美國開發的兩種最成功的冠狀病毒疫苗——輝瑞疫苗和 Moderna 疫苗——都是 mRNA 疫苗。 利用遺傳物質產生免疫反應的想法開啟了傳統疫苗無法企及的研究領域和潛在的醫療用途。黛博拉·富勒是一位微生物學家華盛頓大學教授,研究基因疫苗已20多年。 我們與她談論了The Conversation Weekly 播客講述 mRNA 疫苗的未來。
以下是該對話的摘錄,為了長度和清晰度而進行了編輯。
基於基因的疫苗研發多久了?
這種類型的疫苗已經在研發中約30年。 核酸疫苗是基於 DNA 產生 RNA,然後 RNA 產生蛋白質的想法。 對於任何給定的蛋白質,一旦我們知道了基因序列或密碼,我們就可以設計出一種 mRNA 或 DNA 分子,促使人體細胞開始製造它。
當我們第一次想到將遺傳密碼放入某人的細胞中的想法時,我們正在研究 DNA 和 RNA。 mRNA 疫苗一開始效果不佳。 他們不穩定它們引起了相當強烈的免疫反應不一定是理想的。 在很長一段時間裡,DNA 疫苗佔據了主導地位,而且第一個臨床試驗是 DNA 疫苗。
但大約七、八年前,mRNA疫苗開始佔據主導地位。 研究人員解決了很多問題——尤其是不穩定– 並發現傳遞 mRNA 的新技術進入細胞以及修改編碼序列的方法讓疫苗在人類中使用更安全。
一旦這些問題得到解決,這項技術就真正成為一種革命性的醫學工具。 這正是新冠肺炎 (COVID-19) 爆發的時候。
核酸疫苗與傳統疫苗有何不同?
大多數疫苗會誘發抗體反應。 抗體是阻止感染的主要免疫機制。 當我們開始研究核酸疫苗時,我們發現,由於這些疫苗是在我們的細胞內表達的,因此它們也被非常有效地誘導 T 細胞反應。 這項發現確實促使人們進一步思考如何使用核酸疫苗來治療傳染病,以及如何使用免疫療法來治療癌症和慢性傳染病(如愛滋病毒、B型肝炎和皰疹)以及自體免疫疾病,甚至用於基因治療。
疫苗如何治療癌症或慢性傳染病?
T 細胞反應對於辨識感染慢性疾病的細胞和異常癌細胞非常重要。 它們在清除體內這些細胞方面也發揮著重要作用。
當細胞癌變時,開始產生新抗原。 在正常情況下,免疫系統會檢測到這些新抗原,識別出細胞出現問題並將其消除。 有些人罹患腫瘤的原因是因為他們的免疫系統不太能夠消除腫瘤細胞,因此細胞會增生。
使用 mRNA 或 DNA 疫苗,目標是讓您的身體更能辨識癌細胞產生的非常特異的新抗原。 如果你的免疫系統能夠更好地辨識和看到這些,它就會攻擊癌細胞並將其從體內消除。
同樣的策略可以應用在消除慢性感染如愛滋病毒、B型肝炎和皰疹。 這些病毒會感染人體並永遠留在體內,除非免疫系統消滅它們。 與核酸疫苗可以訓練免疫系統消除癌細胞的方式類似,它們可以用來訓練我們的免疫細胞識別和消除慢性感染的細胞。
這些疫苗的現況如何?
核酸疫苗的一些首次臨床試驗發生在 20 世紀 90 年代,是為了癌症,特別是對於黑色素瘤。
今天,有一個正在進行的 mRNA 臨床試驗數量用於治療黑色素瘤、前列腺癌、卵巢癌、乳腺癌、白血病、膠質母細胞瘤等,並取得了一些有希望的結果。 Moderna 最近宣布使用 mRNA 的 1 期試驗取得了令人鼓舞的結果治療實體腫瘤和淋巴瘤
還有許多正在進行的針對癌症 DNA 疫苗的試驗,因為 DNA 疫苗在誘導 T 細胞反應方面特別有效。 一家名為 Inovio 的公司最近證明了對人類乳頭狀瘤病毒引起的女性子宮頸癌的顯著影響使用DNA疫苗。
核酸疫苗可以治療自體免疫疾病嗎?
當一個人的免疫細胞實際上攻擊自己身體的一部分時,就會發生自體免疫疾病。 多發性硬化症就是一個例子。 如果您患有多發性硬化症,您的自身的免疫細胞正在攻擊髓鞘,一種覆蓋肌肉神經細胞的蛋白質。
消除自體免疫疾病的方法是調節您的免疫細胞,防止它們攻擊您自己的蛋白質。 疫苗的目標是刺激免疫系統更好地識別某些東西,與疫苗相反,自體免疫疾病的治療旨在抑制免疫系統,使其停止攻擊不應攻擊的東西。 最近,研究人員創建了一種編碼髓磷脂蛋白的 mRNA 疫苗,並稍微調整了基因指令,以防止其刺激免疫反應。 疫苗沒有活化增強免疫反應的正常 T 細胞,反而導致身體產生調節性T細胞它專門抑制了攻擊髓磷脂的 T 細胞。
新疫苗技術還有其他應用嗎?
最後一個應用實際上是研究人員首先考慮使用 DNA 和 mRNA 疫苗進行基因治療的事情之一。 有些人天生就缺乏某些基因。 基因治療的目標是為細胞提供產生重要蛋白質所需的缺失指令。
一個很好的例子是囊性纖維化,這是一種由單一基因突變引起的遺傳性疾病。 研究人員正在研究使用 DNA 或 mRNA 疫苗從根本上替換缺失基因並讓某人的身體暫時產生缺失的蛋白質。 一旦蛋白質存在,症狀可能會消失,至少暫時消失。 mRNA不會在人體內持續很長時間,也不會整合到人類的基因組中或以任何方式改變基因組。 因此,隨著效果逐漸消失,需要額外劑量。
研究表明這個概念是可行的,但仍需要一些工作。