傳統疫苗以減毒或去活性的病毒或由基因重組表達的蛋白為抗原。一年前很少人相信mRNA疫苗將是帶給世人對抗COVID-19的最佳利器。過去一年來，超過三萬多人施打mRNA疫苗後，保護率達95%，令人相當興奮。FDA緊急授權輝瑞使用BioNTech BNT162b2及莫德納mRNA-1273疫苗，期望mRNA疫苗將協助人類渡過此浩劫。

資料來源：Miyuki Baba et al.

RNA疫苗有三點特性，

第一， 安全，不會嵌入細胞核內染色體上的基因組，不會造成基因變異，在細胞質內可被分解；同時mRNA的半衰期可經由不同的修飾及導入的方式予以調控。

第二， 有效率，mRNA經由各種不同的修飾方式，可使其更穩定且轉譯成蛋白質的效率高。新型載體更使mRNA能在體內快速被吸收及在細胞質內表達蛋白。

第三， 設計簡單製造方便快速便宜，且能擴展產能，莫德納在六週內破記錄完成製造mRNA-1273疫苗。mRNA疫苗的製造，提供一快速及通用的平台。經上游人工智慧設計，下游即刻處理及製造標準化，產品客制及理想化，更不需仰賴昂貴的細胞培養的技術與設備。

mRNA疫苗的研發並非偶然，歷經三十年來的努力終於開花結果。1990年代科學家發現，將外來mRNA打入老鼠肌肉後，能表達蛋白質並誘發細胞型免疫反應。但因免疫系統對對雙股RNA及單股RNA產生發炎反應及mRNA在細胞內易被分解，大部份科學家對此結果深表質疑。

DNA能在細胞核內轉錄成mRNA；而mRNA能在細胞質中轉譯成蛋白質。如何增加mRNA的轉譯及穩定度以利製造疫苗呢? 科學家已知mRNA兩端未轉譯部位，影響轉譯及穩定度。修飾前端cap 1處加上三個核苷酸類似物後，可增加蛋白質的產量。同時維持尾端重覆A部位理想長度，可增加轉譯功能。2005年，科學家證明修飾過的mRNA，例如使用假尿苷(Pseudouridine)及5-甲基胞苷(5-methylCytidine)，比未修飾的mRNA產生更多蛋白質，這是一重大突破，經由基因序列的優化，藉著從試管內的轉錄過程及不同的純化方式，可去除雙鏈RNA的污染，以減少典型的疫苗副作用。

如何將mRNA送入體細胞內也是一大挑戰，mRNA是大分子，難以進入細胞，可經由體外(ex-vivo)傳遞的方式送到細胞內或直接注射mRNA。許多載體皆已被研究，例如蛋白胺、陽離子脂質體、陽離子奈米、樹狀物分子及脂奈米物質(LNPs)。2012年特米拉製藥公司，將 mRNA包在脂質奈米顆粒中(LNPs) ，同一年，Novartis的疫苗也證明可用電離的LNP當載體，加強mRNA疫苗的功效。目前可電離的LNP是較理想的載體。

mRNA和DNA疫苗不同，前者不必通過細胞核膜，沒有改變基因組的風險，而且在分化及未分化的細胞中皆可表達。和蛋白質及胜肽的疫苗不同，不受組織相容性複合體(MHC)所限制，而且是目前較理想的COVID-19疫苗。

台灣百姓過去一年來，全民同心防堵病毒入侵成果非凡，面對一疫難求之際，更應堅忍沈著，讓我們有足夠的時間，買到最安全有效的疫苗。科技進展一日千里，如何務實深根基礎醫學研究，我們才有機會脫穎而出自助而後助人。

作者﹕許英昌博士  英騰生物科技股份有限公司總經理；國立中正大學生命科學系兼任助理教授