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為什麼莫德納疫苗在研發成功前不被看好?專家曝冠狀病毒疫苗難研發原因

2022-01-09 13:26聯經出版 作者/布蘭登・波瑞爾

莫德納疫苗。歐新社
莫德納疫苗。歐新社
不應該令人意外的是,大多數美國人這時候可能還把冠狀病毒視為別人家的事,就好像聽到南美洲的一場土石流,或非洲下撒哈拉的一場饑荒。只是一場悲慘的、孤立的事件,它的急迫性甚至比不上日常發生的瑣事─送小孩上學、完成老闆要求做的會議報告。

公共衛生界的成員甚至表示,媒體報導的冠狀病毒疫情太過誇大。它們比較像是反覆播放的聳動災難片,反而讓人們忽略了全球衛生的真正挑戰。在二月二日,中國公布疫情的最新統計數字,總共有三百六十一人死亡和一萬七千二百零五個確診病例,推特上有人描述這個情勢為「可怕」。前疾管中心流行病學家喬爾‧塞拉尼基奧(Joel Selanikio)反駁說:「我無法了解『可怕』這個說法,想想本季光在美國就有超過一萬五千人死於流感,在中國人數可能還更多。」他寫道:「對中國每年二十五萬人死於交通意外和一百五十萬與菸草有關的死亡,要用什麼詞來形容?」

二月三日天還沒亮就到辦公室工作的科貝特回應了塞拉尼基奧有欠思慮的推文說:「我的天……聚光燈一離開流感生物學家,他們就開始鬧脾氣。」她反脣相譏說:「這就像大家都認為『所有生命都重要』,除了病毒學家以外。是的,親愛的……所有呼吸道病毒都重要,所以冠狀病毒重要。」

科貝特和葛拉漢知道,科學界還有一些人更具體地表達出對冠狀病毒疫苗展望的懷疑。例如,冠狀病毒可能演化以逃避免疫,或對刺突蛋白的中和抗體可能不足以預防嚴重的感染。畢竟,約一五%的普通感冒是由冠狀病毒造成,但現在還沒有預防它們的疫苗。人們可能反覆感染導致普通感冒的冠狀病毒,雖然目前還不清楚這是因為免疫減退或病毒變異所致。小兒麻痺或麻疹的情況並非如此,自然感染這兩種病毒可提供數十年的免疫力。

人體對付一種熟悉的病原體方法應該像這樣:一旦病毒侵入後,身體製造稱作漿細胞的特殊細胞。它們是抗體工廠,可以每秒產生多達兩千個抵抗疾病的分子。但這個過程在新陳代謝中的成本高昂,因此在感染消退後,漿細胞逐漸減少,循環的抗體也是如此。漿細胞通常生存幾天,最多幾個月。不過,這些細胞有一些仍存留於骨骸中數年,分泌少量的保護性抗體進入血液以防萬一。然後另一類免疫細胞是記憶B細胞(memory B cell),進入扁桃腺和淋巴結等地方,它們像守夜者那樣等候。記憶B細胞不分泌中和抗體,而是像小探針那樣附著在細胞膜外面。如果這些老記憶細胞再度偵測到病毒,它們就會再度活躍並製造另一波漿細胞。

疫苗的成功取決於那些記憶細胞,但碰到冠狀病毒,一些人擔心我們的身體有失憶症。

舉例來說,在一項研究中,曾染患SARS病毒者的記憶細胞在六年後暴露於相同的病毒下卻未能重新啟動。如果確實如此,這表示身體必須從頭開始由彈藥庫裡無數的抗體中選擇最佳抗體的程序。而冠狀病毒將永遠有機會避開作為身體第一道防線的抗體,並進入細胞。這時候身體唯一阻止它的方法,是透過更複雜、更警戒的殺手T細胞(killer T cell)來爆破自己的細胞。懷疑者說,想快速又簡單地製造出冠狀病毒疫苗只是白日夢,疫苗可能只有一些效果,幾個月後免疫力就會消失,然後我們必須從頭來過。

葛拉漢真心認為獲得對冠狀病毒的免疫力已指日可待,藉助疫苗可能比自然免疫來得好。和呼吸道融合病毒一樣,早期對冠狀病毒的憂慮之一,是人的身體還沒有能力對自然感染產生中和抗體的反應。刺突易受影響的區域─鎖撬─只暴露很短的時間,然後刺突就轉變成融合後構造,這個工具似乎混淆了身體的防衛。但葛拉漢相信當刺突成功地被固定在融合前的結構時,人體可以學習如何長時間擊退病毒。

證據正要出現,至少是其中一些證據。二月四日星期二,科貝特再三更新莫德納寄給她的包裹追蹤號碼─它的第一批疫苗,稱作mRNA 1273。不過,當它抵達時,快遞員一直等到科貝特下樓來出示她的身分證才願意把它卸到裝卸區。接下來,她召集數個同事,他們匆忙進入有一群獸醫和助理負責照管老鼠的地下室動物照顧室。科貝特和團隊抽取血液樣本,然後把不同劑量的疫苗注射到三組各十隻的老鼠身上,第四組則注射鹽水安慰劑,像科貝特這樣的老手可以一分鐘為一隻老鼠施打疫苗。這個階段的目標是證明疫苗可以刺激抗體的製造,這一步必須發生他們才能展開人體安全研究。完成這件事後,團隊將繼續試驗老鼠和猴子,以蒐集更強力的有效性證據,然後才能擴大人體研究和投入更多自願者和金錢。

莫德納疫苗。美聯社
莫德納疫苗。美聯社

雖然今日藥物和疫苗在人體試驗前應該先做動物試驗似乎是理所當然的事,但這是出人意料相當晚近的發展。

一直到一九三八年美國食品藥物管理局才要求公司在產品上市前必須先提出安全資料,但即使在當時該局仍未明確規範公司必須進行哪些試驗,而且對進行人體臨床試驗也沒有任何規範。在一九五八年的國會聽證中,一位名叫路易斯‧拉薩尼亞(LouisLasagna)的醫生抱怨食藥局鬆散的規範。「只因為省略對實驗動物做毒性試驗可以節省時間和金錢,而把人當作最先做毒性試驗的動物,這是應該被譴責的。」他如此表示。

五年後,食藥局終於更新它的規範,建立公司和組織對人進行新產品試驗的一套正式程序。在進行第一期臨床試驗前,研究的贊助者必須提出試驗用新藥(IND)申請,提出基本動物毒性資料,證明藥物或疫苗用於人體可能安全,或者至少短期使用是安全的。試驗用新藥也包括公司製造程序的資訊、首次人體安全研究計畫書,以及為什麼公司認為產品有理由發揮效用。

莫德納已把動物毒性試驗發包給合約實驗室,而國家衛生研究院則處理免疫性研究。二月十九日約中午,為科貝特工作的三名學生開始測試施打疫苗老鼠的刺突抗體。他們把血液樣本放進離心分離機以分離較濃的紅血球細胞和較輕的含抗體血清,然後準備有數十個孔的塑膠盤,每個孔的表面黏了刺突蛋白。他們把每隻老鼠的血清加入孔中,以人體的溫度培養約一個小時後把血清清洗掉。如果之前的血清裡含有刺突抗體,那些抗體現在將附著在還黏在盤子的刺突蛋白。

為了確定這個程序是否發生,他們把一種特製的偵測抗體加入盤中。這種偵測抗體會附著在其他抗體上,並帶著一種會改變顏色的酶。團隊成員再次清洗盤子,沖掉任何未附著的抗體。最後他們加入一種觸發酶變色的化學劑,黃色愈鮮豔,就表示老鼠產生的附著在刺突的抗體愈多,這個在免疫實驗室的標準測試被稱作酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)。其中一位名叫辛西婭‧齊瓦沃(Cynthia Ziwawo)的學生回憶看到第一個盤子幾乎立即變黃,疫苗已促使老鼠製造出附著在刺突蛋白的抗體。

沒有人知道這些抗體能不能中和病毒。要確定這一點必須把含抗體的血清放進裝了活細胞的培養皿,看它是否能阻止病毒感染。他們必須在未來幾個月在所有針對老鼠、猴子以及最終的人體上,進行數百次這種中和試驗。

科貝特和她的團隊沒有在程序繁雜的生物安全等級三級實驗室裡進行所有這些活冠狀病毒試驗,而是決定做一些聽起來極其複雜、但在病毒學界已變得相當日常的事:創造一個假病毒。假病毒有一組包裝在蛋白外套裡的基因指令,蛋白外套上則覆蓋著冠狀病毒刺突。和真的冠狀病毒一樣,假病毒以它的一個刺突接合一個細胞,然後注入它的基因,但那些基因不會告訴細胞複製假病毒,而是告訴細胞製造螢光素酶,也就是讓水母發出綠光的酶。當研究人員後來把細胞切開並添加一種化學藥劑時,被感染的細胞就會亮起來。如果細胞沒有發出亮光,科貝特將知道假病毒沒有進入細胞,意味他們的老鼠已製造夠多的寶貴中和抗體,足以避免感染。

不過,國家衛生研究院團隊不打算等大約一個月來讓假病毒中和化試驗完成,才要求食品藥物管理局准許展開人體試驗。食藥局只需要相信疫苗有希望,而且由莫德納自己做的研究有充分的資料顯示它沒有強烈毒性。葛拉漢在辦公室等待以便在當天晚上儘快看到酵素結合免疫吸附分析法的結果。在第二天二月二十日與莫德納的電話連絡中,他告訴團隊好消息:一切準備就緒。

莫德納當天就向食藥局提出試驗用新藥申請。四天後,一輛卡車在黎明前從位於麻薩諸塞州諾伍德的公司工廠開出來,往西南穿過紐約市和費城,載著首批人體級mRNA 1273疫苗奔往國家衛生研究院。附在這批寶貴貨物上的是一具全球衛星定位系統追蹤器,和每隔幾分鐘記錄一次溫度的資料記錄器。和Novavax的疫苗只需要冷藏不同,mRNA疫苗如此脆弱以至於沒有保持冷凍就會開始腐壞,特別是在運送時更是如此。如果在路上任何時候車內的溫度升高超過莫德納的規格,該公司就必須放棄這批疫苗,蒙受巨大損失並從頭來過。

班塞爾為整趟八小時的旅程忐忑不安。這是因為有前車之鑑:回顧二○一五年,莫德納正在準備它歷來第一次疫苗試驗,那是一支禽流感疫苗,而裝莫德納疫苗的盒子正好放置在卡車最熱的部分上方。等疫苗抵達邁阿密時,它已經烤壞了,莫德納不得不重製疫苗並再度出貨。第二批疫苗雖熬過旅程,但臨床試驗地點的冷凍櫃無法保持夠低的溫度。邁阿密的大挫敗讓這家新創不久的生物科技公司損失數十萬美元。

這一次沒有出現差池。當天晚上,疫苗抵達國家衛生研究院,從卡車卸下後移入一個冷凍室保存。在國家衛生研究院團隊等候食藥局批准進行第一次人體試驗之際,科貝特和葛拉漢加緊進行距離完成還很遙遠的動物試驗。

※ 本文摘自《疫苗戰爭:全球危機下Covid-19疫苗研發揭密,一場由科學家、企業、政府官員交織而成的權力遊戲與英雄史詩》。


《疫苗戰爭:全球危機下Covid-19疫苗研發揭密,一場由科學家、企業、政府官員交織而成的權力遊戲與英雄史詩》

作者:布蘭登・波瑞爾

譯者:吳國卿, 王惟芬, 高霈芬

出版社:聯經出版

出版日期:2021/12/02

《疫苗戰爭:全球危機下Covid-19疫苗研發揭密,一場由科學家、企業、政府官員...
《疫苗戰爭:全球危機下Covid-19疫苗研發揭密,一場由科學家、企業、政府官員交織而成的權力遊戲與英雄史詩》書封。 圖/聯經出版提供

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新冠肺炎
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