在新冠爆发之前，mrna疫苗对大多数人来说还是一个相对陌生的概念。这种疫苗是通过编码病原体某个蛋白组分的基因序列的mrna，在体内表达成蛋白质进行抗原呈递，并具有自佐剂作用。相比其他疫苗，mrna疫苗具有“即插即用”的优势，只需知道病原体结构蛋白的基因序列就可以进行大规模生产。此外，它还能在体内引发强烈的免疫应答，并产生高滴度的抗体。接下来，让我们一起看看两位诺奖得主在2018年发表的一篇文章[1]，以更好的理解mrna疫苗到底有多牛！
这篇文章对mrna疫苗的研究非常全面:
涉及了流感疫苗、hiv疫苗和寨卡疫苗
包含小鼠和灵长类动物实验
从体液应答和细胞免疫应答等方面对疫苗进行评估
m1ψ-mrna-lnp
可长时间有效地生产蛋白质
1-甲基假尿苷（m1ψ）修饰mrna，可以防止mrna疫苗在体内产生炎症反应，同时还能提高蛋白质的表达效率。这是两位诺贝尔奖获得者对mrna疫苗做出的重要改进之一。接下来，我们来看一下这种改进带来的实验结果：
图1.相对与未修饰的mrna-lnp，编码荧光素酶（luc）的m1ψ-mrna-lnp的翻译水平较高，并可以维持13天的蛋白质表达
小鼠细胞免疫评估
图2.相比于对照mrna、灭活流感病毒疫苗以及未修饰mrna疫苗，m1ψ修饰的ha mrna疫苗（编码流感病毒ha蛋白）能产生更强的抗原特异性cd4+细胞免疫应答
对于cd8+细胞免疫应答结果也类似。ha mrna疫苗免疫后，总脾gc（生发中心）b细胞大幅增加（约8-59倍），单次免疫后8天脾浆细胞的数量也增加，并显著增加了脾脏中tfh细胞（滤泡辅助性t细胞）总数
小鼠抗体评估
流感疫苗诱导的抗体滴度主要通过血凝抑制（hai）测定法来测量。在这种方法种，1:40的体外hai滴度被认为可以保护人类免受流感感染。在接种ha mrna疫苗单次免疫后，在2周观察到640的hai滴度，在4周时这个数值增加到2000。
图3.在体液免疫应答方面，mrna疫苗所产生的抗体滴度是最高的，并且能持续至少一年不降低
在灵长类动物实验中，编码寨卡病毒prm-e蛋白的mrna疫苗，也产生了持续一年的高滴度抗体。
抗体亲和力测定
由于tfh细胞促进亲和力成熟，小鼠单次免疫ha mrna疫苗后多克隆抗体的亲和力是重要表征模型。而高滴度不一定意味着高亲和力，所以在这篇文章中，作者使用赛多利斯octet® 非标记分子互作系统来检测血清中多克隆抗体的亲和力！首先使用amc传感器（anti-mouse igg）固化血清中的抗体，与31.25nm的ha进行结合解离，并用ph2.5的甘氨酸进行再生，然后用1:1模型拟合获得kd值（平衡解离常数）。
在接种疫苗2周后，产生的抗体亲和力随着接种时间增加而增加，4周的时候kd值为362pm,8周的时候为6pm。相比之下，使用未修饰的mrna或灭活的流感病毒颗粒免疫的小鼠中抗体的亲和力低得多。tfh细胞反应通过体细胞超突变驱动亲和力成熟；但是需要进一步对ig可变基因进行测序，并检测纯化的单克隆抗体的亲和力。
图4.octet® 测试结果发现：mrna疫苗免疫时间越长，抗体亲和力越高；纵坐标为kd值（单位nm）
图5.相对于未修饰的mrna疫苗（中）和灭活疫苗（右），修饰的mrna疫苗（左）的亲和力最高
高亲和力抗体的产生是中和多种病原体的基础。这项研究证明了m1ψ-mrna-lnp疫苗能够产生针对流感病毒、zikv和hiv-1的高滴度、高亲和力和持续性中和抗体的能力。
辉瑞和biontech的mrna疫苗（bnt162b2）
卡里科博士作为biontech公司的高级副总裁，在新冠爆发后，引领了新冠mrna疫苗的问世。
它是一个大规模使用的新冠mrna疫苗。在其递交给欧洲药物管理局（ema）的评估报告[2]和发表的nature研究性文章[3]中均提到：
利用octet® 非标记分子互作系统（bli技术）来测定mrna表达产物的结合活性。通过生物传感器分别固化ace2和抗体，与293t细胞中表达的不同浓度的s蛋白（疫苗表达产物）进行亲和力测定。两者的亲和力均在nm级别，符合正常s蛋白与受体及中和抗体的结合能力，并以此作为疫苗功能确认的指标之一。
在其公布临床前研究中可发现，该疫苗编码的是s蛋白，其中986/987位氨基酸残基突变成了脯氨酸，与野生型s蛋白相比，不会与细胞膜融合，维持了融合前构象。该疫苗的表达产物保持了与受体ace2以及一种rbd中和抗体的亲和力。同时，还同时设计了其他序列，一起与bnt162b2平行比较，最终选择了bnt162b2作为候选mrna新冠疫苗。
我们都知道，从分子生物学的角度来看，rna是一种非常不稳定的分子。然而，通过几十年的技术积累，科学家们成功的将rna做成一类疫苗，并在新冠疫情种拯救了数以千万计的生命。这也就是为什么这次诺贝尔医学奖众望所归的原因吧。
你知道吗？连续四年的诺贝尔奖获得者都曾使用octet® 非标记分子互作系统进行研究，并发表了文章：
2020-2022
好马配好鞍，推荐两个来自2022年诺奖得主的实验神器！
2021诺贝尔奖得主教你用bli技术“感知痛觉”！
2020诺奖获得者教你做分子互作竞争实验
使用octet® 非标记分子互作系统的优势？
非标记direct binding是趋势，它的亲和力测试结果更准确
快速测定亲和力，更加定量化对互作进行表征
无洗涤步骤，可测弱亲和力（解离快）
测试时间短，一般10-20分钟，更快拿到结果
实验形式多样化：定性，两者结合，协同/竞争实验，垂钓
写入了美国药典，文章多于13,000篇，认可度广
万金油技术，可以用于检测dna、小分子、蛋白等各种生物分子
使用方便，成本相对低，对粗样品耐受性好；比如本文就直接检测小鼠血清抗体
通量大；本文就用octet® 检测了十几个小鼠样本（多浓度）
生物层干涉技术应用文集
——病毒学基础研究及药物研发
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