【mRNA疫苗臨床試驗95％有效! mRNA疫苗會是COVID-19的救世主嗎？】：發表在新英格蘭醫學期刊（NEJM）上的兩篇論文提到【註1】，兩個mRNA疫苗臨床研究分別收案3萬多人與4萬多人，在打完疫苗之後的兩個月追蹤當中，施打疫苗讓COVID-19感染率減少了95%！【註3】
　　
在本文開始前，在此先簡述說明一下「分子生物學的中心法則」，建立對DNA、RNA、mRNA的基礎認識。
　　
■分子生物學的中心法則 (central dogma)(圖1)
用最簡單最直接的方式來描述的話，生物體的遺傳訊息是儲存在細胞核的DNA中，每次細胞分裂時，DNA可以複製自己 (replication)，因而確保每一代的細胞都帶有同樣數量的DNA。
　　
而當細胞需要表現某個基因時，會將DNA的訊息轉錄 (transcribe) 到RNA上頭，再由RNA轉譯 (translate) 到蛋白質，而由蛋白質執行身體所需要的功能。這也就是所謂的分子生物學的中心法則 (central dogma)。
　　
對於最終會製造成蛋白質的基因來說，RNA是扮演了中繼的角色，也就是說遺傳訊息本來儲存在 DNA 上頭，然後經過信使 RNA (messenger RNA, mRNA) 的接棒，最後在把這個訊息傳下去，製造出蛋白質。【註4】
　　
■冠狀病毒的基因組由RNA構成
RNA不如DNA穩定，複製過程容易出錯，因此一般RNA病毒的基因組都不大。但冠狀病毒鶴立雞群，基因組幾乎是其他RNA病毒的三倍長，是所有RNA病毒中最大、最複雜的種類。
　　
冠狀病毒還能以重組RNA的方式，相當頻繁地產生變異，但是基因組中位在最前端的RNA序列相對穩定，因為其中有掌控病毒蛋白酶與RNA聚合酶的基因，一旦發生變異，冠狀病毒很可能無法繼續繁衍。
　　
目前抗病毒藥物的研發策略之一，正是設法抑制病毒RNA複製酶（RdRp）。而最前端的RNA序列也是現階段以反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）檢驗新冠病毒時鎖定的目標。中央研究院院士賴明詔表示，不同病毒的核酸序列當中還是有各自的獨特變異，正好用來區分是哪一種冠狀病毒。【註5】
　　
■SARS-CoV-2是具有3萬個鹼基的RNA病毒
中國科學院的《國家科學評論》（National Science Review）期刊【註2】，2020年3月發表《關於SARS-CoV-2的起源和持續進化》論文指出，現已發生149個突變點，並演化出L、S亞型。
　　
病毒會變異的原因可略分成兩種：
▶一是「自然演變」
冠狀病毒是RNA病毒，複製精準度不如DNA病毒精準度高，只要出現複製誤差，就是變異。
▶二是「演化壓力」
當病毒遇到抗體攻擊，就會想辦法朝有抗藥性的方向演變，找出生存之道。【註6】
　　
■mRNA 疫苗是一種新型預防傳染病的疫苗
近期，美國莫德納生物技術公司（Moderna）與輝瑞公司（Pfizer），皆相繼宣布其COVID-19 mRNA疫苗的研究成果。
　　
莫德納公司在2020年11月30日宣布他們的mRNA-1273疫苗在三期臨床試驗達到94.1％（p<0.0001）的超高保護力，受試者中約四成為高風險族群（患糖尿病或心臟病等），7000人為高齡族群（65歲以上），另也包含拉丁裔與非裔族群（報告中未提到亞洲裔）。
　　
傳統大藥廠輝瑞公司，亦在美國時間11月18日發佈令人振奮的新聞稿：他們的RNA疫苗（BNT162b2）三期臨床試驗已達設定終點，保護力高達95％（p<0.0001）。該試驗包含了4萬名受試者，其中約有四成受試者為中高齡族群（56～85歲），而亞洲裔受試者約占5％。
　　
■mRNA疫苗為什麼可以對抗病毒？
為什麼mRNA疫苗會有用？就讓我們先從疫苗的原理「讓白血球以為有外來入侵者談起」。
　　
在過往，疫苗策略大致上可分為兩種：
● 將病毒的屍體直接送入人體，如最早的天花疫苗（牛痘，cowpox）、小兒麻痺疫苗（沙克疫苗，polio vaccines）、肺結核疫苗（卡介苗，Bacillus Calmette-Guérin, BCG）以及流感疫苗等。
　
✎補正
卡介苗 BCG(Bacillus Calmette-Guerin vaccine) ：卡介苗是一種牛的分枝桿菌所製成的活性疫苗，經減毒後注入人體，可產生對結核病的抵抗力，一般對初期症候的預防效果約85％，主要可避免造成結核性腦膜炎等嚴重併發症。
　
▶以流感疫苗為例，科學家通常先讓病毒在雞胚胎大量繁殖後，再將其殺死，也有部分藥廠會再去除病毒屍體上的外套膜（envelope），進一步降低疫苗對人體可能產生的副作用後，再製成疫苗。
　　
● 將病毒的蛋白質面具，裝在另一隻無害的病毒上再送入人體，如伊波拉病毒（Ebola virus disease, EVD）疫苗等。
▶以伊波拉病毒疫苗為例，科學家會剪下伊波拉病毒特定的醣蛋白（glycoproteins）基因，置換入砲彈病毒（Rhabdoviridae）的基因組中，使砲彈病毒長出伊波拉病毒的醣蛋白面具。
　　
上述例子都是將致命病毒的部分殘肢送入人體，當病毒被樹突細胞（dendritic cells）或巨噬細胞（macrophages）等抗原呈現細胞（antigen-presenting cell, APC）吃掉後，再由細胞將病毒殘肢吐出給其他白血球，進而活化整個免疫系統，然而，mRNA疫苗採取了更奇詭的路數 - 「讓人體細胞自己生產病毒殘肢！」
　　
■mRNA 疫苗設計原理(圖2)
將人工設計好可轉譯出病毒蛋白質片段的mRNA，包裹於奈米脂質顆粒中，送入淋巴結組織內，奈米脂質顆粒會在細胞中釋出RNA，使人體細胞能自行產出病毒蛋白質片段，呈現給其他白血球，活化整個免疫系統。
　　
■mRNA疫苗設計流程(圖3)
1「科學家獲得病毒的全基因序列」
因社群媒體的發達、公衛專家、病毒研究者以及期刊編輯的努力，這次的COVID-19病毒序列很快的被發表；中國北京疾病管制局的研究團隊，挑選了九位患者，其中有八位，都有前往華南海鮮市場的病史，並從這些患者採取了呼吸道分泌物的檢體，運用次世代定序 (NGS，Next Generation Sequencing) 的方式，拼湊出新型冠狀病毒全部與部分的基因序列。並陸續將這些序列資料，提供給全世界的病毒研究者交互確認，修正序列的錯誤。
　　
2「解析病毒基因群裡所有的功能，選定目標蛋白質(Covid-19病毒棘蛋白質)」
以冠狀病毒為例，通常會選病毒表面的棘狀蛋白（spike protein）。因為棘蛋白分布於病毒表面，可作為白血球的辨識目標，同時病毒需透過棘蛋白和人體細胞受體（receptor）結合，進而撬開人體細胞，因此以病毒繁殖的策略而言，此處的蛋白質結構較穩定。
　　
3「製造要送入人體的mRNA，挑選出會製造棘蛋白的mRNA進行修飾」
挑選會轉譯（translation）出目標蛋白質的mRNA，並進行各項修飾，以提高該人工mRNA在細胞裡被轉譯成蛋白質的效率。如：輝瑞的mRNA疫苗（BNT162b1）選用甲基化（methylation）後的偽尿嘧啶（1-methyl-pseudouridine）取代mRNA裡的原始尿嘧啶（uracil, U），有助於提升mRNA的穩定性，並提高mRNA被轉譯成病毒棘蛋白的效率。
　　
4「將人工mRNA裹入特殊載體，將mRNA包裹入特殊載體顆粒中」
因為mRNA相當脆弱且容易被分解，因此需要對載體進行包裹和保護。然而，有了載體後，接踵而來的問題是「該怎麼送到正確的位置（淋巴結）？」。而輝瑞和莫德納不約而同地都選用了奈米脂質顆粒（lipid nanoparticles）包裹mRNA載體，奈米脂質顆粒通常由帶電荷的脂質（lipid）、膽固醇（cholesterol）或聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）修飾過的脂質等組成，可以保護RNA，並將mRNA送到抗原呈現細胞豐富的淋巴結組織。
　　
5「包覆mRNA的奈米脂質顆粒，注射在肌肉組織」
使其能循環到淋巴結，被淋巴結中的細胞吃掉。奈米脂質顆粒釋放出mRNA，使細胞產出病毒蛋白質片段，進而呈現給其他白血球並活化整個免疫系統。【註7】
　　
mRNA可將特定蛋白質的製造指示送至細胞核糖體（ribosomes）進行生產。mRNA 疫苗會將能製造新冠病毒棘狀蛋白的 mRNA 送至人體內，並不斷製造棘狀蛋白，藉此驅動免疫系統攻擊與記憶此類病毒蛋白，增加人體對新冠病毒的免疫力，最終 mRNA 將被細胞捨棄。
　　
值得注意的是，由於 mRNA 疫苗並無攜帶所有能製造新冠病毒的核酸（nucleic acid），且不會進入人體細胞核，所以施打疫苗無法使人感染新冠病毒。
　　
Pfizer、BioNTech 研發的 BNT162b2 是美國第 1 個取得 EUA 的 mRNA 疫苗，施打對象除成年人，還包含 16 歲以上非成年人。且相比 Moderna 製造的 mRNA-1273 疫苗，患者施打第 2 劑 BNT162b2 的副作用較輕微。
　　
Moderna 也不遑多讓，mRNA-1273 於 2020 年 12 月中取得 EUA，且具備在 -20°C 儲存超過 30 天的優勢。在臨床試驗中，使用 mRNA-1273 的 196 位受試者皆無演變成重度 COVID-19，相較安慰劑組中卻有 30 人最終被標為重度 COVID-19 患者。【註8】
　　
為了觸發免疫反應，許多疫苗會將一種減弱或滅活的細菌注入我們體內。mRNA疫苗並非如此。相反，該疫苗教會我們的細胞如何製造出一種蛋白質，甚至一種蛋白質片段，從而觸發我們體內的免疫反應。如果真正的病毒進入我們的身體，這種產生抗體的免疫反應可以保護我們免受感染。【註9】
　　
【Reference】
▶DNA的英文全名是Deoxyribonucleic acid，中文翻譯為【去氧核糖核酸】
▶RNA 的英文全名是 Ribonucleic acid，中文翻譯為【核糖核酸】。
　　
1.來源
➤➤資料
∎【註1】
Baden LR, El Sahly HM, Essink B, et al. Efficacy and Safety of the mRNA-1273 SARS-CoV-2 Vaccine. N Engl J Med. 2020 Dec 30:NEJMoa2035389. doi: 10.1056/NEJMoa2035389. Epub ahead of print. PMID: 33378609; PMCID: PMC7787219.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2035389
　　
Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, et al. Safety and Efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 Vaccine. N Engl J Med. 2020 Dec 31;383(27):2603-2615. doi: 10.1056/NEJMoa2034577. Epub 2020 Dec 10. PMID: 33301246; PMCID: PMC7745181.
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2034577
　　
∎【註2】
Xiaoman Wei, Xiang Li, Jie Cui, Evolutionary perspectives on novel coronaviruses identified in pneumonia cases in China, National Science Review, Volume 7, Issue 2, February 2020, Pages 239–242, https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa009
　　
∎【註3】
▶蘇一峰 醫師：https://www.facebook.com/bsbipoke
▶中時新聞網 「mRNA疫苗臨床試驗95％有效 醫：哪國搶到就能結束比賽」：
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20210104004141-260405?chdtv
　　
∎【註4】
( 台大醫院 National Taiwan University Hospital-基因分子診斷實驗室)「DNA、RNA 以及蛋白質」：https://www.ntuh.gov.tw/gene-lab-mollab/Fpage.action?muid=4034&fid=3852
　　
∎【註5】
《科學人》粉絲團 - 「新冠病毒知多少？」：https://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?id=4665
　　
∎【註6】
(報導者 The Reporter)【肺炎疫情關鍵問答】科學解惑 - 10個「為什麼」，看懂COVID-19病毒特性與防疫策略：https://www.twreporter.org/a/covid-19-ten-facts-ver-2
　　
∎【註7】
科學月刊 Science Monthly - 「讓免疫系統再次偉大！mRNA疫苗會是COVID-19的救世主嗎？」：https://www.scimonth.com.tw/tw/article/show.aspx?num=4823&page=1
　　
∎【註8】
GeneOnline 基因線上 「4 大 COVID-19 疫苗大解密！」 ：https://geneonline.news/index.php/2021/01/04/4-covid-vaccine/
　　
∎【註9】
(CDC)了解mRNA COVID-19疫苗
https://chinese.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/different-vaccines/mrna.html
　　
➤➤照片
∎【註4】：
圖1、分子生物學中心法則
　　
∎【註7】：
圖2：mRNA 疫苗設計原理
圖3：mRNA 疫苗設計流程圖
　　
　　
2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
▶國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽:
https://forum.nhri.org.tw/publications/
　　
3. 【國衛院論壇學術活動】
▶https://forum.nhri.org.tw/events/
　　
#國家衛生研究院 #國衛院 #國家衛生研究院論壇 #國衛院論壇 #衛生福利部 #疾病管制署 #COVID-19 #mRNA疫苗 #新英格蘭醫學醫學期刊 #NEJM

衛生福利部 / 疾病管制署 - 1922防疫達人 / 財團法人國家衛生研究院 / 國家衛生研究院-論壇

【進入後抗生素時代】(2019/8/16)
.
提起抗生素，大家會想起甚麼畫面？其中一個，相信是一隻戴著膠手套的手，拿著一隻透明的培養碟，碟裡有薄薄的一層，像果凍的東西，果凍上再長著一層淺色的物質，中間有一個個透明的圓形。隨著年月過去，在各個媒體上可以看到，這些圓形越來越小，甚至都沒有了。媒體上的報導也由「某某細菌出現抗藥性」，變成「超級細菌無藥可醫」。
.
【細菌抗藥性的媒體形象】
.
畫面中的培養碟大多是直徑十厘米的淺身圓碟，裝著的是一層和大家平日吃的大菜糕成份差不多的基質，按不同細菌可加不同成份幫助生長。長在基質上的是細菌，不同細菌的質地和顏色都會不同，平日在媒體上比較常見的是一片同一顏色的，是由同一粒細菌分幾天長成。若是有很多不同顏色和大小的點，大多是從一個人體部份，如鼻腔、血液，或一些環境樣本，如泥土、河水等而來，是一堆不同種類的細菌混集在一起生長。
.
最重要的，是那些越來越小的透明圓形。大家試回想一下，透明圓形的中間還有些甚麼？這些透明圓形的中間都貼有一塊直徑約六毫米，質地類似過濾紙的圓形紙片，這些紙片上早已滲有不同份量的抗生素，放在特定大小和成份的基質上，能使以紙片中央為圓心的一個特定範圍內有特定濃度的抗生素。跟著就很容易明白了，越近圓心，抗生素濃度越高，細菌長得越近圓心，即能在越高的濃度生存，承受不了的細菌會死掉，看上去就成了透明。
.
隨著年月，在不同媒體中看到越來越小的透明圓形，代表著各種細菌，特別是致病菌，對各種常用抗生素都產生了抗藥性，而且越來越強。我們正在不知不覺間見證著，人類在醫學上的最強武器正在一步步失效。
.
【由盤尼西林到粘杆菌素】
.
如果讓大家說出一種曾吃過的抗生素，大家會不會脫口就說出盤尼西林？相信大家都聽過英國科學家亞歷山大·弗萊明意外發現盤尼西林能殺掉細菌的故事，但因為產生了抗藥性和發現了更有效的分子結構，大家很少會吃到盤尼西林的本尊了，現在一般只會在實驗室裡使用。
.
盤尼西林是英文Penicillin的音譯，學名是青黴素，由青黴菌（真菌）製造和分泌到生長環境，用來抑制，甚至殺掉在同一環境中生長，會分薄營養和生長空間的細菌。青黴素是β-內醯胺類抗生素（β-lactam　antibiotics）的一種，它們的分子包含一個稱為β-內醯胺的環狀結構（β-lactam ring），專門針對細菌的細胞壁，只要細菌開始分裂，它們的細胞壁就會被破壞，一說是受不了水壓直接爆掉，也有說法是因為新細胞的細胞壁結構脆弱，更容易死亡。
.
這個家族的抗生素有很多種，包括現在常用的頭孢菌素（cephalosporins）和碳青霉烯（carbapenems），它們可以對付不止一種細菌，所以亦稱為廣譜抗生素（board-spectrum antibiotics），可是，由於使用過量，抗藥性也來得很快、很猛。
.
首先要知道，所有生物的DNA只要進行複製就有機會出現異變，這幾乎是無可避免的，這代表，住在我們身體裡的病菌，總會有一部份對你將會吃的抗生素有抗藥性。這些抗藥性成員因為要用部份資源來製造對抗抗生素分子的蛋白質，一般會比較脆弱，例如長得很慢，所以只會佔群體裡的少數。如果你看的醫生開的抗生素種類和份量正確，你又有按時按量全部吃完，那幾乎所有病菌都會被消滅。
.
如果你在中途停藥，沒抗藥性的成員是殺掉了不少，但抗藥性成員都會留下來，再加上原本就活在身體內的其他細菌也被殺掉，原本處於弱勢的抗藥性成員就得到了生存優勢。或許在以後任何一個時間，還在身體內的抗藥性成員會累積越來越多異變，足夠對更高濃度和更多分子結構近似的抗生素產生抗藥性，到這時候，能救你的抗生素就會越來越少，如果誤用的是廣譜抗生素，更是無路可退了。
.
近來常在媒體上看到的「超級抗藥菌」，例如從一個在印度做過手術的病人身上發現，並傳播到世界各地的NDM-1 （New Delhi metallo-beta-lactamase-1） 大腸桿菌，就已經對多種碳青霉烯出現抗藥性。NDM-1 是由抗藥性細菌製造，一種能分解β-內醯胺類抗生素分子中，β-內醯胺的環狀結構的酶（enzyme），一旦環狀結構被破壞，抗生素分子就再不能攻擊細菌的細胞壁，即宣告失效。
.
要對抗這種抗藥性細菌，少數能用的抗生素是粘杆菌素（Colistin），有用的原因是因為它對肝臟有毒性，已經很久沒人使用，所以才會對新出現的抗藥菌有效，名副其實的以毒攻毒。
.
【以毒攻毒—以噬菌體代替抗生素】
.
經過醫學界多番宣傳，相信大家很容易就能列出有甚麼病不需要用抗生素，像是流行性感冒和登革熱等由病毒引起的疾病。因為抗生素是針對細菌的新陳代謝機制（例如細胞壁、細菌才有的蛋白質等），對人體細胞是沒有效用的，而病毒是依靠人類細胞作宿主來複製繁衍，所以不受抗生素影響。
.
對病毒感染使用抗生素，沒病菌可殺，倒是會殺掉身體裡無害的細菌，這些細菌，是人體裡的微生物群（microbiome）的一部份，越來越多的研究發現，這些微生物和各種敏感症、炎症，甚至精神疾病有關，是不能胡亂消滅的。
.
關於病毒的另一方面，病毒的宿主可以不是人類細胞，被稱為噬菌體（bacteriophage）的病毒的宿主就正是細菌，包括侵襲人體的病菌。每個品種的噬菌體只會針對個別品種的細菌，所以不會傷害原本住在人體的細菌。噬菌體一旦碰上對應的細菌宿主，就會抓著宿主表面，強行把自己的遺傳物質注射進細菌，騎劫細菌的新陳代謝機制來複製自己，最後弄破細菌繼續擴散，很少留有「活口」，也減少了產生類似抗藥性的可能。
.
但是，這絕不代表問題就此解決，廣譜抗生素的用處是在病況緊急，不夠時間仔細化驗是哪種細菌致病時用的「救命丹」，要全面以噬菌體代替抗生素，還是要解決如何在短時間內確定致病源的問題。而且，生命自有其法，細菌不會永遠「捱打」，演化成能抵抗噬菌體只是時間問題。
.
我們要學習接受，世界上沒有一顆能醫百病的萬靈藥，每項醫療手段若被誤用，不但無效還會招禍。由於之前數十年的無知，我們現在只能非常小心地使用手上還有效的抗生素，等待新療法的到來，歡迎進入後抗生素時代。
.
原文刊於：
https://www.thenewslens.com/article/123582

繼鄧學長貢獻了「俐媽英文教室醫學檢驗篇」之後，姜學長也做了補充🙏🏼
以前都是我一個人努力出英文大餐，現在有了各領域的徒子徒孫一起共襄盛舉，俐媽不孤單，大餐也更精彩了！
—————————————————
🔗 俐媽英文教室—生物技術篇：
🧬 Cloning 克隆操作實驗相關:
1. Vector 載體；媒介；另有向量的意思
2. Plasmid 質體
3. Restriction Enzyme 限制酶
4. Ligation 連接 (常用於描述DNA片段黏合到質體上的手法)
5. Screen 篩選 (Blue and white Screen: 藍白篩選)
6. Gel electrophoresis 膠體電泳(分離不同DNA/RNA/蛋白質分子大小之技術)
7. Transcription 轉錄 (遺傳資訊由DNA複製到RNA的過程)
8. Translation 轉譯 (遺傳資訊由RNA合成多肽/蛋白質的過程)
9. Transformation 轉型作用 (細胞攝取外源遺傳物質之過程, 多用於細菌、植物細胞)
10. Transfection 轉染作用 (將外源基因/質體以非病毒方法植入細胞的過程, 較用於動物細胞)
11. Transduction 轉導作用 (以病毒相關方法將外源遺傳物質植入細胞的過程)
12. Electroporation 電穿孔技術
13. Resistance 抗性 (antibiotic resistance 抗藥性)
14. Cell culture 細胞培養
15. Incubation 培養 (原意為incubate孵化)
16. Expression 表現 (Gene expression 基因表現；overexpression 過量表現)
17. Gene knock-out 基因剔除
18. Extract (V./N.) 抽取，萃取/抽出物 (DNA/RNA/protein/其他; 名詞Extraction指的是抽出的動作)
—————————————————
🧪 PCR = polymerase chain reaction 聚合酶鏈鎖反應
步驟下分為：
1. Denaturation 變性→ Denature (vt.) 改變…特性
2. Annealing 黏合
3. Elongation 延長→ Elongate (vt./vi.) 延長
—————————————————
✏️ 俐媽英文教室歡迎大家踴躍投稿！
.
#俐媽英文教室 #俐媽英文教室醫學檢驗篇 #俐媽英文教室生物科技篇 #俐媽英文教室生物技術篇 #cloning