[GenoMon] [小科普-4] mRNA 疫苗落袋!談談 GenoMon 小桌遊背後的科學

2021/02/12 23:02
最近防疫的最大新聞:我們買到疫苗了!大家知道我們買到的最新型的 mRNA 疫苗嗎?如果玩了我們 GenoMon 小桌遊,就會一不小心認識了 mRNA 的特性,以及背後的科學。

我們的募資回饋品中,有一項叫「基因怪獸 實體卡牌遊戲組」,我們希望贊助者可以拿到實體印刷的卡牌,作為贊助過的紀念。而且,我們希望這套卡牌也可以拿來玩!這就衍生出了「基因怪獸 - 病毒工廠」( GenoMon - Virus Factory )這個可以兩人對戰的小型桌遊。

日前 (2/10) 衛福部公布了我們採買到了五百萬劑 Moderna 生產的 mRNA 疫苗。而 「基因怪獸 - 病毒工廠」也超級切合時事,跟這次購入的 mRNA 疫苗相當有關聯!乾脆趁這個議題正夯,跟大家介紹一下:
  • 什麼是疫苗
  • 什麼是 mRNA
  • 什麼是 mRNA 疫苗
  • 「基因怪獸 - 病毒工廠」小桌遊的設計巧思

什麼是疫苗

以對抗病毒來說,施打疫苗,就像是在我們的免疫系統進行一場「軍事演習」。演習過後,我們的免疫系統就會認得這種病毒的特徵,也會準備好針對這個病毒的「抗體」。當下次真的病毒來感染我們時,免疫系統就已經充分暖身了,可以在第一時間反應,把病毒壓在地上打,讓它們根本沒有任何機會造次、坐大。

可以作為疫苗使用的東西,通常就是病毒本身。但活的病毒十分危險,所以我們需要把病毒用化學藥劑殺個半死不活,確保它進入人體後不會讓我們生病,才能作為疫苗。

就是一個把敵人先揍一頓粗飽到殘廢,再送回去兵營拿來當新兵訓練教材的概念。

但是這種傳統的「減毒疫苗」製作過程中會需要培養大量的活病毒,雖然現今技術都非常成熟了,這個過程仍有一定的危險性存在。

什麼是 mRNA

我們可以把 mRNA 想像成是細胞製造蛋白質的「食譜」。mRNA 的 m 是 messenger 的縮寫,中文翻譯我們常叫它「傳訊RNA」或是「信使RNA」。它是細胞中負責「政令佈達」、促使細胞執行各項指令的關鍵角色。

當我們的細胞需要生產某種蛋白質的時候,這個蛋白質位於細胞核中的「基因」會被「啟動」,接著從細胞核中會產生許多該基因的 mRNA,釋放到細胞質內。這些 mRNA 分子中記載著製作這個蛋白質的「配方」,進入細胞質後,細胞就會依照 mRNA 上面的指示,製造出正確的蛋白質。

今天病毒入侵我們細胞的時候,病毒也會生產出許多能製造病毒蛋白質的 mRNA。這些病毒的  mRNA 參混在正常的 mRNA 之中,我們的細胞不疑有他,也就傻傻地一併把病毒蛋白給製造出來。

於是病毒就偷用了我們的生產資源,在我們的細胞中生產、裝配許多的新病毒顆粒,榨乾我們細胞的資源害死細胞後,再去感染下一個健康的細胞。

什麼是 mRNA 疫苗

上面說到「減毒疫苗」製作過程中會需要培養大量的活病毒,具有一定的危險性。但事實上我們不需要完整的病毒顆粒,也可以讓免疫系統完成「備戰」、產生保護性的抗體。

以新冠病毒 SARS-CoV-2 來說,往往只要把目標鎖定在棘蛋白 (Spike) 就夠了。

就像在這篇文章介紹過的,「棘蛋白」是病毒進入細胞用的鑰匙。如果免疫系統生產了對「棘蛋白」的抗體,讓這把鑰匙失效,就可以有效地阻止病毒感染細胞。

也就是說,作為新冠疫苗,其實我們只需要「棘蛋白」就足夠了。我們不需要注射完整的病毒顆粒,只要有「棘蛋白」在,免疫系統就可以產生對抗「棘蛋白」的抗體,達到防禦新冠病毒的效果。

所以我們如果可以做些「剪接」:去除病毒其他部分,只保留我們需要的「棘蛋白」,就成了非常安全又高效能的疫苗了。

現在的分子生物學技術,讓我們可以人工輕鬆合成出能編譯新冠病毒「棘蛋白」的 mRNA 分子,且拔除其他我們不需要的部分。我們把這些 mRNA 注射入體內,它們進入細胞後,就可以讓細胞製造出「棘蛋白」;這些「棘蛋白」接著就能刺激免疫系統「備戰」,進而產生保護性的抗體了!

新冠病毒已經開始有新的變種,因為這些變種的「棘蛋白」結構改變了,先前已產生的抗體就無效了,已經做好的疫苗,也沒辦法提供對新變種的保護力。

這時候 mRNA 疫苗的優點就更加明顯了:我們只要取得變種病毒「棘蛋白」的「基因序列」,依照這個資訊去修改 mRNA 上的序列,就可以像發布軟體更新一樣,直接做出能有效防禦新變種的 mRNA 疫苗了!

「基因怪獸 - 病毒工廠」小桌遊的設計巧思

我們的小桌遊有三種類型的牌,其中構成玩家手牌的就是代表「mRNA」的牌卡!
從卡背的設計可以看得出來,跟一般大家熟悉的 DNA 「雙股螺旋」不同,這張粉紅色的卡背只有「單股」,少了另一條螺旋,代表著 mRNA 單股存在的結構特性。
「基因怪獸  - 病毒工廠」三種卡片的背面設計。大家猜得出分別是什麼樣的卡片嗎?


再仔細看卡背上的底紋,是由 A、U、G、C 四種英文字母構成,代表著構成 RNA 的四種鹼基的名稱。

而卡面則是會記載這張牌代表的是哪一個基因。玩家取得這樣的卡片,就可以製造相對應的蛋白質。
還在設計中的卡面,隱藏許多小巧思

卡面的背景有相當多的橫條紋構成,這是做 DNA 電泳技術得到的條帶,這項技術是包含 DNA 定序等重要分子生物學技術的基礎研究工具。

這個小桌遊的遊戲目標,則是雙方玩家彼此競爭,看誰能先累積足夠的蛋白質,去兌換得分。
如果玩家生成了很多「棘蛋白」,就可以換得「疫苗」賺取分數!

關於這套卡牌遊戲,我們還有更多更多的幕後祕辛可以分享。

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