丹丘生

你可能已經(jīng)知道DNA。DNA存在于每個(gè)生物細(xì)胞的細(xì)胞核中，受到核膜的保護(hù)。我們的全套遺傳密碼就以4個(gè)堿基“字母”兩兩配對(duì)的形式，“寫”在DNA這本“密碼書(shū)”上。這4個(gè)堿基是A、C、G和T?；騽t是DNA上的片段，或者說(shuō)是這本“密碼書(shū)”上的一個(gè)個(gè)段落或章節(jié)。它們包含的指令“描畫”了你身體的藍(lán)圖，使你成為獨(dú)一無(wú)二的你。

但是，基因的指令必須傳送到細(xì)胞質(zhì)中的“蛋白質(zhì)工廠”——核糖體中，才能組裝出蛋白。說(shuō)起蛋白，你可能立刻會(huì)想到肌肉。這么說(shuō)，是為了給我們一身肌肉嗎？不完全是。因?yàn)榈鞍椎淖饔靡饶阆胂竦膹V泛得多。細(xì)胞需要依靠蛋白來(lái)完成身體運(yùn)作所需的許多過(guò)程，比如許多新陳代謝反應(yīng)（即把食物轉(zhuǎn)化成能量的反應(yīng)）都需要酶的催化，而酶就是一種蛋白。

DNA本身是不會(huì)走出細(xì)胞核的。它也不會(huì)直接給核糖體打電話。那么，如何把它的指令告訴核糖體呢？對(duì)了，這需要通過(guò)信使RNA（簡(jiǎn)稱mRNA）來(lái)傳遞。

信使RNA，一聽(tīng)名字就知道它起的是信使的作用。沒(méi)錯(cuò)。DNA把一些“章節(jié)”的信息轉(zhuǎn)錄到mRNA上，mRNA再把信息送到“蛋白質(zhì)工廠”。一旦mRNA到達(dá)目的地，細(xì)胞就可以根據(jù)這些指令生產(chǎn)特定的蛋白。這就是mRNA的日常工作。

核糖體是蛋白質(zhì)的加工工廠

生物體的每個(gè)細(xì)胞，都有相同的DNA。DNA只有一種，但RNA有很多種類，根據(jù)功能劃分：如搬運(yùn)氨基酸將其送到核糖體的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）和組成核糖體的核糖體RNA（rRNA）。信使RNA（mRNA）只是其中最常見(jiàn)的一種。DNA并不是所有生物都有的，而RNA卻是所有生物都有的，像很多病毒，包括新冠病毒，里面的遺傳物質(zhì)只有RNA，沒(méi)有DNA。有些科學(xué)家猜測(cè)，RNA可能比DNA還古老，最早的生命可能只有RNA，沒(méi)有DNA。

生物體的每個(gè)細(xì)胞，從肺細(xì)胞到肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等，都有相同的DNA?？梢哉f(shuō)，DNA是一種穩(wěn)定的、普遍的存在。即使生物體死了，在合適的環(huán)境下DNA也可以保存數(shù)萬(wàn)年之久。但mRNA卻只會(huì)根據(jù)需要才產(chǎn)生。它是一種動(dòng)態(tài)的存在：身體在什么時(shí)候、什么地方需要什么蛋白，那么，在那個(gè)時(shí)候那個(gè)地方就產(chǎn)生攜帶制造那個(gè)蛋白指令的mRNA。

這樣，mRNA為細(xì)胞提供了一種控制蛋白質(zhì)生產(chǎn)的辦法。mRNA就好比給“蛋白質(zhì)工廠”的訂單，什么時(shí)候開(kāi)工，什么時(shí)候停工，生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品，數(shù)量多少，都由它來(lái)定。因?yàn)闆](méi)必要非得讓每個(gè)細(xì)胞一下子就生產(chǎn)出你整個(gè)基因組指令中所有的蛋白質(zhì)嘛。

不像DNA可以保存數(shù)萬(wàn)年，mRNA就像一條讀后即刪的短消息，會(huì)定時(shí)自動(dòng)銷毀，短則幾分鐘，長(zhǎng)不超過(guò)幾小時(shí)。mRNA結(jié)構(gòu)中的一些特點(diǎn)——堿基U和單鏈形式——確保它只有很短的壽命。一旦mRNA指令銷毀，“蛋白質(zhì)工廠”就停工，直到收到新的指令。在我們的細(xì)胞中，由于多種RNA同時(shí)存在，為了區(qū)分，前面一般要加個(gè)小字母。但在病毒體內(nèi)，只有一種RNA，起的是我們細(xì)胞中的DNA兼mRNA的作用，所以我們后面文章中說(shuō)到病毒的RNA，就是指mRNA。

在諜戰(zhàn)片中，敵人經(jīng)常會(huì)冒充自己人混進(jìn)我們的隊(duì)伍，并發(fā)布錯(cuò)誤的指示，給我們?cè)斐善茐?。造化真是奇妙，這一幕也在小小的細(xì)胞中上演著。敵人（主要是病毒）的mRNA通過(guò)偽裝，也會(huì)冒充“自己人”向“蛋白質(zhì)工廠”發(fā)布錯(cuò)誤的指示，為其制造外來(lái)蛋白。

不過(guò)，魔高一尺，道高一丈。細(xì)胞中有一種核糖核酸酶，可以識(shí)別mRNA上這些被偷偷插進(jìn)去的外來(lái)RNA，并將其清除，保護(hù)細(xì)胞免受錯(cuò)誤指令的影響。在這個(gè)過(guò)程中，核糖核酸酶就認(rèn)識(shí)并記住了這些外來(lái)的入侵者。

但這套安全機(jī)制也并非無(wú)懈可擊，否則也就不會(huì)有病毒的肆虐了。病毒可以通過(guò)各種辦法，逃避被識(shí)別。

不管怎么說(shuō)，這場(chǎng)識(shí)別與清除的較量，引起疫苗開(kāi)發(fā)者的極大興趣。接種疫苗的目標(biāo)是讓你的免疫系統(tǒng)對(duì)病原體或病原體的某一部分產(chǎn)生反應(yīng)和記憶，這樣，當(dāng)真正的病原體入侵時(shí)，你的免疫系統(tǒng)就能及時(shí)識(shí)別出來(lái)，快速投入戰(zhàn)斗。

目前疫苗開(kāi)發(fā)的路徑有兩種，一種是傳統(tǒng)的減毒或滅活疫苗，一種是RNA疫苗。

傳統(tǒng)的減毒或滅活疫苗采用的策略是讓我們的免疫系統(tǒng)熟悉整個(gè)病原體。為此目的，研究人員先在體外通過(guò)多代培養(yǎng)病毒，然后挑出毒性已經(jīng)減輕（減毒）或者喪失繁殖能力（滅活）的病毒，然后注射到人體內(nèi)，讓我們的身體對(duì)該病毒產(chǎn)生抗體。

而RNA疫苗采取的是另一種策略，即僅讓我們的免疫系統(tǒng)熟悉病原體的某一部分——關(guān)鍵的而且是不易發(fā)生變異的部分。以新冠病毒為例。新冠病毒要入侵人體細(xì)胞，需要先拋錨登陸人體細(xì)胞，就像海盜要入侵一個(gè)國(guó)家，需要先找個(gè)港口拋錨。新冠病毒的“錨”是其表面一個(gè)個(gè)棘突蛋白。只要我們的免疫系統(tǒng)能識(shí)別新冠病毒表面的棘突蛋白，并攻擊它，病毒就無(wú)從立足。

打個(gè)比方。為了教剛出生的小羊怎么去識(shí)別狼，傳統(tǒng)疫苗的辦法是，羊媽媽把小羊領(lǐng)到一頭病狼或死狼跟前，說(shuō)：“孩子，狼是長(zhǎng)這個(gè)樣子的。以后遇到長(zhǎng)這樣子的動(dòng)物，一定要躲避?！盧NA疫苗的辦法是，羊媽媽拿死狼爪子的趾節(jié)給小羊看，并說(shuō)：“孩子，以后凡是遇到有這個(gè)爪子的動(dòng)物，一定要躲避。”

為了讓我們的免疫系統(tǒng)事先“認(rèn)識(shí)”棘突蛋白，研究人員先在體外制造出合成棘突蛋白的mRNA，通過(guò)接種注射到人體，棘突蛋白的mRNA經(jīng)過(guò)巧妙地偽裝，可以到達(dá)細(xì)胞的“蛋白質(zhì)工廠”，并開(kāi)動(dòng)細(xì)胞機(jī)器，為其生產(chǎn)棘突蛋白。但是，棘突蛋白作為一種外來(lái)蛋白，會(huì)被我們的免疫系統(tǒng)識(shí)別出來(lái)，消滅并記住。以后，當(dāng)帶有這種棘突蛋白的病毒真來(lái)襲，就能被及時(shí)認(rèn)出來(lái)。

由于科學(xué)家選擇研制的RNA疫苗，針對(duì)的是病毒上“萬(wàn)變不離其宗”的部分，病毒再怎么變異，都逃不過(guò)火眼金睛，所以RNA疫苗的有效性比較高。

至于有人擔(dān)心，疫苗中的RNA會(huì)不會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核，破壞DNA。這種擔(dān)心是完全多余的。我們的細(xì)胞核不是菜鳥(niǎo)，外來(lái)物基本上通不過(guò)核膜這一關(guān)。

RNA疫苗的概念雖然已經(jīng)提出好些年了，但僅僅在這次疫情中才被研制出來(lái)并投入使用。它相比傳統(tǒng)疫苗，還有其他優(yōu)點(diǎn)（見(jiàn)“傳統(tǒng)疫苗與RNA疫苗之比較”）。它在這次疫情中的大顯身手預(yù)示著它未來(lái)還有更廣闊的應(yīng)用前景。各國(guó)科學(xué)家們目前正在研制針對(duì)流感、寨卡、狂犬病和其他一些病毒性傳染病的RNA疫苗。

mRNA疫苗工作原理