我們想讓你知道：境內疫情再度升溫，疫苗成了台灣迫切需要的武器。作者解釋，現有三種新冠肺炎疫苗分別是歷史最久的蛋白質疫苗，創新的RNA疫苗，與DNA疫苗；因機轉各有優缺點，未來有選擇時，應事先詢問專業醫師意見。
2019年新冠肺炎(COVID-19)席捲全球，對全世界造成巨大的傷害，疫苗是對付病毒的最佳武器，英國的阿斯特捷利康(AstraZeneca)疫苗在今年3月進口，美國的莫德納(Moderna)疫苗也預計在今年6月進口，但是疫苗在國外造成少數接種者不良反應，其中阿斯特捷利康疫苗在國外甚至造成血栓個案，再加上台灣疫情並不嚴重，造成民眾接種的意願不高。最近國內疫情大爆發，大家才開始又想接種疫苗。這次全球疫情嚴峻，廠商在很短的時間內開發出各種疫苗，大家可能會好奇，到底我們打進身體裡的是什麼東西？RNA、DNA、蛋白質三大類疫苗差別又在那裡呢？（延伸閱讀：印度富豪的失敗：為何新冠疫情重創富裕階級？這一次，錢與特權也買不到醫療）
什麼是抗原(Antigen)與抗體(Antibody)？
脊椎動物體內負責催毀外來入侵的病毒或細菌的保護系統稱為「免疫系統」，如表一所示，外來入侵的病毒或細菌稱為「抗原(Antigen)」。
先天免疫系統：當少量病毒(抗原)入侵以後立刻啟動的免疫系統，而且沒有專一性，不會針對特定目標，就好像真實世界裡的「警察系統」一樣。如果我們將外來入侵的抗原當成真實世界裡的敵人，那麼當少量敵人的間諜滲透進來的時候，只需要派出警察就可以消滅他們囉！
後天免疫系統：當大量病毒(抗原)入侵以後經過複雜的啟動程序而啟動的免疫系統，而且具有專一性，會針對特定目標，就好像真實世界裡的「軍事系統」一樣。如果我們將外來入侵的抗原當成真實世界裡的敵人，那麼當大量敵人的軍隊攻擊的時候，必須派出軍隊才可以消滅他們。
生物體內負責免疫系統的細胞主要是白血球，例如：巨噬細胞(MP：Macrophage)、天然殺手細胞(NK：Natural Killer)、T細胞、B細胞等。（延伸閱讀：為什麼不捲袖子就好？歐洲男性政治人物有志一同：接種疫苗要拍半裸照）
當新冠病毒入侵，我們的免疫系統如何反應？
新冠病毒的外觀如圖一所示，主要是由內部的「核糖核酸(RNA)」組成，屬於「RNA病毒」，表面有許多「棘狀糖蛋白(Spike glycoprotein)」，並且由「包膜(Envelope)」結合形成病毒外殼，包膜主要是由磷脂質組成，肥皂可以輕易的破壞磷脂質使病毒破裂，因此可以有效消滅新冠病毒，所以要記得常用肥皂洗手唷！
當新冠病毒入侵時，會先由巨噬細胞將病毒吞噬分解，並且將「病毒特徵」傳達給T細胞，再傳達給B細胞，新冠病毒最明顯的特徵就是「棘狀蛋白」，最後B細胞可以依照T細胞傳達過來的病毒特徵(棘狀蛋白)產生「抗體(Antibody)」，抗體的立體結構與棘狀蛋白互補，可以專一性地與棘狀蛋白結合，標定出病毒的位置，再由白血球一擁而上將病毒吞噬消滅，這個過程稱為「免疫反應(Immune responses)」。當病毒被消滅後，部份抗體會繼續在生物體內巡邏一段時間，以防止同種病毒再度入侵，這就是為什麼感染病毒的人復原後，在一段時間之間可以免疫，遇到同種病毒入侵也不必害怕了！
【備註】抗原(Antigen)的定義是可以引發免疫反應的物質，除了整隻新冠病毒是抗原，在這個例子只有棘狀蛋白也算抗原。
什麼是生物科技的「中心教條」？
生物科技最重要的概念就是「中心教條(Central dogma)」，亦即生物體內會自動由去氧核糖核酸(DNA)「轉錄(Transcription)」成核糖核酸(RNA)，再由核糖核酸(RNA)「轉譯(Translation)」成蛋白質(Protein)，如圖二所示。
核糖核酸(RNA)有三種，分別為信使核糖核酸(mRNA：messenger RNA)、轉譯核糖核酸(tRNA：translate RNA)、核糖體核糖核酸(rRNA：ribosome RNA)，其中最重要的是「信使核糖核酸(mRNA)」，它攜帶著遺傳密碼產生蛋白質。
歷史悠久：蛋白質疫苗
疫苗是目前用來對付新冠病毒最有效的方法，可惜的是疫苗只能使用在事前的預防工作，如果病人已經被病毒入侵，那麼疫苗就沒什麼效果了。新冠病毒進入人體後主要是RNA會產生對人體有害的蛋白質來傷害我們，因此只要想辦法破壞RNA中對人體有害的部分，並且保留「病毒外殼」注射到我們身體裡，由於有害的RNA已經破壞所以並不會傷害人體。（延伸閱讀：我打了新冠疫苗第二劑：志願實驗護理師親身經驗，告訴你這病毒有多厲害）
但是當我們的免疫系統突然看到這些不認識的「病毒外殼」，就會由巨噬細胞將病毒吞噬分解，並且將「外殼特徵」傳達給T細胞，再傳達給B細胞，最後B細胞可以依照T細胞傳達過來外殼特徵(棘狀蛋白)產生「抗體(Antibody)」，抗體的立體結構與棘狀蛋白互補，可以專一性地與棘狀蛋白結合，標定出病毒外殼的位置，再由白血球一擁而上將病毒外殼吞噬。
當「病毒外殼」被消滅後部份抗體會繼續在生物體內巡邏一段時間，這個時候如果真的有新冠病毒來犯，抗體就可以標定出病毒的位置，再由白血球一擁而上將病毒吞消滅，這就是疫苗保護我們的原理了！
這種疫苗由於打入人體的是「病毒外殼」，而病毒外殼主要的結構是棘狀蛋白，因此屬於「蛋白質疫苗」，中國大陸的科興(Sinovac)疫苗或平常我們施打的流感疫苗就是屬於這一類；此外也可以直接製作部分的病毒外殼，例如：棘狀蛋白，注射到人體內引發免疫反應，稱為「蛋白質次單元疫苗」，台灣的國光生技、高端疫苗、聯亞生技使用的都是蛋白質次單元疫苗，目前都在人體試驗當中。蛋白質疫苗的原理很簡單，但是製作卻比較麻煩，要如何「破壞RNA中對人體有害的部分」又不破壞病毒外殼是最大的困難，因此製作疫苗需要比較長的時間。
突破創新：核糖核酸(RNA)疫苗
這回新冠病毒來勢洶洶，全球各大藥廠無不使出混身解數，把過去20年研發的新技術全部用上，因此開發出全新的「核糖核酸(RNA)疫苗」與「去氧核糖核酸(DNA)疫苗」，可以在病毒出現以後更短的時間量產上市，未來我們就有了兩個對付病毒的秘密武器。（延伸閱讀：「只戴口罩」恐讓疫情加重？《華爾街日報》調查百位醫師發現：病毒入侵途徑超乎想像）
根據中心教條，生物體內會自動以mRNA產生蛋白質，因此我們只要分析棘狀蛋白的胺基酸序列，找出對應的mRNA就可以做為疫苗，把mRNA注射到身體裡面，我們的身體會自動把mRNA「轉譯」成棘狀蛋白，再由棘狀蛋白引發免疫反應，就可以產生抗體保護我們了！美國的莫得納(Moderna)與輝瑞(Pfizer/BioNTech)疫苗就是屬於這一類。
細胞內的「轉譯」是發生在細胞核外面的核糖體，而且只有一個步驟所以反應較快。這種疫苗需要「微脂體(Liposome)」做為載體，由於mRNA與微脂體的分子穩定性低，因此必須保存在極低的溫度，莫得納的疫苗可以在-20°C保存6個月，輝瑞的疫苗甚至必須在-70°C保存6個月，對於冷凍設備不足或交通設施不便的地區很不方便，但是根據目前大量使用的數據顯示這種疫苗的效果最好，保護效果可以達到95%。
突破創新：去氧核糖核酸(DNA)疫苗
同理，根據中心教條，生物體內會自動以DNA產生mRNA，再以mRNA產生蛋白質，因此我們只要分析棘狀蛋白的胺基酸序列，找出對應的DNA就可以做為疫苗，把DNA注射到身體裡面，我們的身體會自動把DNA轉錄成mRNA，再把mRNA轉譯成棘狀蛋白，再由棘狀蛋白引發免疫反應，就可以產生抗體保護我們了！英國的阿斯特捷利康(AstraZeneca)與美國的嬌生(Johnson & Johnson)疫苗，就是屬於這一類。
細胞內的「轉錄」是發生在細胞核內，而且有二個步驟所以反應較慢。更麻煩的是要讓DNA進入細胞核需要載體提高轉染效率，通常使用腺病毒(Adenovirus)做為載體，製造疫苗時必須先將腺病毒內對人體有害的部分DNA移除，再將一段製造新冠病毒棘狀蛋白的DNA與腺病毒DNA結合，因此稱為「重組病毒載體」。
由於這種疫苗有腺病毒外殼保護，因此不必保存在極低的溫度，阿斯特捷利康的疫苗可以在2~8°C保存6個月，嬌生的疫苗可以在2~8°C保存3個月，保存和運送相對容易許多，由於腺病毒對人體有害的部分DNA已經移除，所以不必太擔心會傷害我們，只是根據目前大量使用的數據顯示這種疫苗的效果差一些，保護效果可以達到70%左右。
三大類疫苗的比較
三大類疫苗的比較如表二所示，莫得納(Moderna)與輝瑞(Pfizer/BioNTech)屬於「mRNA疫苗」；阿斯特捷利康(AstraZeneca)與嬌生(Johnson & Johnson)屬於「重組病毒載體(DNA)疫苗」；科興(Sinovac)與諾瓦瓦克斯(Novavax)屬於「蛋白質疫苗」，各有優缺點，該打那一種可以詢問專業醫師的意見。
諾貝爾獎熱門人選：卡塔琳．卡麗可(Katalin Kariko)的故事
信使核糖核酸(mRNA)疫苗可以在取得病毒後短時間量產，細胞內的「轉譯」是發生在細胞核外面的核糖體，而且只有一個步驟所以反應較快，成為未來人類對付病毒的最佳武器，但是mRNA疫苗的研發，卻經歷了40年，美籍匈牙利裔女科學家卡塔琳．卡麗可(Katalin Kariko)在1970年代展開mRNA疫苗的研究，她在大學時就立志研究mRNA，但是直到65歲才研究成功，這段過程極為艱辛，有興趣的讀者可以參考＜遠見報導＞。
卡塔琳．卡麗可的成功依靠的是過人的毅力，同時也是因為貴人相助，文中提到的貴人有免疫學教授德魯．韋斯曼(Drew Weissman)與史丹佛大學教授德瑞克．羅西(Derrick Rossi)。不過最後賺大錢豐收的卻是藥廠，而這些藥廠連她的姓名都很少提起，她也沒有賺到什麼錢，不過她仍然熱衷於研究，藉由這個故事，我想順便鼓勵年輕學子，不要害怕吃苦，只要努力你的付出就會被看見。下一屆的諾貝爾獎提名還沒開始，不過我們猜猜誰會是熱門的候選人？
作者為台大電機博士，知識力專家社群創辦人。
責任編輯/周岐原
◎加入《下班經濟學》粉絲團，給你更多財經資訊
◎訂閱《下班經濟學》YouTube頻道，精彩節目不錯過
| 印度富豪的失敗：為何新冠疫情重創富裕階級？這一次，錢與特權也買不到醫療 |
