體試驗(yan)，Gilboa的商(shang)業衍生公司 Merix Bioscience（后(hou)更名為Argos Therapeutics，現名為CoImmune）很快開(kai)展了自己的臨床(chuang)研究。整(zheng)個技(ji)術(shu)看(kan)上去(qu)很有前景，但幾年后(hou)，一個已經進(jin)入后(hou)期(qi)的候選疫苗在一次大規模試驗(yan)中(zhong)失敗了，這類技(ji)術(shu)現在幾乎(hu)已經很少有人(ren)關注(zhu)。

雖然如此，Gilboa的工作還是產生了很重要的影響——這些工作(zuo)讓CureVac和BioNTech的創始(shi)人決(jue)定投身mRNA的研究——這兩家(jia)德國(guo)公司現(xian)在已是(shi)(shi)全球(qiu)領先的mRNA企業(ye)。CureVac的 Ingmar Hoerr 和BioNTech的U?ur ?ahin告(gao)訴《自然》，在了解(jie)到Gilboa的工作后，他(ta)們也想做此嘗試，但是(shi)(shi)是(shi)(shi)通(tong)過把mRNA直(zhi)接注射到體內的方式(shi)。

 

 

“出現了雪(xue)球(qiu)效應。” 目前在邁阿(a)密大學(xue)米(mi)勒(le)醫學(xue)院(yuan)任職(zhi)的Gilboa說。

創業加速器

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(dang)時第一(yi)排的一(yi)位諾貝爾獎得主站起來(lai)說，‘你這些(xie)都是胡說八道，全是胡扯’。”（Hoerr拒絕透露這位諾貝爾獎得主(zhu)是誰。）

但慢慢地(di)，資金(jin)開(kai)始源源不(bu)斷(duan)地(di)涌入，不(bu)到(dao)幾年就(jiu)開(kai)始了(le)人體實驗(yan)。該公司(si)當(dang)時的首席科學官 Steve Pascolo 成了(le)第一個(ge)實驗(yan)對象：他給(gei)自己注射(she) [13] 了(le)mRNA，現在腿部還(huan)有(you)一個(ge)火柴頭大小的白色傷疤(ba)，這(zhe)是當(dang)時皮膚(fu)科醫生為了(le)做(zuo)多點活檢留下的。之后沒多久，公司(si)就(jiu)啟動了(le)使(shi)用皮膚(fu)癌患者的腫瘤特(te)異性mRNA的正(zheng)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，將具(ju)有開拓意義。” 后來(lai)，他拿到了(le)1.5億歐元的創業資金。

 

 

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(men)做出了現(xian)在一些人認為非常(chang)關鍵的發現(xian)：改(gai)變mRNA的部分密碼子能幫助合成mRNA躲過(guo)細胞的固(gu)有免疫防(fang)御。
 

開拓性貢獻

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(zai)經歷多(duo)次挫敗后(hou)，賓大要求她選擇辭職或降(jiang)職減薪。她最(zui)終選(xuan)擇了留下，繼續追(zhui)求她的(de)目標，改(gai)進Malone的(de)實驗方法 [14]，誘導細胞產生具有(you)治療相關(guan)性的(de)較大復雜蛋白 [15]。

 

到(dao)了(le)1997年(nian)，她開(kai)始(shi)與Weissman合作，Weissman此時剛在賓大(da)成立(li)了(le)自己的實驗室(shi)。兩人(ren)計劃一(yi)起開(kai)發(fa)針對HIV/AIDS的mRNA疫苗。不(bu)過，Karikó的mRNA在注(zhu)射到(dao)小鼠體內時產生了(le)很大(da)的炎癥反(fan)應(ying)。

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，重新編排mRNA的一個核苷(gan)酸——尿苷(gan)——的化(hua)學(xue)鍵 ，就(jiu)能創(chuang)造出一種名為(wei)假(jia)尿苷(gan)的類似物，這種方法似乎能防(fang)止機體將合成mRNA視(shi)為(wei)敵人 [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(zhong)要人物” 并在坎(kan)布里奇(qi)市聯合(he)創立(li)了Moderna公司。

Moderna公(gong)司(si)嘗試獲(huo)得賓大在(zai)2006年申請的(de)(de)Karikó和Weissman的(de)(de)修飾(shi)mRNA專(zhuan)利的(de)(de)許可(ke)，但晚了一步(bu)。在與RNARx達成許可協(xie)議(yi)未果(guo)后，賓大已于2010年2月向麥迪遜的(de)(de)一家小(xiao)型實(shi)驗(yan)試(shi)劑供應商授予了獨家專利(li)。如今名(ming)為Cellscript的(de)(de)這家供應商當時在協(xie)議(yi)中支(zhi)付了30萬美(mei)元(yuan)(yuan)，現在能(neng)從Moderna和(he)(he)BioNTech的(de)(de)轉授許可費中獲得數億美(mei)元(yuan)(yuan)。Moderna和(he)(he)BioNTech是(shi)最先(xian)推(tui)出新冠mRNA疫苗(miao)的(de)(de)兩家公司，它們的(de)(de)產品(pin)都含有修(xiu)飾(shi)的(de)(de)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）。
 

假尿苷之爭
 

Karikó和Weissman的發現對(dui)mRNA疫(yi)苗的成(cheng)功是否關(guan)鍵，研(yan)究(jiu)人員(yuan)對(dui)此爭論不(bu)休(xiu)。Moderna一直(zhi)在使(shi)用修飾的(de)mRNA，其公司名本身就是這(zhe)兩(liang)個詞的(de)組合。其他(ta)一些公司則不然(ran)。

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，只要添加正確的 “帽(mao)” 結構并清除所(suo)有雜質，未修飾的mRNA也能成為一(yi)種效果類(lei)似(si)的產品(pin)。“歸根(gen)結底還是要(yao)看RNA的質(zhi)量。” Michael Heartlein 說。Heartlein在(zai)Shire負責領(ling)導科(ke)研(yan)工作，日后(hou)在(zai) Translate Bio 繼續推(tui)進這項技術——Shire后(hou)來把它的mRNA產品線出售給了 Translate Bio。（Shire現在(zai)屬于日本的武(wu)田制藥。）

雖(sui)然(ran)Translate公司(si)的(de)(de)一些人體數據顯示(shi)，其(qi)mRNA不(bu)會誘導危險的(de)(de)免(mian)疫(yi)(yi)應答，但(dan)它的(de)(de)平臺依然(ran)需要(yao)接受(shou)臨床驗證：它的(de)(de)候選新冠疫(yi)(yi)苗仍處(chu)于人體試(shi)驗初期。但(dan)法(fa)國制藥巨頭賽諾(nuo)菲（Sanofi）很(hen)看好該技術的(de)(de)前景：2021年8月，賽諾(nuo)菲宣(xuan)布計劃(hua)以32億(yi)美元收購Translate。（Heartlein去年另起爐灶，在馬(ma)薩諸塞(sai)州創建了一家名為Maritime Therapeutics的(de)(de)公司(si)。）

與此(ci)同(tong)時(shi)，CureVac公(gong)司也(ye)為緩(huan)解免疫應答提出了(le)自己的(de)(de)策(ce)略(lve)(lve)，該策(ce)略(lve)(lve)需要(yao)改變(bian)mRNA的(de)(de)基因序(xu)列(lie)，將其疫苗(miao)中的(de)(de)尿(niao)苷減至最(zui)少(shao)。二十年的(de)(de)辛(xin)苦耕耘似乎終于有了(le)收(shou)獲(huo)，該公(gong)司的(de)(de)狂犬病(bing) [19] 和COVID-19 [20] 實驗(yan)(yan)性疫苗(miao)都在早(zao)期試驗(yan)(yan)中表(biao)現不俗。但在6月，后期的(de)(de)試驗(yan)(yan)數據顯示，CureVac的(de)(de)候選新(xin)冠疫苗(miao)在保護效力上不如Moderna或BioNTech的(de)(de)疫苗(miao)。

看到這些結果，一些mRNA專家現在相信，假尿苷是(shi)這項技術中不可(ke)或缺的元素(su)，他們說，Karikó和Weissman的(de)(de)發現是值得認(ren)可和嘉獎的(de)(de)主(zhu)要貢獻之一。“真正(zheng)的(de)(de)獲獎者應該是修(xiu)飾的(de)(de)RNA。” 專注于mRNA療法的(de)(de)合成(cheng)生(sheng)物學公司(si) Strand Therapeutics 的(de)(de)聯(lian)合創(chuang)始人、首席執(zhi)行官 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。）
 

脂質突破

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。它就是脂質納米粒（LNP），這種微(wei)小脂滴能(neng)保護mRNA并將其送(song)入(ru)細(xi)胞。

 這項(xiang)技(ji)術來自 Pieter Cullis 的實(shi)驗室和(he)(he)他(ta)創立或(huo)管(guan)理的多(duo)家公司。Cullis是加拿(na)大(da)不列顛哥倫(lun)比亞大(da)學的生物化學家。90年代末(mo)起，他(ta)的實(shi)驗室和(he)(he)公司便(bian)首創將LNP用于遞送(song)能讓基因失去(qu)活性的核酸(suan)鏈(lian)。其中一種(zhong)藥物叫patisiran，現已(yi)被批(pi)準(zhun)用于治療一種(zhong)罕(han)見遺傳病(bing)。

 

之后(hou)，基因沉(chen)默療法逐漸(jian)在臨床試驗(yan)中顯(xian)示出效果，2012年，Cullis的(de)(de)兩家公司開始轉型，探索LNP遞送系統(tong)在基于(yu)mRNA的(de)(de)藥物中的(de)(de)應用(yong)前景。比如(ru)溫哥華的(de)(de) Acuitas Therapeutics 公司在首(shou)席執行官(guan)Thomas Madden的(de)(de)領導下與(yu)Weissman在賓大的(de)(de)團(tuan)隊以及(ji)多家mRNA公司合作(zuo)，共同(tong)測(ce)試mRNA-LNP的(de)(de)不同(tong)配(pei)比。其中一個配(pei)比已(yi)經被BioNTech和CureVac的(de)(de)新(xin)冠疫苗所使用(yong)。Moderna的(de)(de)LNP復合物也與(yu)此相差(cha)無幾。

這種(zhong)納米粒含(han)有四(si)種(zhong)脂質分子：三個(ge)分(fen)子決定結構和(he)穩定性；第四個(ge)名為(wei)可電離脂質(zhi)(zhi)的(de)(de)分(fen)子是LNP有效(xiao)的(de)(de)關鍵(jian)。這(zhe)種物(wu)質(zhi)(zhi)在(zai)實驗條件下帶(dai)正電，與Felgner開發的(de)(de)、Malone在(zai)80年(nian)代末測試的(de)(de)脂質(zhi)(zhi)體具有類似優勢。但Cullis和(he)商(shang)業伙伴開發的(de)(de)可電離脂質(zhi)(zhi)能(neng)在(zai)生理條件下（如在(zai)血液中(zhong)）變(bian)成中(zhong)性，這(zhe)樣能(neng)減少對人體的(de)(de)毒性。

此外，混(hun)合四種脂質能讓(rang)產品的保質期更長，在體內的穩定性(xing)更好，在Cullis管理的多家公(gong)司擔任前(qian)高管的 Ian MacLachlan 說，“我們現在的藥理學(xue)是建立在所有(you)這(zhe)一切的基礎之上(shang)的。”

 

 

到了(le)2000年代中(zhong)期，研究人員想(xiang)出了(le)一(yi)種混合(he)和生產這(zhe)些納米(mi)粒的(de)(de)(de)新(xin)方法，需要(yao)用到名為T-connector的(de)(de)(de)裝置將(jiang)脂肪（溶(rong)解在酒精中(zhong)）與核酸(suan)（溶(rong)解在酸(suan)緩沖液中(zhong)）結合(he)。當(dang)兩種溶(rong)液混合(he)時，這(zhe)些成分會自發形成緊密的(de)(de)(de)LNP [21]。這(zhe)種方法已(yi)被(bei)證明比生產基于mRNA的(de)(de)(de)藥物的(de)(de)(de)其他方式更可(ke)靠。

一旦將所有碎片拼接起來，“就像是天吶，我們終于有一個可(ke)以規模化的生產流(liu)程了(le)。” 目(mu)前在(zai)圣迭戈 Replicate Bioscience 公司擔任(ren)首席發(fa)展(zhan)官(guan)的(de) Andrew Geall 說(shuo)。2012年，Geall帶(dai)領首支團隊在(zai)諾華（Novartis）美國分部成功結合了LNP與RNA疫苗 [22]。所有mRNA公司現(xian)在(zai)都在(zai)用(yong)類似這種LNP遞送平臺和生(sheng)產系統，但相關專(zhuan)利(li)的(de)歸屬權仍深陷(xian)法(fa)律糾紛。比如Moderna就與Cullis的(de)一(yi)家(jia)公司——溫(wen)哥華的(de) Arbutus Biopharma ——對簿公堂：Moderna新冠疫苗使用(yong)的(de)LNP技術到(dao)底是誰的(de)專(zhuan)利(li)？

一個產業的誕生

到了2000年代末，多家大型(xing)藥企都開始(shi)向(xiang)mRNA進(jin)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在其首席執行官 Stéphane Bancel 的(de)領導下只能選(xuan)擇一個更(geng)小的(de)目標：做疫苗。

一開始，許多投資者和觀望者都非常失望，因為疫苗(miao)平(ping)臺的顛(dian)覆(fu)性和盈利(li)性看(kan)起來(lai)都要(yao)遜(xun)色(se)不少。截至2020年初，Moderna共有(you)9種針對傳染(ran)病的(de)候選mRNA疫苗進入(ru)了(le)(le)人(ren)體測試，但沒有(you)一(yi)(yi)個大獲(huo)全勝。只有(you)一(yi)(yi)個候選疫苗進入(ru)了(le)(le)更大規模的(de)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10周。

BioNTech這邊也(ye)是(shi)全員(yuan)出動。2020年3月，BioNTech與紐約制(zhi)藥(yao)公司輝瑞（Pfizer）合(he)作，在不到8個月的(de)時間里(li)破紀(ji)錄(lu)地走完了從首次(ci)人(ren)體試驗(yan)到緊(jin)急使用批(pi)準的(de)流程(cheng)。

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設計的這種對蛋白質形狀的調(diao)整也是一個可以(yi)拿獎的成就，雖然這只針對(dui)新冠病毒疫(yi)苗(miao)，不適合所有mRNA疫(yi)苗(miao)。　

圍繞(rao)mRNA貢獻的爭論，一些爭議涉及誰才擁有(you)最賺錢的專(zhuan)利。但是(shi)，許多(duo)奠基性的(de)知識(shi)產權(quan)都要追溯到(dao)Felgner、Malone和他們在Vical公(gong)司的(de)同事在1989年（以及(ji)Liljeström在1990年）提(ti)出(chu)的(de)觀點。這些產權(quan)從(cong)授權(quan)日起只有17年的(de)有效期，所以現在已經(jing)不(bu)再(zai)受到(dao)專利權(quan)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(mi)粒中(zhong)遞送mRNA的(de)寬泛概念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)定的(de)mRNA序(xu)列申請專(zhuan)利，比如某(mou)種刺(ci)突蛋白(bai)的(de)形式(shi)，或是專(zhuan)有的(de)脂質配比。

各個公(gong)司(si)已(yi)經在(zai)行動了(le)(le)。Moderna作為mRNA疫苗領域(yu)的主要入局(ju)者，其在(zai)流感、巨細胞病(bing)毒(du)和一(yi)系列其他傳(chuan)染病(bing)上的實(shi)驗(yan)性疫苗已(yi)經開展了(le)(le)臨(lin)床(chuang)試(shi)驗(yan)，它(ta)在(zai)去年獲得(de)了(le)(le)兩個專(zhuan)利，范圍(wei)涵蓋廣泛使用mRNA產生分泌蛋(dan)白（參見(jian)：）。但有多(duo)位產業界(jie)知情人士告訴《自然》，他們(men)認為這兩個專(zhuan)利可能會出(chu)現糾紛。

“我們感(gan)覺可申請(qing)的(de)專利(li)不多了。” 加拿大mRNA疫(yi)苗公(gong)司 Providence Therapeutics 的(de)首席科學官 Eric Marcusson 說。

諾獎預測

至于誰能拿諾貝(bei)爾獎，呼聲最高(gao)的是(shi)Karikó和(he)Weissman。這(zhe)兩位(wei)已(yi)經拿了很多獎(jiang)(jiang)，包括科(ke)學突破獎(jiang)(jiang)（Breakthrough Prizes，獎(jiang)(jiang)金300萬美元，科(ke)學界獎(jiang)(jiang)金最(zui)(zui)高的獎(jiang)(jiang)項(xiang)）和(he)西班(ban)牙久負盛名的阿斯圖(tu)里亞斯女親王(wang)獎(jiang)(jiang)（Princess of Asturias Award）技術(shu)與科(ke)學研(yan)究(jiu)獎(jiang)(jiang)。同(tong)時獲得阿斯圖(tu)里亞斯獎(jiang)(jiang)的還有Felgner、?ahin、Türeci、Rossi，以及英國(guo)牛津大學和(he)藥企阿斯利康（AstraZeneca）新冠疫苗背(bei)后的疫苗學家 Sarah Gilbert，這(zhe)款疫苗沒有使用mRNA，而使用一(yi)(yi)種病(bing)毒載體。（Cullis最(zui)(zui)近一(yi)(yi)次(ci)獲獎(jiang)(jiang)是國(guo)際緩釋協會頒發的一(yi)(yi)個(ge)獎(jiang)(jiang)金5000美元的創始(shi)人獎(jiang)(jiang)，這(zhe)是一(yi)(yi)個(ge)由研(yan)究(jiu)緩釋藥物的科(ke)學家組(zu)成的專業組(zu)織(zhi)。）

還(huan)有人認(ren)為，除了獎勵(li)Karikó的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)發(fa)現，還(huan)應獎勵(li)她對整個(ge)mRNA研(yan)究(jiu)(jiu)領域的(de)貢獻。“她不(bu)僅(jin)是一(yi)位非常出色的(de)科學家，還(huan)是領域內一(yi)股強(qiang)大(da)的(de)力量。” 不(bu)列顛哥倫(lun)比亞大(da)學的(de)RNA生物(wu)工程(cheng)師Anna Blakney說。為表彰Karikó的(de)貢獻，Blakney兩年前請(qing)她在一(yi)場大(da)型會議上演講，當時(shi)Blakney還(huan)是一(yi)名初(chu)級博士后(hou)研(yan)究(jiu)(jiu)員（在Blakney聯合創立(li)英國疫苗(miao)公司VaxEquity之前，該公司主要關注自(zi)擴增(zeng)RNA技術）。Karikó自(zi)己 “在整個(ge)職(zhi)業生涯中備受忽視，卻不(bu)忘積極提(ti)攜他人”。

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，但其他人卻更愿意分(fen)享這份榮譽。“你真的(de)不能邀功，” Cullis說，以他的(de)脂質遞送(song)系統為例(li)，“可(ke)能有幾(ji)百人甚至幾(ji)千人一起在做這些LNP系統，以便它能迎來自己的(de)高(gao)光時(shi)刻。”

“所(suo)有人都(dou)在添(tian)磚加瓦，包括我。” 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(wo)們那時堅信(xin)會發生的所(suo)有事現在都發生了(le)。”

原文以The tangled history of mRNA vaccines 為標題發(fa)表在(zai)2021年9月14日《自然》的(de)新(xin)聞特寫(xie)版塊(kuai)上，《知識分子》獲(huo)權轉(zhuan)載。

參考資(zi)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)