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疫苗技术专题分析报告：mRNA疫苗开启疫苗行业新时代一、免疫系统及疫苗工作原理免疫系统概览人体免疫系统是一个以功能作为定义的系统，而非由器官作为定义的系统。免疫系统可分为固有性和获得性免疫。一般情况下，抵御外源性入侵物质的第一道防线是固有性免疫。固有免疫中又可分为外部防御和内 部防御。外部防御的典型是皮肤以及黏膜，是人体整套防御系统的排头兵。若外部防御被突破，内部防御将筑起第二道防线，其中包括吞噬细胞、抗微生物蛋白质、自然杀手细胞（NK cell）等。若固有免疫无法成功防御入侵，获得性免疫则会启动。由于获得性免疫具有特异性，因此针对特定入侵物质的防御效果较为明显。常见的获得性免疫可分为体液免疫和细胞免疫。目前，几乎所有疫苗的最终目的都是激活此处所提到的获得性免疫。总体而言，获得性免疫的激发来源于对抗原的识别。当某一病原体首次入侵时时，由于没有现成的 特异化 B 细胞和 T 细胞，获得性免疫的应答时间较长。原始 B 细胞和 T 细胞需要时间分化形成特异 性免疫细胞。在完成首次杀灭后，部分特异化的 B 细胞和 T 细胞会留存于体内成为记忆 B 细胞、记 忆 T 细胞。若未来再次遭遇相同抗原入侵，无需原始 B/T 细胞重新分化，记忆 B 细胞和 T 细胞将自我 扩增、激活，迅速启动免疫应答。疫苗一般性原理目前绝大部分疫苗的逻辑是通过递送抗原，使人体自发形成特异性免疫反应。相较于直接注射抗体或特异性 T 细胞，人体自发形成的免疫具有更好的持续性，同时免疫原性更低。同时，抗体和 T 细胞本身具有半衰期，免疫有效时间短。人体不能直接复制注射进入的抗体或 T 细胞，所以无法在遭遇抗原时快速扩增，免疫反应较弱。直接递送抗体或 T 细胞的做法不适用于预防领域，但在部分治疗领域能够发挥作用。目前关注度较 高的抗体药便是将人为制造或编辑的抗体导入人体内，直接由注入的抗体对特定细胞进行杀伤或抑 制。CAR-T 疗法则是直接递送经过人为编辑的 T 细胞进入体内，由这部分改装过 的 CAR-T 细胞直接杀伤目标细胞。疫苗通过递送抗原激发人体特异性免疫反应。但与自然界中病原体入侵形成免疫记忆不同，疫苗往 往只递送无毒无害的某一抗原片段进入人体。抗原本身是无害的，可视作一种标识，供免疫细胞进行识别。因此，疫苗本身并不带有毒性。mRNA 疫苗mRNA 疫苗治疗原理：“巧”用自身细胞加强特异性免疫DNA 本身无法直接对人体 产生影响，各类蛋白质才是能够左右表象的物质。mRNA 是 DNA 转化为蛋白质的中间体。mRNA 类似于说明书，能够指导自身细胞生产出特定的蛋白，但是 mRNA 的改变不会被分裂产生的新细胞继承，也不会遗传至下一代个体中。蛋白则是最终生产得到的工具，对生物个体的各项指标直接产生作用。 这一条转录转译链被称为生物学“中心法则”。mRNA 疫苗利用了两步表达的机理，使疫苗在不改变 DNA 序列的同时，为人体免疫系统的激活提供更准确的抗原蛋白以及更持久的抗原体内留存时间， 使被激活的特异性免疫更精准，同时免疫效果得到巩固。mRNA 疫苗中的 mRNA 片段编码新冠病毒表面的某些蛋白或受体。疫苗递送人工编辑后的 mRNA 进入人体细胞，在体内“借用”人体自身细胞转译 mRNA 为蛋白质。此类 mRNA 在经过转译后会表达成为病毒所具有的某种抗原蛋白。虽然产生的抗原是由自身细胞制造，但由于其氨基酸序列具有外源性，APC 中的 TLR 并不识别此段序列，因此仍旧会激发 B 细胞和 T 细胞针对此抗原蛋白的特异性免疫反应，并建立免疫记忆。LNP 递送系统：递送疫苗有效物质进入预定轨道的运载火箭mRNA 疫苗要发挥作用，必须先将编辑好的 mRNA 转递进细胞质中。mRNA 作为大分子，在不破坏细胞膜的前提下，进出细胞只能以内含体通过胞吞作用。为保证 mRNA 在转译前保持完整性，mRNA 需要在内含体与溶酶体结合前打破内含体包膜并逃离。逃离内含体进入细胞质后，mRNA 便会在细胞质内游动，直至到达核糖体并在此转译为肽链，最终折叠成为蛋白质。对于 mRNA 疫苗和药物，递送系统有两大职责：一是有效包裹和保护 mRNA 在到达靶点前维持稳定， 二是帮助 mRNA 有效成分进入细胞，三是在 mRNA 到达溶酶体前将其释放进入细胞质中。LNP 是目前最具潜力的递送载体之一。LNP是脂质微粒的总称，其中又包括脂质胶团、脂质体等。LNP 与细胞膜的组成成分相似，均由脂质分子构成。脂质分子的两条长尾通常呈平行状态，脂质形成的双分子层稳定。在进入细胞质酸性环境后， 部分脂质的头部质子化，呈现阳离子形态，与其他阴性离子态的脂质分子相吸引，尾部张开。原本双分子层的形式被破坏，形成头部聚集在一起的环状。之前包裹在内的 mRNA 便可逃逸出内含体， 进入细胞质等待转译。为了提高载体对包裹成分的保护能力，通过在载体外部连接 PEG 可以进一步增强载体的稳定性。mRNA 疫苗相较于其他技术路径疫苗的优劣势分析mRNA 疫苗 vs. 灭活疫苗：具有明显的免疫保护力优势mRNA 是将编码病毒抗原的 mRNA 注入体内，由人体自身细胞产生对应的抗原，以此激活特异性免疫。mRNA 疫苗能够呈现更多的抗原，同时能更持久地激活巩固特异性免疫。原因在于mRNA 疫苗抗原呈递的过程是可短暂持续的，呈递的 mRNA 可指导多个核糖体产生抗原蛋白，直至 mRNA 降解。由于细胞能够不断根据 mRNA 生产抗原蛋 白，因此抗原数量受疫苗剂量所限制较小，从时间维度上看，抗原不会在短时间内迅速被消耗完毕。 抗原数量水平越高、保持时长越长，形成的特异性免疫记忆越强烈，免疫应答更快、持续时间越长。mRNA 疫苗 vs. DNA 疫苗：更高效，逆转录风险较小mRNA 疫苗更有效也更安全。DNA 疫苗需要将包裹的有效成分递送通过多层屏障导致有效成分难以进入反应场所，免疫激活更难。mRNA 疫苗导入的外源物质不需进入细胞核，发生外源遗传片段逆转录进入人体自身 DNA 的概率 较小，因此引起肿瘤癌症的概率极小。mRNA 疫苗 vs. 病毒载体疫苗：适用人群覆盖全面，逆转录风险较小，机会成本更低LNP 为递送 mRNA 片段到达靶点、定点释放提供了支持。另一大受到较高关注度的载体平台是病毒载体平台，常见的类别有腺病毒、腺相关病毒、慢病毒。病毒载体反应的一大缺陷是，若接种者本身体内 含有针对此病毒载体的抗体，或在短时间内快速产生了抗体，则病毒载体疫苗无法将有效成分递送进入预定的细胞质内。相比之下，LNP 的结构由脂质分子构成，载体引起免疫反应的几率较小，能够更有效地递送有效成分至目标靶点。病毒载体疫苗具有更高的机会成本。当人体接受病毒载体疫苗注射后，体内会自动产生针对此载体的抗体和其他特异免疫反应。此后再次运用相同或相似病毒载体作为递送系统给药时，会更容易遭到免疫系统的攻击，难以成功将药物递送至靶点。MRNA 新冠疫苗临床数据解析： NO PAIN, NO GAINmRNA 疫苗的临床运用历史始于 2020 年新冠疫情。截止 2021 年 5 月 7 日，全球共有 15款mRNA 疫苗在研，其中包括已纳入 WHO 紧急使用名单的 2 款 mRNA 疫苗：由辉瑞/BioNTech 联合研发的 BNT162b2，以及由 Moderna 研发的 mRNA-1273。mRNA 疫苗展现了令人振奋的保护率2020 年 11 月 18 日，辉瑞发布了 BNT162b2 的 III 期临床试验结果，结果显示疫苗整体保护率高达 95%。 2021 年 3 月 31 日，Moderna 发布了 mRNA-1273 的 III 期临床试验结果，结果显示疫苗整体保护率也达 到 94.1%，与 BNT162b2 的数据非常接近。2 款 mRNA 疫苗同时展现出极为优异的保护率，共同预示着 mRNA 疫苗技术在激活免疫系统上的令人震惊的高效，也让科学界对 mRNA 疫苗技术未来在其他疾病领域可能带来的改变充满期待。辉瑞/BioNTech mRNA 疫苗（BNT162b2）有效性临床试验数据分为两部分。第一部分，样本人群为在实验前或实验开始时均未感染新冠病毒的人群，均接受 2 剂 BNT162b2 注射；另外为安慰剂 组，接受 2 剂安慰剂注射。在完成 2 剂接种 7 天后，疫苗组出现 8 例新冠感染者，安慰剂组出现 162 例，疫苗有效保护率达到 95.0%。第二部分样本人群包括感染和未感染新冠病毒的人群。在完成 2 剂接种 7 天后，疫苗组中出现 9 例新冠感染者，安慰剂组 169 例。疫苗有 效保护率达到 94.6%。根据年龄段划分，BNT162b2 对 16-64 岁人群的保护率为 95.1%，对 65 岁及以上的老年群体保护率则维持在了 94.7%。数据显示了 mRNA 疫苗在人群中激活免疫系统的能力基本不受接种者年龄的影响。Moderna mRNA 疫苗（mRNA-1273）有效性全球领先上市的另一款 mRNA 新冠疫苗是 Moderna 公司与美国国家过敏及传染疾病研究所（NIAID） 研发的 mRNA-1273。这款疫苗的技术路径与辉瑞/BioNTech 的 mRNA 疫苗相同，临床结果也展现了令人振奋的保护率，以及较低的不良反应发生概率。根据 Moderna 公司给医疗服务机构的事实陈述，mRNA-1273 的保护率达到约 94.1%（95%CI： 89.3%-96.8%）。在针对 18 岁以上人群的临床试验中，科学家将样本人群分为两组：疫苗组均接受 2 剂 mRNA-1273 注射；另外安慰剂组接受安慰剂注射。在完成第 2 剂接种 14 天后，疫苗组中出现新冠病例 11 例，每年每千人病例数为 3.328；安慰剂对照组中出现新冠病例 185 例，每年每千人 病例数为 56.510。由此测得，疫苗保护率约为 94.1%，与辉瑞/BioNTech 的 mRNA 新冠疫苗临床有效率非常相近。Moderna 和辉瑞/BioNTech mRNA 疫苗的临床实验结果都显示出采用 mRNA 技术路径的疫苗 具有极高的有效性。本次临床试验的样本人群中包含了 65 岁及以上的老年人群，疫苗组中有 3583 位老年人，其中出现 4 例新冠感染；安慰剂组中有 3552 位老年人，其中出现 29 例新冠感染。因此，mRNA-1273 对于 65 岁及以上的人群的有效保护率为 86.4%，表现仍旧非常优秀。国药集团灭活疫苗（WIV04/HB02）有效性为了更直观地展现 mRNA 疫苗与传统疫苗在不同指标上的差别引用使用最为广泛的灭活型疫苗进行对比。国药集团及北京生物研究所、武汉生物研究所共同研发的 WIV04 和 HB02 是 2 款最先上市的传统灭活疫苗。2021 年 5 月 26 日，JAMA 发布了国药集团 2 款灭活新冠疫苗的临床 III 期结果。临床结果展现了不错的 保护率，整体保护率均在 70%以上，远远超出了世界卫生组织 50%的要求。mRNA 疫苗不良反应：短期反应略高于传统疫苗，需要时间验证长期安全性除了有效保护率外，疫苗的另一重要指标是不良反应发生的种类和概率。从理论分析，mRNA 疫苗通过使部分人体细胞表达外源抗原来激活免疫，除了抗原本身会引起免疫反 应，这部分表达抗原的自体细胞可能也会引起较强烈的免疫反应。灭活疫苗则是直接呈递抗原，因 此免疫反应较小。辉瑞/BioNTech mRNA 疫苗（BNT162b2）安全性临床试验记录了样本人群每剂次接种后 7 天以内的不良反应，并将样本人群分为 3 个年龄阶段：12-15 岁、18-55 岁、56 岁及以上，以研究疫苗对青少年和老年人是否安全。总体来说，第二次接种后绝大多数各类不良反应出现的概率均高于第一次接种后。局部不良反应中，注射处疼痛报告比例较高。系统性不良反应中报告最多的是头痛和疲惫。在 18-55 岁主要年龄层的研究中，第一次接种后头痛和疲惫的出现几率 分别为 41.9%、47.4%（对应安慰剂组 33.7%、33.4%），第二次接种后的几率分别为 51.7%、59.4%（对 应安慰剂组 24.1%、22.8%）。其他不良反应中，接种第一剂疫苗后，呕吐、腹泻出现的概率分别为 1.2%、11.1%，但安慰剂组的对应概率也分别达到 1.2%、11.7%，不良反应出现概率与疫苗组持平甚至更高，因此无法判断此类不良反应的出现是否和疫苗接种有因果关系。相较于第一剂接种，第二剂 接种后出现不良反应的概率要更高，出现发热的频率达到 15.8%（对应安慰剂组 0.5%），发冷、肌 肉疼痛和关节疼痛的出现频率也较高，分别为 35.1%（对应安慰剂组 3.8%）、37.3%（对应安慰剂组 8.2%）、21.9%（对应安慰剂组 5.2%）。56 岁及以上人群接种疫苗后不良反应的发生频率并未显示出疫苗会对老年群体造成更严重的副作用，老年人群报告的不良反应发生频率甚至略低于 18-55 岁年龄段的水平。不同种类的不良反应发生规律与 18-55 岁年龄层类似，头疼和疲惫的发生频率较高。12-15 岁年龄层人群接种疫苗后不良反应的发生规律与其他两个年龄层相似，不良反应发生概率略高 于其他两个年龄层。12-15 岁年龄层人群接种疫苗后出现发热的概率较高。接种第一剂后的发热概率 为 10.1%（对应安慰剂组 1.1%），接种第二剂后的发热概率为 19.6%（对应安慰剂组 0.6%）。Moderna mRNA 疫苗（mRNA-1273）安全性Moderna mRNA-1273 的临床不良反应研究记录了每剂次接种后 7 天以内的不良反应，将样本人群分为 2 个年龄阶段： 18-64 岁、65 岁及以上，同时每个年龄层中分为疫苗组和安慰剂组。总体来说，第二次接种后绝大多数各类不良反应出现的概率均高于第一次接种后。局部不良反应中，疼痛仍旧是占比最高的，第一次和第二次接种后报告疼痛的比例分别为 86.9%、 89.9%（对应安慰剂组 19.1%、18.7%）。其中三级疼痛报告比例分别为 3.2%、4.6%（对应安慰剂组 0.2%、 0.2%）。系统性不良反应中，疲惫报告比例仍旧最高，第一次和第二次接种后报告疲惫的比例分别为 38.4%、 67.6%（对应安慰剂组 28.8%、24.6%），与 BNT162b2 数据相近。不良反应种类中，除注射处疼痛外，报告最多的不良反应是头痛和疲惫。不良反应出现概率与疫苗组持平甚至更高，因此无法判断此类不良反应的出现是否和疫苗接种有因果关系。相较于第一剂接种，第二剂接种后出现不良反应的概率要更高。65 岁及以上人群接种疫苗后不良反应的发生规律与 18-64 岁年龄层类似，局部不良反应中疼痛的出现 频率较高。 系统性反应中，头疼和疲惫的发生频率较高。第二剂接种后，发热、发冷、肌肉关节疼痛等不良反应出现概率较第一剂接种后数据上升较为明显。2 款 mRNA 疫苗的 III 期临床试验不良反应数据方面接近，局部反应中疼痛最为普遍，在主要人群中第 一剂次和第二剂次平均出现概率为 82.4%、85.0%（对应安慰剂组 16.3%、15.6%）。 系统性不良反应中疲惫与头痛出现比例较高，在 18 岁及以上人群接种第二剂次后，疲惫与头痛的报告比例分别为， 三级及以上疲惫的出现概率平均为 7.68%（对应安慰剂组 0.67%），三级及以上头痛的出现概率为 3.99% （对应安慰剂组 0.99%）。国药集团灭活疫苗（WIV04/HB02）安全性灭活疫苗采用的技术路径相对简易，外源物质不需要进入细胞，因此激发的免疫反应较温和。从临床数据来看，灭活疫苗这一技术路径已经过长期不同种类疫苗的验证，并未发现长期对人体有负面影响。从不良反应发生比例来看，灭活疫苗接种后短期内各项不良反应发生比例明显低于 mRNA 疫苗。虽 然三款疫苗临床试验对于不良反应的定义不同，对照组不同，数据收集周期有差别，但数据上巨大 的差异仍能或多或少地体现出 mRNA 疫苗会带来较多较强烈的不适。发热，作为能够进行横向量化 对比的不良反应之一，在接种 mRNA 疫苗后出现频率远远高于接种灭活疫苗后的频率。接种灭活疫苗后发热（38.0° C 以上）的发生比例平均为 0.4%，38.5° C 以上的发生比例为 0.2%；接种 mRNA 疫苗后 发热（38.0° C 以上）的平均发生比例为 17.1%，39° C 及以上的平均发生比例为 1.7%，均高于灭活疫苗 的对应数据。mRNA 疫苗临床数据特点：No pain，No gainmRNA 疫苗同时具有高保护率和相对更多的不良反应。mRNA 疫苗对新冠病毒的保护率高达 94%以上，国药传统灭活疫苗的保护率虽远远高于 WHO 和 FDA 建议标准的 50%，但不足 80%，与 mRNA 疫苗差距明显。同时，两款 mRNA 疫苗均对 64 岁以上的老年人群展现了非常可观的保护率。BioNTech 的 BNT162b2 对 64 岁以上群体的保护率为 94.7%，仅比 16-64 岁群体数据低 0.4%。Moderna 的 mRNA1273 对 64 岁以上 人群的保护率也高达 86.4%，仍旧高于灭活疫苗的整体数据。mRNA 疫苗严重/致命性不良反应罕见但需关注mRNA 疫苗的各项不良反应发生率都较为明显地高出灭活疫苗对应水平，会让接种者在短期内产生更多的不适感。各类新冠疫苗在真实世界中开始运用后，不出意外地，开始出现一些此前在实验阶段未曾出现的不良反应。截至 2021 年 6 月 21 日，美国共有 3 款新冠疫苗可供使用，分别为 2 款 mRNA 疫苗（辉瑞/BioNTech、Moderna）和 1 款病毒载体疫苗（强生/杨森）。综合 3 款新冠疫苗的数据，接种后发生过敏的概率为每百万人中 2-5 人（概率 0.0002%-0.0005%）。美国疫苗不良反应报告系统目前接到有关心肌炎、心包炎的报告 616 起（发生概率 0.0001%），CDC 和 FDA 已确定其中 393 项，其中大部分发生在 mRNA 疫苗接种后，发生人群集中在 男性 30 岁以下的青中年群体。CDC 和 FDA 确定了有关接种病毒载体新冠疫苗后发生血栓伴血小板减少症候群的报告 36 例 （发生概率<0.0003%），接种 Moderna mRNA 新冠疫苗后发生 TTS 的报告 1 例。VAERS 显示接种新冠疫苗后出现死亡案例 5479 例（0.0017%），其中是否存在和疫苗的因果关系仍需进一步观察分析。mRNA 疫苗与灭活疫苗各有优势，但不可否认的是 mRNA 疫苗借着新冠疫情的契机已经展示了自己的临床潜力，并且在研发和生产上也具有独特的优势。二、新冠疫情为 MRNA 疫苗登上舞台带来机遇mRNA 疫苗效果初显，免疫屏障减缓病例新增mRNA 疫苗的临床表现喜人，在现实生活中，mRNA 疫苗的针对新冠病毒的有效保护性也得到了宏观数据的支撑。部分国家大规模的疫苗接种逐渐形成了一道免疫屏障，新增新冠感染数量有明显放缓的趋势。数据直观地反映了疫苗接种率与新增新冠病例数之间相反的关系。虽然新增病例数的下降有许多其 他因素，但是新冠疫苗毫无疑问是新增数量腰斩的一大主要因素，同时非常明显地抑制了美国的第三波疫情。短期：国产 mRNA 疫苗应聚焦海外放量截至 2021 年 6 月 4 日，国内获批上市的疫苗包括国药与北京生物、武汉生物研制的灭活疫苗、科兴的灭活疫苗、康泰生物的灭活疫苗、康希诺的腺病毒载体疫苗、 智飞生物的重组蛋白疫苗。大部分疫苗需要多次接种完成完整的免疫过程，在此过程中，接种同一厂家或技术路径的疫苗能够较为稳妥地实现免疫激活的既定目标。因此，后续疫苗很大可能仍会按照同一厂家同一路径完成接种，短期内 mRNA 新冠疫苗在国内市场的空间有限。全球疫苗产能紧张，拥有疫苗技术和生产能力的国家十分有限，许多国家无法得到疫苗，尤其是经 济科技较为落后的发展中国家。因此，新冠疫苗的海外市场有非常巨大的发展空间。中长期：病毒变异或削弱一代疫苗效力，mRNA 疫苗可快速反应应对变异mRNA 疫苗：锚定 S 蛋白为靶点，变异影响有限病毒变异对现有 mRNA 疫苗的影响有限，几乎没有可能出现使疫苗完全失效的情况。现有 mRNA 疫苗以新冠病毒的刺突蛋白为抗原，人体产生的特异免疫会以刺突蛋白为标志物，对表达此蛋白的细胞分子发动攻击。因此，若刺突蛋白没有发生显著变异，疫苗激活的特异免疫仍能够识别病毒，病毒其他部分发生变异并不会影响这一识别过程。刺突蛋白变异会改变病毒的感染机理， 大概率造成病毒感染能力丧失或减弱。通过锚定 S 蛋白，mRNA 疫苗仍旧维持了部分针对变异病毒的保护性。长期来看，mRNA 疫苗也需要更新迭代，以更精准地适应新型变异病毒。mRNA 疫苗的一大优势是可以通过简单的修改基因序列来产生不同的抗原。若病毒序列变异导致现有 疫苗有效率明显下滑，mRNA 疫苗厂商可以通过重新对病毒测序来确定变异后的刺突蛋白序列，并以此制成新的疫苗。mRNA 疫苗可以同时包含针对多种不同病毒亚型的对应编码，达到同时激发几种特异免疫的效果。灭活疫苗：一代疫苗逐渐无法应对多种变异国内第二轮新冠疫苗需求或为 mRNA 疫苗带来机遇国内大规模接种的疫苗品种为灭活疫苗，以 SARS-CoV-2 病毒为目标靶点的第一代灭活疫苗在应对病毒的不断变异中，效力会出现下降，造成免疫逃逸的风险。以 2 剂次为标准，折算为 4.466 亿剂次， 截至当日全国接种剂次总数为 8.45 亿剂次，用于完成整套接种的剂次数占总接种剂次数的 26.42%。 按照 6 个月保护期计算，截至 2021 年 12 月 10 日左右将有 2.233 亿人需要第二轮新冠疫苗接种。根据 2021 年 6 月 10 日数据，截至当日接种了一剂次的人数为 3.984 亿人，这一部分群体在 2021 年 7 月 10 日前将接种第二剂次，并且在 2022 年 1 月 10 日前开始进行第二轮的接种，届时国内市场将有约 4 亿 剂次的新需求。三、MRNA 疫苗生产流程第一步：DNA 质粒制备mRNA 疫苗的生产可分为三大阶段，一是 DNA 原液制备，二是 mRNA 原液的制备，三是利用脂质微粒进行包封。原液制备开始于质粒构建。通常使用的 DNA 质粒为环状质粒，质粒上含有设计好的序列模块。利用电流打破细胞膜，并将环状 DNA 质粒引入大肠杆菌。大肠杆菌被储藏于含有大量营养物质的溶液中进行繁殖扩增。提取并纯化 DNA 质粒，过滤溶液，去除细菌及其他物质。利用酶将纯化后的环状 DNA 质粒切割为链状。将所得溶液分装冷藏，通过质量控制环节，并运送至下一阶段的生产加工场所。第二步：体外转录第二阶段的目的是将 DNA 链转化为 mRNA。上一步制备得到的 DNA 链与酶和核苷酸混合在 10 加仑容量的容器中，RNA 聚合酶会将 DNA 转录为 mRNA。得到 mRNA 后，DNA 以及其他物质将被滤除，mRNA 被装进购物袋大小的塑料包装中，每袋含有约 500 万到 1000 万剂次的 mRNA 原料。第三步：递送系统装载第三阶段的流程目的是将 mRNA 包裹进脂质载体（LNP）中。脂质悬浮于酒精溶液中，与 mRNA 接触并将其包裹，两种物质通过相反电荷相吸引。之后，原液经过切向流过滤（TFF）滤除溶液中多余的脂质、酒精等杂质，并制成最终的 mRNA 疫苗溶液。此阶段是 mRNA 疫苗生产的最大瓶颈之一，其中一个重要原因是市场上提供脂质的厂商有限，因此辉瑞已开始自主研发制造脂质。第四步：灌装检验在上述三个生产阶段都完成后，mRNA 疫苗原液已完成，只待灌装分发。随后，经过 2 周的纯净度检测及其他安全性检测，疫苗便能销往世界各地。以上所有生产灌装环节耗时约 64 天。四、MRNA 疫苗两大核心竞争力：序列结构、递送系统mRNA疫苗对于需求端相较于其他技术路径疫苗的优势与不足，可以确定的是mRNA 在需求端的吸引力正在不断上升。在供给端决定 mRNA 疫苗竞争格局的要点与瓶颈集中在两大因素上：mRNA 序列结构和疫苗递送系统。mRNA 序列结构决定抗原蛋白结构、免疫原性及稳定性疫苗产生的抗原蛋白的序列以及稳定性决定了其激活的特异免疫的精确性和活性。而抗原蛋白的序列和结构则由 mRNA 序列影响和控制。mRNA 序列决定了疫苗的质量，也是 mRNA 疫苗厂商的核心竞争力之一。编码区域决定了蛋白质中的氨基酸序列。部分密码子组合会转译成同一种氨基酸，但在不同生物族群中，会存在对某一密码子组的偏好，此密码子组合的免疫原性较小，不易遭到酶类的攻击，而它的同义密码子则可能引起过敏反应并且导致质量下降。因此 CAA 相较而言更有可能触发免疫反应。因此，mRNA 疫苗需要选择最接近人源性的同义密码子，规避可能引起过敏反应的组合以保证安全性和转译质量。非转译区则调控 mRNA 和 蛋白质的稳定性以及表达效率。mRNA 序列是疫苗研发中的重点，也是行业内竞争的核心。除了含有抗原蛋白编码外，序列其他部分也直接影响 mRNA 疫苗的质量。编码前后的非转译区负责调控转译以及蛋白表达，对 mRNA 的转译效率、半衰期、最高表达 水平等数值有影响。UTR 中的 GC 水平、U 水平均会影响 mRNA 的免疫原性，对疫苗的安全性和能否正常产生抗原造成影响。UTR 需要在 DNA 质粒建立时包含在序列中，属于序列设计的一部分。多聚 A 尾能够提高 mRNA 的稳定性和转译效率。腺苷能够降低核糖核酸酶的效率，以此减缓 mRNA 的降解速度。多聚 A 尾可在建立 DNA 质粒时直接包含于编码中，也可在 DNA 转录为 mRNA 后通过聚合酶添加于 mRNA 尾部。位于 mRNA 最前端的 5帽结构对于降低 mRNA 免疫原性，增强稳定性和翻译效率有正面影响。 在体外转录过程中，mRNA5 端会含有三磷酸盐部分，具有很强的免疫原性。加帽过程可在 DNA 转录为 mRNA 的生产过程中或过程后进行，利用抗反向帽类似物将 5帽结构按正确方向固定在 mRNA 的 5端。但是此过程不能保证三磷酸盐完全被去除，所以仍旧存在引起细胞内免疫反应的风险，因此加帽工艺对疫苗的安全性有直接影响。递送系统是目前产能扩张的瓶颈作为 mRNA 疫苗的传递介质的一大难点是 mRNA 以内含 体的形式进入细胞质后，需要打破内含体包膜，释放 mRNA。目前 LNP 供应商较少，且其中专利纠纷因此成为 mRNA 新冠疫苗快速放量的一大掣肘。LNP 专利成为 mRNA 疫苗行业商业权利的主要纷争来源BioNTech 和 Moderna 的新冠疫苗中的 LNP 技术专利全部来自 Arbutus，Moderna 在新冠疫苗中使用的 LNP 技术大概率不包含在 Acuitas 被许可再授权的 4 个项目中。在其他载体均有明显劣势的情况下，LNP 是 mRNA 疫苗递送的最佳选择之一。因此，各厂商对 LNP 技术的掌握以及是否拥有相关专利成为了业内竞争中极其重要的一环。LNP 技术专利决定了 mRNA 疫苗企业在业内竞争中的地 位。五、MRNA 疫苗有望为肿瘤免疫疾病控制带来新曙光mRNA 疫苗属性契合肿瘤免疫疾病控制需求mRNA 疫苗能够激发针对细胞的 T 细胞免疫mRNA 疫苗除激活 B 细胞抗体免疫之外，还能够激活 T 细胞抗体。在杀伤肿瘤细胞方面，T 细胞拥有更高的效率。mRNA 疫苗通过自身细胞短暂持续产生外源蛋白，持续性地训练加强特异免疫。持续性训练能够使人体内的记忆免疫细胞维持在相对较高的水平。由于记忆免疫细胞基数大，在遇到目标抗原时，抗体和杀手 T 细胞的扩增速度也会大大提升，能够更快速地反应。mRNA 疫苗能够更精准地靶向特异免疫目标筛选出肿瘤相关抗原进行测序、分析，将无毒害部分逆转译为对应的 mRNA 序列，将此 mRNA 制成疫苗，使自身细 胞生产出抗原标识物，并以此激发对应的特异性免疫。由于 mRNA 疫苗中的编码可以进行编辑，可以准确地控制产生的抗原蛋白种类和序列，选择仅仅在肿瘤细胞中才会分泌的抗原蛋白标志物作为靶点，避免误伤其他正常细胞，使特异免疫精准地靶向肿瘤。mRNA 肿瘤疫苗研发情况技术平台助力序列研发，多平台全面支持科学家研发工作。研究平台使科学家能够将想法推进至开发阶段，为这一进程提供支持服务，其中包括能够快速大量提供 mRNA 的设备，让科学家能够进行大量实验，利用算法为 mRNA 的序列设计赋能。此平台能够通过靶向蛋白反向模拟 mRNA 序列，并通过公司的生物信息算法进行自动优化。科学家也可通过手动编辑更改 mRNA 序列。研发管线包括预防性与治疗性疫苗，引领疫苗应用新时代的到来。公司拥有多个技术平台，满足不同的患者和医疗需求。公司 FixVac 平台主要靶向在肿瘤中普遍有表达的抗原，优化 mRNA 序列以及 RNA 与递送系统的结合。 公司另一大平台 iNeST 通过直接采集的患者样本来确定肿瘤突变序列，并据此预测 RNA 靶点，最终为患者提供完全个人化的免疫治疗方案。BioNTech 还拥有许多其他平台支撑公司提供创新的肿瘤、免疫、传染疾病的解决方案。公司在研管线集中于 mRNA 项目，同时抗体及小分子免疫调节剂已有项目进入临床。一站式 mRNA 治疗，全面布局药物发现至生产所有环节。CureVac 从药物发现至产品生产均可在公司内部完成，研发了流动生产车间 The RNA Printer® ，可快速应对疫情爆发，能够紧急设置在医院 提供个人化的 mRNA 药物。加速推进新冠疫苗研发，以适应病毒变异。CureVac 于 2021 年 6 月 16 日公布了公司第一代 mRNA 新冠疫苗 CVnCoV 的临床 IIb/III 期数据。疫苗有效保护率仅为约 47%，并未达到设定目标。疫苗安全性则达到了预定目标。公司认为病毒不断变异对研发工作带来了不小的挑战。同时公司也与 GSK 合作开始开发第二代新冠疫苗 CV2CoV，新一代疫苗将使用全新的 mRNA 序列，并考虑多种病毒变异亚型。从目前的实验结果来看，二代新冠疫苗激活免疫的速度更快，同时抗体滴度更高。预测新一代疫苗将于 2021 年第三季度进入临床阶段。六、投资策略：国内 MRNA疫苗暂时空白，关注拥有核心技术的企业国内暂未有 mRNA 获批上市，这一市场目前仍处于空白状态。在第二轮新冠疫苗需求到来之际，国产mRNA 疫苗的竞争将会打响。mRNA 疫苗的两大核心是序列设计和递送系统，因此建议重点关注同时拥有这两大核心技术的企业。目前国内市场中，mRNA 疫苗研发进展最快的是艾博生物与沃森生物、军科院共同研发的 ARCoV，以及复星医药由 BioNTech 引进的 BNT162b2。因此， 我们推荐沃森生物以及取得了 BioNTech mRNA 新冠疫苗大中华区权利的复星医药。国内已有 8 家研发型 mRNA 疫苗企业，目前均处于起步阶段。在认可 mRNA 疫苗潜力的前提下，建议留意各公司的研发及融资进展。建议关注斯微生物和丽凡达生物。同时也建议关注在疫苗领域拥有丰富临床申报、生产制造、销售能力的企业，这些企业有望与研发企业开展紧密的合作， 优势互补，并及时跟紧疫苗技术发展的潮流。风险提示研发进展不及预期、销售不及预期、监管政策收紧风险。报告链接：疫苗技术专题分析报告：mRNA疫苗开启疫苗行业新时代