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RNA疫苗

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RNA疫苗的作用機理簡圖

RNA疫苗,又稱mRNA疫苗,是一類藉由導入病原mRNA或癌細胞mRNA,而使人體細胞產生抗原,進而引發適應性免疫應答達到免疫效果的新型疫苗。RNA疫苗的核心成分為編碼抗原的mRNA分子[1]。一般來說,這些mRNA分子由固體脂質奈米粒英語Solid lipid nanoparticle等特殊載體包裹,既起到保護相對脆弱的RNA分子的作用,也有輔助這些RNA分子進入細胞的作用[2][3]

相比傳統疫苗,RNA疫苗成本低、生產效率高[4][5],且能同時誘導細胞免疫體液免疫[6]。因RNA疫苗可做到無細胞生產、且生產時無需導入有毒化學品,加之製造速度快,受微生物污染的機會也相對較低,RNA疫苗的安全性相對較高[1]。另一方面,目前對RNA疫苗的長期副作用了解相對較少,RNA疫苗亦有導致自身免疫的風險[7][3][5]。在RNA疫苗的臨床試驗中,有一些受試者產生短暫的強烈不良反應。但研究者認為與前者不同,這種短暫的不良反應,可能的來源則是由作為載體的固體脂質奈米粒英語Solid lipid nanoparticle導致[8]

目前兩種針對2019冠狀病毒病病原體SARS-CoV-2的RNA疫苗mRNA-1273莫德納)、BNT162b2輝瑞/BioNTech)已被多個國家和地區批准使用[9]

歷史[編輯]

1989年,一家美國生物科技公司Vical研究表明,能透過將mRNA包裹在固體脂質奈米粒英語Solid lipid nanoparticle載體中將RNA導入細胞。1990年,美國威斯康星大學的研究人員發現,將mRNA注射至小鼠肌肉組織中可起到治療作用。這些發現為RNA疫苗的出現奠定了基礎[10]。此後,一系列有關技術問題在1990年代至21世紀初得到解決。2005年,匈牙利裔學者卡塔琳·卡里科英語Katalin Kariko(Katalin Kariko)與德魯·魏斯曼(Drew Weissman)報導了一項能在不引發免疫排斥的前提下將RNA導入人體細胞內的技術[9][10]哈佛大學幹細胞學者德里克·羅西英語Derrick Rossi(Derrick Rossi)在讀到這篇文章後,提出這項技術能用於疫苗的開發[9][10]。2008年,BioNTech公司成立,並自卡塔琳·卡里科與德魯·魏斯曼處得到了技術使用許可。但此後一段時間內,各國研發的RNA疫苗的臨床試驗結果都不夠理想,始終沒有RNA疫苗能夠投入大規模臨床使用[11]

兩種針對2019冠狀病毒病病原體SARS-CoV-2的RNA疫苗MRNA-1273(莫德納)、BNT162b2輝瑞/BioNTech)取得了優異的臨床試驗數據。這兩種疫苗已被多個國家和地區批准使用。[9]

作用機制[編輯]

與依靠抗原或減毒病毒刺激免疫系統產生免疫反應的傳統疫苗不同,RNA疫苗本身並不含有抗原,而是以編碼抗原的mRNA為主要成分。這些編碼抗原的mRNA能在細胞內被轉譯為抗原蛋白。RNA疫苗中的mRNA通常由固體脂質奈米粒英語Solid lipid nanoparticle等特殊載體包裹(也有部分研究使用病毒作為載體[12][13][14]),以保護脆弱的RNA分子並幫助RNA進入細胞內[1]。通常來說,RNA疫苗發揮作用的步驟為:被載體包裹的RNA被注射到人體內、RNA進入細胞、RNA翻譯為抗原蛋白、抗原蛋白被呈遞至細胞表面或被分泌到細胞外引發免疫反應[15]

目前有關RNA疫苗的主要研究方向是如何提高RNA疫苗的穩定性、如何提高mRNA進入細胞的效率、如何增加mRNA製造抗原蛋白的效率。目前來說,一般是透過對mRNA進行改造或改良載體成分來嘗試解決以上問題。也有研究者提出,透過RNA疫苗自主擴增,能增加產生抗原的效率[16]

RNA疫苗也有潛力用於癌症疫苗的開發[1]

優點[編輯]

RNA疫苗具有成本低、生產效率高的優點[4][5]。因為生產周期短,不容易出現微生物污染問題。此外,因為RNA疫苗的生產不需要使用有毒化學品,也可以做到無細胞生產,使RNA疫苗理論上具有相較傳統疫苗更高的安全性[1]

缺點[編輯]

由於RNA疫苗結構相對來說不十分穩定,一般需要低溫儲存,而且儲存時間較短,使RNA疫苗的臨床應用受到一定限制[17][18][19]

參見[編輯]

  • DNA疫苗
  • BNT162b2,首款完成開發及投入應用的RNA疫苗,用於預防2019冠狀病毒病
  • MRNA-1273,繼「BNT162b2」後另一款預防2019冠狀病毒病的RNA疫苗
  • 癌症疫苗

參考文獻[編輯]

  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英語Horizon (online magazine). 2020-06-01 [2020-11-16]. (原始內容存檔於2020-11-21). 
  4. ^ 4.0 4.1 PHG Foundation. RNA vaccines: an introduction. University of Cambridge. 2019 [2020-11-18]. (原始內容存檔於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. (原始內容存檔於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英語Stat (website). 2020-11-10 [2020-11-16]. (原始內容存檔於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英語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英語Stat (website). 2017-01-10 [2020-05-19]. (原始內容存檔於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] (英語). 
  18. ^ Why Does Pfizer's COVID-19 Vaccine Need To Be Kept Colder Than Antarctica?. NPR.org (英語). 
  19. ^ Moderna Announces Longer Shelf Life for its COVID-19 Vaccine Candidate at Refrigerated Temperatures. NPR.org (英語).