冀药当家①｜mRNA：激活免疫系统的信使奇兵

河北经济日报记者 袁立朋 弓幸民 刘朋朋

初夏的河北石家庄，草木葳蕤，生机勃勃。

石药控股集团有限公司（以下简称石药集团）巨石生物实验室里，乳白色质谱仪轻声低鸣，科研人员脚步匆匆，巨石生物疫苗研究所所长孙召朋博士正在和同事们为新研发的呼吸道合胞病毒mRNA疫苗做临床样品生产前的准备。

“合胞病毒会引起全年龄段人群呼吸道感染，尤其易导致儿童、老年人出现重症。而该疫苗问世，让合胞病毒无处遁形。”孙召朋介绍，和病毒过招，mRNA疫苗的优势就是精准制敌、安全高效。

这是石药集团在去年国内首家推出拥有自主知识产权的新冠肺炎mRNA疫苗之后，又一个mRNA家族的当家拳头新品。

石药集团中央药物研究院。资料图片

mRNA，中文译名是“信使核糖核酸”，它是能够将基因信息传递给人体细胞，指导细胞合成蛋白质的一类单链核糖核酸分子。科学研究发现，如果通过mRNA把新冠病毒的基因序列信息传递给免疫细胞，人体免疫系统就能识别出冠状病毒并快速将之消灭。

凭借这项技术发现，两位美国科学家获得2023年诺贝尔生理学或医学奖。

孙召朋（左）和同事们探讨mRNA疫苗制备工艺。河北经济日报记者 袁立朋 摄

这一重大基础研究成果，也激励着河北石家庄的一家制药企业跃跃欲试。

2021年7月，在新冠疫情肆虐的日子里，石药集团向国家相关部门主动请缨，启动mRNA疫苗研发。

十多位专家和骨干研究员从各地各领域抽调到石家庄，mRNA项目小组吹响集结号。

没有人计较，接下来的研发之路将会吃多少苦，也没有人考虑过，在今后一路过关斩将的征途中，他们又将面对怎样的艰难。

一场没有硝烟的攻坚战，就这样悄然打响了。

“信”“使”合体

项目第一关，是设计并合成mRNA。

这一技术研发中最基础也最关键的一关，要分两步完成。

第一步，先用多种化学物质合成脱氧核糖核酸，即mRNA的分子这个基因信使。

第二步，将已选出的病毒基因信息序列以碱基配对的原则转录到mRNA分子中，即实现信件和信使的成功合体。

“这一过程，必须和人体内自生mRNA的过程相一致。”孙召朋强调。

非知之艰，行之惟艰。

孙召朋（右二）和团队成员探讨试验数据。河北经济日报记者 袁立朋 摄

就拿病毒基因信息的剪辑环节来说，项目小组需要查遍世卫组织网站、专业平台和公开文献中全球不同新冠病毒毒株的基因序列，分析、剪辑出病毒最关键的基因片段，形成病毒的“识别码”，然后通过体外转录的方式生成人工mRNA。

生物的基因序列很复杂，无效信息和有效信息混杂在一起，要在这些繁杂信息中精准识别新冠病毒最有效的基因序列，其难度好比大海捞针。

“在海量数据面前，机器比人的效率更高。”

项目小组借助人工智能和大数据分析工具，工作效率大幅提升。熬过数个通宵，孙召朋和同事们出色完成了mRNA序列的设计工作。

经测试，宿主细胞对信使送来的信息顺利转译，成功合成了抗原蛋白！

初战告捷的兴奋还没来得及品味，纯化环节出现的问题就如兜头冷水般泼来。

“不挂柱！数次调整参数，就是不挂柱！”负责纯化的研究员情绪低落。

这意味着，制备出来的mRNA在通过纯化设备时不能被充分过滤提纯，会夹带大量杂质。

人体对杂质的敏感度极高，哪怕纳米级的微小杂质通过药物进入体内，都会引发高烧、疼痛等症状。

此症不除，量产无望。

“到底是样品处理不充分，还是进样参数偏高，或者是母液需要调整……出现问题不可怕，找出原因才是关键。”就在不少人失去信心的时候，孙召朋的沉稳，给大家吃了一颗定心丸。

使用排除法，复盘制备流程，重理纯化工艺，又是连续鏖战。五天后，样品处理不充分的症结找到了。

这一复盘，还复出了一个意外的收获——团队发现纯化工艺还有很大改进空间。

“能不能再向前突破一步，采用‘一步层析制备法’的工艺？”有人提出大胆设想。

把mRNA从混合溶液中提纯出来，国外产品一般都要分两步或三步，一步到位的，尚无先例。

谁也没有想到，“异想”真会迎来“天开”。

“一步层析制备法”大胆使用新材料对工艺环节进行了创新组合，只需一个流程就完成了mRNA的纯化，不但制备时间由两至三天压缩为一天，而且成品纯度提高到了99.99%，达到国际较高标准。

戴上“伪装帽”

两军对阵，若想己方的实力不暴露，出其不意一击制敌，应该怎么做？答案是进行伪装。

被“武装”起来的mRNA亦然。

经人工编辑加工过的mRNA，与人体原生的mRNA哪怕有细微的差别，都能被细胞识别出来，不能发挥作用。因此，纯化mRNA问世后，下一个重要环节是为它加上“伪装帽”。

“人工mRNA缺少甲基鸟苷，甲基鸟苷正好位于mRNA分子的头部，被形象地称为‘帽子结构’。”石药集团研究院合成三所所长曲凡志博士介绍说，要通过一种特制的化合物，为纯化后的mRNA加上一个人工的“伪装帽”，才能让细胞接受人工mRNA。

石药集团研究院合成三所的科研人员探讨“帽子结构”。河北经济日报记者 袁立朋 摄

这种戴好“伪装帽”的技术，一度长期被国外垄断。

为提高项目速度，最理想的方案似乎是直接从外方采购用于加工“伪装帽”的化合物。

但接下来项目组算的一笔账，让人不由得心凉了半截——正因为稀缺，国外供应商报出每毫升1万元的天价，并且没有议价空间。按第一批试制产品需要1000毫升计算，仅加帽工艺就需要投入1000万元。

“太贵了，这会把疫苗的单价拉到天上去，即使生产出来，咱们老百姓也用不起！”大家伙儿头摇得像拨浪鼓。

“作为一家以医药制剂产品闻名国际市场的大型药企，咱们的科研团队有着丰富的药物合成经验，难道就研制不出合用的试剂？”年轻气盛的曲凡志不服输，一番请命后，一个由年轻团队组成的攻关小组临危受命。

然而真正做起来大家发现，这种化合物的研制复杂程度超出了想象。

之前的产品多是小分子化合物，主要用结晶和萃取工艺组合就可以纯化，而这种化合物分子量达到1100多道尔顿，工艺中要新加中低压纯化、高压纯化等环节，再经反复纯化，流程多达十几步，全都要从零开始摸索。

此时正值新冠病毒变异高峰，小组成员们压力很大，他们唯有夜以继日与时间赛跑，甚至连科学实验必要的试错的空间都没有。

查文献，设计流程，采购设备，优化工艺，反复试验，发现问题再反复调整参数，逐项制定质量控制标准……经过艰苦攻关，2022年5月，临时小组自研的加帽化合物成功问世，时间比预期提前了3个月。

经验证，试剂质量超过了设计目标，且每毫升的成本仅有100多元。

随着一个个棘手问题的解决，项目离成功越来越近。

披上“防弹衣”

一路过关斩将让大家信心满满，然而冷不丁又一个“卡脖子”难题横亘在面前。

由于种种原因，原计划外采的mRNA包裹材料无法进口，研发再度受阻。

关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，关键时候，还得靠自己！

mRNA是一种很不稳定的核酸成分，注射进血液后会被血清中的水解酶降解。为保证信使任务的有效传递，需要研发一种特殊的包裹材料，把加上“伪装帽”的mRNA包裹起来。

石药集团研究院制剂研究四所的科研人员探讨纳米制剂。河北经济日报记者 袁立朋 摄

“包裹材料是由4种脂质成分组成的纳米级别的颗粒，就像一件连体‘防弹衣’，保护mRNA冲破酶的威胁。等它进入细胞质后，‘防弹衣’会自行解体，把mRNA释放出来，传递信息。”石药集团研究院副院长王雅鹃博士是该项目递送系统的负责人，她和团队成员承接了这个艰巨任务。

石药集团拥有全球领先的纳米制剂经验，王雅鹃和团队成员对此很有底气。但面对全新课题，他们也同样面临着专用设备不足，工艺环节复杂等问题。

“办法总比困难多！”回想起当初的困难，王雅鹃轻轻一句带过。

但团队成员都清楚，能够制备出一种质量稳定、安全性好、能有效将mRNA送达的脂质纳米颗粒，背后是100多次的繁琐试验和无数个不眠之夜。

“与国内外现行工艺不同，我们的创新工艺更容易实现生产转化。”王雅鹃介绍，从成效看，与国外产品相比，这种脂质纳米颗粒的粒径更均一，约100纳米；空载率更低，可实现高效装载；储存稳定性更好，能在2℃至8℃下长期保存，相比外国产品-40℃至-80℃的保存条件，有着很强的优势。

秉持着成果共享的理念，团队成员以此项研制实践为基础，赶写了论文《通过制备方法改变mRNA-LNPs的质量属性从而改善其体内行为》，发表在国际专业期刊《控释》上。

正是凭着一股不服输、不畏难的劲头，一只只“拦路虎”被扳倒，一个个堡垒被攻破。

技术人员在石药集团高等级无尘车间工作。河北经济日报记者 袁立朋 摄

2022年4月3日，以SYS6006为代号的石药集团新冠mRNA疫苗获国家药监局开展临床试验的批复。超5500人的临床试验显示，这款国产疫苗稳定性好、不良反应率低，有成本优势。

2023年3月22日中午，石药集团在港交所公告，经中国国家卫生健康委员会提出建议，国家药品监督管理局组织论证同意，新冠mRNA疫苗（SYS6006）在中国纳入紧急使用，用于预防新型冠状病毒感染引起的疾病。

世界第三款，国内第一款mRNA疫苗开始行使使命、护佑国人生命安全。

石药集团新冠mRNA疫苗样品。资料图片

“mRNA技术应用于临床，是生物医药领域的革命性突破。我们掌握这项技术后，相当于搭建起一个极具潜力的通用技术平台。这项技术未来除了可应用于预防疫苗、治疗疫苗外，还可用于开发治疗药物，我们今年新推出的呼吸道合胞病毒mRNA疫苗，就是源于该平台的又一新品。”石药集团首席科学家、中央药物研究院院长李春雷说，基于该平台，未来5年将立项开发8-10个疫苗和治疗药物项目，预计将有5-7个项目进入临床阶段。

“这是石药集团的一小步，也是中国生物医药的一大步。在激烈的科研竞争中，石药人稳稳站在了国际前沿，开始领跑。”河北省工业和信息化厅食品医药工业处副处长张秋艺说，该疫苗所用的关键原料及辅料，如核心脂质及mRNA制备用的帽子试剂等均由石药集团生产，其他辅料也均系国产，从供应链上突破了“卡脖子”难题，对推动河北生物医药产业走向世界有着深远的意义。