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以下文章來源于Nature Portfolio ，作者Nature Portfolio。
撰文 | Elie Dolgin
1987年底，Robert Malone做了一個載入史冊的實驗。他用信使RNA（messenger RNA，mRNA）鏈和脂滴做了一道 “分子亂燉”，這道基因亂燉里的人體細胞吸收了mRNA，并開始用其合成蛋白 [1]。
Malone當(dāng)時是美國加州索爾克生物研究所的研究生，他知道眼前的這一切會對醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠影響，于是做了些筆記，并簽上了名字和日期。他在1988年1月11日的筆記上寫道，如果細胞能用被遞送到其內(nèi)部的mRNA合成蛋白，“RNA就能成為一種藥物”。索爾克實驗室的另一名成員也在筆記上簽了名，以備后用。那年的年末，Malone用實驗證明了青蛙胚胎也能吸收這些mRNA [2]。這是第一次有人用脂滴幫助mRNA順利進入一種活生物。
在這些實驗的基礎(chǔ)上，誕生了歷史上最重要也最賺錢的疫苗：已在全世界接種數(shù)億劑的新冠mRNA疫苗。僅2021年一年，其全球銷量就能達到500億美元。
當(dāng)然，成功的道路并非一帆風(fēng)順。Malone的實驗離不開前人的工作，而在Malone實驗之后的很多年里，mRNA被認為作為藥物或疫苗都太不穩(wěn)定，而且太貴。數(shù)十家研究實驗室和公司嘗試了這個想法，但都無法找到脂質(zhì)與核酸的完美配比——核酸是mRNA疫苗的基本成分。
今天，mRNA疫苗使用的很多新技術(shù)都是在Malone研究時期的多年后發(fā)明出來的，包括經(jīng)過化學(xué)修飾的RNA和幫助這些RNA進入細胞的不同脂滴類型。不過，自詡 “mRNA疫苗發(fā)明者”的Malone依然認為自己的貢獻被忽略了。他對《自然》表示，“歷史把我遺忘了。”
隨著各大獎項的陸續(xù)揭曉，誰對這項技術(shù)具有奠基性貢獻的爭論變得沸沸揚揚——在下個月（即將到來的10月的第一周）諾貝爾獎公布前夕顯得尤為激烈。不過，一向只頒給少數(shù)幾位科學(xué)家的權(quán)威獎項難免會漏掉mRNA醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的諸多貢獻者。其實，mRNA疫苗的成功離不開數(shù)百位研究人員在30多年里的辛勤付出。
這也反映出科學(xué)發(fā)現(xiàn)是如何一步步成為改變?nèi)祟惿畹闹卮笸黄疲簬资昕床坏绞锕狻⒏鞣N拒絕、對潛在利益的你爭我奪；當(dāng)然也有源源不斷的好奇心和面對質(zhì)疑初心不改的豪情。
“這是很長的一串腳印。你永遠不知道哪些東西將來會大派用場。” 美國亞利桑那州大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Paul Krieg說。Krieg在80年代中期也做出了自己的貢獻。
Malone的實驗想法絕非憑空而來。早在1978年，就有科學(xué)家用名為脂質(zhì)體的脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)將mRNA轉(zhuǎn)運到小鼠 [3] 和人類 [4] 細胞內(nèi)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達。這種脂質(zhì)體能包裹并保護mRNA，之后與細胞膜融合，將這種遺傳物質(zhì)送入細胞。這些實驗建立在對脂質(zhì)體和mRNA的多年研究之上；脂質(zhì)體和mRNA都是在60年代發(fā)現(xiàn)的（見下圖）。
但在當(dāng)時，研究人員還沒有把mRNA當(dāng)作醫(yī)療產(chǎn)品看待，尤其是在實驗室合成這種遺傳物質(zhì)的方式還沒出現(xiàn)的情況下。他們其實希望用mRNA來研究基礎(chǔ)的分子過程。大部分研究人員只能想辦法使用來自兔子血細胞、培養(yǎng)的小鼠細胞或一些其他動物來源的mRNA。
事情在1984年出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。當(dāng)時，Krieg和哈佛大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家 Douglas Melton 以及分子生物學(xué)家 Tom Maniatis 和 Michael Green 領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊合作，他們利用一種RNA合成酶（取自一種病毒）和其他工具在實驗室得到了具有生物活性的mRNA [5]——這項技術(shù)的核心沿用至今。之后，Krieg將實驗室合成的mRNA注射到青蛙卵子中，證明它和自身構(gòu)建的mRNA沒兩樣 [6]。
Melton和Krieg說，他們主要把合成mRNA當(dāng)作研究基因功能和活性的工具。1987年，就在Melton發(fā)現(xiàn)這種合成mRNA能激活或抑制蛋白產(chǎn)生之后，他參與創(chuàng)立了一家名為Oligogen的公司 [后更名為吉利德科學(xué)公司（Gilead Sciences），總部在加州福斯特城]，專門研究合成RNA抑制目標(biāo)基因表達的方法，尋找治病的可能。但在他的實驗室或合作者中，沒有人想到疫苗。
“眾所周知，RNA極不穩(wěn)定，” Krieg說，“關(guān)于RNA的一切都要非常小心。” 這或許解釋了哈佛大學(xué)的技術(shù)研發(fā)部為何不給該團隊的RNA合成技術(shù)申報專利。于是，該團隊只能把他們的試劑讓給威斯康星州麥迪遜的一家實驗用品公司 Promega Corporation，這家公司專為研究人員提供RNA合成工具。作為回報，團隊得到了一筆不多不少的專利使用費和一箱凱歌香檳。
多年后，Malone在自己的實驗中使用了哈佛團隊合成mRNA的方法。但他添加了一種新的脂質(zhì)體，這種脂質(zhì)體帶一個正電荷，能增強它與mRNA帶負電的骨架的結(jié)合。這種脂質(zhì)體由生物化學(xué)家 Philip Felgner 開發(fā)，他現(xiàn)在是加州大學(xué)歐文分校疫苗研發(fā)中心的主任。
雖然Malone成功用這種脂質(zhì)體將mRNA送入了人體細胞和青蛙胚胎，但他從來沒有拿到過博士學(xué)位。1989年，Malone因為和索爾克研究所的導(dǎo)師、基因療法研究員 Inder Verma 不咬弦，提前結(jié)束了研究生學(xué)習(xí)，來到加州的初創(chuàng)公司Vical替Felgner工作。在那里，他們與威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的合作者證明了這種脂質(zhì)-mRNA復(fù)合物可以促進小鼠體內(nèi)的蛋白產(chǎn)生 [7]。
事情從這里開始變得復(fù)雜了。Vical公司（聯(lián)合威斯康星大學(xué)）和索爾克研究所都在1989年3月開始提交專利申請。但索爾克研究所很快放棄了申請，Verma則在1990年加入了Vical公司的顧問委員會。
Malone稱他的前導(dǎo)師Verma和Vical公司達成了一樁幕后交易，使得相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)最后歸Vical所有。Malone等人被列為發(fā)明人，但他本人不能從之后的許可協(xié)議中獲利，而他本來可以從索爾克授權(quán)的專利中獲利。Malone的結(jié)論是：“他們利用我的想法發(fā)了財。”
Verma和Felgner斷然否認了Malone的指控。“這簡直就是無稽之談。” Verma告訴《自然》，撤回專利申請是索爾克研究所技術(shù)轉(zhuǎn)移處的決定。（由于被指控性騷擾，Verma在2018年從索爾克辭職，但他至今仍否認這些指控。）
Malone在1989年8月離開了Vical公司，理由是他與Felgner在 “科學(xué)判斷上” 以及在 “對他本人的知識產(chǎn)權(quán)貢獻上” 存在分歧。他從醫(yī)學(xué)院畢業(yè)后接受了一年的臨床培訓(xùn)，后來進入了學(xué)術(shù)界，打算繼續(xù)研究mRNA疫苗，但一直拿不到經(jīng)費。（1996年，他向加州的一個州立研究機構(gòu)申請研究經(jīng)費，用于研究預(yù)防季節(jié)性冠狀病毒感染的mRNA疫苗，但申請失敗。）Malone只能轉(zhuǎn)而研究DNA疫苗和遞送技術(shù)。
2001年，他轉(zhuǎn)型從事商務(wù)和咨詢工作。過去幾個月里，他開始公開質(zhì)疑以他早前研究為基礎(chǔ)的mRNA疫苗的安全性。Malone說，疫苗產(chǎn)生的蛋白會損害人體細胞，而且疫苗的風(fēng)險超過它對兒童和年輕人的益處——這種觀點受到其他科學(xué)家和衛(wèi)生專家的一再反駁。
1991年，Vical 公司與大型疫苗生產(chǎn)商美國默克集團（Merck）達成了一項數(shù)百萬美元的研究合作和許可協(xié)議。默克集團的科研人員用小鼠測試了這一mRNA技術(shù)，試圖發(fā)明一款流感疫苗，但后來又放棄了。“生產(chǎn)成本和可行性迫使我們喊停。” 前默克研究人員、如今為各大公司提供疫苗研發(fā)咨詢的 Jeffery Ulmer 說。
法國斯特拉斯堡有一家小型生物技術(shù)公司，名為Transgène，那里的研究人員也有同樣的感受。1993年，Pierre Meulien 在該公司領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊與產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作，首次證明了包在脂質(zhì)體中的mRNA能在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)出一種特異性的抗病毒免疫應(yīng)答 [8]。[另一個激動人心的進展出現(xiàn)在1992年，當(dāng)時美國斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科學(xué)家用mRNA技術(shù)取代了大鼠體內(nèi)缺少的一種蛋白，用來治療代謝疾病[9]。但獨立實驗室又花了20年的時間才取得了類似的成功。]
Transgène公司的研究人員為他們的發(fā)明申請了專利，并繼續(xù)研究mRNA疫苗。Meulien當(dāng)時估計他至少需要1億歐元（約1.19億美元）來優(yōu)化整個平臺，但他說自己沒打算為這個 “高風(fēng)險” 的項目向他的老板要這么多錢。Meulien現(xiàn)在已經(jīng)是 Innovative Medicines Initiative 的主管，這是一家位于布魯塞爾的公私合營企業(yè)。由于Transgène的母公司決定不再續(xù)費，這個專利便失效了。
Meulien的團隊和默克的團隊一樣，后來都去研究DNA疫苗和其他基于載體的遞送系統(tǒng)了。DNA疫苗平臺最終獲得了一些獸醫(yī)上的應(yīng)用許可，比如用來預(yù)防養(yǎng)魚場出現(xiàn)感染。就在上個月，印度的監(jiān)管當(dāng)局批準(zhǔn)了全球首個供人類使用的新冠DNA疫苗（參見：印度將推出全球首個新冠DNA疫苗）。但是，DNA疫苗在人體上的進展一直很慢，個中原因迄今仍未得到完全理解。
Ulmer認為，產(chǎn)業(yè)界在DNA技術(shù)上的發(fā)力也帶動了RNA疫苗的進展，無論是生產(chǎn)和監(jiān)管環(huán)節(jié)，還是序列設(shè)計和分子機制，“我們從DNA上學(xué)到的很多東西都可以直接用于RNA，” 他說，“這為RNA的成功奠定了基礎(chǔ)。”
從1990年代到2000年代的大部分時期里，幾乎每個想做mRNA的疫苗公司都把目光投向了別處。傳統(tǒng)觀點總是覺得mRNA太容易降解，生產(chǎn)成本太高。瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院病毒學(xué)家 Peter Liljeström 說：“這是一場持續(xù)的掙扎。” Liljeström在30年前開創(chuàng)了一種“自擴增”的RNA疫苗。
Matt Winkler說：“RNA用起來實在太難了。” Winkler于1989年在美國成立了最早專注于RNA的實驗用品公司之一Ambion。“如果你當(dāng)時問我是不是可以把RNA作為疫苗打到人體內(nèi)，我肯定會當(dāng)著你的面大笑。”
mRNA疫苗的概念在腫瘤界倒是頗受歡迎，但研究人員主要想用它來治療疾病，而不是預(yù)防疾病。從基因治療師 David Curiel 的工作開始，許多學(xué)術(shù)人員和初創(chuàng)公司都在研究mRNA是否能用來對付癌癥。這里的思路是：如果mRNA能編碼癌細胞表達的蛋白，那么把mRNA注射到體內(nèi)就可以訓(xùn)練免疫系統(tǒng)去攻擊這些細胞。
目前就職于華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Curiel在小鼠上成功了幾次 [10]。但是當(dāng)他向Ambion公司闡述其中的商業(yè)機遇時，公司告訴他：“我們看不到這個技術(shù)的任何經(jīng)濟潛力。”
相比之下，另一位癌癥免疫學(xué)家取得了更多成功——1997年，全球第一家mRNA治療公司由此誕生。Eli Gilboa 的建議是從血液中獲得免疫細胞，“唆使” 它們吸收編碼腫瘤蛋白的合成mRNA，再將這些細胞注射到體內(nèi)，調(diào)動免疫系統(tǒng)攻擊潛伏的腫瘤。
Gilboa和他在美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院的同事在小鼠中演示了以上過程 [11]。到90年代末，學(xué)術(shù)合作者已經(jīng)啟動了人體試驗，Gilboa的商業(yè)衍生公司 Merix Bioscience（后更名為Argos Therapeutics，現(xiàn)名為CoImmune）很快開展了自己的臨床研究。整個技術(shù)看上去很有前景，但幾年后，一個已經(jīng)進入后期的候選疫苗在一次大規(guī)模試驗中失敗了，這類技術(shù)現(xiàn)在幾乎已經(jīng)很少有人關(guān)注。
雖然如此，Gilboa的工作還是產(chǎn)生了很重要的影響——這些工作讓CureVac和BioNTech的創(chuàng)始人決定投身mRNA的研究——這兩家德國公司現(xiàn)在已是全球領(lǐng)先的mRNA企業(yè)。CureVac的 Ingmar Hoerr 和BioNTech的U?ur ?ahin告訴《自然》，在了解到Gilboa的工作后，他們也想做此嘗試，但是是通過把mRNA直接注射到體內(nèi)的方式。
“出現(xiàn)了雪球效應(yīng)。” 目前在邁阿密大學(xué)米勒醫(yī)學(xué)院任職的Gilboa說。
Hoerr是第一個取得成功的。2000年，還在德國圖賓根大學(xué)的他報道了直接注射也許能誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)的免疫應(yīng)答 [12]。他在那年創(chuàng)立了CureVac（也位于圖賓根），但感興趣的研究人員或投資人很少。Hoerr在一場學(xué)術(shù)會議上報告了一些早期小鼠數(shù)據(jù)，他說，“當(dāng)時第一排的一位諾貝爾獎得主站起來說，‘你這些都是胡說八道，全是胡扯’。”（Hoerr拒絕透露這位諾貝爾獎得主是誰。）
但慢慢地，資金開始源源不斷地涌入，不到幾年就開始了人體實驗。該公司當(dāng)時的首席科學(xué)官 Steve Pascolo 成了第一個實驗對象：他給自己注射 [13] 了mRNA，現(xiàn)在腿部還有一個火柴頭大小的白色傷疤，這是當(dāng)時皮膚科醫(yī)生為了做多點活檢留下的。之后沒多久，公司就啟動了使用皮膚癌患者的腫瘤特異性mRNA的正規(guī)試驗。
?ahin和他的免疫學(xué)家妻子 Özlem Türeci 也是在90年代末開始研究mRNA的，但成立公司的時間要比Hoerr晚。他們倆人在德國美因茨約翰內(nèi)斯古滕貝格大學(xué)研究這項技術(shù)很多年，期間專利、論文、經(jīng)費全部到位，并在2007年向一位億萬富翁投資人提交了一份商業(yè)計劃書。?ahin 說：“如果能成功，將具有開拓意義。” 后來，他拿到了1.5億歐元的創(chuàng)業(yè)資金。
2021同年，剛剛成立的mRNA公司RNARx得到了美國政府向小企業(yè)發(fā)放的一筆相對微薄的款項：97396美元。公司的兩位創(chuàng)始人——生物化學(xué)家 Katalin Karikó 和免疫學(xué)家 Drew Weissman 當(dāng)時都供職于美國賓夕法尼亞大學(xué)（簡稱賓大），他們做出了現(xiàn)在一些人認為非常關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)：改變mRNA的部分密碼子能幫助合成mRNA躲過細胞的固有免疫防御。
Karikó在整個90年代都在實驗室埋頭苦干，她的目標(biāo)是讓mRNA成為一個藥物平臺，但資助機構(gòu)一再拒絕了她的經(jīng)費申請。1995年，在經(jīng)歷多次挫敗后，賓大要求她選擇辭職或降職減薪。她最終選擇了留下，繼續(xù)追求她的目標(biāo)，改進Malone的實驗方法 [14]，誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生具有治療相關(guān)性的較大復(fù)雜蛋白 [15]。
到了1997年，她開始與Weissman合作，Weissman此時剛在賓大成立了自己的實驗室。兩人計劃一起開發(fā)針對HIV/AIDS的mRNA疫苗。不過，Karikó的mRNA在注射到小鼠體內(nèi)時產(chǎn)生了很大的炎癥反應(yīng)。
她和Weissman很快找到了原因：這種合成mRNA激活了 [16] 一連串名為Toll樣受體的免疫傳感器，這些受體能在第一時間對來自病原體的危險信號作出響應(yīng)。2005年，兩人發(fā)表論文指出，重新編排mRNA的一個核苷酸——尿苷——的化學(xué)鍵 ，就能創(chuàng)造出一種名為假尿苷的類似物，這種方法似乎能防止機體將合成mRNA視為敵人 [17]。
那個時候，很少有科學(xué)家看到修飾核苷酸的治療價值，但科學(xué)界很快就意識到了它們的潛力。2010年9月，波士頓兒童醫(yī)院干細胞生物學(xué)家 Derrick Rossi 領(lǐng)導(dǎo)一個團隊描述了如何用修飾的RNA改造皮膚細胞，先變成胚胎樣干細胞，再變成收縮的肌肉組織 [18]。研究結(jié)果引起了轟動，Rossi入選了《時代周刊》（Time）2010年 “年度重要人物” 并在坎布里奇市聯(lián)合創(chuàng)立了Moderna公司。
Moderna公司嘗試獲得賓大在2006年申請的Karikó和Weissman的修飾mRNA專利的許可，但晚了一步。在與RNARx達成許可協(xié)議未果后，賓大已于2010年2月向麥迪遜的一家小型實驗試劑供應(yīng)商授予了獨家專利。如今名為Cellscript的這家供應(yīng)商當(dāng)時在協(xié)議中支付了30萬美元，現(xiàn)在能從Moderna和BioNTech的轉(zhuǎn)授許可費中獲得數(shù)億美元。Moderna和BioNTech是最先推出新冠mRNA疫苗的兩家公司，它們的產(chǎn)品都含有修飾的mRNA。
與此同時，RNARx用光了另一筆總額80萬美元的小企業(yè)資助款項，并在2013年停止經(jīng)營，在這前后Karikó也加入了BioNTech（同時保留了她在賓大的兼職）。
Karikó和Weissman的發(fā)現(xiàn)對mRNA疫苗的成功是否關(guān)鍵，研究人員對此爭論不休。Moderna一直在使用修飾的mRNA，其公司名本身就是這兩個詞的組合。其他一些公司則不然。
馬薩諸塞州制藥公司Shire的人類遺傳學(xué)療法部研究人員給出的理由是，只要添加正確的 “帽” 結(jié)構(gòu)并清除所有雜質(zhì)，未修飾的mRNA也能成為一種效果類似的產(chǎn)品。“歸根結(jié)底還是要看RNA的質(zhì)量。” Michael Heartlein 說。Heartlein在Shire負責(zé)領(lǐng)導(dǎo)科研工作，日后在 Translate Bio 繼續(xù)推進這項技術(shù)——Shire后來把它的mRNA產(chǎn)品線出售給了 Translate Bio。（Shire現(xiàn)在屬于日本的武田制藥。）
雖然Translate公司的一些人體數(shù)據(jù)顯示，其mRNA不會誘導(dǎo)危險的免疫應(yīng)答，但它的平臺依然需要接受臨床驗證：它的候選新冠疫苗仍處于人體試驗初期。但法國制藥巨頭賽諾菲（Sanofi）很看好該技術(shù)的前景：2021年8月，賽諾菲宣布計劃以32億美元收購Translate。（Heartlein去年另起爐灶，在馬薩諸塞州創(chuàng)建了一家名為Maritime Therapeutics的公司。）
與此同時，CureVac公司也為緩解免疫應(yīng)答提出了自己的策略，該策略需要改變mRNA的基因序列，將其疫苗中的尿苷減至最少。二十年的辛苦耕耘似乎終于有了收獲，該公司的狂犬病 [19] 和COVID-19 [20] 實驗性疫苗都在早期試驗中表現(xiàn)不俗。但在6月，后期的試驗數(shù)據(jù)顯示，CureVac的候選新冠疫苗在保護效力上不如Moderna或BioNTech的疫苗。
看到這些結(jié)果，一些mRNA專家現(xiàn)在相信，假尿苷是這項技術(shù)中不可或缺的元素，他們說，Karikó和Weissman的發(fā)現(xiàn)是值得認可和嘉獎的主要貢獻之一。“真正的獲獎?wù)邞?yīng)該是修飾的RNA。” 專注于mRNA療法的合成生物學(xué)公司 Strand Therapeutics 的聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官 Jake Becraft 說。
但也不是人人都這么肯定。“可能影響mRNA疫苗安全性和效力的因素有很多，mRNA的化學(xué)修飾只是其中之一。” 蘇州艾博生物科技有限公司首席執(zhí)行官英博說。這家中國公司的新冠mRNA疫苗已進入臨床后期。（產(chǎn)品名為ARCoV，使用的是未修飾的mRNA。）
說到關(guān)鍵技術(shù)，許多專家還提到了對mRNA疫苗至關(guān)重要的另一項創(chuàng)新成果——這次和mRNA沒有任何關(guān)系。它就是脂質(zhì)納米粒（LNP），這種微小脂滴能保護mRNA并將其送入細胞。
這項技術(shù)來自 Pieter Cullis 的實驗室和他創(chuàng)立或管理的多家公司。Cullis是加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的生物化學(xué)家。90年代末起，他的實驗室和公司便首創(chuàng)將LNP用于遞送能讓基因失去活性的核酸鏈。其中一種藥物叫patisiran，現(xiàn)已被批準(zhǔn)用于治療一種罕見遺傳病。
之后，基因沉默療法逐漸在臨床試驗中顯示出效果，2012年，Cullis的兩家公司開始轉(zhuǎn)型，探索LNP遞送系統(tǒng)在基于mRNA的藥物中的應(yīng)用前景。比如溫哥華的 Acuitas Therapeutics 公司在首席執(zhí)行官Thomas Madden的領(lǐng)導(dǎo)下與Weissman在賓大的團隊以及多家mRNA公司合作，共同測試mRNA-LNP的不同配比。其中一個配比已經(jīng)被BioNTech和CureVac的新冠疫苗所使用。Moderna的LNP復(fù)合物也與此相差無幾。
這種納米粒含有四種脂質(zhì)分子：三個分子決定結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；第四個名為可電離脂質(zhì)的分子是LNP有效的關(guān)鍵。這種物質(zhì)在實驗條件下帶正電，與Felgner開發(fā)的、Malone在80年代末測試的脂質(zhì)體具有類似優(yōu)勢。但Cullis和商業(yè)伙伴開發(fā)的可電離脂質(zhì)能在生理條件下（如在血液中）變成中性，這樣能減少對人體的毒性。
此外，混合四種脂質(zhì)能讓產(chǎn)品的保質(zhì)期更長，在體內(nèi)的穩(wěn)定性更好，在Cullis管理的多家公司擔(dān)任前高管的 Ian MacLachlan 說，“我們現(xiàn)在的藥理學(xué)是建立在所有這一切的基礎(chǔ)之上的。”
到了2000年代中期，研究人員想出了一種混合和生產(chǎn)這些納米粒的新方法，需要用到名為T-connector的裝置將脂肪（溶解在酒精中）與核酸（溶解在酸緩沖液中）結(jié)合。當(dāng)兩種溶液混合時，這些成分會自發(fā)形成緊密的LNP [21]。這種方法已被證明比生產(chǎn)基于mRNA的藥物的其他方式更可靠。
一旦將所有碎片拼接起來，“就像是天吶，我們終于有一個可以規(guī)模化的生產(chǎn)流程了。” 目前在圣迭戈 Replicate Bioscience 公司擔(dān)任首席發(fā)展官的 Andrew Geall 說。2012年，Geall帶領(lǐng)首支團隊在諾華（Novartis）美國分部成功結(jié)合了LNP與RNA疫苗 [22]。所有mRNA公司現(xiàn)在都在用類似這種LNP遞送平臺和生產(chǎn)系統(tǒng)，但相關(guān)專利的歸屬權(quán)仍深陷法律糾紛。比如Moderna就與Cullis的一家公司——溫哥華的 Arbutus Biopharma ——對簿公堂：Moderna新冠疫苗使用的LNP技術(shù)到底是誰的專利？
到了2000年代末，多家大型藥企都開始向mRNA進軍。2008年，諾華和Shire都成立了mRNA研發(fā)部門——前者（由Geall領(lǐng)導(dǎo)）關(guān)注疫苗，后者（由Heartlein領(lǐng)導(dǎo)）關(guān)注藥物。BioNTech便在那年成立，其他初創(chuàng)公司也紛紛入局，這是因為美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2012年決定資助產(chǎn)業(yè)界研究RNA疫苗和藥物。Moderna便是在此基礎(chǔ)上壯大的公司之一——2015年已經(jīng)籌資超過10億美元，其目標(biāo)是利用mRNA誘導(dǎo)體內(nèi)細胞產(chǎn)生自己的藥物，治療因蛋白缺失或失效導(dǎo)致的疾病。當(dāng)這個計劃落空時，Moderna在其首席執(zhí)行官 Stéphane Bancel 的領(lǐng)導(dǎo)下只能選擇一個更小的目標(biāo)：做疫苗。
一開始，許多投資者和觀望者都非常失望，因為疫苗平臺的顛覆性和盈利性看起來都要遜色不少。截至2020年初，Moderna共有9種針對傳染病的候選mRNA疫苗進入了人體測試，但沒有一個大獲全勝。只有一個候選疫苗進入了更大規(guī)模的試驗。
面對突如其來的COVID-19，Moderna火速行動，在新冠病毒基因組序列公開后的幾天內(nèi)就做好了一個原型疫苗。Moderna后來與美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）合作開展小鼠研究和人體試驗，這一切只用了不到10周。
BioNTech這邊也是全員出動。2020年3月，BioNTech與紐約制藥公司輝瑞（Pfizer）合作，在不到8個月的時間里破紀(jì)錄地走完了從首次人體試驗到緊急使用批準(zhǔn)的流程。
這兩款獲得授權(quán)的疫苗都使用修飾的mRNA加入LNP，而且所含序列編碼的新冠病毒刺突蛋白的形狀更易誘導(dǎo)保護性免疫。許多專家表示，由NIAID疫苗學(xué)家 Barney Graham、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Jason McLellan，以及斯克里普斯研究所的Andrew Ward設(shè)計的這種對蛋白質(zhì)形狀的調(diào)整也是一個可以拿獎的成就，雖然這只針對新冠病毒疫苗，不適合所有mRNA疫苗。
圍繞mRNA貢獻的爭論，一些爭議涉及誰才擁有最賺錢的專利。但是，許多奠基性的知識產(chǎn)權(quán)都要追溯到Felgner、Malone和他們在Vical公司的同事在1989年（以及Liljeström在1990年）提出的觀點。這些產(chǎn)權(quán)從授權(quán)日起只有17年的有效期，所以現(xiàn)在已經(jīng)不再受到專利權(quán)限制。
即使是Karikó和Weissman的專利也將在5年后過期，該專利在2006年申請，后來授權(quán)給了Cellscript公司。產(chǎn)業(yè)界知情人士表示，這意味著在脂質(zhì)納米粒中遞送mRNA的寬泛概念很快也將難以申請專利了，但各家公司可以合理地對特定的mRNA序列申請專利，比如某種刺突蛋白的形式，或是專有的脂質(zhì)配比。
各個公司已經(jīng)在行動了。Moderna作為mRNA疫苗領(lǐng)域的主要入局者，其在流感、巨細胞病毒和一系列其他傳染病上的實驗性疫苗已經(jīng)開展了臨床試驗，它在去年獲得了兩個專利，范圍涵蓋廣泛使用mRNA產(chǎn)生分泌蛋白（參見：RNA疫苗如何在新冠疫情中彎道超車？）。但有多位產(chǎn)業(yè)界知情人士告訴《自然》，他們認為這兩個專利可能會出現(xiàn)糾紛。
“我們感覺可申請的專利不多了。” 加拿大mRNA疫苗公司 Providence Therapeutics 的首席科學(xué)官 Eric Marcusson 說。
至于誰能拿諾貝爾獎，呼聲最高的是Karikó和Weissman。這兩位已經(jīng)拿了很多獎，包括科學(xué)突破獎（Breakthrough Prizes，獎金300萬美元，科學(xué)界獎金最高的獎項）和西班牙久負盛名的阿斯圖里亞斯女親王獎（Princess of Asturias Award）技術(shù)與科學(xué)研究獎。同時獲得阿斯圖里亞斯獎的還有Felgner、?ahin、Türeci、Rossi，以及英國牛津大學(xué)和藥企阿斯利康（AstraZeneca）新冠疫苗背后的疫苗學(xué)家 Sarah Gilbert，這款疫苗沒有使用mRNA，而使用一種病毒載體。（Cullis最近一次獲獎是國際緩釋協(xié)會頒發(fā)的一個獎金5000美元的創(chuàng)始人獎，這是一個由研究緩釋藥物的科學(xué)家組成的專業(yè)組織。）
還有人認為，除了獎勵Karikó的研究發(fā)現(xiàn)，還應(yīng)獎勵她對整個mRNA研究領(lǐng)域的貢獻。“她不僅是一位非常出色的科學(xué)家，還是領(lǐng)域內(nèi)一股強大的力量。” 不列顛哥倫比亞大學(xué)的RNA生物工程師Anna Blakney說。為表彰Karikó的貢獻，Blakney兩年前請她在一場大型會議上演講，當(dāng)時Blakney還是一名初級博士后研究員（在Blakney聯(lián)合創(chuàng)立英國疫苗公司VaxEquity之前，該公司主要關(guān)注自擴增RNA技術(shù)）。Karikó自己 “在整個職業(yè)生涯中備受忽視，卻不忘積極提攜他人”。
雖然mRNA發(fā)展史上的有些人認為自己應(yīng)該得到更多的認可，包括Malone，但其他人卻更愿意分享這份榮譽。“你真的不能邀功，” Cullis說，以他的脂質(zhì)遞送系統(tǒng)為例，“可能有幾百人甚至幾千人一起在做這些LNP系統(tǒng)，以便它能迎來自己的高光時刻。”
“所有人都在添磚加瓦，包括我。” Karikó說。
回顧過去，許多參與者都表示很高興mRNA疫苗能給人類帶來改變，以及自己有幸做出了有價值的貢獻。“見證這一切令我無比激動，” Felgner說，“我們那時堅信會發(fā)生的所有事現(xiàn)在都發(fā)生了。”
原文以The tangled history of mRNA vaccines 為標(biāo)題發(fā)表在2021年9月14日《自然》的新聞特寫版塊上，《知識分子》獲權(quán)轉(zhuǎn)載。
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