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BioNTech创始人:mRNA技术不仅可用于新冠疫苗,还能治疗其他疾病

大西洋月刊的记者德里克·汤普森采访了开发新冠疫苗的德国拜恩泰科的创始人夫妇,他们讨论了开发新冠疫苗的过程,为何mRNA对新冠特别有效,以及mRNA技术的未来发展前景。

两年前,地球上大概没什么人听说过mRNA疫苗。这是有原因的,因为从来没有一个国家批准过这种疫苗。作为一项科学实验,合成mRNA已经有40多年的历史。但作为一种产品,它还没有诞生。

乌尔·沙欣与厄兹勒姆·图里奇接受科隆大学的荣誉医学博士学位。Photo by: Raimond Spekking, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

去年,mRNA技术推动了历史上两个最快的疫苗开发。莫德纳公司在大约48小时内完成了著名的新冠疫苗配方。还有拜恩泰科(BioNTech),一家德国生物技术公司,最初与辉瑞公司合作开发流感疗法,也迅速采取行动,生产自己的新冠疫苗。

在对新冠病毒进行基因测序后的24小时内,拜恩泰科已经创造了八个候选疫苗。公司最终测试了超过20种。其中一种疫苗现在已经在全世界使用了超过10亿次,仅在美国就注射了超过2亿剂。

信使核糖核酸(Messenger ribonucleic acid)或称mRNA,是一种微小的分子,它能指示我们的细胞制造维持我们生命的蛋白质。

莫德纳和辉瑞/拜恩泰科公司生产的新冠疫苗使用的是合成mRNA技术,它向我们的细胞发送专门的指令,用以制造特定的蛋白质:在新冠案例中,就是制造包围着冠状病毒的刺突蛋白。我们的免疫系统训练自己对抗这些无害的刺突蛋白,这样,以后我们一旦面对真正的冠状病毒,我们的身体知道怎么去消灭它。

拜恩泰科的创始人乌尔·沙欣(Uğur Şahin)和厄兹勒姆·图里奇(Özlem Türeci)夫妇将此比作向我们的免疫系统展示一张通缉犯的海报,这样在它露面时就能迅速将它消灭。

在新冠疫情之前,mRNA技术从未产生过获得授权的疗法,对这一情况有两种可能的解释:也许合成mRNA就像一把神奇的钥匙,人类在这次疫情中从口袋里把它掏出来,但它是如此契合于冠状病毒,我们不应该指望它很快就能解开其他科学之谜。

或者说,mRNA仍只处于一个神奇故事的第一章。本月,拜恩泰科宣布,它已经启动了针对结直肠癌患者的个性化癌症疫苗的第二阶段试验。它正在研究其他个性化的癌症疫苗,并准备研究如何能使用在2020年后开始大红的mRNA技术治疗疟疾。

上周,我与沙欣和图里奇谈论了他们的新冠疫苗的历史和mRNA的前景。我们的谈话让我对生物技术的未来感到乐观,对征用新技术解决复杂疾病的非凡挑战感到谦卑,并为mRNA技术在最佳时刻出现而深感幸运。这段对话已经过编辑,以保证长度和清晰度。

记者汤普森:拜恩泰科成立于2008年,专注于癌症治疗。你是如何走上mRNA技术的道路的?

沙欣:在20世纪90年代初,我们都是癌症医生,白天照顾癌症病人,晚上在实验室工作。当时,我们只能提供化疗和放疗,很多时候我们不得不告诉病人没有进一步治疗的选择。但在实验室里,我们发现了新的免疫学治疗方法的前景。在我们能够为病人提供的服务和新兴科学之间存在着明显的差距。我们想克服这一差距。

图里奇:在20世纪90年代末,我们开始对mRNA及其疫苗接种的潜力感兴趣。它基本上可以向我们的免疫系统提供一副潜在通缉犯的图像,在这种情况下,就是癌症和它的特定分子。然后,你可以提供指令,让它根据通缉海报采取行动,消灭敌人。

我们认为mRNA有巨大的潜力,但也有许多缺陷。在20世纪90年代末,它的效力非常低。对免疫系统的影响非常小。因此,这就是我们30年来的研究重点。今天的新冠疫苗仅使用30微克的mRNA。这是一个极少量的mRNA,却可以激活整个身体的免疫系统。从这么少量的mRNA中产生数十亿的免疫细胞,这就像是种魔术。

汤普森:你们认为mRNA究竟有什么特别之处?

图里奇:经过多年的研究,我们了解到我们可以用mRNA来治疗传染病,方法还是向我们的免疫系统展示一个敌人的通缉海报,比如冠状病毒上的刺突蛋白,并指示免疫系统针对这个不法分子进行破坏。我们还了解到,除了展示通缉海报之外,我们还可以修改发送给身体的信息。我们有可能用mRNA来治疗自身免疫性疾病,方法是发送一个信息,告诉我们的细胞在发现某种蛋白质时不要做什么。

汤普森:莫德纳公司的新冠疫苗有一个非常著名的起源故事,那就是它在48小时内敲定了疫苗配方。你们也是在48小时内设计出疫苗的吗?

沙欣: 事实上,我们在不到48小时内就完成了! 在24小时内,我们生成了首批8种候选疫苗的基因序列。

Photo by Ivan Diaz on Unsplash 

汤普森:为什么要制作八种不同的疫苗?

沙欣。当我们开始这个项目时,这是一种新的病毒,没有任何经过验证的疫苗。所以不清楚什么是最好的目标分子。从一开始,莫德纳就把赌注押在刺突蛋白上。但在当时,我们并不清楚针对刺突蛋白是否是最佳选择。因此,我们开发了一种针对刺突蛋白的疫苗和针对病毒其他部分的疫苗。

我们最终在小鼠身上测试了大约20种候选疫苗。我们对动物进行注射并改变剂量,以了解哪些疫苗能在小鼠体内提供最强的抗体反应和T细胞反应以及蛋白质抗原的产生。然后,我们将四个最成功的候选疫苗带入第一阶段试验。第一阶段试验又告诉我们效果最好的是哪支疫苗。这就是最终的疫苗,它在第三期试验中显示出90%以上的疗效,并得到了美国食品和药物管理局的授权。

汤普森:显然,mRNA的成功是一个美妙的惊喜。但我认为它令人吃惊的程度还是被低估了。对我来说,不仅是这项技术的成功,而且它以非凡的效力打破了所有这些疫苗开发的速度记录,这让我倍感惊讶。mRNA技术如此适用于这种疫情,这点似乎非常神奇,几乎是奇迹。你如何解释这项技术对这一病毒如此有效的原因?

沙欣:以前从来没有人问过我们这样的问题。我认为这可能是所有问题的源头。在冠状病毒之前,还有埃博拉病毒,有一种基于病毒载体的不同疫苗技术就足够了。(编者注:病毒载体疫苗,如强生公司的疫苗,使用一种无害的不相关病毒来传递信息,它教导细胞产生一种抗原,如刺突蛋白,让免疫系统学会中和它。)埃博拉病毒是最适合病毒载体疫苗技术的目标。

冠状病毒则是一种非常不同的病毒。它有着能与我们的细胞受体结合得非常紧密的刺突蛋白。事实证明,mRNA疫苗对于提高免疫系统的反应特别出色。因此,也许冠状病毒就是mRNA技术的最适合目标。

汤普森:这就是为什么资助不同种类的疫苗技术是如此重要。不同的工具适用于不同的问题,而且也不能保证mRNA一定能成为下一次疫情的完美工具。

我想问一下你们正在研究的其他mRNA疫苗的情况。比如说疟疾,今年,耶鲁大学的研究人员获得了一项基于RNA技术的疟疾疫苗专利。路透社报道,你们计划在明年年底前开始疟疾疫苗的临床试验。你为什么认为mRNA适合治疗疟疾?

沙欣: 疟疾是一个科学家已经研究了几十年的领域。这是一种具有许多逃逸机制的病原体,其他疫苗技术都没有成功。我们的策略是确定其他科学家所忽视的新的分子目标。我们现在正在临床前环境中测试40多个候选疟疾疫苗。我们相信,如果开发得当,mRNA疫苗可以为预防感染和疾病提供很多机会。

汤普森:我还读到,你们最近在一个200人的新癌症疫苗试验中给第一个病人注射了疫苗。你们的癌症疫苗有什么工作原理?

图里奇: 我们有两种类型的癌症mRNA疫苗。首先,有一种现成的疫苗,我们已经确定了许多患者所共有的肿瘤分子特征。这些是广泛存在于癌细胞中的分子,但不存在于正常细胞中。通过靶向针对这些分子,就可以对抗癌症,而不会对健康细胞造成附带损害。第二,我们还有高度个性化的疫苗。我们识别每个病人特有的癌症突变。每个癌症患者都有自己的突变,就像指纹一样。我们对肿瘤进行活检,对其进行排序,并为每个病人设计一个独特的、个性化的疫苗。

我们已经在早期临床试验中证明,这两种类型的疗法是安全的,而且肿瘤会缩小。我们已经将针对黑色素瘤和头颈部癌症的疫苗开发推向了第二阶段试验。我们还开始了对高危结直肠癌的个体化疫苗的治疗。

Photo by National Cancer Institute on Unsplash 

汤普森:所以你们正在研究两种类型的癌症疫苗。它们是针对不同种类的癌症的吗?

沙欣: 对于个性化疫苗,我们认为,把它用于手术后的阶段可能是最好的。在手术切除肿瘤后,大约60%的患者被治愈。但有30%到40%的患者的肿瘤会重新生长。某些癌症,如肺癌和肝癌,在术后特别容易复发。mRNA疫苗可以通过专门针对与再生和转移有关的分子,完美地阻止这种复发。

汤普森。鉴于历史上疫苗的开发需要数年时间,你能以多快的速度合理地生产出一种个性化的癌症疫苗?

图里奇:mRNA技术足够快,使我们可以真正加快周转时间。从肿瘤活检到交付,我们可以在四到六周内完成。每一份个体化疫苗的生产都是与病人的肿瘤赛跑。

汤普森:到目前为止,数据的前景如何?

沙欣:我们在全球有数百名患者,早期试验的数据是令人信服的。这就是为什么我们已经进入了第二阶段的试验。但重要的是,在第二阶段,我们必须证明我们的疗法胜过病人本来会得到的标准疗法。只有在经过这种直接的对比之后,才能科学地衡量疫苗。我们认为我们可以在未来五年内取得重大进展,但这取决于第二阶段的研究结果。