BNT、莫德納疫苗設計只花2天?顛覆想像的醫療革命

BNT、莫德納疫苗設計只花2天?顛覆想像的醫療革命

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BNT、莫德納疫苗設計只花2天?顛覆想像的醫療革命。(示意圖/Shutterstock)

新冠疫情後,mRNA疫苗一炮而紅,許多專家都說,mRNA將會改寫醫療歷史。到底它爲什麼特別?我們的生活和疾病治療,又會產生哪些改變?

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你知道設計出一支新冠疫苗,前前後後要多久嗎?答案可能比你想得還要短。藥廠莫德納設計一支mRNA(信使核糖核酸)新冠疫苗,只花了2天;輝瑞疫苗的藥廠BioNTech,則只需要1天就夠。

爲什麼?過去我們認爲,疫苗研發得耗時數月、數年,但這件事早已改變。疫情期間,mRNA疫苗技術總算成熟,不但讓疫情出現轉機,也爲醫藥研發鋪展出全新可能性。人們之所以把mRNA稱爲「劃時代的技術」,不單單是它拯救數億人免於新冠死亡,背後更關鍵的是:它大規模突破了醫療技術過去的困境。

mRNA技術特殊在哪裡?爲生活帶來哪些改變?因爲它,哪些醫藥理想可能成真?

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●mRNA疫苗怎麼運作? 發「說明書」給細胞

我們打的傳統疫苗,比如滅活疫苗或減毒疫苗,是把沒有活性、或活性不高的病毒放進體內,讓身體先被這些「脆弱的病毒」感染一次,產生抗體記憶。但mRNA疫苗,卻是直接把一份「說明書」交給細胞,讓細胞在體內做出「假病毒」,令身體自然產生抗體記憶。

具體怎麼運作?首先,藥廠會做出病毒棘蛋白的基因碼(也就是說明書),然後把它包進奈米脂肪微粒、打入肌肉給人體吸收;接着,細胞就會做出「跟真病毒有幾分神似的假病毒」,讓身體誤認成真病毒,產生免疫反應。過去,人類從來沒有製作過這樣的疫苗。

●mRNA疫苗的好處?

mRNA疫苗有不少好處,其中最重要的是,由於mRNA技術只需要病毒的基因定序,就可以「教」細胞去做假病毒,所以製作更容易。用上面的例子來說,傳統疫苗要花大把時間,在實驗室裡做出假病毒、弱病毒,但mRNA疫苗只需要做「說明書」就行了。

這個特性讓mRNA的製程奇快無比。藥廠莫德納執行長班塞爾(Stéphane Bancel)分享,從設計到製造完成、再到配送疫苗,只需短短7周。不過,要驗證疫苗的安全性、有效性,則需長達數月的臨牀試驗才能完成,這也是爲什麼要等一支疫苗上市,得等這麼久的原因。

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不僅製程快,德國Paul Ehrlich研究所教授貝克荷雀汀(Isabelle Bekeredjian-Ding)指出,mRNA疫苗做出來的是假病毒,不像真病毒具實質侵略性,所以對身體的免疫反應干擾更低,讓免疫系統能更專心地生成抗體。

●「一個全新產業的誕生」 你的身體就是最大藥廠

美國媒體形容,mRNA技術的進展是「一個全新產業的誕生」,更是醫療圈既有遊戲規則的改變者。「mRNA技術獨一無二,」貝克荷雀汀說:「除了新冠疫苗之外,至今還沒有任何一支傳染病疫苗,是用mRNA技術做的。」

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雖然對疫苗而言,mRNA是全新的醫療應用,但mRNA在醫界也有10年曆史。過去mRNA不被當成藥物,因爲科學家不知道要怎麼在實驗室裡,製造以基因爲基礎的成分。但現在,mRNA技術有所突破,科學家知道怎麼重新設計新的mRNA、放到人體中,用mRNA來表達任何形式的蛋白質,身體就像變成了一座無所不能的藥廠。我們幾乎可以說,有了這項技術,人類離「治癒任何疾病」的夢想又更近了。

根據經濟部技術處的產業技術評析,mRNA療法技術應用,大致分成3個方向:

1. 傳染病預防

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亨利福特醫療體系的傳染病專家韋恩曼(Allison Weinmann)指出,許多專家都在討論把流感疫苗改成mRNA疫苗的效益,因爲流感病毒日新月異、總是在突變,這種全新又快速的疫苗製作方式,能縮短疫苗製造的時間,也能提供更好的免疫反應。

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2. 癌症治療

在「自體免疫細胞療法」中,科學家先用患者DNA做出抗原,打進患者體內。但現在有了mRNA技術,可以誘發體內自產,省時又省力,而且不會有異體移植的排斥問題,副作用也更少。該方法鎖定腫瘤的特定區塊,並促使身體自產抗原、激發免疫。目前,已有多家企業投入研究肺癌、卵巢癌、胰臟癌等疾病。

3. 遺傳性疾病治療

有些人基於遺傳或其他因素,造成身上缺乏某些功能性蛋白質。透過mRNA技術,只要把mRNA放進人體,教體內細胞做出具有治療能力的蛋白,那就不需要使用太多其他藥物了,甚至某些很難根治的疾病,也有了化解方法。

癌症、罕見與遺傳疾病都有救?

mRNA技術的應用很廣泛,除了新冠疫苗之外,目前已有多家公司開發相關技術:

◎癌症:莫德納與藥廠默克(Merck)合作臨牀試驗,結合mRNA癌症疫苗、免疫療法藥物Keytruda,治療大腸直腸癌、頭頸癌。該試驗去年11月公佈結果,前景可期。

◎愛滋病:莫德納攜手國際愛滋病疫苗倡議組織(IAVI)、美國斯克裡普斯研究所(TSRI),啓動愛滋疫苗臨牀試驗。他們的設想是,透過持續接種生殖細胞系靶向爲主的mRNA疫苗,直接激發抗原產出,就能成功誘發人體內的B細胞免疫反應,這對治療HIV病毒至關重要。不只莫德納,輝瑞藥廠BioNTech也有相關的愛滋疫苗試驗。

◎基因性遺傳疾病:基因轉譯生物科學公司Translate Bio Inc.,現階段正研究mRNA如何治療基因性遺傳疾病「囊腫性纖維化(cystic fibrosis)」。另一家基因編輯公司Intellia Therapeutics目前則正評估,使用mRNA爲基礎的療法,治療罕見的遺傳疾病,比如澱粉樣蛋白疾病(transthyretin amyloidosis)。

◎流行性傳染病:包括瘧疾、肺結核等疾病,雖有卡介苗、抗瘧疾藥物防護,但成效有限,全球每年仍有百萬人死於這些傳染病。mRNA疫苗的高效力將有望改寫這一切,藥廠BioNTech近期就宣佈,將會投入瘧疾疫苗的研發,給世人一支保護力高、效果又持久的瘧疾疫苗。

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◎心血管疾病:藥廠阿斯特捷利康(AstraZeneca)目前正測試一款以mRNA爲基礎的心臟衰竭療法。《心血管藥物期刊》的研究指出,基因基礎療法具有促進心肌細胞再生、避●免細胞壞死、穩定冠狀動脈斑塊等好處。

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●爲什麼mRNA效率高? 模組化「疫苗平臺」是功臣

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mRNA前景看俏,你或許會好奇,爲什麼mRNA能讓治療效率大幅提高?

製作mRNA疫苗的關鍵,就是病毒棘蛋白的基因序(說明書上的指令)。當我們想做一支新疫苗,只要知道病毒基因序,就能修改指令,立刻做出一本新的說明書。換句話說,科學家不只研發了一種疫苗,而是研發出能一體適用、製作疫苗的「模組」。

所有細胞內,都有DNA和RNA。mRNA、DNA中的質體、病毒載體的結構都差不多;但因應病毒變異株、新型傳染疾病,我們卻需要各式各樣的抗原,好誘發免疫反應。科學家長年都想方設法,希望更快獲得疫苗抗原。mRNA疫苗平臺的出現,讓科學家可以直接修改RNA中的基因序列,完全解決了這個問題。

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不只mRNA疫苗,在製作各式各樣的疫苗時,都有一個固定的基本製作流程,也就是所謂的「疫苗平臺」。mRNA平臺的模組中,由於RNA的基本組成結構差不多、非轉譯區也是固定的,所以只有轉譯區的編碼需要修改,科學家改的就是這一段。

這對免疫產業來說,是革命性的改變。班塞爾指出,莫德納嗅到mRNA技術的廣大潛力,旗下已經創建疫苗平臺,範疇橫跨生物學、化學、配方與藥物輸遞、生物資訊學和蛋白質工程。其運作方式類似電腦系統:開啓電腦中不同的程式(mRNA藥物),隨選隨用,用不同程式來解決不同問題(製造蛋白的一組特定基因序)。

倫敦衛生與熱帶醫學院免疫專家佛萊契爾(Helen Fletcher)指出,通常平臺技術出現後,就會開啓一波全新的疫苗研發潮,來防範各種類型的病原體。針對mRNA平臺後續的技術優化,至今也仍是醫界關注重點。

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