mRNA疫苗的復(fù)雜歷史

宋社吾 2021-09-17

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1987年底，Robert Malone進行了一項里程碑式的實驗，他將多股信使RNA與脂肪滴混合在一起，發(fā)現(xiàn)加入其中的人體細胞吸收了mRNA，并產(chǎn)生蛋白質(zhì)。

意識到這一發(fā)現(xiàn)可能在醫(yī)學(xué)上具有深遠的潛力后，加利福尼亞州拉霍亞索爾克生物研究所的研究生Malone后來記下了一些筆記，并在上面簽名并注明了日期。他在1988年1月11日寫道，如果細胞能夠從傳遞給它們的mRNA中產(chǎn)生蛋白質(zhì)，那么“將RNA視為一種藥物”是可能的。后來，Malone的實驗表明青蛙胚胎能夠吸收這種mRNA。這是第一次有人使用脂肪滴來簡化mRNA進入生物體的過程。

但通往成功的道路是曲折的。Malone的實驗本身借鑒了其他研究人員的工作，許多年之后，人們認為mRNA太不穩(wěn)定且價格昂貴，無法用作藥物或疫苗。數(shù)十個學(xué)術(shù)實驗室和公司致力于研究這個想法，努力尋找脂肪和核酸的正確配方——mRNA疫苗的基石。

今天的mRNA疫苗的創(chuàng)新是在Malone在實驗室工作數(shù)年后發(fā)明的，包括化學(xué)修飾的RNA和將它們注入細胞的不同類型的脂肪泡。盡管如此，自稱為“mRNA疫苗發(fā)明者”的Malone認為他的工作沒有得到足夠的認可，“我已經(jīng)被歷史淘汰了，”他告訴《Nature》雜志。

隨著諾貝爾獎的開始頒發(fā)，關(guān)于誰是這項技術(shù)的先驅(qū)的爭論正在升溫，隨著下個月諾貝爾獎的宣布，猜測也越來越激烈。但僅限于少數(shù)科學(xué)家的正式獎項將無法認可mRNA醫(yī)學(xué)發(fā)展的眾多貢獻者。實際上，通往mRNA疫苗的道路借鑒了數(shù)百名研究人員30多年的工作成果。

mRNA的起源

Malone的實驗并非憑空而來。早在1978年，科學(xué)家們就使用稱為脂質(zhì)體的脂肪膜結(jié)構(gòu)將mRNA轉(zhuǎn)運到小鼠和人類細胞中以誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達。脂質(zhì)體包裝并保護mRNA，然后與細胞膜融合，將遺傳物質(zhì)輸送到細胞中。這些實驗本身建立在脂質(zhì)體和mRNA的多年工作基礎(chǔ)上。兩者都是在1960年代發(fā)現(xiàn)的（參見“mRNA疫苗的歷史”，下圖）。

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然而，當(dāng)時很少有研究人員將mRNA作為一種藥物產(chǎn)品來考慮——尤其是因為還沒有一種在實驗室制造基因材料的方法。相反，他們希望用它來研究基本的分子過程。大多數(shù)科學(xué)家重新利用了兔血、培養(yǎng)的小鼠細胞或其他動物來源的mRNA。

1984年，情況發(fā)生了變化，當(dāng)時Krieg和馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Douglas Melton和分子生物學(xué)家Tom Maniatis和MichaelGreen領(lǐng)導(dǎo)的團隊的其他成員使用RNA合成酶（取自病毒）和其他工具來生物生產(chǎn)實驗室中的活性mRNA——一種至今仍在使用的核心方法。然后Krieg將實驗室制造的mRNA注射到青蛙卵中，并表明它確實有用。

Melton和Krieg都表示，他們主要將合成的mRNA作為研究基因功能和活性的研究工具。1987年，Melton發(fā)現(xiàn)mRNA可以用于激活和阻止蛋白質(zhì)生產(chǎn)后，他幫助組建了一家名為Oligogen（后來在加利福尼亞州福斯特市更名為Gilead Sciences）的公司，探索使用合成RNA阻斷目標(biāo)基因表達的方法，以期治療疾病。但他實驗室的任何人或他們的合作者都沒有想到疫苗。

Paul Krieg（左）和Douglas Melton（右），他們在實驗室研究合成mRNA的方法

“總的來說，RNA以難以置信的不穩(wěn)定性而聞名，”Krieg說，“RNA周圍的一切都被小心翼翼地掩蓋了”，這或許可以解釋為什么哈佛大學(xué)技術(shù)開發(fā)辦公室選擇不為該組織的RNA合成方法申請專利。相反，哈佛大學(xué)的研究人員只是將他們的研究成果交給了Promega公司，這是一家位于威斯康星州麥迪遜的實驗室用品公司，該公司為研究人員提供RNA合成工具。

專利糾紛

幾年后，Malone遵循哈佛團隊的策略合成了mRNA，但是他添加了一種新的脂質(zhì)體——一種攜帶正電荷的脂質(zhì)體，它增強了這種材料與帶負電荷的mRNA骨架結(jié)合的能力。這些脂質(zhì)體是由Philip Felgner開發(fā)的。

Philip Felgner(左)和Robert Malone

盡管Malone成功地使用脂質(zhì)體將mRNA傳遞到人類細胞和青蛙胚胎中，但他未獲得博士學(xué)位，他與他的導(dǎo)師Salk基因治療研究員Inder Verma鬧翻，并于1989年結(jié)束了研究生階段，前往最近在加利福尼亞州圣地亞哥成立的初創(chuàng)公司Vical為Felgner工作。在那里，他們和威斯康星大學(xué)的合作者Madison的工作表明，脂質(zhì)-mRNA復(fù)合物可以刺激小鼠的蛋白質(zhì)生產(chǎn)。

Malone實驗室筆記本的摘錄，描述了1989年合成的mRNA注射到小鼠體內(nèi)的過程

后來事情變得一團糟。Vical（與威斯康星大學(xué)合作）和Salk于1989年3月開始申請專利。但Salk很快放棄了其專利主張，1990年，Verma加入了Vical的顧問委員會。

Malone辯稱，Verma和Vical達成了一項幕后交易，相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)歸Vical所有。Malone被列為眾多發(fā)明家之一，但他不再像從Salk頒發(fā)的任何專利中那樣從隨后的許可交易中獲利。Malone的結(jié)論是：“他們靠我的思想成果發(fā)財。”

Verma和Felgner斷然否認Malone的指控。“這完全是胡說八道，”Verma告訴《自然》雜志，他說，放棄專利申請的決定取決于Salk公司的技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室。

Malone于1989年8月離開Vical，理由是與Felgner在“科學(xué)判斷”和“我的智力貢獻的功勞”上存在分歧。他完成了醫(yī)學(xué)院的學(xué)業(yè)并接受了一年的臨床培訓(xùn)，然后在學(xué)術(shù)界工作，在那里他試圖繼續(xù)研究mRNA疫苗，但難以獲得資金。（例如，1996年，他向加利福尼亞州的一家研究機構(gòu)申請資金開發(fā)一種mRNA疫苗來對抗季節(jié)性冠狀病毒感染，但沒有成功。）最終，Malone專注于DNA疫苗和遞送技術(shù)。

2001年，他開始從事商業(yè)工作和咨詢工作。在過去的幾個月里，他開始公開抨擊他的研究幫助實現(xiàn)的mRNA疫苗的安全性。例如，Malone說，疫苗產(chǎn)生的蛋白質(zhì)會損害人體細胞，接種疫苗的風(fēng)險大于對兒童和年輕人的好處——其他科學(xué)家和衛(wèi)生官員一再反駁這種說法。

產(chǎn)品制造的挑戰(zhàn)

1991年，Vical與世界上最大的疫苗開發(fā)商之一的美國默克公司達成了一項價值數(shù)百萬美元的研究合作和許可協(xié)議。默克的科學(xué)家們評估了小鼠的mRNA技術(shù)，目的是創(chuàng)造一種流感疫苗，但后來放棄了這種方法。“制造的成本和可行性讓我們停下了腳步，”前默克科學(xué)家Jeffrey Ulmer說。

法國斯特拉斯堡一家名為Transgène的小型生物技術(shù)公司的研究人員也有同樣的感受。1993年，Pierre Meulien領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作，首次證明脂質(zhì)體中的mRNA可以在小鼠體內(nèi)引發(fā)特異性抗病毒免疫反應(yīng)。（另一項令人振奮的進展發(fā)生在1992年，當(dāng)時斯克里普斯研究所的科學(xué)家使用mRNA替代老鼠體內(nèi)的一種缺陷蛋白，以治療代謝紊亂。但獨立實驗室報告類似的成功需要近二十年的時間。）

Transgène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。但Meulien現(xiàn)在是創(chuàng)新藥物計劃（Innovative Medicines Initiative）的負責(zé)人，這是一家總部位于布魯塞爾的公私營企業(yè)，他估計他至少需要1億歐元（1.19億美元）來優(yōu)化這個平臺——他不打算為這樣一個“棘手、高風(fēng)險”的企業(yè)向老板索要那么多錢，在Transgène的母公司決定停止支付維持其運作所需的費用后，該專利失效。

Pierre Meulien

與默克團隊一樣，Meulien的團隊轉(zhuǎn)而專注于DNA疫苗和其他基于載體的遞送系統(tǒng)。DNA平臺最終產(chǎn)生了一些用于獸醫(yī)應(yīng)用的許可疫苗——例如，有助于預(yù)防養(yǎng)魚場的感染。就在上個月，印度監(jiān)管機構(gòu)緊急批準(zhǔn)了世界上第一種供人類使用的DNA疫苗，以幫助抵御COVID-19。但由于尚未完全了解的原因，DNA疫苗在人體中取得成功的速度很慢。

Ulmer認為，盡管如此，業(yè)界圍繞DNA技術(shù)的協(xié)同推進也為RNA疫苗帶來了好處。從制造考慮和監(jiān)管經(jīng)驗到序列設(shè)計和分子洞察力，“我們從DNA中學(xué)到的許多東西可以直接應(yīng)用于RNA”，他說，“它為RNA的成功提供了基礎(chǔ)。”

持續(xù)不斷的斗爭

在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)的大部分時間里，幾乎所有考慮研究mRNA的疫苗公司都選擇將其資源投資于其他領(lǐng)域。傳統(tǒng)觀點認為，mRNA太容易降解，其生產(chǎn)成本太高。“這是一場持續(xù)的斗爭，”斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所的病毒學(xué)家Peter Liljestr?m說，他在30年前首創(chuàng)了一種“自我擴增”的RNA疫苗。

1989年，Matt Winkler在得克薩斯州奧斯汀創(chuàng)立了第一家專注于RNA的實驗室用品公司Ambion，他說：“RNA太難處理了”，“如果你（當(dāng)時）問我你是否能把RNA注射到某人身上做疫苗，我會當(dāng)面嘲笑你。”

mRNA疫苗的想法在腫瘤學(xué)界更受歡迎，盡管它是作為一種治療劑，而不是預(yù)防疾病。從基因治療師David Curiel的工作開始，幾位學(xué)術(shù)科學(xué)家和初創(chuàng)公司探索了mRNA是否可用于對抗癌癥。如果癌細胞表達mRNA編碼的蛋白質(zhì)，那么將其注射到體內(nèi)可能會訓(xùn)練免疫系統(tǒng)攻擊這些細胞。

現(xiàn)在在密蘇里州圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Curiel在老鼠身上取得了一些成功的經(jīng)驗。但他說，當(dāng)他就商業(yè)化機會與Ambion接洽時，該公司告訴他：“我們認為這項技術(shù)沒有任何經(jīng)濟潛力。”

另一位癌癥免疫學(xué)家取得了更大的成功，并于1997年成立了第一家mRNA治療公司。Eli Gilboa建議從血液中提取免疫細胞，并誘使它們提取編碼腫瘤蛋白質(zhì)的合成mRNA。然后，這些細胞被注射回體內(nèi)，在那里它們可以調(diào)動免疫系統(tǒng)來攻擊潛伏的腫瘤。

Gilboa和他在北卡羅來納州達勒姆杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的同事在老鼠身上證明了這一點。到20世紀(jì)90年代末，學(xué)術(shù)合作者已經(jīng)開始了人體試驗，Gilboa的商業(yè)分公司Merix Bioscience（后來更名為Argos Therapeutics，現(xiàn)在稱為CoImmune）很快就開始了自己的臨床研究。直到幾年前，一種晚期候選疫苗在一項大型試驗中失敗后，這種方法才看起來很有希望。

但Gilboa的工作產(chǎn)生了重要的影響，它激勵了德國公司CureVac和BioNTech（當(dāng)今最大的兩家mRNA公司）的創(chuàng)始人開始研究mRNA。CureVac的Ingmar Hoerr和BioNTech的U?ur ?ahin都告訴《自然》雜志，在了解Gilboa所做的事情后，他們想做同樣的事情，但將mRNA直接注入體內(nèi)。

Ingmar Hoerr（左）創(chuàng)立了CureVac，癌癥免疫學(xué)家Eli Gilboa（右）創(chuàng)立了第一家mRNA治療公司

啟動加速器

Hoerr是第一個取得成功的人。2000年他在德國的Tübingen報告說，直接注射可以引起小鼠的免疫應(yīng)答。那一年，他創(chuàng)建了CureVac（也總部設(shè)在Tübingen）。但似乎很少有科學(xué)家或投資者對此感興趣。在一次Hoerr展示早期小鼠數(shù)據(jù)的會議上，他說，“有一位諾貝爾獎獲得者站在第一排說，'你在這里告訴我們的完全是狗屎——完全是狗屎’”（Hoerr拒絕透露諾貝爾獎獲得者的姓名）。

最終，資金慢慢流入。幾年之內(nèi)，人體試驗開始了。該公司當(dāng)時的首席科學(xué)官Steve Pascolo是第一個研究對象：他給自己注射了mRNA，但腿上仍然有一塊與頭部相仿的白色疤痕，皮膚科醫(yī)生在那里做了穿刺活檢以進行分析。不久之后，一項更為正式的試驗開始了，該試驗涉及針對皮膚癌患者的腫瘤特異性mRNA。

?ahin和他的免疫學(xué)家妻子?zlem Türeci也在20世紀(jì)90年代末開始研究mRNA，但比Hoerr等了更長的時間才創(chuàng)辦公司。他們在德國美因茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)工作多年，獲得專利、論文和研究資助，然后在2007年向億萬富翁投資者推出商業(yè)計劃。?ahin說：“如果成功，這將是一個突破”，他得到了1.5億歐元的種子基金。

?zlem Türeci（左）和U?ur ?ahin（右）共同創(chuàng)立了mRNA疫苗公司BioNTech

同年，一家名為RNARx的新興mRNA初創(chuàng)公司從美國政府獲得了一筆資金：97396美元的小企業(yè)贈款。該公司創(chuàng)始人、生物化學(xué)家Katalin Karik和免疫學(xué)家Drew Weissman，當(dāng)時都在費城賓夕法尼亞大學(xué)（UPENN）做了一些現(xiàn)在所說的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：改變部分mRNA編碼有助于合成mRNA通過細胞固有免疫防御。

一些基本見解

Karikó在整個20世紀(jì)90年代一直致力于將mRNA轉(zhuǎn)化為藥物平臺，盡管撥款機構(gòu)一直拒絕她的資助申請。1995年，在屢次遭到拒絕后，她本可以選擇離開UPenn或接受降職和減薪，但她選擇留下來繼續(xù)她的不懈追求、對Malone的方案進行改進，并設(shè)法誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生一種與治療相關(guān)的大而復(fù)雜的蛋白質(zhì)。

KatalinKarikó幫助證明了對RNA的化學(xué)修飾可以使該分子免受人體的免疫防御

1997年，她開始與剛剛在賓夕法尼亞大學(xué)建立實驗室的Weissman合作。他們計劃共同開發(fā)一種基于mRNA的HIV/AIDS疫苗。但是當(dāng)Karikó的mRNA被注射到小鼠體內(nèi)時，它們會引發(fā)大規(guī)模的炎癥反應(yīng)。

她和Weissman很快找到了原因：合成的mRNA激發(fā)了一系列被稱為Toll樣受體的免疫傳感器，它們是病原體危險信號的第一反應(yīng)器。2005年，兩人報告說，重新排列mRNA的一個核苷酸尿苷上的化學(xué)鍵，以產(chǎn)生一種稱為假尿苷的類似物，似乎可以阻止身體將其識別為敵人。

當(dāng)時很少有科學(xué)家認識到這些修飾核苷酸的治療價值。但科學(xué)界很快意識到了它們的潛力。2010年9月，由當(dāng)時在馬薩諸塞州波士頓兒童醫(yī)院工作的干細胞生物學(xué)家Derrick Rossi領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊描述了如何利用修飾的mRNAs將皮膚細胞轉(zhuǎn)化為胚胎樣干細胞，然后轉(zhuǎn)化為收縮的肌肉組織，這一發(fā)現(xiàn)引起了轟動。Rossi在《時代》雜志上被評為2010年“重要人物”之一，他與其他人在劍橋共同創(chuàng)立了一家公司Moderna。

Moderna試圖授權(quán)UPenn于2006年為Karikó和Weissman的發(fā)明申請的修飾mRNA專利，但為時已晚。在未能與RNARx達成許可協(xié)議后，賓夕法尼亞大學(xué)選擇了快速支付。2010年2月，該公司（現(xiàn)在稱為Cellscript）授予麥迪遜一家小型實驗室試劑供應(yīng)商獨家專利權(quán)。它將繼續(xù)從Moderna和BioNTech那里獲得數(shù)億美元的分許可費，這兩家公司是第一批新冠病毒mRNA疫苗的創(chuàng)始者，產(chǎn)品均含有修飾的mRNA。

與此同時，RNARx在2013年Karikó加入BioNTech（保留UPenn的附屬任命）前后，又用光了80萬美元的小企業(yè)贈款資金，并停止了運營。

Drew Weissman與Karikó合作，共同發(fā)現(xiàn)了修飾mRNA的優(yōu)勢

關(guān)于假尿苷的辯論

研究人員仍在爭論Karikó和Weissman的發(fā)現(xiàn)是否對成功的mRNA疫苗至關(guān)重要。Moderna一直使用經(jīng)過修飾的mRNA——它的名字是這兩個詞的合成詞，但該行業(yè)的其他一些人卻沒有。

位于馬薩諸塞州列克星敦的制藥公司Shire的人類基因治療部門的研究人員推斷，如果添加正確的“cap”結(jié)構(gòu)并去除所有雜質(zhì)，未經(jīng)修飾的mRNA可以產(chǎn)生同樣有效的產(chǎn)品。“這取決于RNA的質(zhì)量，”Michael Heartlein說，他領(lǐng)導(dǎo)了Shire的研究工作，并在劍橋的TranslateBio繼續(xù)推進這項技術(shù)，Shire后來將其mRNA產(chǎn)品組合出售給了該公司。（Shire現(xiàn)在是日本武田公司的一部分）

盡管Translate有一些人類數(shù)據(jù)表明其mRNA不會引起令人擔(dān)憂的免疫反應(yīng)，但仍有待臨床證明：其COVID-19候選疫苗仍處于早期人體試驗階段。法國制藥巨頭賽諾菲對這項技術(shù)的前景深信不疑：2021年8月，它宣布計劃以32億美元收購Translate。（Heartlein去年離開，在馬薩諸塞州沃爾瑟姆成立了另一家公司，名為Maritime Therapeutics）

與此同時，CureVac有自己的免疫緩解策略，包括改變mRNA的基因序列，以盡量減少其疫苗中尿苷的含量。20年的研究似乎取得了成果，該公司針對狂犬病和COVID-19的實驗性疫苗的早期試驗都證明是成功的。但在6月，來自后期試驗的數(shù)據(jù)顯示，CureVac的候選冠狀病毒疫苗的保護性遠遠低于Moderna或BioNTech的疫苗。

根據(jù)這些結(jié)果，一些mRNA專家現(xiàn)在認為假尿苷是該技術(shù)的一個重要組成部分，因此，他們認為卡里克和Weissman的發(fā)現(xiàn)是獲得認可和獎勵的關(guān)鍵促成性貢獻之一。“真正的贏家是修飾RNA，”Strand Therapeutics的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Jake Becraft說，Strand Therapeutics是一家總部位于劍橋的合成生物學(xué)公司，致力于基于mRNA的療法。

不是每個人都這么肯定。蘇州艾博生物科技有限公司（Suzhou Abogen Biosciences）首席執(zhí)行官英博表示：“有多種因素可能會影響mRNA疫苗的安全性和有效性，mRNA的化學(xué)修飾只是其中之一”。該公司是一家中國公司，擁有一種針對新冠病毒-19的mRNA疫苗，目前正處于后期臨床試驗階段。（該產(chǎn)品稱為ARCoV，使用未經(jīng)修飾的mRNA）

脂肪突破

至于關(guān)鍵技術(shù)，許多專家強調(diào)了另一項對mRNA疫苗至關(guān)重要的創(chuàng)新——一項與mRNA無關(guān)的創(chuàng)新。正是被稱為脂質(zhì)納米顆?；?/span>LNP的微小脂肪氣泡保護了mRNA并將其運送到細胞中。

這項技術(shù)來自加拿大溫哥華不列顛哥倫比亞大學(xué)的生物化學(xué)家Pieter Cullis和他創(chuàng)立或領(lǐng)導(dǎo)的幾家公司的實驗室。從1990年代后期開始，他們率先將LNP用于傳遞沉默基因活動的核酸鏈。一種這樣的治療方法patisiran現(xiàn)在被批準(zhǔn)用于一種罕見的遺傳性疾病。

Pieter Cullis

在基因沉默療法開始在臨床試驗中顯示出前景之后，2012年，Cullis的兩家公司轉(zhuǎn)向探索LNP遞送系統(tǒng)在基于mRNA的藥物中的機會。例如，由首席執(zhí)行官Thomas Madden領(lǐng)導(dǎo)的溫哥華Acuitas Therapeutics與Weissman在賓夕法尼亞大學(xué)的團隊以及幾家mRNA公司建立了合作伙伴關(guān)系，以測試不同的mRNA-LNP制劑?，F(xiàn)在可以在BioNTech和CureVac的COVID-19疫苗中找到其中一種。Moderna的LNP混合物與此沒有太大不同。

納米粒子有四種脂肪分子的混合物：三種有助于結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；第四種稱為可電離脂質(zhì)，是LNP成功的關(guān)鍵。這種物質(zhì)在實驗室條件下帶正電荷，與1980年代后期Felgner開發(fā)和Malone測試的脂質(zhì)體具有相似的優(yōu)勢。但是，Cullis和他的商業(yè)伙伴提出的可電離脂質(zhì)在生理條件下（例如血液中的條件）轉(zhuǎn)化為中性電荷，這限制了對身體的毒性作用。

此外，與Cullis有關(guān)聯(lián)的幾家企業(yè)的前高管Ian MacLachlan表示，這種四脂雞尾酒可以讓產(chǎn)品在藥房貨架上存放更長時間，并保持其在體內(nèi)的穩(wěn)定性。他說：“正是這一整套的藥具和材料導(dǎo)致了我們現(xiàn)在擁有的藥理學(xué)”。

Ian MacLachlan(左)和Thomas Madden(右)

到2000年代中期，一種混合和制造這些納米顆粒的新方法已經(jīng)被設(shè)計出來。它涉及到使用“T型連接器”裝置，將脂肪（溶解在酒精中）與核酸（溶解在酸性緩沖液中）結(jié)合起來。當(dāng)兩種溶液流合并時，組分自發(fā)形成密集的LNP。事實證明，它是一種比其他制造基于mRNA的藥物的方法更可靠的技術(shù)。

圣地亞哥Replicate Bioscience的現(xiàn)任首席開發(fā)官Andrew Geall表示，一旦所有的部分組合在一起，“就像天方夜譚，我們終于有了一個可以擴展的過程”。Geall于2012年在諾華在劍橋的美國中心領(lǐng)導(dǎo)了第一個將LNP與RNA疫苗相結(jié)合的團隊。現(xiàn)在每個mRNA公司都使用這種LNP遞送平臺和制造系統(tǒng)的一些變體——盡管誰擁有相關(guān)專利仍然是法律糾紛的主題。例如，Moderna與Cullis的一家附屬企業(yè)——溫哥華的Arbutus Biopharma——就誰擁有Moderna的COVID-19疫苗中發(fā)現(xiàn)的LNP技術(shù)的權(quán)利展開了一場斗爭。

一個行業(yè)的誕生

到2000年代后期，幾家大型制藥公司開始進軍mRNA領(lǐng)域。例如，2008年，Novartis和Shire都成立了mRNA研究部門——前者（由Geall領(lǐng)導(dǎo)）專注于疫苗，后者（由Heartlein領(lǐng)導(dǎo)）專注于治療。2012年，美國國防高級研究計劃署（Defense Advanced Research Projects Agency）決定開始資助行業(yè)研究人員研究RNA疫苗和藥物，這一決定推動了BioNTech的成立，其他初創(chuàng)企業(yè)也很快加入了競爭。Moderna是建立在這項工作基礎(chǔ)上的公司之一，到2015年，它已經(jīng)籌集了超過10億美元，承諾利用mRNA誘導(dǎo)體內(nèi)細胞制造自己的藥物，從而修復(fù)蛋白質(zhì)缺失或缺陷引起的疾病。當(dāng)該計劃失敗時，由首席執(zhí)行官Stéphane Bancel領(lǐng)導(dǎo)的Moderna選擇優(yōu)先考慮生產(chǎn)疫苗。

Moderna的Derrick Rossi（左）和Stéphane Bancel（右）

這最初讓許多投資者和旁觀者感到失望，因為疫苗平臺似乎不那么具有變革性，也不那么有利可圖。到2020年初，Moderna已經(jīng)將九種候選的感染性疾病的mRNA疫苗送入人體進行測試，但沒有一次扣籃成功，只有一個進入了更大的試驗階段。

但當(dāng)新冠病毒爆發(fā)時，Moderna很快就脫穎而出，在病毒基因組序列上線后的幾天內(nèi)就制造出了一種原型疫苗。該公司隨后與美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）合作，在不到十周的時間內(nèi)進行了小鼠研究和人體試驗。

BioNTech也采取了全副武裝的方法。2020年3月，該公司與總部位于紐約的輝瑞制藥公司（Pfizer）合作，隨后臨床試驗以創(chuàng)紀(jì)錄的速度進行，在不到8個月的時間內(nèi)從首次人體試驗到緊急批準(zhǔn)。

兩種授權(quán)疫苗都使用在LNP中配制的修飾mRNA。兩者還包含編碼一種形式的SARS-CoV-2刺突蛋白的序列，該蛋白采用更適合誘導(dǎo)保護性免疫的形狀。許多專家表示，由NIAID疫苗學(xué)家Barney Graham和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Jason McLellan和斯克里普斯的Andrew Ward設(shè)計的蛋白質(zhì)調(diào)整也是一項有價值的貢獻，盡管它是冠狀病毒疫苗特有的，而不是作為一般平臺的mRNA疫苗。

在討論mRNA發(fā)現(xiàn)的功勞時，有些人的憤怒與誰擁有有利可圖的專利有關(guān)。但大部分基礎(chǔ)知識產(chǎn)權(quán)可以追溯到1989年Felgner、Malone和他們在Vical的同事（以及1990年Liljestr?m）提出的權(quán)利主張。這些文件自發(fā)布之日起只有17年的有效期，因此現(xiàn)在已公開。

即使是在2006年獲得Cellscript許可并提交的Karikó-Weissman專利，也將在未來五年內(nèi)到期。業(yè)內(nèi)人士表示，這意味著很快就很難獲得關(guān)于在脂質(zhì)納米顆粒中傳遞mRNA的廣泛主張的專利，盡管公司可以合理地為特定的mRNA序列（例如刺突蛋白的一種形式）或?qū)Ｓ械闹|(zhì)制劑申請專利。

企業(yè)正在努力。Moderna是mRNA疫苗領(lǐng)域的主要參與者，該公司在流感、巨細胞病毒和一系列其他傳染病的臨床測試中進行了實驗性注射，去年獲得了兩項專利，涉及廣泛使用mRNA來生產(chǎn)分泌蛋白。但多位業(yè)內(nèi)人士告訴《自然》，他們認為這些可能具有挑戰(zhàn)性。

加拿大卡爾加里的mRNA疫苗公司Providence Therapeutics的首席科學(xué)官Eric Marcusson說：“我們不認為有很多是可以申請專利的，當(dāng)然也不能強制執(zhí)行”。

有關(guān)諾貝爾的辯論

至于誰應(yīng)該獲得諾貝爾獎，談話中最常出現(xiàn)的名字是Karikó和Weissman。兩人已經(jīng)獲得了多個獎項，包括其中一個突破獎（300萬美元，科學(xué)界最賺錢的獎項）和西班牙享有盛譽的阿斯圖里亞斯公主技術(shù)和科學(xué)研究獎。獲得阿斯圖里亞斯獎的還有Felgner、?ahin、Türeci和Rossi，以及英國牛津大學(xué)開發(fā)的COVID-19疫苗背后的疫苗學(xué)家Sarah Gilbert和阿斯利康制藥公司，后者使用病毒載體代替mRNA。Cullis最近獲得的唯一榮譽是受控釋放協(xié)會頒發(fā)的5,000美元創(chuàng)始人獎，該協(xié)會是一個研究緩釋藥物的專業(yè)科學(xué)家組織）

也有人認為，卡里克應(yīng)該被廣泛認可，這是她在實驗室的發(fā)現(xiàn)中所做的貢獻。“她不僅是一位了不起的科學(xué)家，她還是該領(lǐng)域的一股力量”，英屬哥倫比亞大學(xué)的RNA生物工程師Anna Blakney說。Blakney贊揚Karikó在兩年前的一次重要會議上為她提供了發(fā)言機會，當(dāng)時她還在初級博士后職位上（在Blakney與他人共同創(chuàng)建英國劍橋疫苗公司Vax Equity之前，該公司專注于自擴增RNA技術(shù)）。Karikó“在她整個職業(yè)生涯都被低估的時候，她正積極地努力提升他人”。

盡管一些參與mRNA開發(fā)的人，包括Malone，認為他們應(yīng)該得到更多的認可，但其他人更愿意分享聚光燈。當(dāng)談到脂質(zhì)輸送系統(tǒng)時，Cullis說，“我們談?wù)摰氖浅砂偕锨У娜?，他們一直在一起工作，制造這些LNP系統(tǒng)，以便他們真正為黃金時間做好準(zhǔn)備。”

“每個人都只是逐漸增加了一些東西——包括我在內(nèi)”，Karikó說。

回想起來，許多人說他們很高興mRNA疫苗正在改變?nèi)祟?，并且他們可能在此過程中做出了寶貴的貢獻。“看到這個讓我很興奮，”Felgner說，“我們當(dāng)時認為的所有事情都會發(fā)生——現(xiàn)在正在發(fā)生。”