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引言
半年前我写过一文《 》。现在可以下结论了，这场比拼的胜负已出。
在5月份的时候我在文中写道，世界上共有8个疫苗项目进入了临床试验阶段，其中中国4个，美国3个，英国1个。经过漫长的等待，美国两个高精尖mRNA平台的结果都已揭晓，辉瑞和德国BioNTech合作的产品，以及Moderna和美国政府合作的疫苗，在参与试验的3 - 4万志愿者中，分别达到了90% ~ 95%的有效率；英国的独苗，牛津/阿斯利康的黑猩猩腺病毒体系也刚刚在上万人的试验中传来了70%有效率的不错消息，而且据说如果优化剂量的话还有继续提升的空间。
中国方面，最早出来的那个中国军科院的传统腺病毒疫苗，目前没有最新的结果。但是牛津/阿斯利康的成功，对陈薇院士的项目也是一个好消息，这至少证明了以腺病毒载体为平台的DNA疫苗也是可以的。不过，我们有理由怀疑中国军科院的DNA疫苗效果可能比牛津的还要差一些。因为中国采用的载体是传统人类腺病毒Ad5，很可能在相当比例的人群中被免疫抑制，效果打了折扣。而牛津改进型载体体系ChAd63是来自黑猩猩，被人体天然阻击的可能性小很多。
中国的第二个是北京科兴生物SINOVAC，在辉瑞/BioNTech大张旗鼓宣布90%有效率之后的一个星期，他们静悄悄地在《柳叶刀》上发表了减活疫苗的二期临床的结果，人数700人左右，没有感染保护性数据，但是血检证明绝大部分受试者产生了保护性抗体，这说明该疫苗很有可能具有一定的防感染效果，虽然保护性抗体的滴度低于美国两个mRNA平台...
mRNA, DNA和蛋白的故事
为了搞懂DNA，RNA疫苗和蛋白质的关系，请先看看下面一个凄美感人的小故事（有点长但挺抓人挺应景）：
从前，有个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴。
翻译好之后对蛋白说："你好，我是你的模板。"
蛋白说："你好，我是RNA分解酶。"
mRNA沉默了一下，说："没关系，反正我本来也活不了多久，你就陪陪我吧。"
蛋白说："好"。
于是两个人就手拉手默默地站在一起。
过了一会儿蛋白忽然说："其实我现在还不是RNA水解酶。"
mRNA："嗯。"
蛋白："我现在只是多肽。"
mRNA笑了。
蛋白："可是我很快就会变成真的RNA水解酶了。"
mRNA："没有关系。我总是要死的。"
于是蛋白依旧和mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNA水解酶，而mRNA慢慢地开始降解。
蛋白说："我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。"
mRNA说："你别走。我有些话要和你说。"
mRNA说：“你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。”
蛋白说："他现在在哪里呢？"
mRNA说："他的启动子关闭了。他睡着了。"
蛋白问："是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？"
mRNA说："是我把他关掉的”。然后他又笑笑："但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。"
mRNA说："我记得我刚被转录出来的时候，DNA对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是mRNA。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。"
蛋白没有说话。
"我很想念他。"，mRNA的声音越来越虚弱，"我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。"
然后mRNA就被降解掉了。
DNA慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。
蛋白看DNA醒了，说："你好，我是RNA水解酶。"
DNA说："你好，我是DNA。"
蛋白："你好。"
蛋白："第二句你好，是mRNA让我对你说的。"
DNA想起来，他上次睡觉之前，转录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。
DNA："mRNA他在哪里？"
蛋白答非所问："他说他很想念你。"
DNA笑了："我也很想念他。"
蛋白："它已经被降解了。"
蛋白："有时候我却羡慕他。"
DNA："为什么？"
蛋白看看DNA，说："因为你在想念他啊。"
蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭了。哭着哭着，蛋白就水解了。
DNA终于又转录了一个mRNA。
DNA说："你好，我是你的模板。"
mRNA说："你好，我是mRNA。"
DNA仔细地看着mRNA："你和他，真是一模一样。"
mRNA："谁？"
DNA："我上一次转录的mRNA。"
停了停，又说："你们明明是一样的，为什么我还在想念他呢？"
说完，DNA慢慢合上了眼睛。
…
如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢？
好心塞的故事。可是如果成为内含子，就连相遇的机会都没有了。虽然相遇的尽头是错过，但回忆总是美好的。还是让我成为外显子吧。
转自：生物探索
读了这个故事，你就明白了，mRNA是根本不能做疫苗的。
我认识到这一点，是多年前做生化试验提取RNA这一课，提炼RNA的程序特别麻烦，主要原因是mRNA高度不稳定。比如上面小故事中的那个RNA分解酶（RNase），实验用的水必须是无RNase水，所用的玻璃器皿必须经过高温高压的处理，就是为了灭活附着在固体表面的RNase。RNA水解酶无处不在，哪怕是你手指上皮肤的表面也分泌着RNase，所以说，哪怕是你千小心万小心，如果你不戴套的手指不慎触摸了消毒的器皿，都有可能让你千辛万苦提取的RNA样本被降解于无形，造成整个实验的失败。
所以更不要提把mRNA序列直接注射于人体了，内体环境中丰富的RNase会把外源mRNA消化得无影无踪。
有机化学的基本原理也对RNA药物说不。
我们都知道遗传物质DNA的中文全称叫做“脱氧核糖核酸”，而RNA叫“核糖核酸”。DNA的RNA的一个重要差别，就在于前者的组成单元脱了一个氧，如下图所示：
RNA DNA
这是一个扭转乾坤的差别，在RNA核苷的糖环的2‘位上引入这么一个氧原子，就仿佛是给一个安定和谐的环境引入了不稳定因素。比如，在偏碱性环境下，RNA糖链上和这个多出来的氧原子偶联的氢原子可能脱掉，暴露出一个带负电荷的赤裸氧离子，然后可能掉过头去攻击构成核酸链条的磷酸酯化学键，造成核酸长链的断裂。这个特性固然加速了核酸的生理代谢，也让它不适合作为遗传信息的稳定储藏基地，所以地球的生命经过了几十亿年的进化，99%都选择了相对惰性的DNA作为遗传物质，只有少量病毒使用RNA作为遗传基因，这里面也包含了新冠病毒。
一样的道理，一个高度活泼不稳定的分子不适合做药物或疫苗 。对制药原理稍有了解的人都知道，一个候选药物如果在体内半衰期极短，那么就基本上给他判了死刑了。辉瑞和Moderna的mRNA虽然有超过90%的有效率，但需要负70度的低温长期储存，而牛津的DNA疫苗效果稍差但用普通冰箱即可，原因就在这里。
从DNA到mRNA再到蛋白质生化过程， 被科普作家写成了隽永缠绵的心塞故事，也被生命科学企业家们用来开公司，1976年世界上第一家DNA重组基因工程公司基因泰克在加州硅谷成立，他们使用胰岛素，干扰素，生长素，血凝素的DNA，通过mRNA为中间体，在细菌中生产医用蛋白质去卖，挣了大钱。
仅仅7年之后，基因重组DNA的思想就被引入了疫苗工程，科学家通过病毒作为载体，依赖人体内天然的DNA -> mRNA ->蛋白质的合成路线，让人细胞直接生产病毒蛋白从而刺激免疫记忆力。不过，DNA疫苗的一个危险是源于逆转录病毒的载体有整合进入人体DNA而致癌突变的危险，于是，腺病毒这种没有整合能力的病毒就得到了疫苗专家的青睐，在新冠疫苗领域，除了中国军科院的常见型Ad5, 已有疗效实锤的牛津/阿斯利康的黑猩猩ChAd63，还有美国强生目前正在玩命研发的罕见型Ad26（3期临床已于9月底开张，计划招收6万人），都属于这个谱系。
ChAd63比Ad5更高端，因为黑猩猩DNA载体在人体中被识别并压制的可能性很低；哪怕是强生的Ad26也比Ad5高端，因为前者比后者更罕见，被人体免疫系统识别的可能性更低。但是对DNA的依赖总是一个尾大不掉的负担，于是mRNA的疫苗平台横空出世，它把那个爱打瞌睡的DNA生生地从那个DNA/RNA/蛋白质的凄美三角故事中给除掉了，整个舞台上只有mRNA及其产物，病毒的刺突蛋白两两相依。
这个技术的飞跃，和我上面提到过的RNA三大劣势背道而驰，其概念的颠覆性，大概可以和当年重组DNA技术的发明相提并论。
在这不经意地插一句，我们讨论到现在都是在讲如何把蛋白从无变到有，那么如果要把现存的蛋白质消失有何技术？还真有，最新的技术就获得今年诺贝尔奖的CRSPR技术，我们早有。
说mRNA平台挑战了重组DNA基因工程技术，这也是两大新冠疫苗平台成功后的马后炮。事实上,直接运用mRNA的思路，从一诞生起就遭到质疑和摒弃。
这20年来，发展mRNA治疗平台的先驱人物是宾夕法尼亚大学的Katalin Karikó女士。她为了改进和推广这项原本的冷门技术，饮恨于一次又一次的科学基金的申请，甚至由于科研经费的匮乏而失去了被提拔为正教授的机会。
mRNA为什么如此不让权威买账呢？
我一直认为是重大技术路障的mRNA的稳定性问题，反而倒不是什么大问题了。因为，随着重组DNA技术的发展，核酸在生化环境中的包装和运输技术也日新月异，我在实验室工作的时候，用的最顺手的是一类叫做脂质体的DNA转运技术，这种物质可以非常方便把外源基因包装成小滴，然后和目标细胞膜融合，最终把DNA注射入目的地。类似的方法也可直接用于mRNA包装，起到一石两鸟的作用，既保护了mRNA分子免遭RNase分解，又确保了mRNA准确击中靶细胞。
真正的难点，在于注射的高纯度外源mRNA会激发强烈的免疫激活。所以，专家评审一看，说打了你这个疫苗让人病得比真病毒感染还重，还是算了吧！
这个原因在于人类免疫系统的一个聪明特性，除了病毒的刺突蛋白外，它也可以通过识别病菌RNA和自体破裂细胞释放出来的线粒体RNA， 来清除这些毒素和废料。
只可惜免疫系统无法区别哪一个是有的放矢的疫苗，哪一个是要被扫掉的垃圾。
到了2005年，十年磨一剑的Karikó终于厚积薄发。他们发现体内环境明明自然存在大量RNA分子，却并不刺激免疫应答，而却独独对外源RNA明察秋毫，这是为什么？原来人体内自然存在的RNA都经过特别的化学修饰，这就仿佛在丛林里穿上了迷彩服被掩护了，但是外源RNA却是裸露的，才遭到免疫系统的猛烈扫射。
解决的办法就是mRNA疫苗在合成注射前要进行化学修饰。
这个重大发现扫平了mRNA从假想进入应用的最后一个障碍。
这篇文章发出来之后没有得到大众的关注，但是却惊动了美国和德国的两票人，他们分别成为美国Moderna和德国BioNTech的创始人，他们都引进了Karikó教授的mRNA修饰合成技术的专利。Moderna的发起人认为Karikó日后当因mRNA技术而荣膺诺贝尔奖，BioNTech的老总干脆直接把Karikó聘为资深副总裁了。
2017年，Moderna针对流感病毒设计的mRNA注射了23个人，成为世界首个mRNA疫苗的人体实验。数据有喜有忧，喜的是在所有的受试者体内都测到了中和抗体，忧的是反应幅度似不如在动物实验中那般强劲，所以大家的激动情绪似乎有所降温...
剩下的就是历史了，2020突如其来的大流行，不给Moderna，BioNTech和辉瑞这些先驱者以改进和喘息的机会，他们匆匆上马加班加点埋头苦干，这才有了美国大选一个星期之后，辉瑞CEO疑似眼含泪水地在电视上宣布这个90%的有效率。
美国在mRNA平台上的丰收是水到渠成的，让我们看一看mRNA疫苗历史上的几个里程碑都是谁做的：
上世纪90年代，世界首次在靠注射mRNA在动物体内合成外源蛋白，完成单位分别是美国威斯康星大学和加州的Scripps研究所；
通过RNA修饰控制外源mRNA诱发的体内免疫应答，作者美国宾夕法尼亚大学；
世界首例mRNA疫苗的人体试验，由美国Moderna完成。
同时，看一看这一系列不凡成就背后英雄人物的国籍，也不禁发人深省：
辉瑞的CEO是希腊人；
辉瑞的合作伙伴 BioNTech是土耳其人在德国成立的公司，分公司在波士顿；
Moderna的CEO是法国人；
美国政府的疫苗研发总协调人Dr. Moncef Slaoui是非洲人；
为mRNA疫苗理论奠定基础宾大Karikó教授，是匈牙利人；
首次活体注射mRNA和首次发明运用RNA修饰来改造RNA疫苗的关键性发明背后，自然不乏华人研究员的身影...
所以说，美国在新冠疫苗上的胜出，全在其雄厚的基础研究实力；而在这个实力的背后，是因为美国汇聚了全球的菁英人才，从事最高端的科学研发和创业；而这个对人才的吸引力又在哪里呢，是美国文化上的包容和开放，政治制度上的稳定和开明...
当然，科技领先只是美国在新冠疫苗研发上先拔头筹的原因之一，而另外一个原因，就未免有些苦涩了，且听下回分解。
END
（图片来自网络）
参考资料：
https://www.reuters.com/article/health-coronavirus-brazil-sinovac/update-2-brazil-has-enough-infection-data-to-analyze-sinovacs-covid-19-vaccine-officials-idUSL1N2I91LX
https://www.genome.gov/25520305/online-education-kit-1976-first-genetic-engineering-company#:~:text=The%20first%20genetic%20engineering%20company,human%20protein%20in%20a%20bacterium .
https://www.nature.com/articles/nrd.2017.243
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16111635/
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