兩個月研發出新冠疫苗,Moderna是怎麼做到的?

 
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兩個月研發出新冠疫苗,Moderna是怎麼做到的?

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新冠疫情在世界範圍內的蔓延,給全球帶來了巨大的挑戰,人們對於有效疫苗的盼望和需求越來越迫切。為了儘快做到這一點,一家公司正在跳過早期的測試步驟,快速追蹤一種尚未被證明對人體有效的疫苗技術。

「在困難時期,我們可能會做到我們在平時做不到的事情,」密蘇里州聖路易斯市華盛頓大學醫學院的病毒免疫學家邁克爾·戴蒙德說:「絕望的時刻需要採取鋌而走險的措施。」

在大部分公司和學術團體剛剛開始研發疫苗時,位於馬薩諸塞州劍橋市的生物技術公司Moderna已經在為健康參與者注射實驗性疫苗。

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疫苗代表了對SARS-Cov-2病毒最好的長期防禦,並可能有助於阻止病毒在未來的爆發。但公共衛生專家說,即使一種疫苗被證明安全有效地預防了感染,也至少需要一年的時間才能被推廣,這對於疫苗研發來說已經十分迅速了。

一月份中國分享了冠狀病毒的基因序列的幾周後,Moderna宣布將把實驗疫苗運送給美國政府進行測試。不久前,西雅圖的一些志願者成為第一批接種這種疫苗的人。在接下來的六周內,共有45名年齡在18至55歲之間的健康成年人將接受研究疫苗注射。

這項被稱為一期試驗的最初的人類研究,將測試疫苗的安全性以及在三種不同劑量下產生免疫反應的能力。一種有效的疫苗必須能夠在人體內產生一種模仿感染但不會使人生病的免疫反應。

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Moderna如此迅速地製造出疫苗,它們跳過了實驗室實驗。通常情況下,科學家在人體測試之前必須在動物身上測試疫苗,但美國食品藥品管理局已經允許Moderna在進行人類安全試驗的同時進行動物試驗。

阿拉巴馬大學伯明翰分校傳染病醫生內森·埃爾德曼博士說,在公共衛生危機中,這一決定是有道理的。「幸運的是,我們在這一方面有著先機,出於SARS和MERS的經驗,一段時間以來,人們一直致力於開發冠狀病毒疫苗免疫應答的方法。」

引起SARS(嚴重急性呼吸綜合征)、MERS(中東呼吸綜合征)的病毒也是冠狀病毒,這科學家們提供了一個使冠狀病毒疫苗開發如此迅速的起點。Moderna已經在與美國國家過敏和傳染病研究所的研究人員合作研製一種實驗性MERS疫苗。

冠狀病毒呈球形,表面有蛋白質穗狀刺突。這些刺突會鎖定人類細胞,讓病毒進入並感染它們。

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Moderna正在開發的疫苗由一小段基因物質組成,其被稱為信使RNA,它為人類細胞製造一種無害的刺突蛋白提供指令。RNA被包裝成納米顆粒作為疫苗。(與其他疫苗不同,這種疫苗不含實際病原體的一部分。)

一旦進入人體,疫苗就可以刺激細胞產生一些無害的刺突蛋白。如果刺突蛋白成功產生的話,免疫系統將識別出這些刺突蛋白是外來的,並釋放抗體攻擊它們。這些抗體將繼續存在於人體內,如果一個人在未來暴露於病毒中,將不會被感染。

即使目前市場上還沒有使用這種方法的疫苗,但它確實帶來了希望。到目前為止,這種疫苗—RNA疫苗—只在小規模的安全性試驗中進行過人體試驗。科學家們實際上並不知道疫苗在人體內效果如何。

戴蒙德說,在以前的動物實驗中,RNA疫苗產生的抗體水平和其他類型的疫苗處於「同一範圍內」。戴蒙德是Moderna科學諮詢委員會的成員,曾與該公司合作研發一種針對寨卡(Zika)病毒的RNA疫苗。和目前的疫苗相比,RNA疫苗有著一些優勢。「RNA疫苗的研發和部署非常迅速,」他說。

RNA疫苗的製備過程比其他的方法要快得多。Moderna能在幾周內將疫苗製造完成,並且運送到國家衛生研究院進行測試。

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埃爾德曼說:「即便是生產流感疫苗也需要花費數月的時間,而且我們非常清楚我們每年都在做什麼。」

這種疫苗的生產成本也相當低,因為RNA在實驗室的生產成本很低。另外,一些科學家認為,由於人體自身製造蛋白質,產生嚴重副作用的風險也很低。但是由於這些疫苗還沒有進行廣泛的人體實驗,其副作用尚不明確。

紐約加里森生物倫理研究所哈斯廷中心的研究學者凱倫·馬斯克說,疫苗是給健康人接種的,這就意味著安全標準必須非常高。「參與第一次人類實驗的人,通常有著利他主義的心態,但是他們必須了解所承擔的風險。」

疫苗實驗的參與者將在上臂接受兩次疫苗注射,間隔大約一個月,並且研究人員將持續跟蹤負面的副作用。如果沒有問題,那麼測試規模將繼續擴大,以確保它在阻止疫情傳播上是有效的。這將花費幾個月的時間。

美國食品藥物管理局(FDA)最終將會決定該疫苗是否安全有效,是否應該得到批准。美國國家過敏和傳染病研究所所長安東尼·福西博士說到,一種疫苗可以進行推廣,起碼需要12到18個月才能準備好。

RNA疫苗專家德魯·魏斯曼博士說,「這個速度很快」,並且他在賓夕法尼亞大學實驗室開發了Moderna正在使用的技術。「一種新疫苗的批准通常需要5年左右的時間」。他說,製造疫苗的困難之處,在於其能否發揮作用。「你必須在一大群人中進行人體實驗,並且進行跟蹤,以確定人群是否免於疾病。想在這步加速並不容易。」

馬斯克說,科學家和監管者必須決定疫苗是否有效。例如,麻疹疫苗在預防疾病方面的有效率是93%。相比,目前的流感疫苗對預防2019-2020年流感病毒株有效率為45%。

這對冠狀病毒疫苗足夠了嗎?科學家還不知道。馬斯克說:「如果說一些物質有效果,結果卻沒那麼有效,這就可能給人們帶來虛假的希望。」

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考慮到冠狀病毒的傳染性,很可能需要很大一部分人接種疫苗以防止未來的疫情爆發,這種想法被稱為群體免疫。對於麻疹病毒,大約90%到95%的人口必須接種疫苗,以實現群體免疫和防止疫情爆發。但是,冠狀病毒的群體免疫閾值是多少尚且不明。

埃爾德曼說:「毫無疑問,如果有一種疫苗,不僅可以為個人建立防護,還能增加群體免疫的潛力,阻止冠狀病毒產生生產性感染的能力,這將非常有幫助。」

與此同時,德國CureVac公司也在研發RNA疫苗。據《紐約時報》報道,特朗普政府試圖說服該公司將其工作轉移到美國進行。另一家德國公司BioNTech與製藥巨頭輝瑞(Pfizer)公司合作開發了一種RNA疫苗。其他一些公司和學術實驗室正在研究不同的疫苗方法。

即使科學家們能夠在創紀錄般的時間內研製出一種有效的冠狀病毒疫苗,也可能存在另一個主要障礙。

冠狀病毒是RNA病毒,這意味著它們的遺傳物質是由RNA而不是DNA構成的。眾所周知,RNA病毒的變異頻率比DNA病毒高,例如那些引起水痘、皰疹和天花的病毒。

冠狀病毒有可能變異出不同的毒株,以季節性的方式繼續傳播,類似於流感。如果發生這種情況,科學家們每年都必須拿出一種新的冠狀病毒疫苗配方,就如同目前使用的流感疫苗一樣。

「如果我們開發出一種對原始菌株有效的疫苗,那麼該疫苗對該菌株的未來的變異效果如何?」埃爾德曼說。「我不知道答案。」

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但是如果一種RNA疫苗有效,可以快速且廉價地被製造出來,那麼很容易針對不同冠狀病毒株以及可能出現的新病原體,製造疫苗。需要做的就是對應新病原體,交換相匹配的基因材料。

當然,也需要足夠的疫苗。一些人說,可以通過政府資助來幫助推動冠狀病毒疫苗的生產,以及在未來疫情爆發時所需要的疫苗。

「人類一直會面對新的感染源,」埃爾德曼說。「以一種有意義的方式進行投資,將會使我們更好地為最終會再次發生的情況做好準備。」

人類與傳染病的鬥爭從未停止過,而我們現在所做的一切,不僅是為了挺過這次疫情,更是為了下一次戰鬥做準備。

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