斯微生物的工厂有什么优势?

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在全国人民万众一心、抵御病毒的战争中,针对新型冠状病毒的疫苗研发成为了所有人关注的焦点。1月28日,上海传来了一个令人振奋的消息:同济大学附属东方医院转化医学平台宣布与斯微(上海)生物科技有限公司合作开发新型冠状病毒mRNA疫苗,而且其项目负责人)、斯微生物董事长李航文对记者公开表示,完成大规模预防性的疫苗样品生产、制备只需要短短的40天。

看到这个新闻,我和考拉一样惊讶得忘记了口中嚼着的桉树叶(薯片)。怎么会这么快呢?节前我一直在写CRO赛道文章(等六篇文章),了解一个新药的研发是一个耗资巨大、耗时良久的过程。传统疫苗的研发也是如此,最长的研发流程可能需要10至15年、还要搭上5至10亿美元的资金成本。但现在,李航文却对公众传达出40天可生产疫苗的消息,着实让我虎躯一震,又是兴奋、又是怀疑。

带着这样的感觉,我开始对疫苗领域展开了解。后来发现,李航文的意思并不是从今天开始老百姓数40天就能够看到成熟的疫苗了。他的前面还有一句话:“利用相关平台技术,快速合成针对新型冠状病毒关键靶点的多种不同抗原序列的mRNA,并通过纳米脂质(LPP)载药技术制备成制剂,通过体内、动物实验筛选和验证有效抗原,在此基础上将能在40天内……

所以,字读一半错一千,话听半句意相远。人家说的是在完成临床前和临床研究后,这种疫苗实现规模化的生产只需要40天(前面的研究过程时间另算)。相比之前规模生产传统疫苗动辄耗费大半年的工时,这样的生产效率已可谓是逆天之举。那这种疫苗和传统疫苗不一样的地方在哪里呢?答案就是mRNA技术。

mRNA在高中生物课本上有介绍,指的是信使RNA,是一条带有遗传信息的单链核糖核酸。它的主要功能就是按照所携带的遗传信息指导细胞合成特定的蛋白质。如果大家做过月饼,就肯定知道月饼上的字都是模子刻出来的(如下图的“福”字)。在合成蛋白质的过程中中,mRNA就好比是月饼模子,而月饼就是最终合成的蛋白质。

那么,疫苗为什么要找合成蛋白质的模子来作为“底料”呢?这恐怕还得讲一下疫苗的工作原理。18世纪英国有个年轻的实习医生叫爱德华·詹纳(Edward Jenner),他在乡下听到一件怪事,有位女工因为已感染过一次牛痘便不再担心自己会得上天花。牛痘是一种类似天花的疾病,但病症却轻得多。

由此,詹纳便做了一个实验:将正在出牛痘的女孩皮肤上的水泡中的液体,接种到一个8岁健康男孩身上,而后又给他注射足够致命剂量的天花病毒(真下得去手……)。但奇迹发生了,小男孩没有任何染病的症状。由此,詹纳悟出了一个道理:牛痘病毒与天花极其相似,身体能够同时对这两者产生抗体。所以,可以用轻微病毒感染来预防严重病毒感染。

这便是人类首次认识的疫苗原理。但限于当时的科学水平,人们还无法知道这背后的机制到底是什么样子,背后的原理直到现代医学建立后才得以发现。在病毒侵犯人体时,人的免疫系统主要有两套动作:一是打击,二是学习。

”打击“很好理解,就是身体要通过各种机制来杀灭病毒和细菌,并将它排除出去。在这个过程中,人们往往会咳嗽、打喷嚏、发烧、发炎等,是一种机体针对当下入侵所进行的自我保护。而”学习“(适应性免疫)则是人类更加”高级“的防范,主要由B细胞和T细胞来实施(二者都是淋巴细胞)。这两种细胞不仅会打击敌人,还会“学习”敌人的进攻手法,研究出最适合歼灭敌人的“套路”。这种实战中得来的、后面还能用的“套路”,就是我们耳熟能详的抗体(免疫球蛋白)。

知道了免疫系统的工作原理,我们就会明白,让身体及时找到针对病毒的“套路”(蛋白质)才是最终的目的。但是,身体形成抗体的风险很大。比如冠状病毒这样的传染病,身体状况差的人很可能还没研究透病毒的打法,其免疫系统就被打得溃不成军,最后直接威胁生命了。所以,人们想出了一个好办法,在体外实验室降低病毒的攻击力,再将它们制成疫苗注射到体内,让它们“演习”,而不是“真打”,既然让免疫系统研究好“套路”,又避免受到伤害。这便是人类第一代疫苗:灭活/减毒疫苗的工作原理。

但是,自然界没这么现成的好事。活性(攻击力)越高的疫苗“套路”越好(抗体时间长),而活性(攻击力)越低的疫苗“套路”也越差。而且,新型传染病往往具有突发性,培养减毒、灭活的病毒耗时、耗力(病毒也是蛋白质,体外合成或培养需要时间)。所以,疫苗的发展必须迭代,围绕的标准就一条:如何既能够降毒又能够更好地生成抗体(免疫球蛋白)?

一个病毒太难、太毒?那我就切有用的部分(抗原)。亚单位疫苗作为第二代疫苗用的“底料”就是能够引发B细胞和T细胞产生抗体的就是病毒上的抗原部分(后来又细分出了有效的多糖和蛋白质中部分)。这就相当于人体免疫系统不需要整个敌军进行现场“演习”来研究应敌“套路”,只要抓他们的参谋长过来现场讲解即可。由此,这种疫苗毒性较低,可能引发的症状相比于第一代疫苗较轻。而且,因为抗原的活性比灭毒、减毒的病毒好,所携带的信息也比较完全,所以抗体的免疫比较持久。

但是,抗原也是一种蛋白质,合成起来也是耗时耗力,不足以应对突发的传染性疾病。另外,为了延长抗原在机体内的存在时间和保持对免疫系统的持续激活作用,在注射抗原时,必须配合佐剂一起使用(有利于抗原在体内缓慢释放,延缓抗原在体内降解),这给制备又增加了时间和金钱的成本。

所以,这两代疫苗的共同点都是停留在蛋白质的阶段,在生产制备上无法满足应对SARS、埃博拉和当下新型冠状肺炎的急迫需要。如果我们需要更好的安全性、更长的持久性和更快的时效性,最值得期待的怕就是我们的第三代疫苗——基因疫苗(DNA/RNA疫苗)

免疫系统学习敌人“套路”的根本不在于学习“病毒”这个个体,而是学习它的遗传信息。就像是两军对垒,了解敌人攻击方法的最好办法不是去对面抓个“舌头”回来问,而是将它们的作战方案弄到手中。根据这个规律,基因疫苗对准的就是能够病毒中能够使得抗体生成的遗传信息,它的载体就是DNA/RNA(核糖核酸)。

英国科学家克里克提出了一条“中心法则”,核心内容就是DNA记录遗传信息、mRNA传递遗传信息,而mRNA的遗传信息可以生成蛋白质。既然抗体是一种特殊的蛋白质,我们的基因疫苗的“底料”就是携带能够生成这种蛋白质遗传信息的DNA/mRNA。

如果是DNA疫苗,DNA会进入细胞核,再转录出mRNA,然后再翻译出蛋白质(抗体)。如果是mRNA疫苗,它就可以直接翻译出抗体,效率更高。而这次上海斯微生物选择的就是mRNA疫苗,也是目前疫苗领域最为新兴的技术,可谓是“皇冠上的明珠”。

mRNA疫苗被称作是“明珠”绝对名副其实,因为它既“好看”又“脆弱”。“好看”是因为它的优点很明显。除开安全性高、适用范围广(目前人类90%以上的疾病都是由蛋白质组成,mRNA疫苗理论上可以复制所有的基因信息来在人类细胞内表达蛋白质)的特点,其中一种自我扩增型(self-amplifying) mRNA,不仅能编码抗原,还有类似病毒复制过程的序列,使其可以在细胞内复制,大幅增加抗体存在时间和数量,提升免疫效果。所以,无论是安全还是疗效,mRNA疫苗真的很“好看”。(下图是目前已开发的mRNA疫苗

另外,由于不需要合成蛋白质这样的大分子,所以完全不需要传统疫苗那么长的生产周期。之前就是因为有一个时间差,面对流感病毒,疫苗的研发只能是“估分填志愿”。基本上是每年各国的公共卫生专家们会预测本年度高危流行的3个流感毒株,然后疫苗工厂采用鸡胚培养的方式培养流感毒株,继而收获、灭活并纯化病毒作为抗原,就制成新的一年的流感疫苗。

但是mRNA完全可以做到工业化、标准化生产,条件具备后一般只需要6至8周(所以李航文说的是靠谱的)。因为工艺相对简单,疫苗的质量也可以得到很好地把控。

但是,这颗“明珠”本身又很“脆弱”:裸露的mRNA很容易被胞外核糖核酸酶催化降解。所以,如何将它安全地运送到细胞内就成为了一个关键技术。目前人们发现,运送mRNA最理想载体就是脂质纳米粒载体。

对于mRNA这颗“明珠”来说,在细胞膜外就是“死”,在细胞膜内就是“生”。那么只要过了细胞膜这一关就万事大吉了。由于细胞膜是一个脂质双分子层,我们只需要在弄一个脂质体的材料将mRNA包裹起来。这样,被包裹的mRNA在膜外就安然无恙,过膜时“脂质体”会与细胞膜融合起来,只剩下mRNA进入到细胞内。这种完美的脂质体工具就是李航文所说的“纸质纳米粒载体(LPP)”

斯微(上海)生物科技坐落于浦东张江,是一帮MD安德森癌症中心海归博士团队归国创建的新兴高科技公司,主打产品就是针对传染病和癌症的mRNA药物,目前已经完成了A轮融资。2017年,斯微正式拿到了纳米脂质(LPP)载药技术的全球专利,让中国人真正拥有了这颗“明珠”的关键技术,建立起了自己的技术壁垒。

根据公开资料,斯微的mRNA疫苗已经处在动物试验的结果验证阶段,一旦有效抗原验证成功,便可以很快生产出样品(40天), 而后进行进一步的安全性及有效性评价。之后再申请临床批件,就可以投入到人体的临床试验阶段了。一旦到临床试验阶段,就会有新型冠状病毒的患者享受到它的巨大威力。

目前,全球三大mRNA(信使核糖核酸)巨头之一的美国Moderna公司(另一家为BioNtech)宣布正在与美国国立卫生研究院(NIH)合作,开发针对目前的新型冠状病毒开发疫苗。这一消息使得Moderna公司股价连日上涨。这家公司曾在40天里生产出了一种癌症疫苗,这次也将使用同样的技术。相比于Moderna,上海斯微的体量很小。但在这次的冠状病毒mRNA疫苗研发中,中国已经跑在世界前列。我相信,在不久的将来,中国的高精尖技术会给我们带来期盼的福音。

现在的疫情越来越严重,但我仍很有信心。现在的中国工业实力一定可以助力我们打赢这场没有硝烟的战争。相信中国制造,相信中国!

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