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

撰文 | Elie Dolgin

1987年底，Robert Malone做了(le)(le)一個載入(ru)史冊的實(shi)驗。他用信使(shi)RNA（messenger RNA，mRNA）鏈和(he)脂滴做了(le)(le)一道(dao) “分子(zi)亂燉(dun)”，這(zhe)道(dao)基因亂燉(dun)里(li)的人體細胞吸收了(le)(le)mRNA，并開(kai)始用其合成蛋白 [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就能成為一種藥物”。索(suo)爾克(ke)實(shi)驗室(shi)的另一名(ming)成(cheng)員也在(zai)筆記上簽(qian)了(le)名(ming)，以備后用。那年(nian)的年(nian)末，Malone用實(shi)驗證明了(le)青蛙胚胎也能吸收這(zhe)(zhe)些mRNA [2]。這(zhe)(zhe)是第(di)一次有(you)人用脂滴(di)幫助mRNA順(shun)利(li)進入(ru)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苗(miao)：已在全世界接(jie)種數(shu)億劑的新冠mRNA疫苗(miao)。僅2021年一(yi)年，其全球銷量(liang)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被認為(wei)作為(wei)藥物或(huo)疫苗都太(tai)不穩定，而且(qie)太(tai)貴。數十家研究(jiu)實驗室和公(gong)司嘗(chang)試(shi)了這個想法，但都(dou)無(wu)法找到(dao)脂質與(yu)核酸的(de)完(wan)美配比——核酸是(shi)mRNA疫苗的(de)基本成分(fen)。

今天，mRNA疫苗(miao)(miao)使用的(de)很多(duo)新技術都(dou)是在Malone研究時期(qi)的(de)多(duo)年后發(fa)明出來的(de)，包(bao)括(kuo)經過化學修飾(shi)的(de)RNA和幫助這些RNA進入細(xi)胞的(de)不同(tong)脂(zhi)滴類型(xing)。不過，自詡 “mRNA疫苗(miao)(miao)發(fa)明者”的(de)Malone依然認為自己的(de)貢獻(xian)被(bei)忽略了(le)。他(ta)對《自然》表示，“歷史把我遺忘(wang)了(le)。”

隨著各大獎項的陸續揭曉，誰對這項技術具有奠基性(xing)貢獻的爭論變(bian)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(miao)的成(cheng)功離(li)不開數百位研究人員在30多年(nian)里(li)的辛勤付出。

這(zhe)也反映出科學發現(xian)是如何一(yi)步步成(cheng)為改(gai)變人類(lei)生(sheng)活(huo)的重大(da)突破(po)：幾(ji)十(shi)年看不到曙光(guang)、各種拒(ju)絕、對潛在利(li)益的你爭我(wo)奪；當然也有源源不斷的好奇心(xin)和面(mian)對質疑初心(xin)不改(gai)的豪(hao)情。

“這是(shi)很長的一串腳(jiao)印(yin)。你(ni)永(yong)遠不(bu)知(zhi)道哪些東西將來會大(da)派用(yong)場(chang)。” 美國亞(ya)利桑那州大(da)學發育生物學家Paul Krieg說。Krieg在(zai)80年(nian)代中期也做(zuo)出了(le)自己(ji)的貢獻。

mRNA的緣起

Malone的(de)(de)實(shi)驗(yan)想法絕(jue)非(fei)憑(ping)空(kong)而(er)來。早在(zai)1978年，就有科學家用名為(wei)脂(zhi)(zhi)質(zhi)體的(de)(de)脂(zhi)(zhi)質(zhi)膜(mo)結(jie)構將(jiang)mRNA轉運到小鼠 [3] 和人(ren)類 [4] 細(xi)胞內誘導蛋白質(zhi)表(biao)達(da)。這種脂(zhi)(zhi)質(zhi)體能包裹并(bing)保護mRNA，之后與細(xi)胞膜(mo)融合，將(jiang)這種遺傳物質(zhi)送入細(xi)胞。這些實(shi)驗(yan)建(jian)立在(zai)對脂(zhi)(zhi)質(zhi)體和mRNA的(de)(de)多(duo)年研究之上；脂(zhi)(zhi)質(zhi)體和mRNA都是(shi)在(zai)60年代發現(xian)的(de)(de)（見下圖）。

但在當時，研(yan)究人員(yuan)還(huan)沒有(you)把mRNA當作醫療產品看待，尤其是在實(shi)驗室(shi)合成這種(zhong)遺傳(chuan)物(wu)質的(de)方(fang)式還(huan)沒出現(xian)的(de)情況(kuang)下。他(ta)們其實(shi)希望用mRNA來研(yan)究基礎的(de)分子(zi)過程。大部分研(yan)究人員(yuan)只能想(xiang)辦(ban)法使(shi)用來自(zi)兔子(zi)血細胞(bao)、培養的(de)小(xiao)鼠細胞(bao)或一些(xie)其他(ta)動物(wu)來源的(de)mRNA。

事(shi)情在1984年出現了轉機。當時，Krieg和(he)哈佛大學發育生物學家(jia) Douglas Melton 以(yi)及分子生物學家(jia) Tom Maniatis 和(he) Michael Green 領(ling)導(dao)的一(yi)個(ge)團隊合作(zuo)，他們利用一(yi)種(zhong)RNA合成(cheng)酶（取自(zi)一(yi)種(zhong)病(bing)毒(du)）和(he)其他工(gong)具(ju)(ju)在實驗室得到了(le)具(ju)(ju)有生物活性的mRNA [5]——這項技術(shu)的核心沿(yan)用至今。之后，Krieg將實驗室合成(cheng)的mRNA注射到青(qing)蛙卵(luan)子中，證(zheng)明它和(he)自(zi)身構(gou)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。但在他的實驗室(shi)或合作者中，沒(mei)有(you)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(hou)，Malone在(zai)自己的(de)(de)實驗中使用(yong)了(le)哈佛團隊合成mRNA的(de)(de)方法。但他添(tian)加了(le)一種新的(de)(de)脂(zhi)質(zhi)體，這(zhe)種脂(zhi)質(zhi)體帶(dai)一個正電(dian)荷，能增強它與mRNA帶(dai)負電(dian)的(de)(de)骨(gu)架的(de)(de)結合。這(zhe)種脂(zhi)質(zhi)體由生物化學家 Philip Felgner 開(kai)發，他現在(zai)是加州(zhou)大(da)學歐文分校疫苗研發中心的(de)(de)主任。

雖然Malone成功用這種脂質體將mRNA送入了(le)人(ren)體細胞(bao)和青(qing)蛙胚胎，但他從來沒(mei)有拿到過博士學(xue)位。1989年(nian)，Malone因(yin)為(wei)和索爾克研(yan)究所的(de)導師、基因(yin)療法研(yan)究員 Inder Verma 不咬弦，提前(qian)結束了(le)研(yan)究生(sheng)學(xue)習，來到加州的(de)初創(chuang)公(gong)司Vical替Felgner工作。在那里，他們與(yu)威斯康星大學(xue)麥迪遜(xun)分校的(de)合(he)作者證(zheng)明(ming)了(le)這種脂質-mRNA復合(he)物可以促進小鼠(shu)體內的(de)蛋(dan)白產(chan)生(sheng) [7]。

事(shi)情從(cong)這里(li)開始變得復雜(za)了(le)。Vical公司(si)（聯合威斯(si)康星大學）和索爾(er)克研究(jiu)所(suo)都(dou)在1989年3月開始提交專利申(shen)請。但索爾(er)克研究(jiu)所(suo)很快放(fang)棄了申(shen)請，Verma則在1990年加入了Vical公司(si)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(men)利用我(wo)的想法(fa)發了(le)財。”

Verma和Felgner斷然否認(ren)了Malone的(de)(de)指控。“這簡直(zhi)就(jiu)是無稽(ji)之談。” Verma告訴(su)《自然》，撤回專利申請是索爾(er)克(ke)研究所技術轉移處(chu)的(de)(de)決(jue)定。（。）

Malone在(zai)1989年(nian)(nian)8月離(li)開了(le)Vical公(gong)司，理由是他與Felgner在(zai) “科學判斷上” 以及在(zai) “對他本人的知識(shi)產權貢獻上” 存在(zai)分歧。他從醫學院畢業后(hou)(hou)接(jie)受了(le)一(yi)年(nian)(nian)的臨床(chuang)培(pei)訓，后(hou)(hou)來(lai)進入了(le)學術(shu)界，打算繼續研(yan)究(jiu)(jiu)mRNA疫(yi)苗，但(dan)一(yi)直拿(na)不到經(jing)費(fei)。（1996年(nian)(nian)，他向(xiang)加州的一(yi)個州立研(yan)究(jiu)(jiu)機(ji)構申請研(yan)究(jiu)(jiu)經(jing)費(fei)，用于研(yan)究(jiu)(jiu)預防季節(jie)性冠狀病毒感染的mRNA疫(yi)苗，但(dan)申請失敗(bai)。）Malone只能轉而研(yan)究(jiu)(jiu)DNA疫(yi)苗和遞送技術(shu)。

2001年，他轉型從事商務和咨詢工作。過去幾個月里，他開始(shi)公(gong)開質(zhi)疑以他早前研究為(wei)基礎的mRNA疫苗的安全(quan)性。Malone說，疫(yi)苗產(chan)生(sheng)的蛋白(bai)會損害人體細胞，而且(qie)疫(yi)苗的風險超過它對兒(er)童(tong)和(he)年輕人的益處——這(zhe)種觀點受到其(qi)他科(ke)學家和(he)衛生(sheng)專(zhuan)家的一再(zai)反(fan)駁。

生產難點

1991年，Vical 公司與大型疫苗(miao)生產商美國默(mo)(mo)克集團（Merck）達成(cheng)了一(yi)(yi)項數百(bai)萬美元的研(yan)究合作和(he)許可協議。默(mo)(mo)克集團的科(ke)研(yan)人員(yuan)用小鼠測試(shi)了這一(yi)(yi)mRNA技術，試(shi)圖發(fa)明(ming)一(yi)(yi)款流感(gan)疫苗(miao)，但后來又(you)放棄了。“生產成(cheng)本和(he)可行性迫(po)使我們喊停。” 前默(mo)(mo)克研(yan)究人員(yuan)、如今為各大公司提供疫苗(miao)研(yan)發(fa)咨(zi)詢的 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，首次證明了包在脂質體(ti)中的mRNA能在小鼠體(ti)內誘導出(chu)一種特(te)異性的抗病毒免疫應(ying)答 [8]。[另一個激動人心的(de)(de)進展出(chu)現(xian)在1992年(nian)，當時美國斯克(ke)里普(pu)斯研(yan)究(jiu)所（Scripps Research Institute）的(de)(de)科學家用mRNA技術(shu)取代(dai)(dai)了(le)(le)大鼠體內缺(que)少的(de)(de)一種(zhong)蛋白，用來(lai)治療代(dai)(dai)謝疾病(bing)[9]。但(dan)獨立實驗室又花了(le)(le)20年(nian)的(de)(de)時間(jian)才取得(de)了(le)(le)類似的(de)(de)成功(gong)。]

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(dan)他(ta)說自己沒打(da)算為這個 “高(gao)風險” 的(de)項目向他(ta)的(de)老板要這么多錢。Meulien現在已經是 Innovative Medicines Initiative 的主(zhu)管，這(zhe)是一家(jia)位(wei)于(yu)布魯塞爾的公(gong)私合營企業。由(you)于(yu)Transgène的母公(gong)司決定不再續費，這(zhe)個(ge)專利(li)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，印度(du)的監管(guan)當局批(pi)準了全球首個供(gong)人類使用的新冠DNA疫(yi)苗（參(can)見：）。但是，DNA疫(yi)苗在人體(ti)上的進展一直很慢，個中原因迄今仍未得到完(wan)全理解。

Ulmer認為，產業界(jie)在(zai)DNA技術(shu)上的(de)發力也帶動了RNA疫苗的(de)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。”
 

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)容易(yi)降(jiang)解，生(sheng)產成本太(tai)高。瑞(rui)典卡(ka)羅林斯卡(ka)醫學院病毒學家 Peter Liljeström 說：“這是一場持續(xu)的(de)掙(zheng)扎(zha)。” Liljeström在30年(nian)前開創了一種“自(zi)擴增”的(de)RNA疫苗。

Matt Winkler說(shuo)：“RNA用起來實在太難了(le)。” Winkler于1989年在美(mei)國成立了(le)最早(zao)專注于RNA的實驗用品公司(si)之一Ambion。“如果(guo)你(ni)當(dang)時問我是不是可以把RNA作為疫(yi)苗打到人體內，我肯(ken)定會當(dang)著(zhu)你(ni)的面大(da)笑(xiao)。”

mRNA疫苗(miao)的概念在腫(zhong)瘤界(jie)倒是(shi)頗(po)受歡(huan)迎，但研究人員(yuan)主要(yao)想(xiang)用它來(lai)治(zhi)療(liao)疾病(bing)，而不(bu)是(shi)預(yu)防疾病(bing)。從基因治療師 David Curiel 的(de)工(gong)作開始(shi)，許(xu)多(duo)學術人(ren)員和初創公司都在研(yan)究(jiu)mRNA是(shi)否能(neng)用(yong)來對付癌癥。這(zhe)(zhe)里的(de)思路(lu)是(shi)：如果mRNA能(neng)編碼癌細(xi)胞(bao)表達的(de)蛋白，那(nei)么(me)把mRNA注射到體內就可以(yi)訓(xun)練(lian)免疫系統去攻擊這(zhe)(zhe)些細(xi)胞(bao)。

目(mu)前就職于華盛頓大學醫學院的(de)Curiel在小鼠上成功了幾次 [10]。但是當他(ta)向(xiang)Ambion公(gong)司(si)闡(chan)述其中的(de)商(shang)業機遇時，公(gong)司(si)告訴他(ta)：“我們看不到這個技術的(de)任何經濟潛(qian)力。”

相比之下(xia)，另(ling)一位(wei)癌癥免(mian)疫學家取得了更多成功——1997年(nian)，全球第一家mRNA治(zhi)療公司(si)由此誕(dan)生。Eli Gilboa 的(de)建議是從(cong)血液中獲(huo)得免(mian)疫細(xi)胞(bao)，“唆使” 它們吸收(shou)編碼腫瘤(liu)蛋白的(de)合成mRNA，再將這些細(xi)胞(bao)注射到(dao)體內，調動(dong)免(mian)疫系(xi)統攻(gong)擊潛伏的(de)腫瘤(liu)。

Gilboa和他在美國杜(du)克大學(xue)醫學(xue)院的(de)(de)同事在小鼠中演示了(le)(le)(le)以上過程 [11]。到90年(nian)代末，學(xue)術(shu)(shu)合作者已經(jing)(jing)啟動了(le)(le)(le)人體試驗，Gilboa的(de)(de)商業衍生公司 Merix Bioscience（后更(geng)名為Argos Therapeutics，現名為CoImmune）很快開展了(le)(le)(le)自(zi)己的(de)(de)臨床研究(jiu)。整個技術(shu)(shu)看(kan)上去很有前景，但幾年(nian)后，一個已經(jing)(jing)進(jin)入后期的(de)(de)候選疫苗在一次(ci)大規(gui)模(mo)試驗中失敗(bai)了(le)(le)(le)，這類技術(shu)(shu)現在幾乎已經(jing)(jing)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——這些工作讓CureVac和BioNTech的(de)創(chuang)始人決定投身(shen)mRNA的(de)研究(jiu)——這兩(liang)家德國(guo)公司(si)現(xian)在已是(shi)全(quan)球(qiu)領(ling)先的(de)(de)(de)mRNA企(qi)業(ye)。CureVac的(de)(de)(de) Ingmar Hoerr 和BioNTech的(de)(de)(de)U?ur ?ahin告訴(su)《自然》，在了解到(dao)Gilboa的(de)(de)(de)工作后，他們也想(xiang)做此嘗試，但是(shi)是(shi)通(tong)過把mRNA直接注射到(dao)體內的(de)(de)(de)方(fang)式。

“出現了(le)雪(xue)球(qiu)效應。” 目(mu)前在(zai)邁阿(a)密大學(xue)米勒(le)醫(yi)學(xue)院任(ren)職的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，“當時第一排的(de)一位(wei)諾貝爾獎得主站起來說(shuo)，‘你這些都是胡說(shuo)八道，全是胡扯’。”（Hoerr拒(ju)絕透露這位諾貝爾(er)獎得主是誰。）

但慢慢地(di)，資金開始源(yuan)源(yuan)不斷地(di)涌入(ru)，不到幾年就開始了(le)人體實驗。該(gai)公司(si)(si)當(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)首席科(ke)學(xue)官 Steve Pascolo 成了(le)第一個(ge)實驗對象：他給自己注射 [13] 了(le)mRNA，現在腿部還有一個(ge)火柴頭大小的(de)(de)白色傷(shang)疤，這是當(dang)時(shi)(shi)皮(pi)膚科(ke)醫(yi)生(sheng)為了(le)做多(duo)(duo)點活(huo)檢留(liu)下的(de)(de)。之后沒(mei)多(duo)(duo)久，公司(si)(si)就啟動(dong)了(le)使用皮(pi)膚癌患者(zhe)的(de)(de)腫瘤特異(yi)性mRNA的(de)(de)正(zheng)規試驗。

?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(neng)成功，將具有開拓意義。” 后來，他拿到了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(chu)了現(xian)在一些人認為非常(chang)關鍵(jian)的發現(xian)：改變mRNA的部分密碼(ma)子(zi)能幫助(zhu)合成mRNA躲(duo)過細(xi)胞的固有免疫防(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，在經歷(li)多次挫敗后，賓(bin)大要(yao)求她選擇辭職(zhi)或降(jiang)職(zhi)減薪。她(ta)最終(zhong)選(xuan)擇(ze)了留下，繼續追求她(ta)的(de)目(mu)標，改進Malone的(de)實(shi)驗方法 [14]，誘(you)導(dao)細(xi)胞產生具(ju)有治(zhi)療相關(guan)性的(de)較大復(fu)雜蛋白 [15]。

到了(le)(le)(le)1997年，她開始(shi)與Weissman合作，Weissman此時剛在(zai)賓(bin)大成立了(le)(le)(le)自己的(de)實(shi)驗室。兩(liang)人計劃一起開發針對HIV/AIDS的(de)mRNA疫苗。不過，Karikó的(de)mRNA在(zai)注射到小鼠體(ti)內時產生了(le)(le)(le)很大的(de)炎癥反應(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(suan)——尿(niao)苷(gan)——的化學鍵 ，就(jiu)能創造出(chu)一種(zhong)名為假尿(niao)苷(gan)的類似(si)物，這(zhe)種(zhong)方法似(si)乎能防(fang)止(zhi)機體將合成(cheng)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(nian) “年(nian)度重要(yao)人物(wu)” 并在坎布里奇(qi)市(shi)聯合創立了Moderna公司。

Moderna公司(si)嘗試獲得(de)賓(bin)大在(zai)2006年申請(qing)的(de)Karikó和Weissman的(de)修飾(shi)mRNA專利的(de)許可，但晚(wan)了一步。在(zai)與(yu)RNARx達成許可協議(yi)未果(guo)后，賓(bin)大已(yi)于2010年2月向麥迪遜(xun)的一家小(xiao)型實驗試劑供應商(shang)授(shou)予了獨家專(zhuan)利。如今名為Cellscript的這(zhe)家供應商(shang)當時在(zai)協議(yi)中支付了30萬(wan)美(mei)元，現在(zai)能從Moderna和BioNTech的轉授(shou)許可費中獲得數億美(mei)元。Moderna和BioNTech是最先推出新(xin)冠mRNA疫(yi)苗的兩家公司，它(ta)們的產品都含有(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）。
 

假尿苷之爭
 

Karikó和Weissman的(de)發(fa)現對mRNA疫苗的(de)成(cheng)功是否關鍵，研究人(ren)員對此爭論(lun)不休。Moderna一(yi)直在使用修(xiu)飾的(de)(de)mRNA，其公司名本(ben)身就(jiu)是(shi)這兩(liang)個詞的(de)(de)組合。其他一(yi)些公司則不然。

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)要添加正確(que)的 “帽(mao)” 結構并清除所有雜(za)質，未修飾的mRNA也能成為一種效(xiao)果類似的產品。“歸根結底(di)還是要看(kan)RNA的(de)質量。” Michael Heartlein 說。Heartlein在(zai)(zai)Shire負(fu)責領導(dao)科(ke)研工(gong)作，日后(hou)在(zai)(zai) Translate Bio 繼續推進這項技(ji)術(shu)——Shire后(hou)來把(ba)它(ta)的(de)mRNA產品線出(chu)售給了 Translate Bio。（Shire現在(zai)(zai)屬于日本的(de)武田制藥(yao)。）

雖(sui)然(ran)Translate公(gong)司的(de)(de)(de)一些人體數據顯示，其mRNA不(bu)會誘導(dao)危(wei)險的(de)(de)(de)免疫應答(da)，但(dan)它的(de)(de)(de)平臺依然(ran)需要接受臨床驗證：它的(de)(de)(de)候選(xuan)新冠疫苗(miao)仍處(chu)于人體試驗初期。但(dan)法國制藥巨頭(tou)賽諾菲(fei)（Sanofi）很(hen)看好該技術的(de)(de)(de)前景：2021年(nian)8月(yue)，賽諾菲(fei)宣布計劃以32億美元收購Translate。（Heartlein去年(nian)另(ling)起爐灶，在馬薩諸(zhu)塞州創建(jian)了一家名為(wei)Maritime Therapeutics的(de)(de)(de)公(gong)司。）

 與(yu)此同時，CureVac公司也為緩解免疫(yi)(yi)應答(da)提出了自己的(de)(de)(de)策略(lve)，該策略(lve)需要改變mRNA的(de)(de)(de)基因序列，將其疫(yi)(yi)苗中的(de)(de)(de)尿苷減至最少。二十年的(de)(de)(de)辛苦耕耘(yun)似乎終于有了收獲(huo)，該公司的(de)(de)(de)狂(kuang)犬病(bing) [19] 和COVID-19 [20] 實驗(yan)性疫(yi)(yi)苗都在(zai)早期(qi)試驗(yan)中表現不(bu)俗(su)。但在(zai)6月，后(hou)期(qi)的(de)(de)(de)試驗(yan)數據(ju)顯(xian)示，CureVac的(de)(de)(de)候選新冠疫(yi)(yi)苗在(zai)保護效力上不(bu)如Moderna或BioNTech的(de)(de)(de)疫(yi)(yi)苗。

看到這些結果，一些mRNA專家現在相信，假尿苷(gan)是這項技術中不可或缺的(de)元素(su)，他(ta)們說(shuo)，Karikó和(he)Weissman的(de)(de)發現是值得(de)認可(ke)和(he)嘉獎(jiang)的(de)(de)主要貢獻(xian)之一(yi)。“真正的(de)(de)獲(huo)獎(jiang)者應該(gai)是修飾的(de)(de)RNA。” 專注于mRNA療法的(de)(de)合成生物學公(gong)司 Strand Therapeutics 的(de)(de)聯合創始(shi)人、首席(xi)執(zhi)行官 Jake Becraft 說(shuo)。

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(li)（LNP），這種(zhong)微(wei)小脂滴能保護mRNA并將其送(song)入細胞(bao)。

這項(xiang)技術來(lai)自 Pieter Cullis 的(de)實(shi)驗室(shi)和(he)他(ta)創(chuang)立或管(guan)理(li)的(de)多家公(gong)司(si)。Cullis是加拿大(da)不列(lie)顛哥倫比(bi)亞大(da)學的(de)生物化(hua)學家。90年代(dai)末起，他(ta)的(de)實(shi)驗室(shi)和(he)公(gong)司(si)便首創(chuang)將(jiang)LNP用于遞送能讓基因失去(qu)活性(xing)的(de)核酸鏈。其(qi)中(zhong)一(yi)種(zhong)(zhong)藥(yao)物叫patisiran，現已被批準(zhun)用于治療一(yi)種(zhong)(zhong)罕見遺傳病。

之后，基(ji)因沉默療法(fa)逐漸(jian)在(zai)臨床試(shi)驗中顯(xian)示出效果，2012年，Cullis的兩家公司(si)開始轉型，探索LNP遞送系統在(zai)基(ji)于mRNA的藥物中的應用前景。比(bi)如(ru)溫哥華的 Acuitas Therapeutics 公司(si)在(zai)首席(xi)執行官Thomas Madden的領導下(xia)與Weissman在(zai)賓(bin)大的團隊以(yi)及多家mRNA公司(si)合作(zuo)，共同測試(shi)mRNA-LNP的不同配比(bi)。其中一個配比(bi)已經被BioNTech和CureVac的新冠疫苗(miao)所使用。Moderna的LNP復合物也與此相差無(wu)幾。

這(zhe)種納(na)米粒含有四種脂質分子：三個分(fen)子決定結構和穩定性(xing)；第四個名為可電離(li)脂質(zhi)(zhi)的(de)(de)分(fen)子是LNP有(you)效的(de)(de)關鍵。這(zhe)(zhe)種(zhong)物質(zhi)(zhi)在實驗條件下(xia)(xia)帶正(zheng)電，與Felgner開(kai)發的(de)(de)、Malone在80年代末測試(shi)的(de)(de)脂質(zhi)(zhi)體具有(you)類似優(you)勢。但Cullis和商業伙伴開(kai)發的(de)(de)可電離(li)脂質(zhi)(zhi)能在生理(li)條件下(xia)(xia)（如在血(xue)液(ye)中(zhong)）變成中(zhong)性(xing)，這(zhe)(zhe)樣(yang)能減少對人體的(de)(de)毒(du)性(xing)。

此外，混合四種(zhong)脂質能讓(rang)產品(pin)的(de)(de)保質期更(geng)長，在(zai)體(ti)內(nei)的(de)(de)穩定(ding)性更(geng)好，在(zai)Cullis管(guan)理的(de)(de)多家(jia)公(gong)司擔(dan)任(ren)前高管(guan)的(de)(de) Ian MacLachlan 說，“我們現在(zai)的(de)(de)藥理學(xue)是建立在(zai)所有這一切的(de)(de)基(ji)礎之上(shang)的(de)(de)。”

到了2000年代(dai)中期(qi)，研究人員(yuan)想(xiang)出了一種混合和生(sheng)產這些納米(mi)粒的新方(fang)法，需要(yao)用到名為T-connector的裝置將脂肪（溶解在(zai)酒精中）與核酸(suan)（溶解在(zai)酸(suan)緩沖液中）結合。當兩種溶液混合時，這些成分會自發形成緊密的LNP [21]。這種方(fang)法已被證明比(bi)生(sheng)產基于mRNA的藥物的其他方(fang)式(shi)更可靠(kao)。

一旦將所有碎片拼接起來，“就像是天吶，我們終于(yu)有一個可(ke)以規模化(hua)的生(sheng)產流程了。” 目前在圣迭戈 Replicate Bioscience 公(gong)司(si)擔任(ren)首(shou)席(xi)發展(zhan)官的(de) Andrew Geall 說。2012年，Geall帶領(ling)首(shou)支(zhi)團隊在諾華（Novartis）美國分(fen)部成功結合了LNP與RNA疫苗(miao) [22]。所有mRNA公(gong)司(si)現在都在用類(lei)似這種LNP遞送(song)平(ping)臺和生產系統，但相關專利的(de)歸屬權仍深陷法律糾紛。比(bi)如(ru)Moderna就與Cullis的(de)一家公(gong)司(si)——溫(wen)哥(ge)華的(de) Arbutus Biopharma ——對簿公(gong)堂：Moderna新(xin)冠疫苗(miao)使用的(de)LNP技術到(dao)底是誰的(de)專利？

一個產業的誕生

到了2000年代末，多家大型藥企都開始(shi)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(qi)首席執行官(guan) Stéphane Bancel 的(de)領(ling)導下只能選擇一個(ge)更小的(de)目標：做疫苗。

一開始，許多投資者和觀望者都非常失望，因為疫苗平臺的顛覆性和盈利性看(kan)起來都要遜色不少。截至2020年初，Moderna共(gong)有9種針對傳染(ran)病(bing)的候(hou)選(xuan)mRNA疫苗進入了人體測(ce)試，但沒(mei)有一個(ge)大獲全勝。只有一個(ge)候(hou)選(xuan)疫苗進入了更大規模的試驗。

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(zhe)一切只用了不到10周。

BioNTech這邊也是全員出動。2020年3月(yue)，BioNTech與紐(niu)約(yue)制藥公司輝瑞（Pfizer）合作(zuo)，在不到8個月(yue)的時間里破紀錄地(di)走完了從(cong)首次人體(ti)試驗(yan)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設計的這種對蛋(dan)白質形狀的調整也是一個可以拿獎的成就(jiu)，雖然這只針對新(xin)冠病(bing)毒疫(yi)苗(miao)，不適合所有mRNA疫(yi)苗(miao)。　

圍繞mRNA貢獻的(de)爭論(lun)，一些爭議涉及誰才擁(yong)有最賺錢的(de)專利。但是，許(xu)多(duo)奠基性的(de)(de)知識產權(quan)都要追溯到Felgner、Malone和他們在Vical公司的(de)(de)同事在1989年(nian)(nian)（以(yi)及Liljeström在1990年(nian)(nian)）提(ti)出的(de)(de)觀點(dian)。這些(xie)產權(quan)從(cong)授權(quan)日起只有17年(nian)(nian)的(de)(de)有效期，所(suo)以(yi)現在已經不再受到專利權(quan)限(xian)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(zai)脂質納米粒(li)中遞送mRNA的寬泛概念很快也將(jiang)難(nan)以(yi)申請專利(li)了，但(dan)各家公(gong)司可以(yi)合理地對特定的mRNA序(xu)列申請專利，比(bi)如某種(zhong)刺突(tu)蛋(dan)白(bai)的形式(shi)，或是(shi)專有的脂質配比(bi)。

各(ge)個公司已(yi)經(jing)在行動了。Moderna作(zuo)為mRNA疫苗領(ling)域的主要(yao)入(ru)局者，其在流感、巨細(xi)胞病(bing)毒和(he)一系列其他傳染(ran)病(bing)上(shang)的實(shi)驗性(xing)疫苗已(yi)經(jing)開展了臨床試(shi)驗，它在去年獲得了兩個專(zhuan)(zhuan)利，范(fan)圍(wei)涵蓋(gai)廣(guang)泛(fan)使用mRNA產(chan)生分泌蛋白（參見(jian)：）。但有多(duo)位產(chan)業界知(zhi)情人士告訴(su)《自然》，他們認為這兩個專(zhuan)(zhuan)利可能(neng)會出現糾紛。

“我們感覺可(ke)申請的(de)專利不多了。” 加拿(na)大mRNA疫苗公司 Providence Therapeutics 的(de)首(shou)席科學(xue)官 Eric Marcusson 說。

諾獎預測

至于誰(shui)能拿諾貝爾(er)獎，呼聲(sheng)最高的(de)是Karikó和Weissman。這兩位(wei)已經(jing)拿(na)了很多獎(jiang)(jiang)(jiang)，包(bao)括科學(xue)突(tu)破獎(jiang)(jiang)(jiang)（Breakthrough Prizes，獎(jiang)(jiang)(jiang)金300萬美(mei)元，科學(xue)界獎(jiang)(jiang)(jiang)金最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)獎(jiang)(jiang)(jiang)項）和西(xi)班牙久負盛名的(de)(de)(de)阿(a)斯(si)(si)圖里(li)亞斯(si)(si)女親王獎(jiang)(jiang)(jiang)（Princess of Asturias Award）技術(shu)與科學(xue)研究(jiu)獎(jiang)(jiang)(jiang)。同時獲得(de)阿(a)斯(si)(si)圖里(li)亞斯(si)(si)獎(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)還有Felgner、?ahin、Türeci、Rossi，以及(ji)英國(guo)牛津大學(xue)和藥(yao)企阿(a)斯(si)(si)利康（AstraZeneca）新冠疫苗背(bei)后(hou)的(de)(de)(de)疫苗學(xue)家 Sarah Gilbert，這款疫苗沒有使(shi)用(yong)mRNA，而(er)使(shi)用(yong)一種病毒(du)載體。（Cullis最(zui)近(jin)一次獲獎(jiang)(jiang)(jiang)是(shi)國(guo)際(ji)緩(huan)釋協會頒發的(de)(de)(de)一個(ge)獎(jiang)(jiang)(jiang)金5000美(mei)元的(de)(de)(de)創(chuang)始人獎(jiang)(jiang)(jiang)，這是(shi)一個(ge)由研究(jiu)緩(huan)釋藥(yao)物的(de)(de)(de)科學(xue)家組成的(de)(de)(de)專(zhuan)業組織。）

還(huan)(huan)有(you)人(ren)認(ren)為，除了獎勵(li)Karikó的研(yan)究發現，還(huan)(huan)應獎勵(li)她對整個(ge)mRNA研(yan)究領域的貢(gong)(gong)獻。“她不僅是一(yi)(yi)位非常(chang)出(chu)色的科學(xue)家，還(huan)(huan)是領域內一(yi)(yi)股強大的力量。” 不列(lie)顛哥倫比亞大學(xue)的RNA生物工程師Anna Blakney說。為表彰(zhang)Karikó的貢(gong)(gong)獻，Blakney兩年前請她在(zai)一(yi)(yi)場大型(xing)會(hui)議上演講，當時Blakney還(huan)(huan)是一(yi)(yi)名初級博(bo)士(shi)后(hou)研(yan)究員（在(zai)Blakney聯合創立英(ying)國(guo)疫苗公(gong)司VaxEquity之前，該公(gong)司主要關注(zhu)自(zi)擴增RNA技(ji)術）。Karikó自(zi)己 “在(zai)整個(ge)職業生涯中備受忽視(shi)，卻不忘積(ji)極提攜他人(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，但其他人卻更愿意分享這份(fen)榮(rong)譽。“你真的(de)不能邀(yao)功，” Cullis說，以他(ta)的(de)脂質(zhi)遞送(song)系統(tong)為(wei)例，“可能有幾百人甚至幾千人一起在做這(zhe)些LNP系統(tong)，以便它(ta)能迎來(lai)自己(ji)的(de)高光時刻。”

“所有人(ren)都(dou)在添磚加瓦，包括我(wo)。” 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，“我們那時堅信會發生的所有事現在都(dou)發生了。”

原文以The tangled history of mRNA vaccines 為標題(ti)發表在2021年9月(yue)14日《自(zi)然》的新聞特寫版塊上，《知識分子》獲(huo)權轉載。

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