MRNA技术如何改变世界
合成mRNA，辉瑞 - 比翁和现代疫苗背后的巧妙技术可能看起来像是一个突然的突破或新的发现。一年前，世界上几乎没有人知道MRNA疫苗是什么，因为世界上没有批准的国家没有任何国家。几个月后，同样的技术为科学史提供了两项最快的疫苗试验。
如此多的突破，这一明显的过夜成功是多十年的制作。 20多年来，在20世纪70年代，当匈牙利科学家开创早期的mRNA研究时，以及第一个授权的mRNA疫苗在美国在美国进行的那一天，于2020年12月14日在美国进行。在临时，这个想法是漫长的可行性道路几乎摧毁了几家职业，几乎破产了几家公司。
MRNA的梦想是部分地坚持不懈，因为它的核心原则是令人叹为观的，甚至是美丽的：世界上最强大的药物工厂可能位于我们所有人的内心。
人们依赖于蛋白质的每一个身体功能; mRNA - 它代表信使核糖核酸 - 告诉我们的细胞蛋白质。对于人类编辑的mRNA，我们可以理论上可以征于细胞机械，以便在阳光下的任何蛋白质。您可以大规模生产在身体上自然发生的分子以修复器官或改善血液流动。或者您可以要求我们的细胞烹饪脱离菜单蛋白质，我们的免疫系统将学会识别作为入侵者并摧毁。
在导致Covid-19的冠状病毒的情况下，mRNA疫苗向我们的细胞发送详细说明，以使其独特的“穗蛋白”。我们的免疫系统，看到异物入侵者，靶向这些蛋白质以破坏而不致残mRNA。后来，如果我们面临完整的病毒，我们的身体再次识别穗蛋白并攻击它的精确度，训练有素的军事，降低感染的风险并阻止严重疾病。
但是MRNA的故事可能不会以Covid-19结束：它的潜在延伸远远超出这大流行。今年，耶鲁专利的一支球队采用了类似的基于RNA的技术，可针对疟疾疫苗，也许是世界上最毁灭性的疾病。因为mRNA很容易编辑，辉瑞说，它计划将其用于季节性流感，不断变异，每年突破全世界数十万人。与辉瑞去年合作的公司Biontech，正在开发个性化的疗法，这些疗法会产生与特定肿瘤相关的按需蛋白，以教导身体争取晚期癌症。在小鼠试验中，已显示合成-mRNA疗法缓慢并逆转多发性硬化的影响。 “我现在完全相信，甚至比较多样的MRNA可以广泛变革，”Biontech的首席医学官员ÖzlemTüreci告诉我。 “原则上，你可以用蛋白质可以做的一切都可以被mRNA代替。”
原则上是十亿美元的星号。 MRNA的承诺范围从昂贵而实验到辉煌而且令人欣赏的。但过去一年提醒人们在长时间的妊娠后，科学进步可能会突然发生。 “肯定是MRNA的一个即将到来的派对，”国家过敏和传染病研究中心疫苗研究中心主任John Mascola说。 “在科学世界中，RNA技术可能是今年最大的故事。我们不知道它是否工作。现在我们这样做。“
超过40年，合成RNA无法做任何有用的东西。 1978年，KatalinKarikó是匈牙利Szeged的生物研究中心的一位年轻科学家，当时她开始致力于它可以的想法。她在20世纪80年代离开了美国的匈牙利。在宾夕法尼亚大学，她仍然努力设计MRNA，身体没有立即拒绝。当她的研究未能吸引政府赠款和大学同事的支持时，她被降级了。
经过十年的契合和开始，Karikó和她的研究伙伴们曾经在2000年代初期终于闯入了Weissman。为了潜行合成的mRNA经过细胞的防御，他们意识到它们不得不调整其一个分子结构块，其包含一股RNA的核苷。 “解决方案，Karikó和Weissman发现，是交换轮胎的生物等同物，”记者Damian Garde和Jonathan Saltzman为科学网站统计而写道。
在美国，本文引起了博士博士后研究人员，教授和风险资本家的注意。他们开始了一家名字闪过修改和RNA的单词的公司：现代人。在德国，Ugur Sahin和ÖzlemTüreci，已婚夫妇与免疫疗法研究中的背景，也看到了巨大的潜力。他们创立了几家公司，其中包括研究基于mRNA的癌症治疗方法：Biontech。
“在我们开始时，业界在行业中有很多怀疑，因为这是一项新技术，没有批准的产品，”Türeci告诉我。 “药物发展受到高度监管，因此人们不喜欢偏离他们拥有经验的路径。” Biontech和Moderna在没有经批准的产品的情况下按下，感谢慈善者，投资者和其他公司的支持。 Moderna与NIH合作，从DERPA，DERPA，DERPA获得了数千万美元，以开发针对病毒的疫苗，包括ZIKA。 2018年，辉瑞公司签署了Biontech签署了促进流感的mRNA疫苗。
“这项技术最初向我们呼吁流感，因为它的速度和灵活性巨大，”菲利普的病毒疫苗研究和发展计划告诉我。 “你可以很快编辑mRNA。这对于像流感这样的病毒非常有用，这需要每年需要两个更新的疫苗，为北部和南半球。“
当Coronavirus爆发关闭武汉市，中国，现代和Biontech已经花了很多微调他们的技术。当爆发在全世界的爆发时，辉瑞和比翁科技准备立即转移并将流感研究重定向到SARS-COV-2。 “真的是我们的研究人员案例，随着冠状病毒穗蛋白的流感蛋白质，”Dormitzer说。 “事实证明，这并不是那么大。”
多年来武装多年MRNA临床工作，建立了几十年的基础研究，科学家以惊人的速度解决了SARS-COV-2的谜团。 2020年1月11日，中国研究人员发表了病毒的遗传序列。 Moderna的mRNA疫苗配方在大约48小时内完成。到2月底，批次的疫苗已经运往马里兰州的贝塞斯达，临床试验。特朗普政府的经营横升速度加速了其发展，该探查率在几个疫苗候选人中投入了数十亿美元，包括现代人。随着好莱坞史诗的完美时机，MRNA在大约40多年的研究中进入了应许的土地。科学进步在典型的两速节奏缓慢，慢慢地进行，然后立即进行。
速度和粘合性是在mRNA中首先感兴趣的素材和辉瑞的品质。如果技术在这种流行病后解锁了更多的突破，速度和绒毛会发挥主演的角色。
疟疾每年杀死超过40万人，主要是幼儿。它不是由病毒或细菌引起的，而是由属于单独的门的生物体，称为疟原虫。 Plasmodia有一系列形状转移策略，以逃避我们的免疫系统。大多数疾病，你抓住了一次，发展一些保护。但是疟疾擦掉了我们的细胞防御，使得可以在又一次地捕获这种疾病。也使疟疾难以接种对抗：即使在四枪方案之后，唯一的现有疫苗也不能很好地工作。
上个月，专利被批准用于抗疟疾的RNA疫苗，该疫苗针对疟疾显示在小鼠中的承诺。 “我们已经在这个疫苗上工作了多年，但整个景观在过去六个月内发生了变化，因为Covid疫苗的成功，”Richard Bucala，疫苗的共同发明人和Yale医学院的科学家，告诉我。
疟疾疫苗使用自我扩增的RNA或SARNA，其与现代和辉瑞使用的mRNA技术微妙地不同。通过注入前面的所有信使RNA来使用您将要获得的疫苗 - 19的疫苗。但自增压RNA设计用于在细胞内部复制。理论上，这种副本粘贴功能意味着每个人只需要一个小剂量的疫苗来具有大的免疫应答。
“SARNA的复制功能至关重要，因为它不是预防感染但预防感染的疫苗的疫苗，”Bucala说。没有管理的奇迹药物并不比从未批准的无价值的药物更好。 “辉瑞和现代疫苗需要很多mRNA，制作成本昂贵，这就是为什么在美国以外的许多国家越来越慢。 “用SARNA，我们可以注射百分之一的材料以具有相同的效果。这将使与广泛的疾病扩展更容易。“
然后有癌症。科学家可能永远不会为癌症设计一个疫苗，因为癌症不是单一的疾病，而是一种超过100个疾病的疾病，我们通常为他们起源于身体的位置。但是，如果我们用自己的星座对这些数百个癌症回应这些疗法，那么可以训练身体攻击特定肿瘤的疗法？
这是Biontech癌症免疫疗法研究背后的想法。它适用于这样的东西：对于每个癌症患者，Biontech从肿瘤中取出组织样品以进行遗传分析。基于该测试，该公司设计了一种单独定制的mRNA疫苗，其告诉患者的细胞产生与特异性肿瘤的特异性突变相关的蛋白质。免疫系统学会在整个身体中搜索和破坏类似的肿瘤细胞。
这种分析和设计循环与Biontech和Moderna迅速分析了中国科学家的SARS-COV-2的序列，确定了尖刺蛋白的攻击，并进行了有效的治疗方法。 “我们希望我们从Covid中学到生产和制造MRNA的一切都可以通过妥善癌症治疗来施肥，”Biontech的ÖzlemTüreci告诉我。该公司目前处于临床试验中，为“基本上每种纯癌”的个性化疫苗，她说，包括黑素瘤，乳腺癌和卵巢癌。北卡罗来纳大学研究人员的分析分子癌研究人员2021年指出，近年来这些癌症治疗缓慢发展，但Covid-19突破与癌症疫苗中的“有前途”临床试验恰逢其时。 “我们设想在不久的将来的癌症免疫治疗MRNA疫苗的快速推进，”他们得出结论。
2020年3月，拜勒医学院疫苗科学家彼得Hotez并不认为MRNA技术将赢得Covid-19的比赛。他的赌注是在制药公司Merck上，最近使用称为囊泡口炎病毒或VSV的修饰的牲畜病毒对埃博拉进行了惊人的疫苗。但是Merck在临床试验中失败的新技术失败时，默克停止了Covid-19疫苗。
Hotez将Merck的故障视为关于科学的重要课程 - 以及关于mRNA的警示故事。“为一个流行病工作的技术可能无法为下一个工作，你不会知道在你尝试它之前有什么作用，”他告诉他我。 “这就是为什么我说它太早呼叫mRNA疫苗奇迹。他们可能无法反对下一个目标。“
即使是MRNA最大的支持者也承认了这一点。 “这不是一个神奇的子弹，它对一切并不完善，”辉瑞的唐策策告诉我。他在Biontech同意的合作伙伴。 “我没有声称MRNA是一切的圣杯，”Türeci说。 “我们会发现MRNA令人惊讶的成功和疾病的疾病都没有。我们必须为每个传染病证明它，一个逐一。“
MRNA在未来十年或以往，不得在未来十年中产生巨大的第二次行动。也许科学的成立将得出结论，该技术在大流行中受益于一个独特的简单的克星。 “冠状病毒可能是我们在近代看到的最简单的疫苗目标之一，”Hotez同意了。 “只是关于我们抛出的一切都曾经工作过。”
也许我们幸运了。但运气从准备下游。冠状病毒只是一个容易的目标，因为科学使它变得容易。四年前，在阿拉伯半岛和韩国中东呼吸道综合征爆发后，来自NIH，Vanderbilt University，达特茅斯学院和其他机构的18名科学家发表了对冠状病毒最值得注意的形态和行为的详细审查：穗蛋白质。本文在任何人知道这个微小的病原体很快关闭世界之前，这篇论文很久就解码了病毒的谜团和脆弱性。 “我们的研究”，他们在2017年的纸张中得出明确地结束，“为冠状病毒疫苗的结构为基础。”没有这种侦探工作，MRNA突破可能没有发生。
今天的疫苗从科学的成功造成了伪造，而且来自其失败。几十年来，研究人员努力为艾滋病毒设计一个可行的疫苗，许多观察者认为这一领域是一个死胡同。但是，一篇新论文认为，这些重复的失败强迫艾滋病毒疫苗研究人员在奇怪和未经证实的疫苗技术上花费大量的时间和金钱 - 例如合成mRNA和赋予约翰逊＆amp的病毒载体技术;约翰逊疫苗。近90％的Covid-19疫苗使其用于临床试验使用的技术“可以追溯到艾滋病毒疫苗试验中测试的原型，”Jeffrey E. Harris是撰写本文的经济学家写道。他指出，如果一个艾滋病毒疫苗成功，那么它背后的公司就会赢得大。相反，疫苗领域的所有竞争对手都从集体失败中学到了，并为集体智慧做出了贡献。艾滋病毒疫苗接种的许多虚假开始始于新技术的爆炸，并帮助迎来了一个可能的新黄金时代疫苗。
我们可以致电我们的录制疫苗开发过程祝好运。或者我们可以称之为它真正的是：对世界上科学的基本作用的响应认可。
“五年前，我们对MRNA的无知状态，”NIH的Mascola告诉我。 “从现在起五年，我们将在这一刻，在这一刻，在另一种无知状态。这就是为什么MRNA是一个如此美丽的科学故事。这么多的研究人员，慈善家，政府组织和公司对初始反应是边际的技术造成巨大风险。他们在一起，他们弄清楚如何使它工作。“
作为科学进步的比喻，我有时会想象一下树的生命周期。基本科学研究植物各种种子。一些种子完全失败了;这项研究无处可见。有些种子变得微小的灌木;研究并没有完全失败，但它产生了很少的价值。而一些种子在高耸的树木中盛开，水果丰富，科学家，公司和技术人员采摘，转向改变生活的产品。多年来，MRNA技术看起来像灌木。在2020年，它在全景中蓬勃发展。
您是否无法在早期阶段知道您是否种植DUD或革命。即使是革命，你也无法知道什么样的。辉瑞公司跃入MRNA研究，以获得对抗流感的潜力，只能使历史与一个完全不同的病毒进行战斗。但这种不确定性风险正是为什么美国这样的国家应该鼓励更多基础科学和高度新的研究。
MRNA的胜利，从后来的研究到突破技术，不是英雄的旅程，而是英雄的旅程。没有KatalinKarikó的艰苦努力使mRNA技术工作，世界将没有现代化或Biontech。如果没有政府资助和慈善事业，这两家公司都可能在2020年疫苗面前破产。如果没有艾滋病毒疫苗研究的失败，将科学家迫使科学家在奇怪的新领域推出，我们可能仍然在黑暗中了解如何进行技术工作。如果几年前，没有国际科学家国际团队解锁冠状病毒的尖峰蛋白质的秘密，我们可能没有足够的关于这种病原体来设计疫苗去年击败它。 MRNA技术诞生了许多种子。
