mRNA疫苗問世前的準備：BNT創辦人客製化腫瘤疫苗的技術研發之路

▌樹突細胞

這些新發現的其中一項關鍵，是一種形狀有如章魚般的奇特結構，在1970年代由加拿大免疫學家史坦曼（Ralph Steinman）首度發現。在位於曼哈頓上東區的實驗室裡，史坦曼透過一種特殊的顯微鏡，鑑定出這些有著樹枝般結構的「樹突細胞」（dendritic cell）。這項發現讓史坦曼在2011年獲頒諾貝爾獎，便是科學家在瞭解免疫系統過程中的失落環節。

接下來幾十年間愈見明顯的是，樹突細胞負責執行許多功能。這些「哨兵」駐紮在皮膚和組織裡，在體內巡邏，尋找細菌和病毒等外來入侵者的蹤影。一旦用觸手捕捉到入侵者，樹突細胞就會把入侵者送到體內特定地點，那兒有正在擦亮武器、等待召喚、負責狙擊任務的T細胞，以及隨時準備戰鬥、負責製造抗體的B細胞。先天免疫系統的標準步兵團和後天免疫系統的專責單位之間，正是由樹突細胞擔任溝通橋梁。

在這對夫妻的想像中，樹突細胞是免疫軍隊的高階將領，從環境中和其他細胞那兒收集資料並加以分析，再利用這些情報把軍隊派遣到戰略前哨。對此深深著迷的吳沙忻夫婦開始研究樹突細胞，在相關研討會中聆聽演講（包括史坦曼的演講），也關注同行科學家所做的研究，以瞭解樹突細胞在人體免疫反應中所扮演的關鍵角色。

憑藉著對免疫系統的溝通方式有了全新且不斷深入的瞭解，癌症免疫學家開始進行許多臨床試驗。他們招募已經試遍所有標準療法的病人，利用胜肽、蛋白質和病毒載體，把新發現的腫瘤特徵描繪在「通緝犯海報」上，送進自願受試者體內。公開發表的學術論文指出，這類方法有些確實可以觸發受試者體內的T細胞反應，激勵著這對夫妻繼續從事相關研究。

但吳沙忻夫婦知道，為這些早期試驗的結果而感到興奮為時過早。許多研究人員並沒有瞭解到，他們對手的本性多麼頑強。

這種敵人的陣仗也著實驚人。儘管只是個直徑一公分的小腫瘤，就包含了多達十億個癌細胞。一個直徑五公分的腫瘤裡就有一千兩百五十億個癌細胞。每一天，癌細胞都會不受控制的進行分裂，數量不斷增加。

刺激T細胞加入戰鬥是不夠的，「我們算過，當時可用的癌症疫苗技術所能激起的免疫反應，比實際所需的強度低了一百到一千倍，」吳沙忻回憶道：「免疫系統的軍隊要不是對癌症疫苗沒有反應，要不就是根本沒機會戰勝具備壓倒性優勢、數量遠遠超過它們的癌細胞。」

他們瞭解到，必須部署龐大的T細胞軍隊才能成功地與如此強大的對手，來場細胞與細胞的對戰。「我們知道需要另一種疫苗，」吳沙忻說道：「要成功地實現這個想法，必須有更強大、更有效的疫苗。」

▌客製化的腫瘤疫苗

之所以需要更好的技術還有另一個原因。隨著吳沙忻夫婦的研究有所進展，世界各地的學者愈來愈清楚每個人的癌症都不一樣，不一樣到無法以「一網打盡」的藥物來處理的程度。一開始相當看好癌症疫苗前景的腫瘤免疫學界也得接受現實，那就是用這種方法對抗腫瘤，並不如他們所想的那麼容易。

出於失望，有愈來愈多科學家轉向其他主題，但在薩爾邦大學的實驗室裡，吳沙忻夫婦繼續深入挖掘。「如果每種癌症都不一樣，」他們心想：

為此，他們需要做到兩件事。「第一件事是找出跟免疫軍隊交流的通用方式，讓它們精準地瞭解敵人的分子特性，」吳沙忻這麼說：「另一件事就是發出警報，強調必須針對這項資訊優先採取行動。」在實際面上，他們需要一種可以直接把訊息傳達給樹突細胞（免疫系統將領）的方法，並讓它們詳細瞭解正在接近的敵人有哪些特徵，如此一來，樹突細胞才能大規模地部署免疫軍隊。

DNA是吳沙忻夫婦最初的選擇之一。

不同於之前的疫苗，直接接種含有DNA的疫苗，並不需要先在細胞培養物或雞蛋中培養出被當作「通緝犯海報」來使用的蛋白質。取而代之的是，這項技術讓醫生只需傳遞基因資訊，也就是一組製造蛋白質的指令，到人體內。

如果樹突細胞認真看待這項資訊，那麼人體就可以根據這些指令，以蛋白質的形式自行製造出「通緝犯海報」，當成是訓練T細胞所用的標靶，這在對抗癌症時尤其重要。吳沙忻夫婦在小鼠身上進行DNA疫苗試驗，得到一些令人興奮的初期成果。但是，當他們試圖在人類的樹突細胞上如法炮製時，卻換來失望的結果。

因為DNA可說是基因訊息的原稿，通常深藏在位於細胞中央的細胞核裡。齧齒類動物的細胞分裂時，可以允許外來的DNA分子進入細胞分裂時形成的間隙當中，但人類的細胞沒有這麼好客。事實證明，人體樹突細胞對外來DNA的吸收既不均勻也不充分。

很快地，吳沙忻夫婦就根據克里克（Francis Crick）首度提出的分子生物學的中心法則，也就是DNA製造RNA，RNA製造蛋白質，找出了解決方法。換句話說，帶有基因資訊的源頭DNA把製造蛋白質的指令交給RNA，再由RNA把指令帶到細胞的生產線上。

人工合成的RNA很容易製造，而且就這兩位醫生所知，這種人工分子是安全的。與其將DNA送入病人體內，讓DNA製造出RNA，再讓RNA指揮細胞工廠製造有「通緝犯海報」作用的蛋白質，不如從中切入，直接把RNA送入人體。

更棒的是，mRNA只負責一項任務，就是把DNA所含的實際指令，傳送到細胞生產線上，而且mRNA完成工作的地點大部分在細胞質。位於細胞膜之下的細胞質是細胞中一塊大面積的區域，製造蛋白質的辛苦工作就在這裡進行。吳沙忻夫婦推論，比起把外來DNA送進不好客的細胞核裡，把mRNA送進細胞質容易多了。

※ 本文摘自《光速計畫：BioNTech疫苗研發之路》。

《光速計畫：BioNTech疫苗研發之路》

作者：喬．米勒, 吳沙忻, 厄茲勒姆．圖雷西

譯者：陸維濃

出版社：天下文化

出版日期：2022/03/31