翻譯自 Collaborating with Croda in the global COVID-19/ mRNA vaccine response — 2024, Biotage
自2019年底新型冠狀病毒（COVID-19）首次被發現以來，迅速席捲全球，並造成數以百萬計的人死亡，並對全球經濟、社會和醫療體系造成了深遠影響。為了對抗這場世紀疫情，各國政府、學術機構與生技公司積極投入疫苗與治療方案的研發。在這場抗疫馬拉松中，mRNA（messenger RNA，信使核糖核酸）技術的橫空出世，成為其中最關鍵的科學創新之一。
與傳統疫苗技術相比，mRNA疫苗具有更快速的開發週期、更簡化的製程架構，並可針對病毒變異株迅速調整疫苗序列。這些特點使其成為COVID-19疫情爆發初期的首選技術之一。其基本原理是將病毒的遺傳資訊（通常是其棘突蛋白的mRNA編碼）包裝後送入人體細胞，使人體細胞本身成為疫苗蛋白質的製造工廠，進而啟動免疫系統的反應，產生抗體與T細胞免疫記憶。
不過，儘管這一技術在理論與初步試驗中有極高的潛力，實際應用時仍面臨許多挑戰。其中最關鍵的技術瓶頸之一，是如何有效地將mRNA穩定、安全地傳遞到人體細胞中。
mRNA的脆弱本質與藥物傳遞系統的誕生
mRNA是一種高度不穩定的生物分子，極易被體內的核酸酶（RNases）所降解，因此在體內的半衰期極短。若不加以保護，裸露的mRNA將難以通過體內的屏障，更無法進入細胞並產生足夠的免疫反應。這樣的限制使得開發出一套有效的藥物傳遞系統（Drug Delivery System）變得至關重要。
這裡的關鍵解方就是——脂質奈米顆粒（Lipid Nanoparticles, LNPs）。LNPs是一種用於包覆mRNA的奈米級載體，其核心功能是保護mRNA避免降解、提升其細胞內遞送效率，並幫助mRNA穿越細胞膜進入細胞質內發揮作用。這種技術原本源於基因治療與RNA干擾（RNAi）領域的應用，卻在COVID-19疫情中找到了最廣泛的實戰舞台。
LNP的組成通常包括以下幾種脂質分子：
- 離子化脂質（Ionizable Lipids）：在酸性環境下帶正電，可與mRNA形成複合物，進而穩定包覆；
- 輔助磷脂質（Phospholipids）：協助形成脂質雙層結構；
- 膽固醇（Cholesterol）：提供結構穩定性；
- 聚乙二醇修飾脂質（PEG-Lipids）：延長循環時間，防止快速清除。
這些脂質必須以適當比例混合，經過高速混合技術形成穩定的奈米顆粒，其大小一般控制在80–120 nm之間。不同組成與參數會影響藥物釋放速率、標靶向性與免疫反應強度。
製造與純化挑戰：從實驗室走向全球供應鏈
隨著疫苗的開發需求激增，另一項關鍵問題浮上檯面——如何在大規模生產下，維持原材料（特別是脂質）的一致性與品質？ 傳統實驗室可進行少量脂質合成與手動純化，但當需求提升至全球數十億劑疫苗規模時，這種模式顯然無法滿足時效與產能需求。
脂質的純度會直接影響LNP形成的效率與安全性，因此製造過程中的純化步驟（Purification）極其關鍵。若純化不足，將可能導致免疫副作用、低效率傳遞甚至疫苗失效。這時，如何設計一套可「放大生產」的純化流程，便成為產業界與製藥公司迫切要解決的瓶頸。
Croda 與 Biotage：一場跨國的技術聯盟
在2020年，面對突如其來的全球疫苗需求，英國特種化學品公司 Croda 與瑞典的純化技術專家 Biotage 展開了一系列的合作，目的是大規模供應mRNA疫苗所需的關鍵脂質原料，並確保其品質達到醫藥等級標準。
Croda長期專注於脂質與表面活性劑的開發，其子公司Avanti Polar Lipids是全球脂質供應鏈中的佼佼者，提供用於LNP製劑的關鍵成分。Biotage則專注於分離與純化解決方案，特別是應用於藥品開發、分析化學及製藥產業中的純化系統。
合作初期，兩家公司技術團隊面對的是：「如何將實驗室的純化條件放大到工業規模，且仍保有相同的純度與回收率？」這個問題極具挑戰性，涉及到：
- 溶劑選擇與環境安全
- 管柱材料的選擇與壓力控制
- 不同批次脂質的一致性
- 可重複性與產線自動化整合
透過使用 Biotage 實驗室等級的自動化純化系統，技術人員建立起多種高選擇性的分離條件。這些條件隨後轉移至 Biotage® Flash 400 的大型純化平台進行工業級放大操作，該平台支援公斤至百公斤等級的製程，並具備穩定、快速、且可持續的操作優勢。
透過定期技術會議、批次測試、資料回饋等手段，Croda 與 Biotage 在短短幾個月內完成了從研發到商業化的轉換，不僅成功穩定供應數億劑疫苗所需的原料，也建立了可因應未來疫苗或RNA療法需求的標準化平台。
科學創新不止於疫苗：未來展望與全球應用
mRNA技術的潛力，遠不止於COVID-19疫苗。隨著技術逐漸成熟，mRNA正在被應用於多種新型醫療領域，例如：
- 癌症疫苗與個人化免疫療法
- 罕見疾病的基因補充療法
- 自體免疫疾病的免疫調節
- 心血管疾病與代謝疾病的新型干預方式
這些應用的共通點在於：需要高度穩定、可客製化且可快速生產的mRNA與傳遞系統。而這正是Croda與Biotage等公司建立的LNP與純化平台發揮關鍵作用的地方。
結語：在看不見的前線，推動世界前進的化學力量
當人們在疫苗接種站排隊時，很少會意識到，這一劑小小的疫苗背後，涉及了成千上萬名科學家、工程師與製程技術人員的努力。從mRNA的設計、脂質的選擇，到純化系統的搭建，每一個環節都充滿了精密的科學邏輯與產業合作。
Croda的理念“Smart science to improve lives™”，不僅體現在產品本身，更反映在他們對全球公共衛生所做出的實際貢獻。與Biotage的技術合作也證明：當科技與創新結合、產業與科研攜手，面對全球挑戰時，我們能夠比以往更快速、更有效地應對危機。
這場跨國合作不僅改變了COVID-19的戰局，也為未來的生技發展鋪設了更堅實的基礎。
