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解釋:為什麼Covid-19的RNA疫苗走在其包裝的前面

出處 MIT NEWS 作者 楊珍鈐摘譯 年份 2021/01/06
報告類型 新聞報導 分類 原子科技及民生應用 資料時間 2021年1月
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        發展與測試一個新的疫苗通常需要花費12至18個月的時間,但是就在SARS-CoV-2 的基因序列被公開後的10個月,兩個藥廠向美國食品藥物管理局(FDA)申請核准緊急使用所開發的疫苗,被證實其對抗病毒相當有效。兩個藥廠的疫苗都是從信使核糖核酸(messenger RNA;mRNA)提煉而來,它通常是細胞用來攜帶去氧核醣核酸(DNA)指令給細胞的蛋白質建構機制的長分子鏈。以mRNA為基礎的疫苗過去從未被FDA核准過,但經過多年來對RNA疫苗的研究成果累積,使得這樣的疫苗很快被用來測試對抗Covid-19病毒。在今年一月此病毒基因序列被解讀出來後,Moderna 和 輝瑞(Pfizer)兩藥廠,以及其德國合作夥伴藥廠BioNTech在幾天之內就開始製作基於mRNA的候選疫苗。

        mRNA的獨特之處在於其很快地可以產出對抗新疾病的疫苗。多數的傳統疫苗用的是殺死或弱化病毒或細菌的方式,但這也激發而後身體擊退真正病原的免疫反應。RNA疫苗取代了傳統給予一個外來病毒或病毒蛋白的方式,而是給予一個基因訊息使得身體自己的細胞可以產生病毒蛋白。帶有病毒蛋白基因碼的合成mRNA可藉由此機制重複製造出很多病毒蛋白,這些病毒蛋白刺激免疫系統帶有一種反應,而不會帶來感染的風險。

        mRNA最大的好處是當研究人員知道他們想要標靶的病毒蛋白基因序列後,可以很快地被合成出來。多數對抗SARS-CoV-2的疫苗會激發以冠狀病毒刺突蛋白(coronavirus spike protein)為標靶的免疫反應,這種蛋白被發現位於病毒的表面,並呈現一種特殊的突刺的形狀。mRNA疫苗帶有刺突蛋白的片段基因碼,這些mRNA基因序列在實驗室中比在刺突蛋白中更容易被製造出來;所以並不像傳統疫苗需要一座大工廠來製造蛋白或病毒,以及要花一段長時間來讓它們成長。如果將含mRNA的奈米膠囊注射入人體,它會進入細胞,身體自己就像一座工廠可以自我生產。

        奈米膠囊的技術首先發佈於1970年代,它就像一種包裝,可以將核酸以及其他長鏈分子納入非常小的奈米粒子中,然後注入人體,這也為目前的mRNA疫苗奠下基礎。後來又有科學家發現將聚乙二醇(polyethylene glycol;PEG)加在奈米粒子的表面,可以延長奈米粒子在身體存留的時間,而不會很快地被破壞掉。之後更發展出一種稱為脂類奈米粒子(lipid nanoparticles)的脂肪分子,也可以有效地攜帶核酸。這些載體可以避免RNA在身體裡被破壞,也能有效協助RNA滲入細胞膜。在2018年,FDA才批准了首批脂類奈米粒子做為RNA的載體。目前Moderna和輝瑞藥廠的RNA疫苗都是以具有PEG的脂類奈米粒子做為載體。

        mRNA疫苗的一項缺點就是在高溫下容易被破壞,也因此目前這種疫苗都必須保存在低溫條件下。輝瑞的SARS-CoV-2疫苗必須儲存在零下70度C,Moderna的疫苗則是在零下20度C。利用一個稱為凍乾(lyophilization)的程序,加入穩定劑並從疫苗中除去水份,可以使得某些mRNA疫苗儲存在一般的冰箱即可,而不需要冷凍庫。

        經過第三期臨床實驗所證實的具有95%有效性的Covid-19 疫苗,不僅可以提供終結目前大流行的希望,同時也提供了未來對抗例如愛滋病毒(HIV)和癌症的希望。