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RNA疫苗

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RNA疫苗的作用机理简图

RNA疫苗,又称mRNA疫苗,是一类借由导入病原mRNA或癌细胞mRNA,而使人体细胞产生抗原,进而引发适应性免疫应答达到免疫效果的新型疫苗。RNA疫苗的核心成分为编码抗原的mRNA分子[1]。一般来说,这些mRNA分子由固体脂质纳米粒英语Solid lipid nanoparticle等特殊载体包裹,既起到保护相对脆弱的RNA分子的作用,也有辅助这些RNA分子进入细胞的作用[2][3]

相比传统疫苗,RNA疫苗成本低、生产效率高[4][5],且能同时诱导细胞免疫体液免疫[6]。因RNA疫苗可做到无细胞生产、且生产时无需导入有毒化学品,加之制造速度快,受微生物污染的机会也相对较低,RNA疫苗的安全性相对较高[1]。另一方面,目前对RNA疫苗的长期副作用了解相对较少,RNA疫苗亦有导致自身免疫的风险[7][3][5]。在RNA疫苗的临床试验中,有一些受试者产生短暂的强烈不良反应。但研究者认为與前者不同,这种短暂的不良反应,可能的來源則是由作为载体的固体脂质纳米粒英语Solid lipid nanoparticle导致[8]

目前两种针对2019冠状病毒病病原体SARS-CoV-2的RNA疫苗mRNA-1273莫德纳)、BNT162b2辉瑞/BioNTech)已被多个国家和地区批准使用[9]

历史[编辑]

1989年,一家美国生物科技公司Vical研究表明,能通过将mRNA包裹在固体脂质纳米粒英语Solid lipid nanoparticle载体中将RNA导入细胞。1990年,美國威斯康星大学的研究人员发现,将mRNA注射至小鼠肌肉组织中可起到治疗作用。这些发现为RNA疫苗的出现奠定了基础[10]。此后,一系列有关技术问题在1990年代至21世纪初得到解决。2005年,匈牙利裔学者卡塔琳·卡里科英语Katalin Kariko(Katalin Kariko)与德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)报导了一项能在不引发免疫排斥的前提下将RNA导入人体细胞内的技术[9][10]哈佛大学干细胞学者德里克·罗西英语Derrick Rossi(Derrick Rossi)在读到这篇文章后,提出这项技术能用于疫苗的开发[9][10]。2008年,BioNTech公司成立,并自卡塔琳·卡里科与德鲁·魏斯曼处得到了技术使用许可。但此后一段时间内,各国研发的RNA疫苗的临床试验结果都不够理想,始终没有RNA疫苗能够投入大规模临床使用[11]

两种针对2019冠状病毒病病原体SARS-CoV-2的RNA疫苗MRNA-1273(莫德纳)、BNT162b2辉瑞/BioNTech)取得了优异的临床试验数据。这两种疫苗已被多个国家和地区批准使用。[9]

作用机制[编辑]

与依靠抗原或减毒病毒刺激免疫系统产生免疫反应的传统疫苗不同,RNA疫苗本身并不含有抗原,而是以编码抗原的mRNA为主要成分。这些编码抗原的mRNA能在细胞内被轉译为抗原蛋白。RNA疫苗中的mRNA通常由固体脂质纳米粒英语Solid lipid nanoparticle等特殊载体包裹(也有部分研究使用病毒作为载体[12][13][14]),以保护脆弱的RNA分子并帮助RNA进入细胞内[1]。通常来说,RNA疫苗发挥作用的步骤为:被载体包裹的RNA被注射到人体内、RNA进入细胞、RNA翻译为抗原蛋白、抗原蛋白被呈递至细胞表面或被分泌到细胞外引发免疫反应[15]

目前有关RNA疫苗的主要研究方向是如何提高RNA疫苗的稳定性、如何提高mRNA进入细胞的效率、如何增加mRNA制造抗原蛋白的效率。目前来说,一般是通过对mRNA进行改造或改良载体成分来尝试解决以上问题。也有研究者提出,通过RNA疫苗自主扩增,能增加产生抗原的效率[16]

RNA疫苗也有潜力用于癌症疫苗的开发[1]

优点[编辑]

RNA疫苗具有成本低、生产效率高的优点[4][5]。因为生产周期短,不容易出现微生物污染问题。此外,因为RNA疫苗的生产不需要使用有毒化学品,也可以做到无细胞生产,使RNA疫苗理论上具有相较传统疫苗更高的安全性[1]

缺点[编辑]

由于RNA疫苗结构相对来说不十分稳定,一般需要低温储存,而且储存时间较短,使RNA疫苗的临床应用受到一定限制[17][18][19]

参见[编辑]

  • DNA疫苗
  • BNT162b2,首款完成開發及投入應用的RNA疫苗,用于预防2019冠状病毒病
  • MRNA-1273,繼「BNT162b2」後另一款预防2019冠状病毒病的RNA疫苗
  • 癌症疫苗

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Pardi, Norbert; Hogan, Michael J.; Porter, Frederick W.; Weissman, Drew. mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nature Reviews Drug Discovery. 2018, 17 (4): 261–279. ISSN 1474-1776. doi:10.1038/nrd.2017.243. 
  2. ^ Verbeke, Rein; Lentacker, Ine; De Smedt, Stefaan C.; Dewitte, Heleen. Three decades of messenger RNA vaccine development. Nano Today. October 2019, 28: 100766. doi:10.1016/j.nantod.2019.100766. 
  3. ^ 3.0 3.1 Roberts, Joanna. Five things you need to know about: mRNA vaccines. Horizon英语Horizon (online magazine). 2020-06-01 [2020-11-16]. (原始内容存档于2020-11-21). 
  4. ^ 4.0 4.1 PHG Foundation. RNA vaccines: an introduction. University of Cambridge. 2019 [2020-11-18]. (原始内容存档于2020-11-20). 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Pardi, Norbert; Hogan, Michael J.; Porter, Frederick W.; Weissman, Drew. mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nature Reviews Drug Discovery. April 2018, 17 (4): 261–279. PMC 5906799. PMID 29326426. doi:10.1038/nrd.2017.243. 
  6. ^ Kramps, Thomas; Elders, Knut. Introduction to RNA Vaccines. RNA Vaccines: Methods and Protocols. 2017 [2020-11-18]. ISBN 978-1-4939-6479-6. doi:10.1007/978-1-4939-6481-9_1. (原始内容存档于2020-10-31). 
  7. ^ Seven vital questions about the RNA Covid-19 vaccines emerging from clinical trials. Wellcome Trust. 2020-11-19 [2020-11-26]. 
  8. ^ Wadman, Meredith. Public needs to prep for vaccine side effects. Science. 2020, 370 (6520): 1022–1022. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.370.6520.1022. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Garade, Damien. The story of mRNA: How a once-dismissed idea became a leading technology in the Covid vaccine race. Stat英语Stat (website). 2020-11-10 [2020-11-16]. (原始内容存档于2020-11-26). 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Verbeke, Rein; Lentacker, Ine; De Smedt, Stefaan C.; Dewitte, Heleen. Three decades of messenger RNA vaccine development. Nano Today英语Nano Today. April 2019, 28: 5–6 [2020-11-27]. ISSN 1748-0132. doi:10.1016/j.nantod.2019.100766. 
  11. ^ Garde, Damien. Lavishly funded Moderna hits safety problems in bold bid to revolutionize medicine. Stat英语Stat (website). 2017-01-10 [2020-05-19]. (原始内容存档于2020-11-16). 
  12. ^ Huang, Tiffany T.; Parab, Shraddha; Burnett, Ryan; Diago, Oscar; Ostertag, Derek; Hofman, Florence M.; Espinoza, Fernando Lopez; Martin, Bryan; Ibañez, Carlos E.; Kasahara, Noriyuki; Gruber, Harry E. Intravenous Administration of Retroviral Replicating Vector, Toca 511, Demonstrates Therapeutic Efficacy in Orthotopic Immune-Competent Mouse Glioma Model. Human Gene Therapy. February 2015, 26 (2): 82–93. ISSN 1043-0342. PMC 4326030. PMID 25419577. doi:10.1089/hum.2014.100. 
  13. ^ Schultz-Cherry, Stacey; Dybing, Jody K.; Davis, Nancy L.; Williamson, Chad; Suarez, David L.; Johnston, Robert; Perdue, Michael L. Influenza Virus (A/HK/156/97) Hemagglutinin Expressed by an Alphavirus Replicon System Protects Chickens against Lethal Infection with Hong Kong-Origin H5N1 Viruses. Virology. December 2000, 278 (1): 55–59. ISSN 0042-6822. PMID 11112481. doi:10.1006/viro.2000.0635. 
  14. ^ Geisbert, Thomas W.; Feldmann, Heinz. Recombinant Vesicular Stomatitis Virus–Based Vaccines Against Ebola and Marburg Virus Infections. The Journal of Infectious Diseases. November 2011, 204 (suppl_3): S1075–S1081. ISSN 0022-1899. PMC 3218670. PMID 21987744. doi:10.1093/infdis/jir349. 
  15. ^ Jackson, Nicholas A. C.; Kester, Kent E.; Casimiro, Danilo; Gurunathan, Sanjay; DeRosa, Frank. The promise of mRNA vaccines: a biotech and industrial perspective. npj Vaccines. 2020, 5 (1). ISSN 2059-0105. doi:10.1038/s41541-020-0159-8. 
  16. ^ Fuller, Deborah H.; Phimister, Elizabeth G.; Berglund, Peter. Amplifying RNA Vaccine Development. New England Journal of Medicine. 2020, 382 (25): 2469–2471. ISSN 0028-4793. doi:10.1056/NEJMcibr2009737. 
  17. ^ Why Does Pfizer's COVID-19 Vaccine Need To Be Kept Colder Than Antarctica?. NPR.org. [2020-11-18] (英语). 
  18. ^ Why Does Pfizer's COVID-19 Vaccine Need To Be Kept Colder Than Antarctica?. NPR.org (英语). 
  19. ^ Moderna Announces Longer Shelf Life for its COVID-19 Vaccine Candidate at Refrigerated Temperatures. NPR.org (英语).