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2021 年 2 月 24 日，MIT Technology Review 一年一度的 “十大突破性技术” 榜单正式发布。自 2001 年起，该杂志每年都会评选出当年的 “十大突破性技术”，这份在全球科技领域举足轻重的榜单曾精准预测了脑机接口、量子密码、灵巧机器人、智慧传感城市、深度学习等诸多热门技术的崛起。
本年度 MIT Technology Review “十大突破性技术” 分别为：mRNA 疫苗、生成式预训练模型、数据信托、锂金属电池、数字接触追踪、超高精度定位、远程技术、多技能型人工智能、TikTok 推荐算法和绿色氢能。
为了让广大读者深入了解这十项技术的科学价值及其背后的科学故事，国家自然科学基金委员会特邀请各领域著名科学家分别对其进行深入解读，以激发科研人员的创新思维，并促进科学界的学术交流。
1、mRNA 疫苗（Messenger RNA vaccines）
在 1918 年大流感 100 年后，全球爆发了又一次呼吸道病毒传染病大流行，罪魁祸首是一种具有包膜的正链单股 RNA 病毒 —— 严重急性呼吸系统综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）。
根据世界卫生组织的统计，截止到 2021 年 6 月 17 日，全球已有 176693988 人确诊，造成 3830304 人失去了生命。面对病毒的挑战，人类最有力的对抗武器是疫苗。针对这次疫情，从疫苗研发到实际应用的速度空前。
截止到 2021 年 6 月 15 日，全世界已接种了 2377780590 剂次针对 SARS-CoV-2 的各种疫苗。其中包括有首次应用就一战成名的 mRNA 疫苗，它被 MIT Technology Review 评选为 2021 年 “全球十大突破性技术” 之一。

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（来源：MIT Technology Review 官方 APP）
专家点评：

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专家简介：祁海清华大学医学院院长，教授，“长江学者” 特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，霍华德休斯医学研究所国际学者。曾获教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学一等奖以及北京市自然科学奖二等奖。曾获美国免疫学会研究者奖、树兰医学奖、吴阶平 — 保罗杨森医学药学奖、谈家桢生命科学创新奖等奖项。长期研究抗体免疫应答调控，开创性成果包括发现抗体亲和力成熟的细胞间正反馈机制、鉴定了记忆 B 细胞前体、揭示抗体应答雌雄二态性的细胞学基础、以及定义了第一条调控获得性免疫应答的脑 — 脾轴神经通路。
mRNA（Messenger RNA）被称为信使 RNA，是携带编码蛋白遗传信息的单链 RNA 。在细胞内，mRNA 指导把单个氨基酸按特定序列组成蛋白质，是细胞内 “蛋白工厂” 生产的 “指导员” 。
很久以来，许多人都曾设想把在体外人工合成的 mRNA “指导员” 导入细胞内从而指导 “蛋白工厂” 的工作。第一例证明体外转录的 mRNA 可在体内指导蛋白质合成的研究发表于 1990 年，Wolff 等将编码 β- 半乳糖苷酶（β-galactosidase）的 mRNA 注射到小鼠的骨骼肌，成功检测到了 β- 半乳糖苷酶的活性。
两年后，Jirikowski 等在大鼠中成功的用 mRNA 表达出了有功能的抗利尿激素（vasopressin）。虽然这些早期研究显示出 mRNA 作为潜在治疗载体的原理可行，其实际应用的缺陷也变得十分明显。
mRNA 本身不够稳定，在体内易降解，不易靶向递送，而且可以导致强烈的免疫激活和炎症反应。因此，在而后的许多年中，核酸治疗领域都没有把 mRNA 作为开发重点。
近十年的技术进步，通过对 mRNA 的人工修饰，大幅降低了 mRNA 本身的免疫原性，提高了安全性。通过脂质纳米粒包裹 mRNA 的递送技术，大幅提高 mRNA 在体内的表达效率。加之 mRNA 只需体外转录就可人工合成，快速价廉，实用性随之增高。
通过 mRNA 表达蛋白抗原来诱导机体针对蛋白产生免疫应答，可能达到疫苗效果。机制上，脂质纳米粒包裹的 mRNA 可有效的进入树突状细胞中，一方面使树突状细胞按 mRNA 指导表达蛋白抗原，另一方面通过脂质纳米粒类似佐剂的作用激活树突状细胞。
作为免疫系统中最重要的抗原递呈细胞，树突状细胞可将蛋白抗原消化分解成肽段，并呈递于细胞表面的一类、二类组织相容性复合体，引起 CD4、CD8 T 细胞的特异性应答。
CD4 阳性 T 细胞可分化成不同的亚群，分泌细胞因子，促进机体的免疫反应。CD8 阳性 T 细胞可分化成杀伤性 T 细胞，从而在感染发生时杀伤感染细胞。在接种疫苗一段时间后，CD4 和 CD8 T 细胞都会分化成为记忆 T 细胞。
另外，mRNA 表达的蛋白抗原也可以被 B 细胞抓取，促使其活化，在 CD4 阳性 T 细胞的帮助下这些 B 细胞分化成为记忆 B 细胞和产生高亲和力抗体的长效浆细胞。