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mRNA疫苗:给病毒画像 让免疫细胞识别

来源:科技日报2020-06-29 09:41

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  6月25日,由军事科学院军事医学研究院等开发的新型冠状病毒mRNA疫苗获国家药监局临床试验审批。这是继腺病毒载体疫苗、灭活疫苗和重组蛋白疫苗取得突破后的又一好消息。

  mRNA疫苗,与DNA疫苗一样,同属于核酸疫苗,是我国5种疫苗研发技术路线之一。

  科学家研究发现,新冠病毒外形像个球,球外面有刺(S蛋白)。斯微生物董事长李航文博士也在研发一款mRNA疫苗,他介绍,核酸疫苗的原理是,将遗传物质DNA或mRNA运送到抗原递呈细胞(APC),通过核糖体翻译出的目标抗原经过蛋白酶体的降解作用,形成多肽抗原表位,并在内质网与主要组织相容性复合物MHC分子结合,递呈于APC表面,激活抗原特异性T、B细胞,引起机体免疫反应。

  “简单说,就是把与S蛋白对应的遗传物质DNA或mRNA打进人体,让它在细胞里表达病毒的S蛋白,再让细胞识别。相当于给病毒画了幅肖像画,让免疫细胞去认,凡是发现具有这种特征的敌人就消灭它。”李航文说。

  二者不同的是,制备DNA疫苗过程更为复杂。由于DNA都待在细胞核内,而蛋白质却需要在细胞质中产生,像DNA这种大分子是无法随意进入细胞质的,这就需要mRNA。mRNA大名是Messenger RNA,即信使核糖核酸,由其充当信使,把DNA携带的遗传信息运送到细胞质里,再翻译成蛋白。而mRNA疫苗就更直接,不需要进入细胞核,也不会参与DNA结构改造,因而更高效也更安全。

  核酸疫苗是一种全新的疫苗研发技术,全世界都在积极探索,目前还没有人用疫苗上市。我们都知道,远水解不了近渴,在当前疫苗研发任务异常紧急时刻,为什么还要采取一个全新的技术路线呢?

  军事科学院mRNA疫苗项目负责人秦成峰研究员表示,这主要是因为mRNA疫苗具有三大优势:一是疫苗抗原靶标选择更为精确,诱导产生的中和抗体特异性高,疫苗安全性更好;二是核心原料和设备全部实现了国产化,可实现产能迅速放大;三是采用单人份预充针剂型,可在室温保存一周或4℃长期保存,冷链成本低,容易实现人群大规模接种。

  李航文解释,核酸疫苗最大的优点是可以快速研发制备,不像传统疫苗需要特定的病毒株,只需要病毒的基因序列就可以反向合成。而且如果病毒变异,修改核酸的序列比修改蛋白质序列容易得多。就mRNA疫苗而言,其生产无需细胞培养或者动物源基质,生产过程简单,所以成本更低。同时,mRNA抗原由自身体内细胞产生,属于人体细胞内自有物质,不会整合到基因组,更接近天然,不会产生代谢和毒性。

  虽然这种疫苗制作起来超级方便,但人体细胞毕竟不是傻子,不可能来个莫名其妙的mRNA就敞开核糖体欢迎,所以其难点就在于需要有个载体,常用的如树枝状高分子、脂质纳米颗粒等,保护核酸免于核酸酶的降解,从而将其精准递送到目的地。

  “递送”虽然只是区区两个字,但却是一波复杂的操作,对平台要求极高。在此次疫苗研发过程中,斯微生物运用其自主知识产权的脂质多聚物纳米载体技术平台(LPP/mRNA)进行递送,相比一代的LNP递送技术,稳定性更强。这种新型的纳米递送平台就像买了“双保险”一样,由磷脂外壳包裹载有mRNA的内核两层结构组成,在药物进入体内以后,随着聚合物的降解,逐步释放mRNA分子,以达到理想的免疫治疗效果。“这也是我们在研究的过程中学习了病毒结构而设计的,纳米技术对于人造抗体是关键。”李航文戏称这是一种“仿生学”。

  此外,在确定疫苗的靶点以后,需要对核酸疫苗进行优化。斯微生物研发总监温建国表示,对于mRNA疫苗来说,需要给它在前端戴上合适的“帽子”,后面加个合适的“尾巴”。同时,在序列设计上,由于一个氨基酸可由多个密码子编码,这就需要对其优化,挑选出最佳的密码子。此外,还要对mRNA序列内的非翻译区进行优化,并要考虑到修饰碱基的使用。这些步骤可以提高mRNA的稳定性和翻译能力,调节免疫原性,也就是确保疫苗真正有效。

  疫苗研发出来是一回事,但是不是能批量生产,产能究竟能不能跟得上,这也是很多人担心的。

  “与以往的生物疫苗制备不同,它的生产过程是一种线性放大。”李航文表示,mRNA疫苗未来的产业化能力更强,一旦成功验证这一生产方法有效,其量产速度可与化学药品媲美。

  也许这也是全球生物技术公司竞相角逐的因素之一。(本报记者 付丽丽)

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