疫苗前沿 | 18步揭秘mRNA疫苗制备全流程

mRNA疫苗，这种疫苗被评价为划时代的创新。它不需要将灭活或减活病毒注射进人体，而是通过人造基因片段，来模仿病毒攻击，调动人体的免疫反应。这一技术将广泛的应用在癌症治疗等生物医药领域。    

01mRNA疫苗制备流程

02 mRNA作用机制

03 mRNA疫苗的免疫应答

纽约时报曾将辉瑞的mRNA疫苗制造过程公开：STEP 1：从冷库中提取DNA。

从主细胞库中提取新冠病毒（以下简称病毒）的DNA，这里所说的DNA中会涵盖名为质粒的DNA小环，也是疫苗的原料，会被技术员提取后保存在-150摄氏度的小实验瓶中。这里的质粒就是病毒基因，通常一旦接触到了这种基因，人类自我本身将会生物反应，并且会构造病毒蛋白，以至于形成免疫系统。

之后技术员将会把解冻了的质粒注入进一批已经做了人工调整了的大肠杆菌里，从而使大肠杆菌把质粒带入自己细胞里。

通常一小瓶装满质粒的实验瓶能够用来生产5000万剂疫苗。

STEP 2：促使细胞成长繁殖。

涵盖了大肠杆菌以及质粒的细胞将会被装在实验瓶中，并且在一种温暖无菌的琥珀色生长培养基的烧瓶中生长与繁殖。

STEP 3：发酵混合物（细菌）。

以上提到的细菌会被给予一晚的时间进行生长繁殖，然后会被转移至一个拥有300升的营养液里，并且存放四天。在此期间，每20分钟细菌就会繁殖一次，并且复制数以万亿个DNA质粒。

STEP 4：采集并净化DNA。  

发酵过程在经历了四天后，研究员将会往里注入一种化学物质来分解细菌的细胞墙，随后会净化混合物，并且最终提取到仅留的质粒。  

STEP 5：质量检测。  

被提取出来的质粒将会被技术员通过和之前的样品进行对比，以确认刚刚生产的质粒的病毒基因序列并未出现变异，并且能够被用于生产疫苗。  

STEP 6：切割质粒。

如果质粒顺利通过了质量检测，技术员将会再往混合物里面加入一种为酵素的蛋白质。加入这种酵素的主要目的是把环状质粒切割开来，把病毒基因从环状状态切割成直线段。以上过程又被成为线性化，大约需要两天时间完成。

STEP 7：净化DNA。

技术员将会再一次给已经很纯了的混合物进行净化，用于滤出任何残留的细菌或质粒片段。最终生产结果为1升的纯净病毒DNA。技术员会再次测试这1升净化了的DNA的基因序列，并且将其作为下一阶段的模板。截止到这里，每一瓶DNA能够用来生产150万剂疫苗。

STEP 8：运输。  

在运输前每瓶DNA都会被冷冻、装袋、密封，并且随时随刻都会被一个小型监控器监视其运输过程中的温度。装有DNA的瓶子会被放入一个装有足够干冰的容器里，以确保所有的瓶子在容器内都会处于-20摄氏度冷冻状态。

STEP 9：进行DNA到mRNA的转变。

生产工厂主要任务是把病毒DNA转换成RNA信使（即mRNA），这是疫苗的活性成分。解冻DNA，并掺入由信使RNA组成的部分混合。数小时内，酵素将会撬开DNA模板并转化其成为信使RNA，mRNA。最终产出的疫苗将会携带这种mRNA进入人体，人类本体细胞将会读取病毒基因并且自我生产病毒蛋白，又称为病毒抗体。

混合物将会被移入到一个储罐里，并且通过过滤将去除无用的DNA、酵素、以及其他混杂物质。

STEP 10：mRNA检测。

技术员需要反复测试过滤后的mRNA以确保其出精度以及基因序列是否准确。

STEP 11：冷藏、打包和再次运输。

mRNA包冷冻到零下20度，然后运到生产工厂，在工厂做成疫苗，然后再把样本运回来检测。

STEP 12：准备mRNA。

收到mRNA的包裹后，保持冷冻直到需要用时。  

STEP 13：准备脂质。

同时，另一个步骤也在进行，准备脂质（Lipids）——这种物质能保护mRNA进入人体细胞时不会被破坏。

STEP 14：制作mRNA疫苗。

一组16个泵组成的机器，精确的控制着mRNA和脂质，将他们混合成脂质纳米粒。当脂质和mRNA片段相遇时，电级以毫微秒的速度将他们聚集起来，mRNA片段就被纳米脂肪粒包裹起来了，形成一个疫苗颗粒。 

STEP 15：准备疫苗瓶。

清洗和高温消毒疫苗瓶，13部高速摄像机在盯着流水线，每一个瓶子都要拍超过100张照片，有裂缝、碎片和其他问题的，都能迅速从生产线踢出去。

STEP 16：罐装疫苗。

机器将0.45毫升疫苗注射到一个瓶子，稀释后，成为6个剂量的疫苗。生产线每分钟能包装575个瓶子。  

下图是成品的疫苗结构：

STEP 17：打包、冷藏和测试。

灌注完的疫苗经过检查，贴上标签，然后放进盒子里打包。所有盒子要再冷冻数天，降温到零下70度的极冷温度。与此同时，该批次的疫苗要送去做检测。 

STEP 18：打包和运输成品疫苗。  

数周的测试后，合格的疫苗可以运输了。盒子里装上了温度计，实时监测温度是否达标。   

以上就是分步拆解mRNA疫苗制备全流程。虽然在mRNA疫苗研发方面已取得不小的突破，但仍未完全解决mRNA疫苗制备过程中的递送、脱靶效应和免疫原性等关键问题，尚需持续优化的生产工艺和关键技术作为有力支撑。

撰写 | 生命科学前沿综合药农少年郎杰森、医药速览

校稿 | Gddra  

编审 | Hide / Blue sea

编辑  设计 |  Alice