二十世纪时,多数疫苗需要用至少十年时间来完成科研、测试和生产。但新型冠状病毒 (COVID-19) 的疫苗在不到11个月内通过了紧急使用的临界点。这速度背后的秘密是数十年医学技术发展的飞跃:mRNA疫苗。

这个新治疗方式运用我们身体里现有的细胞机器来触发免疫反应,让我们不感染生病就能抵抗病毒。而在未来,这个方法或许能以发现新疾病的同等速度找到治疗方法。这个变革性的疫苗是如何运作的呢?它的主要成分就写在疫苗的名字里:mRNA,或者叫:信使核糖核酸,是个自然生成的合成蛋白质的模板分子。当我们的细胞处理mRNA时,一个叫核糖体的细胞部分将转译且复制对应的蛋白。这些疫苗里的mRNA使用相同的工作原理,但科学家们用这个分子来安全地将病毒引入人体。

首先,科学家们把特定的病毒蛋白质模版编写到万亿个mRNA分子里。病毒的单独这一部分无害,但有助于训练体内的免疫反应。他们接下来将这些分子注射到纳米药物里,大约比普通细胞小一千倍。这些纳米药物由间脂质构成,和我们细胞外包薄膜的细胞间脂质为相同材质。但在这些间脂质受过特殊加工,用来保护mRNA,让它完成在体内行程且协助它进入细胞。到最后,加入剩下的成分:糖与盐,用来保持纳米药物完好无缺,直到它们抵达目的地。

在使用前,疫苗需保存在零下20到80摄氏度的环境下,以防其中任何成分的失效。一旦注射至体内,这些纳米粒子会扩散并与细胞相遇。每一个纳米粒子的间脂质将与细胞间脂质结合并通过释放mRNA来实现免疫。此刻值得一提: 虽然疫苗将病毒遗传物质输送进我们身体里,但这个物质不可能更改我们的基因。mRNA分子寿命很短,并且需要其他的酶和化学信号才能接触到我们的基因,更别提更改它了。mRNA 疫苗里也不包括任何一个修改基因的部分。一旦进入细胞,核糖体将转译mRNA的指令并开始组装病毒蛋白质。

新冠疫苗含有的蛋白是病毒表面的刺突蛋白。少了剩下的病毒,一个刺突蛋白没有感染力,但是能触发我们的免疫反应。激活免疫系统会消耗体力,给一些人带来短期疲劳、发烧,和肌肉酸痛的反应。但这不代表接种者生病了,相反这代表着疫苗生效了。身体生产着抵抗病毒蛋白的抗体,能持续在身体里抵抗未来的新冠感染。由于这个蛋白很可能在多种变异株上出现,这些抗体应当减少感染变异株的威胁性。这个手段比起原先的疫苗有明显的优势。

传统疫苗含有削弱的活病毒或肢解病毒的一部分,两个都需要耗时间的研究来生产及特殊的化学处理方式才能安全接种,可mRNA疫苗本身不含有任何病毒颗粒,所以为了安全加工每个病毒,它们不需要每次都从零开始。实际上,每支mRNA疫苗都有相似的成分表。

想象一下,既可信又稳健的疫苗,只需要更改一种成分就能医治任何一种疾病。治疗新兴疾病时,研究员们要找到合适的病毒蛋白,改写编辑到mRNA里,再把那个mRNA替换到现有的疫苗载体内,这样就使得数周内研制出新的疫苗成为可能,为人类在与疾病的无止境战斗中提供灵活的新方法。