生技博士看莫德納疫苗的成功
210527，從莫德納製藥，我們學到什麼？
2000年麻省理工學院生物工程阿費揚（ Noubar Afetan) 博士，成立旗艦創投，提供資金給早期階段有希望的創業者，2010年成立莫德納公司，成立宗旨，開發創新醫療產業。一開始即定位為「數位生技」公司，專注於開發以mRNA為主的創意平台，此破壞性創新，已明顯顛覆傳統製藥模式。
2020年1月11號，當中國公布COVID-19病毒基因排序後， 1月13日莫德納已設計完成病毒疫苗。2月7號製造出臨床一期所需疫苗量；2月24通過品管測試，隨即送往NIH準備臨床一期試驗，打入志願者體內，一切皆在兩個月內完成，史無前例 ，並於去年12月獲FDA核准。目前已有七種預防性疫苗在生產缐上，包括對抗COVID-19，茲卡、H7N9及RSV等病毒的疫苗。
傳統疫苗製藥公司，採用減毒或去活性疫苗。一般而言病毒在體內可複製數千次，而減毒的病毒複製少於20次，不會產生疾病，低病毒量足以使人身體產生抗體，例如水痘、麻疹及小兒麻痺症疫苗。去活性疫苗，病毒無法在體內複製，但免疫系統仍能認為病毒入侵，而產生抗體，因此需要數劑以達到免疫效果，例如A型肝炎及狂犬病疫苗。大藥廠如嬌生、默克、輝瑞及羅氏等，仰賴傳統方式開發新藥及疫苗。
2010年MIT蘭格（Robert Langer)教授介紹阿氏，波士頓兒童醫院羅西（Derrick Rossi)醫師的成果，羅氏利用mRNA重新編程細胞，阿氏則推測mRNA可重新編程細胞，或許可藉由打入mRNA，使病人產生自己的生物蛋白。立即組成團隊，探討mRNA是否可以成為治療藥物？蘭氏和羅氏持續提供莫德納在科學上的指引。
莫德納成功的密訣
第一，建立一平台技術，利用同樣方法可以同時用來開發多種藥物。關鍵技術在於能掌握如何修飾mRNA，增加其在細胞內的穩定性及半衰期。莫德納以mRNA為藥物，和大藥廠完全不同。利用脂奈米顆粒包住mRNA，送入細胞內，mRNA如一擁有遺傳密碼的模板，指導細胞質內的核糖體，製造所指示的棘狀蛋白質，進而誘導免疫系統產生抗體，過程完全不影響細胞核內DNA的運作。
第二，完全數位化，強化基礎建設符合數位環境，並延攬數位及製藥專家。 2016年已成為一完全數位化的生技公司，全部自動化推動快速學習，相信數位化是應用人工智慧於製程的第一步。建立AI工廠，利用雲端作業，使資料存在雲中更安全便宜迅速且俱彈性。
第三，整合以增加效率及產能，所有產業過程及數據皆得整合，例如實驗室中的儀器，皆靠IOT連結以利資訊整合。 整廠自動化，採用自動化及機器人技術，除去人為可能造成的錯誤。製造數位化，製造是大藥廠重要一環，其角色乃將先前研發結果，轉變成產品供應。
總而言之，生物科技產業是人才技術資金管理及市場的整合。「科學追求知識，而產業尋找解決方案」。莫得納能利用他人智慧，跳開傳統思考模示及束縛，迅速打開製藥產業新的一扇窗，更值得學習。台灣過去30年來，生技產業見樹而未見林，疫苗短缺將只是冰山上的一角，沒有深厚產學背景，那來臨機應變。我們著實需要一俱遠見，能洞燭先機，熟悉產業競爭力及了解基礎科學能耐的領導者，勇於創新堅持承擔重任，方能點亮台灣生技產業的一盞光明燈，改變，現在正是契機。
作者﹕許英昌博士
現任單位﹕英騰生物科技股份有限公司
國立中正大學生命科學系兼任助理教授
dna複製模板 在 [生化] replication transcription - 看板NTUCH-HW - 批踢踢實業坊 的推薦與評價
1.DNA複製包含兩原始股的分離，以及以原始股為模板產生兩條新股。每一個
新的DNA分子包含一股原始的DNA以及一股新合成的DNA，這種情形稱semiconservative
replication
2.DNA複製: 1. 單股DNA做為template
2. RNA引子 (primer)
3. dNTP (dATP, dTTP, dCTP, dGTP)
4. DNA 扭轉酶 (DNA gyrase)
DNA 解旋酶(DNA helicase)
DNA 聚合酶 (DNA polymerase)
DNA 連接酶 (DNA ligase)
單股結合蛋白質 (SSB) single strand binding protein
3.在複製時，DNA雙螺旋由一個特定的點解開，此點稱為複製起點(origin of
replication，在E. coli中為OriC)。
4.在每個複製起點上，會有兩個點(replication forks)是新的聚核苷酸鏈形成的地方；
在兩段原始DNA區域之間之新合成DNA所形成的bubble(也稱為eye)構造，顯示出兩個複
製叉是以相反方向延伸的；這種特色也稱為θ結構
5.新合成的DNA有一股(leading strand)是接觸3'→5'的模板，以5'→3'的
方向連續地合成；而另一股(lagging strand)則是以小片段半不連續地形成
（semidiscontinuously，在原核生物中主要是1000-2000個核苷酸長度）的，
稱為Okazaki fragments
6.lagging strand的片段接下來則藉由DNA ligase將它們連接在一起。
7.一個核苷酸加入成長中DNA鏈的過程。在成長中DNA鏈端的3'-OH為親核劑。
它攻擊鄰近將要加入成長鏈核苷酸之糖上的磷。焦磷酸鹽被移除而新的磷酸二酯鍵形成。
8.聚合酶之效用有兩種重要考量，就是合成反應的速度(turnover number)
以及持續效能(processivity)，亦即在酵素從模板上分離之前所連結之核苷酸的數目。
9.DNA聚合酶I在複製中有特別的功能:
切除RNA primer和「修補」（patching）DNA
DNA聚合酶III是主要負責新合成股之聚合反應的酵素。
10.所有這三個聚合酶都有的3'→5'核酸外切酶的活性，是proofreading
功能的一部分；不正確的核苷酸在複製的過程中被移除，而被正確的所取代，
校正的進行是一次檢查一個核苷酸。
11.DNA聚合酶I具有5'→3'核酸外切酶活性，在修復(repair)時負責清除短長度
的核苷酸，通常一次包含幾個核苷酸，這也是RNA引子移除的方式。
12.DNA複製時所需要的蛋白質
DNA扭轉酶(DNA gyrase，第二型拓樸異構酶)，可以催化將DNA其中一股具有切口而鬆散、
環狀的DNA轉換成切口密合的超螺旋形式。
螺旋去穩定(helix-destabilizing)的蛋白質，稱為解旋酶(helicase)，
它可以藉著結合在複製叉而促進其鬆開。
單股結合蛋白質(single-strand binding protein，SSB)，可以藉由與單股
區域的緊密結合而穩定其構造。
13.DNA雙股螺旋藉由DNA扭轉酶和解旋酶的成用解開而單股DNA覆蓋上的SSB
(單股DNA結合蛋白質)。引發酶(primase)週期性的在延遲股上準備合成。
複製酶體聚合酶的每一半藉由β-次單元滑動鉗與模板結合。DNA聚合酶Ⅰ和DNA連接酶
在延遲股下游移除RNA引子之後以DNA取代它們，並且連接岡崎氏斷片。
14.原核細胞DNA複製
(1)DNA合成是雙向的，兩個複製叉由複製起始點往反方向進行。
(2)DNA合成的方向為新合成股的5’端到3’端。其中一股(領導股)以連續的方式形成。
而另外一股(延遲股)則以不連續方式。在延遲股上小片段的DNA(岡崎氏斷片)隨後連接起來。
(3)在E.coli中發現五種DNA聚合酶。聚合酶Ⅲ是主要負責合成新股的酵素。
第一個發現的聚合酶(聚合酶Ⅰ)，參與了合成、校正以及修復,聚合酶Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ
在特別的情形下為修復酵素。
(4)DNA扭轉酶在複製叉更進一步地移動，引發一個旋轉點。一種旋轉蛋白(亦即解旋酶)
可結合在複製叉的位子，並促進解開螺旋。模板DNA暴露的單股區域藉由DNA
結合蛋白質來穩定。
(5)引發酶催化RNA引子的合成。
(6)新股的合成由聚合酶Ⅲ催化形成。引子藉由聚合酶Ⅰ移除，並以去氧核苷酸取代。
DNA連接酶縫合存在的缺痕。
15.
原核 真核
五種聚合酶(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ) 五種聚合酶(α,β,γ,δ,ε)
聚合酶的功能：
Ⅰ參與在合成、校正、修以及 α-種聚合酵素
移除RNA的引子
Ⅱ也是修復酵素
β為一種修復酵素
Ⅲ為主要的聚合酵素
γ負責粒線體DNA的合成
Ⅳ,Ⅴ為異常狀況下的修復酵素
δ主要的聚合酵素
ε功能未知
是聚合酶也是核酸外切酶 不是所有的聚合酶都為核酸外切酶
一個複製起始點 幾個複製起始點
岡崎氏斷片約1000-2000個核苷酸長 岡崎氏斷片約150-2200個核苷酸長
沒有蛋白質複合體與DNA結合 組織蛋白與DNA形成複合體
16.真核生物的染色體是由許多複製起點(也稱為複製區，replicators)開始
複製，並完成DNA的合成。人類染色體平均有幾百個複製起點，而複製進
行的區域稱為複製子(replicons)，其大小隨著物種而不同。
(真核有點多 , 有空再補 還是有人願意幫忙?)
17.RNA轉錄:
(1)單股DNA做為template (模板股)
(2)不需引子, 但需要模板股上的DNA
序列做為啟動子
(3)NTP (ATP, UTP, CTP, GTP)
(4)RNA 聚合酶 (RNA polymerase)
(5)蛋白質
(6)轉錄作用會產生所有類型的RNA──mRNA、tRNA、rRNA、snRNA、miRNA以及siRNA。
18.RNA合成 :
(1)RNA先利用DNA做模板，合成過程叫轉錄，催化過程之enzyme 是RNA polymerase
(2)需要ATP GTP CTP UTP Mg2+
(3)RNA合成不用primer DNA模板還是需要
(4)RNA鏈由5'→3' 5'連ppp
(5)enzyme用DNA其中一股當模板來合成，enzyme和模板結合沿3'→5'移動
(6)模板不改
19.RNA聚合酶(RNA polymerase)
包含 α2ωββ'和σ五種次單元，稱為全酶(holoenzyme)。RNA聚合酶(RNA polymerase)
其中σ次單元是很鬆散地結合在酵素的其他部分(α2ωββ')，稱為核心
酵素（core enzyme），參與啟動子（promoters）的辨認工作。
α2ωββ'次單元則結合在一起形成聚合反應的活化部位 。
20.模板股(template strand):因為它將用來主導RNA的合成；
而有時也稱反義股(antisense strand)，因為其密碼互補於將要產生的RNA；
也被稱為（-）股（(-)strand）。
另一股稱為編碼股(coding strand)，因為它的DNA序列與將產生的RNA序
列是相同的(除了以U取代T之外)；而有時它也稱為義股(sense strand)，
因為這個RNA序列在mRNA的例子裡是我們用來決定將要產生什麼胺基酸的序列；
依慣例它也被稱為（+）股((+) strand)，或者為非模板股(nontemplate strand)。
未完成
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