作者: 和信治癌中心醫院臨床藥師 方麗華​

2020年12月，全世界首批信使RNA疫苗（即m-RNA疫苗）終於獲得美國FDA的批准上市了。隨後輝瑞BioNTech公司和Moderna公司迅速在美國發出了890萬劑疫苗，兩家公司預估在2021年上半年能夠發出5億劑疫苗。相信這些疫苗會幫助世界更快地結束新冠疫情。這次疫苗採用了一種新技術，就是信使RNA技術。

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信使RNA的功能

疫苗的主要任務是警告我們的免疫系統，知道敵人如細菌、病毒、黴菌入侵，要擴軍備戰。傳統的疫苗武器材料是減毒或無害的病毒或病毒外殼上當身分證的蛋白質或醣分子。輝瑞BioNTech公司和Moderna公司所出的新疫苗卻使用了不同以往的材料:信使RNA 。

 DNA（去氧核糖核酸）控制蛋白質的合成需要很多步驟，這些步驟可以分成兩個階段——轉錄（Transcription）和轉譯（Translation）。DNA的結構是一個雙螺旋鏈條，這個雙螺旋兩邊的鏈條上就記錄著合成蛋白質的資訊。

    在轉錄階段，DNA雙螺旋鏈條先要解開，變成單鏈條，然後根據這條DNA的單鏈，會複製出一條完全對應的RNA（核糖核酸），RNA就只有一條單鏈了。這個複製過程有點像DVD的轉錄過程。在轉錄過程中，這條RNA得到了和原來的DNA完全等價的資訊。DNA存在於細胞核中，因此轉錄過程是在細胞核中進行的，但合成蛋白質是在細胞核之外進行。複製DNA資訊的RNA，會再生成一條與自己相對應的信使RNA（也就是m-RNA，m就是messenger“信使”），這些信使RNA跑出細胞核，把資訊傳遞到生產蛋白質的製造工廠(核醣體)。根據信使RNA帶來的資訊，在細胞核外的核醣體合成蛋白質，這個過程就是“轉譯”。

    新冠病毒是一種RNA病毒，RNA病毒的意思就是它們的遺傳物質不是DNA而是RNA。但是病毒的RNA要合成蛋白質，依然需要通過信使RNA來完成。概括來講，信使RNA就是連結遺傳物質和蛋白質合成的橋樑。

傳統疫苗是怎麼做的？

 人體的免疫系統就像是一隻巡邏部隊，當它發現了外界入侵的微生物、毒素或者特殊的蛋白質，就會做出反應，消滅入侵者。如果某種致病因素（比如病毒）入侵了人體，巡邏部隊不能識別它們、迅速反應，人就會得病甚至死亡。

如果對於某種陌生的病毒，我們可以讓巡邏部隊提前知道他們的樣子，那麼在病毒真的入侵時，巡邏部隊就可以立刻反應，在病毒壯大前就消滅掉它們，這樣人就不會患病了。這就是疫苗的工作原理。

那麼有什麼辦法讓巡邏部隊事先認清入侵者的特徵呢？過去主要有兩種方法。對於危害不大的病毒，我們可以採取降低病毒的毒性（讓病毒變異）的方式來製作疫苗，這就是減毒疫苗；對於更危險的病毒，我們會用“死病毒”做成疫苗，這就是滅活疫苗。

當人和動物接種疫苗後，免疫系統就能識別那些病原體（也被稱為抗原或身分證），身體就會產生相應的抗體。抗體可以被認為是專門識別和消滅某種入侵敵人的武器。傳統的疫苗就是這樣發揮作用的。

   無論是減毒還是滅活的疫苗，都涉及到用病毒來製作疫苗。當然就有人會問，能不能不用病毒來製作疫苗，也能讓人和動物也產生免疫效果呢？答案是肯定的，只要我們能夠讓免疫系統識別出病毒的特徵就可以。用前面巡邏隊的比喻，要讓巡邏隊認識病毒的樣子，直接讓它們見到病毒或者死病毒是一種方法；但給病毒拍些照片，把照片送給巡邏隊，讓巡邏隊提前瞭解病毒的某些特徵，以後也可以迅速辨認出病毒。

這個送照片的就是信使RNA，用這種技術做成的疫苗就叫信使RNA疫苗。它的工作原理是，在人體內讓細胞製造出病毒身上的某種蛋白質或者蛋白質片段，就可觸發免疫反應，產生抗體。當病毒進入我們的身體，抗體就可以保護我們免受感染。

 信使RNA疫苗是怎麼工作的？

  以輝瑞和BioNtech公司研製的針對新冠病毒的信使RNA疫苗是根據病毒表面的大刺突蛋白(spike protein）基因設計，先化學合成DNA模板，然後在試管中用RNA聚合酶進行轉錄並做特殊殊修飾。最後的信使RNA成品用奈米脂肪粒小球包裝保護，注射入人體。在血管中，被身體的情報細胞(樹突細胞)吞噬。小球釋出信使RNA在細胞中的蛋白質製造工廠被轉譯成跟新冠病毒的大刺突蛋白(Spike protein)幾乎一模一樣的棘突蛋白。然後樹突細胞就會呈遞棘突蛋白到細胞表面，讓免疫細胞辨認後，免疫細胞會開始激發免疫反應，開始製造抗體。這種直接將人體細胞當成生產抗原的工廠。不需要像傳統疫苗那樣在工廠進行繁複的步驟，省去很多時間。於是等真正的新冠病毒攻擊人體，人體內已經有了抗體當武器，就可以殺死新冠病毒。

那麼這樣的疫苗和傳統疫苗相比有什麼好處呢？主要有以下三個。

第一是安全性比傳統疫苗更好。第一是因為這種疫苗中沒有病毒，人不可能因為注射了疫苗而染病。相比之下，滅活疫苗如果在生產的過程中出了問題，比如滅活不徹底，人就會有染病的風險。第二好處是信使RNA疫苗是不可能進入細胞核的，也就避免了影響人體自身DNA的可能性。信使RNA在讓身體生成抗體之後，就會被細胞會分解並代謝掉。第三個好處，就是信使RNA疫苗具有生產優勢，因為它的製造不需要培養病毒。在成本上，信使RNA疫苗的大規模生產成本是傳統疫苗的1/5到1/10。另外，生產某種信使RNA疫苗的生產線也很容易被改造成生產其他疫苗的生產線。因此，在應對突發傳染病時，信使RNA疫苗會更容易在短時間內完成生產，大量供應市場。

病毒變異，疫苗還有效嗎?

   現在很多人都擔心，注射新冠疫苗後，新冠病毒變異了怎麼辦。這種擔心倒不是杞人憂天。新冠病毒變異得特別快。從2019年到2020年底，人類發現的新冠病毒變異次數已經有成百上千次。最後即使新冠病毒變異了，注射了信使RNA疫苗的人大概率會依然具有免疫力。因為 疫苗中的信使RNA是對應於新冠病毒中生產棘突蛋白的那段RNA，我們不妨把病毒的那段RNA序列叫做“源頭RNA”。

第一種情況，病毒雖然變異，但源頭RNA序列沒有變異，這種情況占大多數。疫苗顯然不會失效。

第二種情況，源RNA變異了，但是在容錯範圍內。這是第二多的情況，這種情況下疫苗產生的免疫力也不會失效。

第三種情況，病毒的源頭RNA變異了，而且略微超出了容錯範圍，但不影響所合成的蛋白質的主體結構。這種情況稍微有些複雜，但最後的結論是，疫苗所激發出的免疫抗體，大致上還是有效。

第四種情況，病毒的源RNA變異了，超出了容錯範圍，影響了所產生的棘蛋白的主體結構。這種情況下，疫苗對人體的保護效力就會受到影響。

第五種情況，病毒的源RNA變異了，遠遠超出了容錯範圍，嚴重影響了棘突蛋白的主體結構。這種情況下，疫苗對人體就完全沒有保護了。不過，棘突蛋白本身是病毒侵入人體的關鍵，如果棘突蛋白嚴重變異，病毒也就失去了感染人體的可能性，因此發生這種變異的病毒會被自然淘汰掉。

所以，在這種情況中，除了第四種情況下疫苗效果會受到比較大的影響，其他情況下信使RNA疫苗都能保持防護效果。而且，現實中發生的變異，絕大多數還是第一和第二種情況，因此我們不必對疫苗失效這件事杞人憂天。

Covid-19  疫苗之比較