Moderna和BioNTech-Pfizer的新冠疫苗虽然都使用相同的mRNA技术,但它们二者之间有很大区别。

虽然这两种候选疫苗——mRNA-12733和BNT162b2都在三期临床试验中期研究中被证明有效,但两种疫苗在设计方式上的差异将影响到疫苗的产量和速度以及疫苗的运输、储存方式

这两种疫苗的核心都是一段核糖核酸信使RNA(mRNA),这是一段约2000个核糖核酸分子组成的遗传密码序列,它向疫苗接受者的免疫系统传递识别和对抗冠状病毒感染的指令。值得注意的是,该技术以前从未用于疫苗。

伦敦帝国理工学院未来疫苗制造中心研究员Zoltan Kis解释说,Moderna的疫苗每剂使用100微克RNA,而辉瑞&BioNTech的疫苗仅使用30微克RNA,这使得后者更容易生产,也更便宜

因此,这能让辉瑞&BioNTech比Moderna能够更快地提高疫苗产量。Kis补充说,他现在还不清楚为什么Moderna的疫苗需要更大剂量的RNA。

雷丁大学生物医学技术副教授Alexander Edwards表示,尽管两种疫苗的RNA本质上是相同的,但在基因序列上可能存在微小的差异,这使得辉瑞&BioNTech的疫苗在小剂量时更有效

Edwards同时表示,用于mRNA疫苗的RNA是通过化学过程产生的,而不是通过生产其他疫苗的生物过程产生的,这使得它与病毒中自然存在的“野生型”RNA略有不同——疫苗的RNA更加稳定,更容易被人类细胞读取。

在辉瑞&BioNTech的疫苗中,RNA都被包裹在“脂质纳米颗粒”中。这些微小的油状液体直径只有0.1微米,在制造、运输和最终注射到人体的过程中,包裹并保护着脆弱的mRNA。由于这两种疫苗的脂质纳米颗粒的组成略有不同,因此这也是造成疫苗差异的原因。

Edwards还认为,不同的纳米颗粒会有不同的效果,这需要疫苗生产企业反复拿捏,寻找最优结构。

目前,辉瑞&BioNTech从加拿大一家名为Acuitas的专业公司获得纳米颗粒,Moderna则开发了自己的脂质纳米颗粒技术。

Moderna前疫苗负责人Mike Watson表示,开发纳米颗粒的挑战在于将具有不同物理特性的脂质以一种尽可能有效稳定RNA的方式结合起来。

在这两种情况下,都需要通过冷藏来保持纳米颗粒的良好形状并阻止mRNA的降解。目前,Moderna的疫苗足够稳定,可以在-20℃(国内标准冰箱或医用冰箱的温度)下储存6个月;而辉瑞&BioNTech的疫苗则需要在-70℃下储存和运输。

帝国理工学院的Kis博士表示,一旦FDA批准,Moderna的疫苗便可以以更简单、更低的成本分发、储存和运输。

而对于辉瑞&BioNTech,他们不得不生产特殊的运输和保存系统,在定期补充干冰的情况下,能够将产品下维持至多15天活性,并且每个疫苗包装都有一个与GPS相连的温度计,可以在辉瑞的分销网络中追踪其温度和位置。即便如此,对温度的要求将使该疫苗更难在没有足够冷链储存能力的国家分发,比如非洲和亚洲的许多国家。

相比之下,正在研发中的腺病毒疫苗,如牛津大学和阿斯利康生产的新冠候选疫苗AZD1222,便可以在不冷冻的情况下保存几个月。该疫苗没有使用mRNA技术,而是将新冠病毒刺突蛋白基因连接在一起,这种基因用于引发对无害腺病毒的免疫反应,而腺病毒会将其携带到人类细胞中。

牛津大学研究小组的负责人Sarah Gilbert表示,该腺病毒疫苗在普通冰箱温度(2-8℃)下能够保持稳定。

此外,辉瑞&BioNTech和Moderna的脂质纳米颗粒形成方式的差异也可能影响每一剂疫苗的免疫方式。

剑桥大学的免疫学研究员Brian Ferguson表示,由于脂质纳米颗粒具有一定的辅助活性,因此其能够帮助免疫系统制造针对新冠病毒的抗体和T细胞。

值得注意的是,另一种由帝国理工学院开发并处于早期临床试验阶段的疫苗是一种能够自我复制的RNA疫苗,这种疫苗在注射入人体细胞后可以产生更多的自我复制。Kis博士表示,这种方法最终可以将所需的RNA量减少到每剂1微克。