信使RNA(mRNA)疫苗技术早在新冠疫情初期就崭露头角,让许多人不得不追赶这项科学进步。有研究显示,在新冠疫苗上市后的前六个月内,这些疫苗预防了约800万例感染。
然而,尽管疫苗取得了成功,批评者仍对新冠疫苗的推广以及更广泛的mRNA疫苗技术持反对态度。最近,特朗普政府的食品药品监督管理局最初拒绝审查一款针对流感的mRNA疫苗。该机构后来撤销了这一决定,但特朗普政府还采取了其他针对该技术的措施,包括削减近5亿美元的mRNA疫苗项目资助。尽管遭遇挫折,许多科学家相信mRNA疫苗不仅有助于控制传染病,还能改善癌症治疗。
mRNA疫苗如何工作?
所有疫苗的目的都是训练免疫系统识别特定的病原体或身体面临的其他威胁。传统上,预防传染病的疫苗会引入一种弱化或灭活的病毒或细菌,或从其表面提取一种特异性蛋白,以引发比感染更温和的免疫反应。如果身体再次遇到同样的信号,就能更好地抵御入侵者。
在mRNA疫苗中,疫苗向身体提供一段mRNA——即从DNA复制而来的遗传物质,编码病原体的一种蛋白质。这段mRNA充当模板,让身体生成并识别该蛋白质。
一些疫苗怀疑论者对使用外来遗传物质表示担忧。与某些说法相反,“它不会改变你的DNA,”波士顿医疗中心的传染病医生、波士顿大学副教授Sabrina Assoumou说。大量研究表明,mRNA片段进入细胞,但不会进入细胞核——大多数遗传物质储存在那里。
而且mRNA很容易被身体分解。人类从食物中不断摄入mRNA,但消化系统会使其失活。“细胞有保护机制,防止我们被偶然遇到的核酸入侵,”北卡罗来纳州立大学制药生物制造专家Jennifer Pancorbo说。为了防止遗传物质过快分解,疫苗开发者将mRNA包裹在一层特殊的微小脂肪分子混合物中,称为脂质纳米颗粒。这些分子在mRNA周围形成保护性气泡,使细胞更容易吸收这些遗传物质。mRNA在那里停留数小时或最多几天,然后被一种专门的酶分解。
此外,mRNA疫苗含有盐、糖、酸和酸稳定剂,使其更耐储存,并能冷冻保存。
mRNA疫苗与其他疫苗相比如何?
目前使用的最古老的疫苗接种方法包括灭活病原体——例如大多数现代脊髓灰质炎疫苗中的病原体——或者保持活性但已弱化至不足以引发疾病的病原体——例如麻疹、腮腺炎和风疹(MMR)疫苗中的病原体。这些“全病毒”疫苗制作简单,研究人员详细了解它们在体内的作用机制,并且能提供强有力的感染保护。灭活或弱化的病原体看起来“很像坏人,”Pancorbo说,“因此免疫反应很容易变得非常特异,并在你接触到该病原体时迅速建立防御。”尽管如此,全病毒疫苗可能引起更令人不快的副作用,而且在极少数情况下,弱化的活病原体可能重新获得感染能力。
也许最常见的疫苗方法是亚单位疫苗,它只包含病原体的特定部分——通常是蛋白质。亚单位疫苗比全病毒疫苗更安全,因为病毒绝对没有机会恢复感染能力。但这些疫苗有时需要额外的化合物,称为佐剂,或其他已被证明能安全增强免疫系统反应的策略。一些亚单位疫苗的例子包括预防呼吸道合胞病毒(RSV)、肺炎球菌感染、百日咳、乙型肝炎、破伤风和人乳头瘤病毒(HPV)的疫苗。
目前使用的最后一大类疫苗包括mRNA疫苗。这类疫苗传递的遗传物质编码病原体的一个独特特征。不是由实验室制造完整的病原体或致病蛋白,而是由身体自身的细胞在内部完成这一步。
mRNA疫苗的副作用和弱点是什么?
与所有疫苗一样,mRNA疫苗可能有副作用。随着新冠mRNA疫苗的推出,超过一半的接种者报告了反应,科学上称为反应原性,包括疼痛、发烧和头痛。虽然令人不适,但这些副作用是短暂的,且远不如感染严重。一些证据表明,出现更多副作用可能与更强的免疫反应有关。
新冠mRNA疫苗还与一种非常罕见的副作用——心肌炎(心脏组织炎症)相关。这种效应在男性青少年和年轻成年人中更常见。疫苗相关的心肌炎在接种后数天内出现,每14万接种第一剂新冠疫苗的人中约有1例发生。新冠感染本身也可能引起心肌炎,而且感染导致严重心脏问题的风险远高于疫苗。
mRNA新冠疫苗的另一个缺点是它们提供的保护期相对较短;具体来说,Pancorbo说,这些疫苗产生的“记忆”细胞似乎低于其他类型的疫苗。她表示,鉴于该产品能引发强烈的初始反应,科学家还不清楚为什么免疫反应的这一方面在mRNA疫苗中似乎存在缺陷。
mRNA疫苗最令人兴奋的应用是什么?
通过将免疫系统靶向材料的制造直接转移到体内,mRNA疫苗技术可以加快疫苗开发——正如新冠疫苗所实现的那样。这在疫情初期至关重要,当时导致新冠的病毒SARS-CoV-2在完全没有保护的人群中肆虐。(幸运也促成了疫苗的快速问世:研究人员此前一直在设计针对类似SARS-CoV-2病毒的mRNA疫苗。)随着病毒变异,mRNA平台使科学家能够更新新冠疫苗,以更好地匹配最流行的毒株。
研究人员表示,疫情初期可能是mRNA疫苗最有价值的情况。mRNA技术是“一个非常棒、灵活的平台,帮助我们摆脱了新冠疫情,并将用于未来的疫情暴发,有可能预防下一次大流行,”阿尔伯塔省卡尔加里大学的病毒学家和疫苗学家Alyson Kelvin说。
同样的快速开发速度使mRNA疫苗对季节性流感疫苗也很有吸引力。目前,科学家必须提前数月预测哪种流感病毒株将在未来季节流行。但需要提前这么长时间规划,使得人们容易受到那些在年底出现太晚而无法被疫苗覆盖的病毒株的影响。就在刚刚过去的流感季,一种名为亚分支K的优势变种出现得太晚,无法被纳入疫苗,导致了特别高的感染率。
最后,研究人员也在关注mRNA疫苗技术,以应对那些科学家一直难以开发出成功免疫方法的病原体,如HIV和登革热。他们已经在利用这种方法来攻克癌症。
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