我n 1989,当Katalin Karikó提交了她的第一份研发信使rna基因疗法的拨款申请时，她知道自己手中掌握了一项改变游戏规则的技术。但这位当时还是宾夕法尼亚大学教授的匈牙利生物化学家只能梦想着在人类身上使用信使rna。从理论上讲，信使核糖核酸是制造药物和疫苗的完美平台，但它面临着许多实际问题，这将使它在几十年内远离临床应用。
然后，在2019年底，一种奇怪的新传染病出现在武汉，并迅速蔓延到全球，改变了世界，促使各国和企业竞相寻找一种能阻止大流行疾病和死亡的医疗方法。信使rna已成为新冠肺炎时代的救世主技术之一;现在，这一成功只是我们如何识别和治疗从流感到癌症等各种疾病的转变的第一步。
mRNA技术背后的概念非常简单。信使核糖核酸是核苷酸的单链链。在生物体中，它扮演着信使的角色，是一种短命的中介，负责将基因中的信息传递给核糖体。这些是细胞的蛋白质工厂，读取代码并将其翻译成蛋白质。
特殊传递:信使rna技术如何在细胞水平上工作
1.吸收通过内吞作用
脂质体或纳米颗粒通过内吞作用被细胞吞下，在这个过程中，细胞通过将外界物质吞噬在被称为核内体的细胞膜囊泡中来吸收外界物质。
2.Endosomal逃脱
核内体的膜被破坏，脂质体被释放到细胞内。
3.释放载体
细胞内的酶降解脂质体。mRNA串被释放，并可以传播到制造蛋白质的核糖体。
4.翻译
在核糖体中，mRNA串被读取并翻译成抗原——病原体蛋白质。产生的抗原暴露在细胞表面，免疫系统细胞将其识别为外来物，触发免疫反应，为抗原创建记忆。如果真正的病原体出现，免疫细胞会识别相同的抗原并攻击。
科学家们已经学会了将一串DNA转录成一串mRNA的基因序列。有了正确蓝图的合成mRNA序列可以变成一种药物，就像瓶子里的信息一样，通过产生的特殊蛋白质向细胞传递指令，使细胞变成真正的保镖。
在疫苗中，信使rna串编码配方来制造抗原——一种来自我们想要保护自己的病原体的蛋白质。一旦疫苗进入细胞，指令就被用来合成暴露在细胞表面的抗原。然后，免疫系统细胞的一个子集识别外来抗原，触发免疫反应。这种机制为这种抗原创造了一种记忆。之后，当真正的病原体出现时，这些细胞会识别相同的抗原，并对感染源做出快速而强烈的反应。
蛋白质产生后，信使rna通过生理代谢途径被降解。“这是一种短暂的现象，”西澳大利亚大学的分子生物学家和信使rna专家阿卡·福克斯副教授说。这一令人满意的特性通过不受控制的蛋白质表达降低了不必要的副作用的风险。
两个主要问题阻碍了这项技术的发展。福克斯说:“一个是我们所说的交货问题。信使核糖核酸的短暂性使其成为人们的需要，但这也是一个问题:在信使核糖核酸在体内进入细胞的过程中，如何保护它不被降解。在20世纪90年代末，研究人员成功地将这种脆弱的信使包裹在一种叫做脂质纳米颗粒的脂肪分子外壳中，作为一种可能的抗癌药物传递机制，脂质纳米颗粒已经被研究了近20年。脂质载体保护mRNA不被热降解，并在将其分流到细胞时保护其免受破坏性酶的伤害。
还有一个主要问题。人体强烈排斥来自外界的RNA，可能是为了避免被病原体劫持。在早期的研究中，这种信使RNA常常被证明毒性很大，以至于在它身上进行测试的实验室动物都被杀死了。
直到2005年，现在在BioNTech监督mRNA研究的Karikó才发现，通过在mRNA中添加伪尿啶，她可以欺骗细胞，使其误以为传递的mRNA不是外来入侵者。这一突破为今天的信使rna COVID-19疫苗一夜之间取得明显成功奠定了基础。
30多年来，世界各地的研究人员一直致力于信使rna疗法，这种疗法可以指导身体制造自己的药物。随着新冠肺炎的出现，该平台已达到工业规模，并为迄今为止未能找到答案的治疗方法提供了机会。
“这是一个灵活的平台，”澳大利亚国立大学的分子生物学家和信使rna专家Thomas Preiss教授说。
mRNA最有可能的下一步是作为一种预防流感的药物。世界各地的许多生物技术公司也将他们的重点转向了信使rna疫苗的研究，以对抗许多我们仍然没有保护措施的热带传染病。一些人认为，个性化的癌症疫苗可能是信使rna技术的圣杯。
这摘录《宇宙》杂志第92期在线转载，该杂志于2021年9月2日(星期四)发售。
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