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我的闺蜜老红帽
#BioArt新冠专题#
疫苗的本质是将人体暴露在病原微生物的替代类似物之中，使得人体免疫系统对识别和抵御这类病原微生物及早准备。疫苗可以追溯到古代中国和奥斯曼帝国；而现代疫苗起源于乡村医生爱德华·琴纳为人群接种牛痘而抵御天花病毒。在19世纪末期，EmilvonBehring和ShibasaburoKitasato发现，灭活的白喉细菌，或者是含有白喉毒素的细菌培养液就足以启动免疫反应，促使相应抗体合成和分泌。到了20世纪80年代，生物工程技术高速发展，利用细胞合成病原体重组蛋白制作疫苗得到了广泛应用，例如利用酵母来合成乙肝病毒抗原。但是，这类传统方法也存在明显的弊端，比如研发时程长，研发难度大，有的疫苗从立项到临床批准使用时间长达十到十五年。
早在20世纪90年代，学界就发现，将抗原携带的遗传信息以DNA或RNA的形式植入机体，就足以起到疫苗的作用。当然，DNA虽然比RNA稳定，但是，激起人体免疫应答的水平却相对较弱。通过动物模型发现，mRNA疫苗的效力比DNA疫苗至少高出一个数量级。来自葛兰素史克公司的MariagraziaPizza、SimonePecetta和RinoRappuoli在ScienceTranslationalMedicine上发表题为Vaccines:Theeraofthedigitalvaccineishere的观点性文章，重点论述了mRNA疫苗的前世今生。
首先摆在学界面前的问题是，直接人工合成mRNA造价昂贵，且不易量化。可行的方案是通过逆转录病毒大量合成RNA。另外，年，Karikoetal.发现mRNA还可以行使免疫调节作用，即将尿苷替换为假尿苷，从而降低宿主炎症因子的分泌。还有，通过脂质纳米粒包装mRNA，可以将mRNA疫苗的效力提高两到三个数量级。上述技术的改进和更新，使得mRNA疫苗的应用前景颇为广阔。
年，H1N1流感全球大流行，制药商们花了十个月时间去研发传统疫苗，然而那个时候，流感病毒已经席卷全球，错过了接种疫苗的黄金窗口期。年中国疾控中心报导了H7N9非典型肺炎，其它制造商们快马加鞭，从中国运输病毒毒株，用以研发传统疫苗的时候，作者和其它一些研究组决定另辟蹊径，从互联网上下载病毒核酸序列，尝试研发mRNA疫苗。这也标志着数字疫苗时代的到来。下图展示了传统疫苗和数字疫苗的区别。
年1月10日，中国疾控中心将SARS-CoV-2病毒序列上传网络，全球数百家组织机构开始基于此序列研发COVID-19疫苗。短短66天，Moderna疫苗进入临床检测，10个月后，Moderna和Pfizer疫苗经美国食品和药物管理局认证，紧急进入临床使用。
数字疫苗的高速高效使得其可以快速进入市场，用以抵御如今的COVID-19大流行。在大流行之初，政府就开始大力扶持疫苗研发和生产。美国政府投入亿元美金，启动疫苗研发项目曲速行动（OperationWarpSpeed），其它组织机构也纷纷慷慨解囊，目的很明确，即要求制造商们火速推出疫苗。结果也显而易见，疫苗刚研发出来就火速进入I期临床，得到安全性数据之后立刻进入II期和III期，整个过程耗时不足8个月。
数字疫苗不仅极大的缩短了疫苗进入临床的时间，同时也大力促进了现代疫苗生产商的发展更迭。传统疫苗研发制造需要成熟的生产线，并且，经常一种疫苗一条生产线。而数字疫苗合成方式类似，多种疫苗可以共享一条生产线。而且，理论上数字疫苗从设计到制造均可以实现自动化。可以预见的是，不久之后，一个课题组花一个星期就足以设计出疫苗，并交由机器人迅速合成。
我们如今生活在一个可以称之为“疫苗复兴”的时代。COVID-19全球大流行仍旧在持续破环全人类的健康、经济以及自由。当然了，也促进了疫苗研发技术的换代更新。在此，我们也可以展望十年之后，也就是年时疫苗的研发生产将会是何场景。因为机器学习和人工智能的广泛应用，疫苗设计很可能也就是吹灰之力。随着各个物种基因数据库的完善，疫苗的安全性和效价很可能通过芯片就可以完成。针对肿瘤、慢性疾病和神经退行性，甚至包括艾滋病这些疾病的疫苗也很有可能问世。
综上所述，数字疫苗，目前来讲也就是mRNA疫苗，是今后疫苗发展的大势所在。当然了，就目前来看，mRNA疫苗仍存在明显不足，比如需要在低温条件下运输和保存，这极大增加了使用成本，但瑕不掩瑜。让我们伸出双臂，拥抱数字疫苗时代的到来吧。
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