宾夕法尼亚大学的科学家在开发用于COVID-19疫苗的mRNA技术中发挥了关键作用。

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    宾夕法尼亚大学医学部的传染病专家Drew Weissman博士帮助确定了辉瑞公司和Moderna公司开发的COVID-19疫苗中使用的mRNA技术的一个关键组成部分。(photo:PhillyVoice)
    宾夕法尼亚大学医学部的传染病专家Drew Weissman博士帮助确定了辉瑞公司和Moderna公司开发的COVID-19疫苗中使用的mRNA技术的一个关键组成部分。(photo:PhillyVoice)

    从工作台到床边,将疫苗送到需要疫苗的人手中的过程是漫长而艰辛的--尽管去年的情况似乎表明。

    没有人比宾夕法尼亚州医学院的研究人员更清楚这一点,他们帮助创造了用于上周美国食品和药物管理局授权的COVID-19疫苗的信使RNA技术。

    该疫苗由辉瑞公司和BioNTech公司开发,是第一个利用合成mRNA的疫苗,这是一种利用遗传物质引发免疫反应的方法。Moderna的冠状病毒疫苗,仍在FDA审查中 ,也使用了这种方法。

    遗憾的是,普通公众并没有看到很多幕后工作。而这也会影响公众对疫苗的安全性和有效性的看法。

    从1月初首次确定SARS-CoV-2病毒的基因序列到第一支疫苗准备在美国发放,只过了11个月。

    据民调显示,这种快速的发展速度似乎助长了人们对COVID-19疫苗的一些犹豫。 这让许多科学家对社会的认同感感到担忧。

    在合成mRNA技术的发展中发挥了不可或缺的作用的传染病专家德鲁-魏斯曼博士周一阐述了向公众保证疫苗是安全和有效的--并依赖于十多年来对合成mRNA的实验室研究。

    魏斯曼在一次虚拟讨论中强调了疫苗背后的科学。

    合成mRNA不是一项新技术,魏斯曼强调。 研究人员已经被其潜力所吸引了几十年--t他第一次将mRNA注射到动物体内用于治疗目的发生在1990年代。

    人体依赖于数百万种蛋白质。信使RNA指示细胞制造哪些蛋白质。

    理论上,合成mRNA允许科学家操纵这一过程来创造任何蛋白质,包括疫苗接种所需的蛋白质。但研究人员发现,人体的免疫系统往往会在合成mRNA到达预定目标之前就将其摧毁--这是一个重大障碍。

    20世纪90年代,宾大的Katalin Karikó,现在是BioNTech的高级副总裁。

    身体正在识别合成mRNA的四个分子构件中的一个,即核苷,是一个入侵者。为了解决这个问题,他们改变了有问题的核苷,使合成mRNA能够从人体的防御系统中溜走。

    这一发现对辉瑞公司和Moderna公司的COVID-19疫苗的成功至关重要。合成的mRNA指示细胞复制病毒的独特尖峰蛋白,引发免疫反应。

    "脂质纳米颗粒的加入可以保护RNA不被降解,并促进尖峰蛋白的翻译,"Weissman说。"它也是一种佐剂,通过诱导帮助细胞来推动抗体的产生,从而促进免疫反应。

    "它们非常安全,耐受性好。我们对这项技术进行了七年的研究,并用它免疫了许多不同的动物。"

    脂质纳米颗粒还被用于某些药物治疗,包括化疗药物Doxil和胆固醇药物Repatha,以帮助药物到达目标,而不会产生很多副作用。

    魏斯曼说,未来,mRNA技术还可用于其他病原体的疫苗和治疗,包括疟疾、HIV和通用流感,以及个人癌症疫苗的开发。

    他还说,它可以用来开发一种疫苗,以防止广泛的冠状病毒--就像本世纪初引起SARS和MERS爆发的那些病毒。

    "我还认为我们需要考虑泛冠状病毒疫苗,"他说。"在过去的20年里,已经发生了三次冠状病毒的流行,我们必须假设会有更多的流行。"

    宾夕法尼亚大学免疫学研究所所长E.John Wherry在讨论中说:"疫苗从 "工作台到床边 "的过程体现了我们在宾夕法尼亚大学的工作。

    一旦宾夕法尼亚大学和全国其他研究中心确认了第一批COVID-19病例,就部署mRNA技术研究住院COVID-19患者的免疫反应。

    研究人员研究了他们的免疫系统对病毒的反应模式,Wherry说。他们的范围从一个强烈的反应,造成非常小的损害到一个非常弱的反应,离开病人病危。

    他们还发现了所谓的 "味道 "反应。一些患者的心血管损伤较大。对于其他人来说,病毒主要表现为呼吸道疾病。

    他说,这项研究有助于为辉瑞公司和Moderna公司的疫苗设计提供信息,并提供了对人类免疫反应的更好理解。

    魏斯曼补充说,在研究和开发中没有走捷径。有4万多人接受了辉瑞公司的疫苗,没有观察到长期的副作用。

    在疫苗中观察到的最常见的副作用--酸痛、肌痛、短暂性发烧--是免疫系统被激活的一个非常好的迹象。这是免疫系统的目的,他说。

    魏斯曼说,mRNA也没有任何改变DNA的危险,并随着时间的推移改变一个人的遗传密码。

    临床试验证实了辉瑞公司和Moderna公司的疫苗的有效性。Moderna公司报告说,志愿者在接种疫苗110天后,仍然对冠状病毒有高度保护。该公司预计,在需要加强注射之前,还需要数年时间。

    "我们的目标是创造高质量的中和抗体,但使用mRNA技术的两种疫苗也会诱导T细胞反应--这是那些滑过抗体的感染细胞的备用计划,"Weissman说。

    Weissman和Wherry承认,长期数据仍然很少,在对接种过疫苗的人进行更多的随访之前,科学家们不会知道全部的长期影响。

    包括接种过疫苗的人是否还会被感染,是否会将病毒传染给他人等问题,仍然没有明确的答案。

    研究刚刚开始检查这些问题,魏斯曼说。到目前为止,重点是疫苗是否保护防止生病-不是它是否保护防止感染。

    他说,在这些问题得到解答之前,人们必须继续戴上口罩,并实行其他缓解策略。