以(yi)下(xia)文章(zhang)來源于Nature Portfolio ，作者Nature Portfolio。
撰(zhuan)文 | Elie Dolgin
1987年底，Robert Malone做了一個(ge)載入史冊的(de)(de)實驗(yan)。他用(yong)信使RNA（messenger RNA，mRNA）鏈和脂滴(di)做了一道 “分子亂(luan)(luan)燉(dun)”，這(zhe)道基因亂(luan)(luan)燉(dun)里(li)的(de)(de)人體細胞(bao)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(yi)種藥物”。索(suo)爾克(ke)實驗(yan)室(shi)的(de)另一(yi)(yi)名(ming)成員也(ye)在筆記上(shang)簽了(le)名(ming)，以備后(hou)用(yong)。那年(nian)(nian)的(de)年(nian)(nian)末，Malone用(yong)實驗(yan)證明了(le)青蛙胚胎(tai)也(ye)能吸收這(zhe)些mRNA [2]。這(zhe)是第一(yi)(yi)次有人(ren)用(yong)脂滴幫助mRNA順利(li)進入一(yi)(yi)種(zhong)活(huo)生(sheng)物。
在這些實驗的基礎上，誕生了歷史上(shang)最(zui)重要也最(zui)賺錢的疫(yi)苗：已在全世界接種數億劑的新冠(guan)mRNA疫(yi)苗。僅2021年(nian)一年(nian)，其全(quan)球銷量就能達(da)到(dao)500億美(mei)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被認為作為藥物或疫苗都太不穩定，而且太貴。數十家研究實(shi)驗(yan)室和公司嘗(chang)試(shi)了這個想法(fa)，但都無法(fa)找到(dao)脂質(zhi)與核酸的完美配比(bi)——核酸是mRNA疫苗的基本成(cheng)分。
今天，mRNA疫苗(miao)使用的很多(duo)新(xin)技術(shu)都是在Malone研究時期的多(duo)年后發明出來的，包括經過化學(xue)修飾的RNA和幫(bang)助這些RNA進入細胞的不同脂(zhi)滴類(lei)型。不過，自(zi)詡 “mRNA疫苗(miao)發明者”的Malone依(yi)然認為自(zi)己的貢(gong)獻被忽(hu)略(lve)了(le)。他(ta)對《自(zi)然》表示，“歷史把我遺忘了(le)。”
隨著各大獎項的陸續揭曉，誰對這項(xiang)技術(shu)具有奠基性貢獻(xian)的(de)爭論變得沸沸揚(yang)(yang)揚(yang)(yang)——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(bu)開數百位研究(jiu)人(ren)員(yuan)在30多年里的辛勤(qin)付(fu)出。
這也(ye)反映出(chu)科學發現是(shi)如(ru)何一步步成為改(gai)變人類生活的(de)重大突破：幾十年(nian)看不(bu)到曙光(guang)、各種(zhong)拒絕、對(dui)潛(qian)在利(li)益的(de)你爭我(wo)奪；當(dang)然(ran)也(ye)有源(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)不(bu)斷的(de)好奇(qi)心和面對(dui)質疑初心不(bu)改(gai)的(de)豪(hao)情。
“這是很長的一串腳(jiao)印(yin)。你(ni)永遠(yuan)不知道哪些東西將(jiang)來會大派用場。” 美國(guo)亞利桑(sang)那州大學發育生物學家Paul Krieg說。Krieg在80年代中期(qi)也做出了自己(ji)的貢獻。
Malone的(de)(de)實驗想法絕非(fei)憑空(kong)而來。早在1978年(nian)，就有科學家用名為脂質(zhi)(zhi)體(ti)的(de)(de)脂質(zhi)(zhi)膜(mo)結構將(jiang)mRNA轉運到小鼠 [3] 和(he)人類 [4] 細胞內誘導(dao)蛋白質(zhi)(zhi)表達(da)。這(zhe)種脂質(zhi)(zhi)體(ti)能(neng)包裹并保護mRNA，之后與細胞膜(mo)融合，將(jiang)這(zhe)種遺傳物質(zhi)(zhi)送入細胞。這(zhe)些實驗建立在對脂質(zhi)(zhi)體(ti)和(he)mRNA的(de)(de)多年(nian)研究之上；脂質(zhi)(zhi)體(ti)和(he)mRNA都是(shi)在60年(nian)代發(fa)現(xian)的(de)(de)（見下(xia)圖）。
但在(zai)當(dang)時，研究(jiu)人員還沒有把mRNA當(dang)作(zuo)醫療(liao)產品看(kan)待，尤其是(shi)在(zai)實驗室合成這種遺傳(chuan)物質的(de)方式還沒出(chu)現(xian)的(de)情況下。他們其實希望用(yong)mRNA來研究(jiu)基礎的(de)分子過程。大部分研究(jiu)人員只能想(xiang)辦(ban)法使用(yong)來自兔子血細(xi)胞、培養的(de)小鼠(shu)細(xi)胞或一(yi)些其他動物來源的(de)mRNA。
事情在1984年出(chu)現了轉機。當時，Krieg和(he)哈佛(fo)大學(xue)發育(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)家 Douglas Melton 以及(ji)分子(zi)(zi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)家 Tom Maniatis 和(he) Michael Green 領導的一(yi)個團隊合作，他們利用(yong)一(yi)種(zhong)RNA合成(cheng)(cheng)酶（取自一(yi)種(zhong)病毒）和(he)其他工具在實驗室得到(dao)了具有(you)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活性(xing)的mRNA [5]——這項技術的核心沿用(yong)至今。之后，Krieg將實驗室合成(cheng)(cheng)的mRNA注射到(dao)青蛙卵子(zi)(zi)中(zhong)，證明它和(he)自身(shen)構建的mRNA沒兩樣 [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。但在他的實驗(yan)室或合(he)作者中，沒有人想(xiang)到(dao)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。
多年(nian)后，Malone在自己的(de)(de)實(shi)驗中(zhong)使用了哈佛(fo)團隊合成mRNA的(de)(de)方法。但他添加了一種(zhong)新的(de)(de)脂質(zhi)體(ti)，這(zhe)種(zhong)脂質(zhi)體(ti)帶(dai)一個正電(dian)荷，能增強它與mRNA帶(dai)負電(dian)的(de)(de)骨(gu)架(jia)的(de)(de)結合。這(zhe)種(zhong)脂質(zhi)體(ti)由生物化(hua)學(xue)家 Philip Felgner 開發，他現在是加州大(da)學(xue)歐文分校疫苗研發中(zhong)心的(de)(de)主任(ren)。
雖然Malone成功用(yong)這種(zhong)(zhong)脂(zhi)質體(ti)將mRNA送入了人體(ti)細胞和(he)青(qing)蛙(wa)胚胎，但他從來沒(mei)有拿到過(guo)博士學位(wei)。1989年，Malone因為和(he)索爾(er)克(ke)研究(jiu)所的(de)導師、基因療法研究(jiu)員 Inder Verma 不(bu)咬弦(xian)，提前結束了研究(jiu)生(sheng)學習(xi)，來到加(jia)州的(de)初創(chuang)公司Vical替Felgner工(gong)作。在那里，他們(men)與威斯康星大學麥(mai)迪遜分校的(de)合(he)作者證明(ming)了這種(zhong)(zhong)脂(zhi)質-mRNA復合(he)物可以促進小鼠體(ti)內的(de)蛋白產(chan)生(sheng) [7]。
事情從(cong)這里開(kai)始變得(de)復雜了。Vical公司(si)（聯合威(wei)斯(si)康星大學）和索爾克研究(jiu)所都在1989年3月開(kai)始提交專利申請(qing)(qing)。但(dan)索爾克研究(jiu)所很快放(fang)棄(qi)了申請(qing)(qing)，Verma則在1990年加入了Vical公司(si)的顧問委(wei)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(cai)。”
Verma和Felgner斷然否認(ren)了Malone的(de)指控。“這簡直就(jiu)是無稽之談。” Verma告訴《自然》，撤回專利(li)申請是索(suo)爾克研(yan)究所技術轉移處的(de)決(jue)定。（。）
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(pan)斷上” 以及在(zai) “對(dui)他本人的知識產權貢(gong)獻上” 存在(zai)分(fen)歧。他從醫學院畢(bi)業后(hou)接受了(le)一年的臨床培訓(xun)，后(hou)來進入了(le)學術(shu)界，打(da)算(suan)繼續研(yan)究(jiu)(jiu)mRNA疫(yi)苗(miao)(miao)，但(dan)一直(zhi)拿不(bu)到經費(fei)(fei)。（1996年，他向加州的一個州立研(yan)究(jiu)(jiu)機構申(shen)請(qing)研(yan)究(jiu)(jiu)經費(fei)(fei)，用于(yu)研(yan)究(jiu)(jiu)預防季節性冠狀病毒感染的mRNA疫(yi)苗(miao)(miao)，但(dan)申(shen)請(qing)失敗(bai)。）Malone只能轉而研(yan)究(jiu)(jiu)DNA疫(yi)苗(miao)(miao)和遞(di)送(song)技術(shu)。
2001年，他轉型從事商務和咨詢工作。過去幾個月里，他(ta)開(kai)始公開(kai)質(zhi)疑以他(ta)早前研究為基(ji)礎的(de)mRNA疫苗的(de)安全(quan)性(xing)。Malone說，疫(yi)(yi)苗產生的(de)(de)蛋(dan)白會損害人(ren)體細胞，而且疫(yi)(yi)苗的(de)(de)風險超過它對兒童和年輕人(ren)的(de)(de)益(yi)處——這種觀(guan)點受到其他科學家和衛生專家的(de)(de)一再反駁(bo)。
1991年，Vical 公司(si)與大(da)型疫苗生(sheng)產商(shang)美國默(mo)克集團（Merck）達(da)成(cheng)(cheng)了(le)一(yi)項數(shu)百(bai)萬美元的(de)研(yan)究合作(zuo)和許可協議(yi)。默(mo)克集團的(de)科研(yan)人員用(yong)小鼠(shu)測試了(le)這一(yi)mRNA技術，試圖發(fa)明一(yi)款流感疫苗，但后來又放棄了(le)。“生(sheng)產成(cheng)(cheng)本和可行性迫使我們喊(han)停。” 前默(mo)克研(yan)究人員、如今為各大(da)公司(si)提供疫苗研(yan)發(fa)咨詢的(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(ci)證(zheng)明了包在脂質(zhi)體中的(de)mRNA能(neng)在小(xiao)鼠(shu)體內(nei)誘導出一(yi)種特異性的(de)抗病毒免疫應答 [8]。[另一個激動人心的進(jin)展出現(xian)在1992年，當時(shi)美國斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科學家用mRNA技術取代了大鼠體(ti)內缺少的一種蛋(dan)白，用來治療代謝(xie)疾病[9]。但獨立實驗(yan)室又花了20年的時(shi)間才取得了類似的成功。]
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(zhe)個 “高風險” 的項(xiang)目向(xiang)他的老(lao)板要這(zhe)么多錢。Meulien現(xian)在已經(jing)是 Innovative Medicines Initiative 的主管，這(zhe)是一家位于布魯塞(sai)爾的公(gong)私(si)合營企業。由于Transgène的母(mu)公(gong)司決定不(bu)再續費，這(zhe)個專利便失效了。
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(yin)度的監(jian)管當局批準了全球首(shou)個供(gong)人類(lei)使用的新冠DNA疫苗（參見：）。但是，DNA疫苗(miao)在人體上(shang)的進展一直很慢，個中原因迄今仍(reng)未得到完(wan)全理解。
Ulmer認為，產業(ye)界(jie)在DNA技術(shu)上的發力也帶動了RNA疫(yi)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。傳統觀點總是覺得mRNA太容(rong)易降解，生產成本(ben)太高(gao)。瑞典卡(ka)羅林斯卡(ka)醫學(xue)院病毒學(xue)家(jia) Peter Liljeström 說(shuo)：“這是一場持續(xu)的(de)掙扎。” Liljeström在30年前開創了一種“自擴增”的(de)RNA疫(yi)苗(miao)。
Matt Winkler說：“RNA用起(qi)來(lai)實在(zai)太難了。” Winkler于1989年在(zai)美(mei)國成(cheng)立了最早專(zhuan)注于RNA的實驗用品公司(si)之一(yi)Ambion。“如果你(ni)(ni)當(dang)時問我是不是可以把RNA作為(wei)疫苗打(da)到人體內(nei)，我肯定會當(dang)著(zhu)你(ni)(ni)的面大笑。”
mRNA疫苗(miao)的概(gai)念在腫瘤界倒是頗受(shou)歡迎，但研究人員(yuan)主要(yao)想用它來治(zhi)療疾病，而不是預防疾病。從基(ji)因治(zhi)療師 David Curiel 的(de)工作(zuo)開(kai)始，許多學術人員和初創公(gong)司都在(zai)研(yan)究mRNA是否(fou)能(neng)用來(lai)對付癌癥。這里的(de)思路是：如果mRNA能(neng)編(bian)碼癌細胞(bao)表達的(de)蛋白，那么把mRNA注(zhu)射到體(ti)內就可以訓練免疫系統(tong)去攻(gong)擊這些細胞(bao)。
目前就職于(yu)華(hua)盛頓(dun)大學醫(yi)學院(yuan)的Curiel在小鼠上(shang)成(cheng)功了幾次 [10]。但是當(dang)他向Ambion公司闡述其(qi)中的商業機遇時(shi)，公司告(gao)訴(su)他：“我們看不(bu)到這個技術的任何經(jing)濟潛力。”
相比之(zhi)下，另一位癌癥(zheng)免(mian)疫(yi)學家(jia)取得(de)(de)了更(geng)多成(cheng)功——1997年，全球第(di)一家(jia)mRNA治(zhi)療公司(si)由此誕生。Eli Gilboa 的建議是從血液(ye)中獲(huo)得(de)(de)免(mian)疫(yi)細胞(bao)，“唆使” 它(ta)們吸收編碼腫(zhong)瘤蛋白的合成(cheng)mRNA，再將這些細胞(bao)注射到體(ti)內，調動免(mian)疫(yi)系統攻(gong)擊潛伏的腫(zhong)瘤。
Gilboa和(he)他在美國杜(du)克大學醫學院(yuan)的(de)同事在小鼠中演(yan)示了以上過程 [11]。到90年代(dai)末(mo)，學術合(he)作者(zhe)已(yi)經啟動(dong)了人(ren)體試驗，Gilboa的(de)商(shang)業衍生公司 Merix Bioscience（后(hou)更名(ming)(ming)為Argos Therapeutics，現名(ming)(ming)為CoImmune）很(hen)快(kuai)開展了自己的(de)臨床研究。整(zheng)個(ge)(ge)技術看(kan)上去很(hen)有前景，但幾年后(hou)，一個(ge)(ge)已(yi)經進入后(hou)期(qi)的(de)候(hou)選(xuan)疫苗(miao)在一次大規(gui)模(mo)試驗中失敗了，這(zhe)類技術現在幾乎已(yi)經很(hen)少有人(ren)關注。
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(jue)定投(tou)身mRNA的研究(jiu)——這(zhe)兩家德國公司現在已是全球領先的mRNA企業。CureVac的 Ingmar Hoerr 和(he)BioNTech的U?ur ?ahin告(gao)訴《自然》，在了解到(dao)Gilboa的工(gong)作后(hou)，他們(men)也想做此嘗(chang)試(shi)，但是是通過把mRNA直接注射到(dao)體內的方式。
“出現了雪(xue)球(qiu)效應。” 目(mu)前(qian)在(zai)邁(mai)阿密大(da)學(xue)米(mi)勒(le)醫學(xue)院(yuan)任(ren)職(zhi)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，“當時第一(yi)排的一(yi)位諾(nuo)貝爾獎得主站(zhan)起來說，‘你(ni)這些(xie)都是(shi)胡(hu)說八道，全是(shi)胡(hu)扯(che)’。”（Hoerr拒絕透露這位諾貝爾獎(jiang)得主是(shi)誰(shui)。）
但慢慢地(di)，資金(jin)開(kai)始(shi)源源不斷地(di)涌入，不到(dao)幾年(nian)就開(kai)始(shi)了人體實驗(yan)。該公司當(dang)時的首席(xi)科學(xue)官(guan) Steve Pascolo 成(cheng)了第一(yi)(yi)個實驗(yan)對象：他給自(zi)己(ji)注射 [13] 了mRNA，現在腿部還有一(yi)(yi)個火柴頭大小的白(bai)色傷疤，這是當(dang)時皮膚科醫(yi)生為了做多點活檢留下的。之后沒多久，公司就啟動了使用皮膚癌患者的腫瘤特異(yi)性mRNA的正規試(shi)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(jiang)具(ju)有(you)開拓(tuo)意義。” 后來，他(ta)拿到了1.5億(yi)歐(ou)元的(de)創業(ye)資(zi)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），他們做出了現在一些人認(ren)為非常關(guan)鍵的發現：改變(bian)mRNA的部分密碼子能幫助合成mRNA躲過細(xi)胞的固(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(zai)經歷多次(ci)挫敗后(hou)，賓大要求她選擇(ze)辭職或降(jiang)職減薪。她(ta)最終選擇了(le)留下，繼續(xu)追求她(ta)的(de)(de)目標，改進Malone的(de)(de)實驗方法 [14]，誘導細胞產生具有治療(liao)相關(guan)性(xing)的(de)(de)較大復雜蛋白 [15]。
到了1997年，她開(kai)始(shi)與Weissman合(he)作，Weissman此時(shi)剛在(zai)賓大(da)成立(li)了自(zi)己的(de)實(shi)驗室。兩人計劃(hua)一起開(kai)發針對HIV/AIDS的(de)mRNA疫苗。不過，Karikó的(de)mRNA在(zai)注(zhu)射到小鼠體內時(shi)產生了很大(da)的(de)炎(yan)癥反應。
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，重新編排(pai)mRNA的一個核苷酸——尿(niao)苷——的化(hua)學(xue)鍵(jian) ，就能創造出一種(zhong)名(ming)為假尿(niao)苷的類(lei)似(si)物，這種(zhong)方法似(si)乎能防止機體將合成mRNA視為敵人 [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(jiu)結果引起了轟動，Rossi入選了《時代周刊》（Time）2010年 “年度重要(yao)人物” 并在坎布里(li)奇(qi)市聯合創立了Moderna公司。
Moderna公司嘗(chang)試獲得賓大在(zai)2006年申請(qing)的(de)Karikó和Weissman的(de)修飾mRNA專利(li)的(de)許可，但晚(wan)了一步(bu)。在(zai)與RNARx達成許可(ke)協議未(wei)果后，賓大(da)已于2010年2月向麥迪遜的(de)一(yi)家(jia)小型實驗試(shi)劑供應商(shang)授予(yu)了(le)(le)獨(du)家(jia)專利。如今名為Cellscript的(de)這家(jia)供應商(shang)當時在(zai)協議中(zhong)支付(fu)了(le)(le)30萬美元(yuan)(yuan)，現(xian)在(zai)能從Moderna和BioNTech的(de)轉授許可(ke)費中(zhong)獲(huo)得數億(yi)美元(yuan)(yuan)。Moderna和BioNTech是最先推出新冠mRNA疫苗的(de)兩家(jia)公司，它們的(de)產(chan)品都含有(you)修飾(shi)的(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）。
Karikó和Weissman的發現對mRNA疫苗(miao)的成功是(shi)否關鍵，研究(jiu)人員(yuan)對此爭論不休。Moderna一直在(zai)使用修飾(shi)的mRNA，其公(gong)司(si)名本身就是這兩個詞的組合(he)。其他(ta)一些公(gong)司(si)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，只要添加正(zheng)確的 “帽(mao)” 結構并清除所有雜質，未修飾(shi)的mRNA也能成為(wei)一(yi)種效果類似的產品。“歸根結(jie)底還(huan)是(shi)要看RNA的(de)(de)質量(liang)。” Michael Heartlein 說(shuo)。Heartlein在Shire負責領(ling)導科研工作，日(ri)(ri)后在 Translate Bio 繼續推進(jin)這項技(ji)術——Shire后來(lai)把它(ta)的(de)(de)mRNA產品線出(chu)售給了 Translate Bio。（Shire現在屬于日(ri)(ri)本的(de)(de)武(wu)田制藥(yao)。）
雖然Translate公(gong)司的(de)(de)一些(xie)人體數(shu)據顯(xian)示，其mRNA不會(hui)誘導危險的(de)(de)免疫應答，但它的(de)(de)平臺(tai)依然需要(yao)接受臨床(chuang)驗證：它的(de)(de)候(hou)選新冠疫苗仍處于(yu)人體試驗初(chu)期。但法國制藥巨頭賽諾(nuo)菲(fei)（Sanofi）很(hen)看好(hao)該技術(shu)的(de)(de)前(qian)景：2021年8月，賽諾(nuo)菲(fei)宣(xuan)布計劃以(yi)32億美(mei)元收(shou)購Translate。（Heartlein去年另起爐灶，在(zai)馬薩諸塞(sai)州(zhou)創建了一家名(ming)為Maritime Therapeutics的(de)(de)公(gong)司。）
與此同時，CureVac公(gong)(gong)司也為緩(huan)解免疫(yi)應答提出了自己的(de)策略，該(gai)策略需要(yao)改變(bian)mRNA的(de)基因序列(lie)，將(jiang)其疫(yi)苗中的(de)尿苷減至最少。二十(shi)年的(de)辛(xin)苦耕耘似乎終于有了收獲，該(gai)公(gong)(gong)司的(de)狂犬病 [19] 和(he)COVID-19 [20] 實驗性疫(yi)苗都(dou)在早(zao)期(qi)試驗中表現不俗(su)。但(dan)在6月，后期(qi)的(de)試驗數據(ju)顯(xian)示，CureVac的(de)候(hou)選新冠疫(yi)苗在保護效力上不如Moderna或(huo)BioNTech的(de)疫(yi)苗。
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)缺的元素，他們(men)說，Karikó和Weissman的(de)發現是(shi)值(zhi)得認可和嘉獎(jiang)的(de)主要貢獻(xian)之一。“真正(zheng)的(de)獲獎(jiang)者應(ying)該是(shi)修飾(shi)的(de)RNA。” 專注于(yu)mRNA療法的(de)合成生物(wu)學公司(si) Strand Therapeutics 的(de)聯合創始人、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(ta)就是脂質(zhi)納(na)米粒（LNP），這種(zhong)微小脂滴能保護(hu)mRNA并將其送入(ru)細胞(bao)。
這項技術來自 Pieter Cullis 的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室和他創(chuang)立或管(guan)理的(de)(de)多家公司。Cullis是加拿大(da)不列顛(dian)哥倫比亞大(da)學的(de)(de)生物(wu)(wu)化學家。90年代末起，他的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室和公司便(bian)首創(chuang)將(jiang)LNP用(yong)于遞送能讓基因失去(qu)活性的(de)(de)核酸鏈(lian)。其中一種藥物(wu)(wu)叫patisiran，現已被(bei)批準用(yong)于治療一種罕見遺(yi)傳病。
之后，基(ji)因沉默療法逐漸在臨(lin)床試驗中(zhong)顯示出效果，2012年，Cullis的(de)(de)兩家公司(si)開始(shi)轉型，探索(suo)LNP遞送系統在基(ji)于mRNA的(de)(de)藥物(wu)中(zhong)的(de)(de)應用前景。比如溫哥華的(de)(de) Acuitas Therapeutics 公司(si)在首席執行官(guan)Thomas Madden的(de)(de)領(ling)導(dao)下與Weissman在賓大(da)的(de)(de)團隊以及(ji)多(duo)家mRNA公司(si)合作，共同(tong)測試mRNA-LNP的(de)(de)不同(tong)配(pei)比。其中(zhong)一個(ge)配(pei)比已經被BioNTech和CureVac的(de)(de)新冠疫苗所使用。Moderna的(de)(de)LNP復合物(wu)也與此相差無幾(ji)。
這種納(na)米粒含有四種脂質分子：三個分子決(jue)定結構和(he)穩(wen)定性；第四個名為可電離脂質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)分子是(shi)LNP有效的(de)(de)(de)(de)關鍵。這(zhe)種物質(zhi)(zhi)在(zai)實(shi)驗條件(jian)下帶正電，與Felgner開發(fa)的(de)(de)(de)(de)、Malone在(zai)80年代末(mo)測試(shi)的(de)(de)(de)(de)脂質(zhi)(zhi)體具(ju)有類似優勢。但Cullis和(he)商業伙伴(ban)開發(fa)的(de)(de)(de)(de)可電離脂質(zhi)(zhi)能在(zai)生理條件(jian)下（如在(zai)血液中(zhong)）變成中(zhong)性，這(zhe)樣能減少(shao)對人體的(de)(de)(de)(de)毒(du)性。
此外，混合(he)四種脂質能讓(rang)產品(pin)的保質期更長(chang)，在(zai)體(ti)內(nei)的穩定性更好，在(zai)Cullis管理(li)的多家(jia)公司擔任前高管的 Ian MacLachlan 說，“我們現在(zai)的藥理(li)學是建立(li)在(zai)所有這一切的基礎之上的。”
到了2000年代中期，研(yan)究人員(yuan)想(xiang)出了一種(zhong)混合和生產這(zhe)些納米(mi)粒(li)的(de)新方法，需要用到名為(wei)T-connector的(de)裝置將脂肪（溶解(jie)在酒精中）與核酸(suan)（溶解(jie)在酸(suan)緩沖液中）結合。當兩種(zhong)溶液混合時，這(zhe)些成(cheng)分會自(zi)發形成(cheng)緊密的(de)LNP [21]。這(zhe)種(zhong)方法已被證明比生產基(ji)于(yu)mRNA的(de)藥物(wu)的(de)其(qi)他方式(shi)更可靠。
一旦將所有碎片拼接起來，“就像是天吶，我(wo)們終于有一個可以規模化的生產(chan)流(liu)程了。” 目前在圣迭戈 Replicate Bioscience 公(gong)(gong)司擔任(ren)首席發展(zhan)官(guan)的(de) Andrew Geall 說。2012年(nian)，Geall帶領首支團隊在諾(nuo)華（Novartis）美國(guo)分部(bu)成功結合了LNP與RNA疫苗(miao) [22]。所有mRNA公(gong)(gong)司現在都(dou)在用類似這種LNP遞送平(ping)臺和生產系統，但相關專利的(de)歸屬權仍深(shen)陷法律糾紛(fen)。比如Moderna就與Cullis的(de)一家公(gong)(gong)司——溫(wen)哥華的(de) Arbutus Biopharma ——對簿公(gong)(gong)堂：Moderna新冠疫苗(miao)使用的(de)LNP技術到底是誰(shui)的(de)專利？
到了2000年代末，多家(jia)大型藥企都(dou)開始向mRNA進軍。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(xi)執行官 Stéphane Bancel 的領導下只(zhi)能(neng)選擇(ze)一(yi)個(ge)更小的目標(biao)：做疫苗。
一開始，許多投資者和觀望者都非常失望，因為疫苗平臺的顛覆性和盈利性看起來都要遜(xun)色(se)不少。截至2020年初，Moderna共(gong)有9種(zhong)針(zhen)對傳染病(bing)的候(hou)選mRNA疫(yi)苗(miao)進入了人體測試，但沒有一(yi)(yi)個大獲全勝。只有一(yi)(yi)個候(hou)選疫(yi)苗(miao)進入了更大規模(mo)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10周。
BioNTech這邊也(ye)是全(quan)員出(chu)動(dong)。2020年3月，BioNTech與紐(niu)約(yue)制藥(yao)公司輝瑞(rui)（Pfizer）合作，在(zai)不到8個月的(de)時(shi)間里破紀錄地(di)走(zou)完了從首次人(ren)體(ti)試驗到緊急使(shi)用(yong)批(pi)準的(de)流(liu)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(zhe)種對蛋白質形狀(zhuang)的(de)調整也是一個(ge)可以拿獎的(de)成就，雖然這只(zhi)針對新冠(guan)病毒疫苗，不適合所有mRNA疫苗。
圍繞mRNA貢(gong)獻的(de)(de)爭論，一些爭議(yi)涉及誰(shui)才擁有(you)最賺(zhuan)錢的(de)(de)專利(li)。但(dan)是，許多(duo)奠(dian)基性(xing)的(de)(de)知識產權(quan)(quan)都(dou)要追溯到(dao)(dao)Felgner、Malone和他(ta)們在(zai)(zai)Vical公司(si)的(de)(de)同(tong)事(shi)在(zai)(zai)1989年（以(yi)及(ji)Liljeström在(zai)(zai)1990年）提出的(de)(de)觀點(dian)。這些產權(quan)(quan)從(cong)授權(quan)(quan)日起只有(you)17年的(de)(de)有(you)效期，所以(yi)現(xian)在(zai)(zai)已經不再受到(dao)(dao)專利權(quan)(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(na)米粒中遞送mRNA的(de)寬泛概念很(hen)快也將(jiang)難以申(shen)請(qing)專利(li)了，但各家公司(si)可以合理地對(dui)特定(ding)的(de)mRNA序列申請專(zhuan)利，比如某種刺突蛋白(bai)的(de)形式，或是專(zhuan)有(you)的(de)脂質配比。
各(ge)個(ge)公司已經在行(xing)動(dong)了。Moderna作為mRNA疫苗領域的主要入局者，其在流感(gan)、巨細胞病毒(du)和一系列其他傳染病上的實驗性疫苗已經開(kai)展(zhan)了臨床試驗，它在去(qu)年獲得了兩個(ge)專(zhuan)利(li)，范(fan)圍(wei)涵蓋廣(guang)泛使用mRNA產生分泌(mi)蛋白（參見：）。但有多位產業界知情人士告訴《自(zi)然》，他們認(ren)為這(zhe)兩個(ge)專(zhuan)利(li)可能會出現糾紛。
“我們感覺可(ke)申請的(de)專(zhuan)利不多(duo)了。” 加(jia)拿大mRNA疫苗公司 Providence Therapeutics 的(de)首席(xi)科(ke)學官 Eric Marcusson 說。
至于誰(shui)能拿(na)諾貝爾獎，呼聲(sheng)最高的是Karikó和Weissman。這(zhe)兩位已經(jing)拿了很多(duo)獎(jiang)(jiang)(jiang)，包(bao)括科(ke)學(xue)(xue)突破獎(jiang)(jiang)(jiang)（Breakthrough Prizes，獎(jiang)(jiang)(jiang)金(jin)300萬美元(yuan)，科(ke)學(xue)(xue)界獎(jiang)(jiang)(jiang)金(jin)最高的(de)獎(jiang)(jiang)(jiang)項(xiang)）和西班牙久(jiu)負盛(sheng)名的(de)阿(a)斯(si)圖里亞斯(si)女親(qin)王獎(jiang)(jiang)(jiang)（Princess of Asturias Award）技術與科(ke)學(xue)(xue)研究獎(jiang)(jiang)(jiang)。同時獲得阿(a)斯(si)圖里亞斯(si)獎(jiang)(jiang)(jiang)的(de)還有(you)Felgner、?ahin、Türeci、Rossi，以(yi)及英國牛津(jin)大學(xue)(xue)和藥企阿(a)斯(si)利康(kang)（AstraZeneca）新冠疫(yi)苗背后的(de)疫(yi)苗學(xue)(xue)家 Sarah Gilbert，這(zhe)款(kuan)疫(yi)苗沒(mei)有(you)使用mRNA，而使用一(yi)種病毒載體。（Cullis最近一(yi)次(ci)獲獎(jiang)(jiang)(jiang)是國際(ji)緩釋協(xie)會(hui)頒發的(de)一(yi)個(ge)獎(jiang)(jiang)(jiang)金(jin)5000美元(yuan)的(de)創始人獎(jiang)(jiang)(jiang)，這(zhe)是一(yi)個(ge)由研究緩釋藥物(wu)的(de)科(ke)學(xue)(xue)家組(zu)成的(de)專業(ye)組(zu)織(zhi)。）
還有(you)人認為(wei)，除了(le)獎(jiang)勵Karikó;的(de)研(yan)究發現，還應獎(jiang)勵她對整個mRNA研(yan)究領域的(de)貢獻。“她不(bu)僅(jin)是(shi)一(yi)位非常出色(se)的(de)科(ke)學(xue)家，還是(shi)領域內一(yi)股強大的(de)力量。” 不(bu)列顛哥倫比亞大學(xue)的(de)RNA生物工(gong)程師Anna Blakney說。為(wei)表(biao)彰(zhang)Karikó的(de)貢獻，Blakney兩年前請(qing)她在一(yi)場大型會議上演講，當時Blakney還是(shi)一(yi)名初級博士后研(yan)究員（在Blakney聯合創(chuang)立英國疫苗(miao)公(gong)司(si)VaxEquity之前，該公(gong)司(si)主要關(guan)注自擴增(zeng)RNA技術）。Karikó自己(ji) “在整個職業(ye)生涯中備受忽視，卻(que)不(bu)忘積極提攜他人”。
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(geng)愿(yuan)意分享這份榮(rong)譽。“你(ni)真(zhen)的(de)不能(neng)邀功，” Cullis說，以(yi)他(ta)的(de)脂質(zhi)遞送系統(tong)為例，“可能(neng)有幾百人甚至幾千人一起在做這些LNP系統(tong)，以(yi)便它(ta)能(neng)迎(ying)來自己的(de)高(gao)光(guang)時刻。”
“所(suo)有人都在添磚加瓦，包括我。” Karikó說(shuo)。
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(men)那時堅信會發生的所有事現在(zai)都(dou)發生了。”
原文以The tangled history of mRNA vaccines 為標題發表(biao)在2021年(nian)9月(yue)14日《自然》的新(xin)聞特寫版塊上，《知識分子》獲權(quan)轉載。
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