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微生物开启生物科技创新之路

摘要: THE CODE IN YOUR BODY






新冠疫情算是生命科学的“文艺复兴”。它让所有人都对核酸、基因、疫苗有了更深的体会,生物科技也由此踏上快车道。

 


 






随着后疫情时代的到来,关于“新冠疫情”的话题终将逐渐消散。然而,新冠疫情的影响远远不止于此。它是生命科学的“文艺复兴”,让所有人都对核酸、基因、疫苗有了更深的体会,生物科技也由此踏上快车道。

由微生物引发的疫情推动生物科技发展,揭秘人类生命密码并非新鲜事。不时冒出的疫情,让人类的心态在与微生物的博弈中从一个极端走向另一个极端,从自大走向恐惧,在看不见的敌人的阴影下惶恐不已。其实,未必需要如此,微生物感染不是新事物,流行病也不是现代才出现的,人类从诞生之日起,就与之相处,只是因为工具的进步我们才得以“看见”。

《生命密码3:瘟疫传》  2020年注定载入医学史册。在西班牙流感暴发百年之后,又一场席卷世界的传染性疾病让全球人民为之不安。  本书以时间为主线,梳理并收录了12种给人类造成很大影响甚至可以说改变人类历史的微生物。它们都曾在历史上留下“辉煌战绩”,时至今日仍是人类的噩梦。  作者尹烨站在全人类的角度,通过对这些曾改变人类历史的微生物的科普,给人类提出一个发人深省的问题:当疫情来袭,我们理所当然地将解决问题的重担压在科学家、医务工作者等专业人士的身上,而逃避自己同样作为地球人应该承担的责任,忘记了人类其实休戚与共。  在科普病毒与细菌带来的巨大影响的同时,作者也试图唤醒当下的人们:面对疫情威胁,没有人能置身事外,没有人是绝对安全的。微生物才是地球之王,人类应该更加谦卑地对待自然。地球可以没有人类,人类却不能没有地球。  

华大集团CEO,哥本哈根大学博士,基因组学研究员尹烨在其新书《生命密码3:瘟疫传》中,以时间为主线,梳理并收录了12种给人类造成巨大影响甚至可以说改变人类历史的微生物。面对疫情威胁,没有人能置身事外,主动了解生命科学,已经成为人类一种重要的生存策略。

那么,这些微生物如何推动了生物科技的发展?

以疫苗为例,在人类预防传染病的漫漫长路上,疫苗的发明可以说具有里程碑的意义。然而疫苗的研发是一个非常漫长的过程,从来不是以月计,而是以年甚至十数年计。很多疫苗甚至疫情都结束了还没有被研发出来,比如SARS疫苗,甚至一直都做不出来,比如HIV疫苗。

必须承认的是,新冠疫苗是人类有史以来研发速度最快的传染病疫苗。此前,研发速度最快的疫苗是20世纪60年代的腮腺炎疫苗,从病毒采样到疫苗获批一共耗时4年。而新冠肺炎疫情于2019年底暴发,2020年底就有多种疫苗获得紧急使用授权或附条件上市。不到1年的时间,人类就研制出应对这个传染病的“盔甲”,在传染病研究相关的生命科学和生物技术产业上再一次刷新纪录。当然,这一切都源于新冠病毒的传播速度和人类战胜病毒的决心,也要得益于前几年对冠状病毒(SARS、MERS)研究的积累和疫苗生产流程的提速。

这次新冠疫苗研发的技术路径应该是最全面的,基本可分为五条,包括灭活疫苗、减毒活疫苗、基因工程重组蛋白疫苗、病毒载体疫苗和核酸疫苗(mRNA、DNA)。五种技术各有优劣,见效快的安全性不一定好,持续作用长的成本又高。

比如研发灭活疫苗的中国国药集团北京所和武汉所、科兴生物、康泰生物,印度Bharat Biotech。从“微生物学之父”路易斯·巴斯德发明灭活疫苗以来,疫苗的研究已经走过100多个年头,积累了一定技术。灭活疫苗是最传统的经典技术路线:在体外培养新冠病毒,然后将其灭活,使之没有毒性,但这些病毒的“尸体”仍能刺激人体产生抗体,使免疫细胞记住病毒的模样。灭活疫苗是研发工艺最成熟、安全性最高的疫苗。它的优点是制备工艺成熟、安全性高,是应对急性疾病传播通常采用的手段,本次中国新冠疫苗接种大多选用了该技术路线的产品。灭活疫苗很常见,我国常用的乙肝疫苗、脊髓灰质炎灭活疫苗、乙脑灭活疫苗、百白破疫苗等都是灭活疫苗。但灭活疫苗也有缺点,如需要大量培养病毒,免疫期短、免疫途径单一等,在登革热等部分病毒感染中会造成抗体依赖增强效应(ADE),使病毒感染加重。

减毒活疫苗则是指病原体经过各种处理后,发生变异,毒性减弱,但仍保留其免疫原性的疫苗。基因工程重组蛋白疫苗是指通过基因工程的方式,在工程细胞内表达纯化病原体抗原蛋白,然后制备成疫苗。这相当于不生产完整病毒,而是单独生产很多新冠病毒的关键部件“钥匙”,将其交给人体的免疫系统认识。

基因工程重组蛋白疫苗的优点是安全、高效、可规模化生产。这条路线有成功先例,比较成功的基因工程亚单位疫苗是乙型肝炎表面抗原疫苗。缺点是其抗原性和产量受到所选用表达系统的影响,因此在制备疫苗时就需对表达系统进行谨慎选择。

这次疫情中最具代表性的要数腺病毒载体疫苗。病毒载体疫苗以复制缺陷的病毒为载体,装入基因工程制备的抗原蛋白或抗原的基因,制成病毒载体疫苗。其优点是相对安全、高效,其缺点是需要考虑如何克服预存免疫的问题(疫苗和人体原有抗体中和,故也有采用猩猩病毒载体以避开此效应的路线)。

尹烨  《生命密码》《生命密码2》作者,华大集团CEO,哥本哈根大学博士,基因组学研究员。大学毕业后加入华大基因,曾主持、参与近百个国际基因组合作项目,是“非典”和“新冠”科研攻关主要参与者,在《自然》等国际知名学术期刊发表60余篇论文(含合著)。发起并支持狒狒/山魈基因组、“大豆回家”、生命周期表、狂犬病科研等公益计划。  他主张将科技力量与人性光辉相结合,带领团队组织科技援藏,先后成立“华基金”“光基金”等公益基金,关注全球遗传疾病、肿瘤及传/感染疾病,致力于推动基因科技普惠人类。  他认为,科普即公益。他是“天方烨谈”基因电台和“尹哥聊基因”公众号/视频号的主创,也是科普圈、媒体圈、财经圈、科研圈颇受欢迎的生物界“名嘴”,更是用自己的力量带动更多人,让生命科学走向流行。

核酸疫苗包括mRNA疫苗和DNA疫苗,源于近几十年发展起来的基因治疗领域,其中mRNA疫苗是第一次登上历史舞台,也是中国以外,特别是发达国家主要选择的产品。核酸疫苗将抗原蛋白对应的DNA或mRNA序列直接引入被接种者的细胞,通过被接种者细胞自身的转录系统转录并翻译成抗原蛋白,从而诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,获得相应的免疫保护。通俗地说,相当于把一份记录详细的病毒档案交给人体的免疫系统。其优点是研制时不需要合成蛋白质或病毒,流程简单,可批量生产并可根据病毒变异快速更新;缺点是保存条件苛刻,不易运输,因上市时间有限不良反应数据仍不足。研发这类疫苗的代表厂商包括:美国 Moderna与NIAID,美国辉瑞与德国 BioNTech。

在防控新冠疫情这场全球公共卫生运动中,mRNA 疫苗是对新冠疫苗技术的首次尝试,是不同于传统药物治疗研发过程的一次技术革新。从1960年mRNA首次被成功提取,到60年后的今天我们通过改造 mRNA 得到具有划时代意义的新冠 mRNA 疫苗,这项技术正以我们意想不到的速度产生着巨大的意义。疫苗带给人类的不仅是对病毒的防御能力,还促进了人类在医疗领域的跨越式前进。

既往疫苗的研发从来就是布满荆棘与曲折,可能刚刚还是艳阳高照,转眼就是乌云雷动;也可能一路所向披靡,到最后却销声匿迹。但新冠疫苗的研发可以说挑战了疫苗研发甚至药械研发的整个范式, 在影响着人类对病毒深刻认识的同时,也在悄悄改写着人类疫苗研发的未来。

新世纪以来以SARS(严重急性呼吸综合征)、MERS(中东呼吸综合征)、新冠为代表的冠状病毒家族“三连击”,则着实让人类社会必须重新审视与自然乃至与微生物相处的态度。疫苗只是一个开始。

 

 







编辑—一方


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