信使RNA技术研制的疫苗有什么优点

1、信使RNA技术研制的疫苗有什么优点？2020年12月，全世界首批信使RNA疫苗(即m-RNA疫苗)终于 获得美国FDA的批准上市了。随后辉瑞BioNTech公司和Moderna公 司迅速在美国发出了 890万剂疫苗，两家公司预估在2021年上半年 能够发出5亿剂疫苗。相信这些疫苗会帮助世界更快地结束新冠疫情。这次疫苗采用了 一种新技术，就是信使RNA技术。你可能对此不 太熟悉，实际上这项技术不仅可以研制疫苗，还有可能改变全世界的 制药行业。信使RNA有什么功能？我们先来说说什么是信使RNA,它在新陈代谢中的作用。我们知 道，生物体的功能，特别是新陈代谢功能，要通过活体蛋白质来完成， 我们讲的各

2、种酶其实都是蛋白质。那么这些活体蛋白质是如何产生 的呢？有人可能会说来自于氨基酸，没有错，但氨基酸只是蛋白质的原 材料，要将氨基酸变成特定的蛋白质，这需要信息。就如同你盖房子 时用的原材料是水泥、钢筋、木材和玻璃等。但是这些材料最终会盖 成什么样的房子，取决于建筑图纸。而蛋白质的建筑图纸，其实就是 我们身体里的遗传物质DNA。DNA (脱氧核糖核酸)控制蛋白质的合成需要很多步骤，这些步 骤可以分成两个阶段转录(Transcription)和翻译(Translation) 0你肯定知道DNA的结构是一个双螺旋链条，这个 双螺旋两边的链条上就记录着合成蛋白质的信息。在转录阶段，DNA双螺旋链条先要

3、解开，变成单链条，然后根据 这条DNA的单链，会复制出一条完全对应的RNA （核糖核酸），RNA 就只有一条单链了。这个复制过程有点像过去录音磁带的转录过程, 转录这个词就是这么来的。在转录过程中，这条RNA得到了和原来的DNA完全等价的信息。 DNA存在于细胞核中，因此转录过程是在细胞核中进行的，但合成蛋 白质是在细胞核之外进行。之所以需要用RNA把DNA上的信息复制下 来，就是要让RNA把信息带到细胞核外面去。具体来讲，复制了 DNA信息的RNA,会再生成一条与自己相对应 的信使RNA （也就是m-RNA, m就是messenger信使）,这些信 使RNA跑出细胞核，把信息传递到生产蛋白质

4、的细胞结构里去。信 使RNA的信使两字，就是这么来的。接下来，根据信使RNA带来的信 息，细胞合成蛋白质，这个过程就是翻译。顺便说一下，新冠病毒就是一种RNA病毒，RNA病毒的意思就是 它们的遗传物质不是DNA而是RNA。但是病毒的RNA要合成蛋白质, 依然需要通过信使RNA来完成。概括来讲，信使RNA就是链接遗传物质和蛋白质合成的桥梁。用 前面造房子的那个比喻，信使RNA就是把施工设计图送到建筑工地的 那个人，如果没有它，工地上就不知道房子要怎么造。下面这张图是研制疫苗的Moderna公司提供的。TRANSLATIONTRANSCRIPTION.MB MM.Lbq 二,匚K.一传统疫苗是怎么

5、工作的？了解了信使RNA的作用后，我们来讲它和疫苗的关系。先和你说 说传统的灭活疫苗是怎么工作的。人体的免疫系统就像是一只巡逻部队，当它发现了外界入侵的微 生物、毒素或者特殊的蛋白质，就会做出反响，消灭入侵者。如果某 种致病因素（比方病毒）入侵了人体，巡逻部队不能识别它们、迅 速反响，人就会得病甚至死亡。如果对于某种陌生的病毒，我们可以让巡逻部队提前知道他们的 样子，那么在病毒真的入侵时，巡逻部队就可以立刻反响，在病毒壮 大前就消灭掉它们，这样人就不会患病了。这就是疫苗的工作原理。那么有什么方法让巡逻部队事先认清入侵者的特征呢？过去主要 有两种方法。对于危害不大的病毒，我们可以采取降低病毒的毒

6、性（让 病毒变异）的方式来制作疫苗，这就是减毒疫苗；对于更危险的病毒， 我们会用死病毒做成疫苗，这就是灭活疫苗。当人和动物接种疫苗后，免疫系统就能识别那些病原体(也被称 为抗原)，身体就会产生相应的抗体。抗体可以被认为是专门识别和 消灭某种入侵敌人的特种部队。传统的疫苗就是这样发挥作用的。但你应该也听出来了，无论是减毒还是灭活，都涉及到用病毒来 制作疫苗。当然就有人会问，能不能不用病毒来制作疫苗，也能让人 和动物也产生免疫效果呢？答案是肯定的，只要我们能够让免疫系统识别出病毒的特征就可 以。用前面巡逻队的比喻，要让巡逻队认识病毒的样子，直接让它们 见到病毒或者死病毒是一种方法；但其实也可以找个

7、人给病毒拍些照 片，把照片送给巡逻队，让巡逻队提前了解病毒的某些特征，以后也 可以迅速识别出病毒。你应该也能想到了，这个送照片的人就是信使RNA,用这种技 术做成的疫苗就叫信使RNA疫苗。它的工作原理是，在人体内让细胞 制造出某种蛋白质或者蛋白质片段，从而触发免疫反响，产生抗体。 当病毒进入我们的身体，抗体就可以保护我们免受感染。信使RNA疫苗是怎么工作的？以辉瑞和BioNtech公司研制的针对新冠病毒的信使RNA疫苗作 为例子来具体说明。这种疫苗中有一种特殊的信使RNA分子，它的序 列和新冠病毒的大刺突蛋白(spike protein)的序列很相似，这种 蛋白质是病毒得以进入细胞的关键。如果

8、把新冠病毒理解成一辆长长 的火车，大刺突蛋白就是其中的火车头。不过疫苗中的信使RNA序列 只是和这一局部很相似。当含有这种信使RNA的疫苗进入到人体后，这段信使RNA就能让 人体的细胞生产出跟新冠病毒的大刺突蛋白几乎一模一样的大刺突 蛋白。人体的免疫系统发现这些大刺突蛋白后，就会做出免疫反响， 产生抗体。于是等真正的新冠病毒攻击人体，人体内已经有了抗体， 就可以杀死新冠病毒。那么这样的疫苗和传统疫苗相比有什么好处呢？主要有以下三个。第一是平安性比传统疫苗更好，这又来自两方面。一方面是因为 这种疫苗中没有病毒，人不可能因为注射了疫苗而染病。相比之下， 灭活疫苗如果在生产的过程中出了问题，比方灭活

9、不彻底，人就会有 染病的风险。另一方面，信使RNA疫苗是不可能进入细胞核的，也就防止了影 响人体自身DNA的可能性。信使RNA在让身体生成抗体之后，就会被 细胞会分解并代谢掉。第二个好处更重要，那就是即使新冠病毒变异了，注射了信使 RNA疫苗的人大概率会依然具有免疫力。先来看第三个好处，就是信使RNA疫苗具有生产优势，因为它的 制造不需要培养病毒。在本钱上，信使RNA疫苗的大规模生产本钱是 传统疫苗的1/5到1/10。另外，生产某种信使RNA疫苗的生产线也 很容易被改造成生产其他疫苗的生产线。因此，在应对突发传染病时， 信使RNA疫苗会更容易在短时间内完成生产，大量供应市场。现在很多人都担忧，

10、注射新冠疫苗后，新冠病毒变异了怎么办。这种担忧倒不是杞人忧天。我们知道，新冠病毒变异得特别快。如下一张表示新冠病毒变异次数的图片里，从2019年到2020年底，人类发现的新冠病毒变异次数已经有成百上千次。Phylogeny但是对于信使RNA疫苗，我们不用担忧病毒变异了疫苗就会失效。 五种可能的病毒变异情况，分析信使RNA疫苗在不同的变异情况下是 否还能起到保护作用。前面讲了，疫苗中的信使RNA是对应于新冠病 毒中生产刺突蛋白的那段RNA,我们不妨把病毒的那段RNA序列叫做 源 RNA o第一种情况，病毒虽然变异，但源RNA序列没有变异，这种情 况占大多数。疫苗显然不会失效。第二种情况，源RNA

11、变异了，但是在容错范围内。这是第二多的 情况，这种情况下疫苗产生的免疫力也不会失效。第三种情况，病毒的源RNA变异了，而且略微超出了容错范围， 但不影响所合成的蛋白质的主体结构。这种情况稍微有些复杂，但最 后的结论是，疫苗所激发出的免疫抗体，大致上还是有效。第四种情况，病毒的源RNA变异了，超出了容错范围，影响了所产生的刺突蛋白的主体结构。这种情况下，疫苗对人体的保护效力就 会受到影响。第五种情况，病毒的源RNA变异了，远远超出了容错范围，严重 影响了刺突蛋白的主体结构。这种情况下，疫苗对人体就完全没有保 护了。不过，前面讲了，刺突蛋白本身是病毒侵入人体的关键，如果 刺突蛋白严重变异，病毒也就失去了感染人体的可能性，因此发生这 种变异的病毒会被自然淘汰掉。所以，在这种情况中，除了第四种情况下疫苗效果会受到比拟大 的影响，其他情况下信使RNA疫苗都能保持防护效果。而且，现实中 发生的变异，绝大