12 月 13 日，载有新冠病毒疫苗剂量和干冰的卡车从辉瑞位于密歇根州的生产设施驶出。莫德纳自己的货物也很快跟上。在此后的六个多月里，近一半的美国人都接种了 COVID-19 疫苗。
研究人员争分夺秒地创造了这种急需的药物，并创纪录地交付了一款，但最大的挑战之一仍然摆在面前。美国的生活可能正在某种程度上恢复正常，但许多其他国家的疫苗接种率仍然很低。
辉瑞公司表示，其药物必须保持在零下 94 华氏度的极寒温度才能保持有效。在将疫苗剂量运往世界欠发达的偏远地区的同时，将其保持在该温度是一个工程上的难题。
斯坦福大学 Das 实验室的研究员 Do Soon Kim 说：“我们在疫苗推广方面最担心的事情可能会发生。”
西方和富裕国家已经利用了他们的温控供应链，而较热和欠发达国家在获取和分发疫苗方面遇到了困难。
因此，Kim 说，新冠病毒变种出现在那些地方，然后传播到世界各地，而现有的治疗方法对它们的效果并不好。他说：“当涉及到抑制全球大流行病时，任何薄弱环节都会反噬你。”
值得庆幸的是，这个挑战并非完全出乎意料。正因如此，来自斯坦福大学的一个研究团队和一群专门的在线解谜者自 2020 年 3 月以来一直在共同努力解决这个问题。
在美国开始实行大流行病相关的停工后不久，一个名为 Eterna 的公民科学项目发起了 OpenVaccine Challenge（开放疫苗挑战）。他们的希望是与来自世界各地的数千名志愿者合作，为 COVID-19 设计更稳定的疫苗。这些公民科学家没有学习钩针、烘焙酵母面包或玩《动物森友会》，而是齐心协力帮助科学家创造一个潜在疫苗分子的库，这些分子可以在斯坦福大学的实验室进行测试。
今年早些时候，他们成功了。在一篇在线发布于 *bioRxiv* 的预印本论文中，该团队公布了他们的工作成果，其中包括一种改进的寻找潜在 mRNA 疫苗的方法，以及一些潜在的 mRNA 疫苗分子，这些分子似乎比目前推出的疫苗更稳定。他们希望这项发现能够带来保质期是目前三倍的疫苗。Eterna 目前正与合作伙伴合作，帮助将这些发现付诸实践，因为世界正在开发第二代 COVID-19 疫苗——一种能够更容易地惠及发展中世界的疫苗。
如果他们成功了，就可能无需冷藏冷冻库，并能更有效地在全球范围内分发疫苗。
创造 mRNA 疫苗
辉瑞和莫德纳公司生产的疫苗使用的是所谓的信使 RNA 分子，即 mRNA。我们的身体依赖这种特定类型的 RNA 分子来从 DNA 中创造蛋白质——而 DNA 是细胞赖以维持生命功能所必需的指令。mRNA 就像一本细胞的食谱，科学家们早就认为，如果他们能掌握人工 mRNA 技术，他们就能教会我们的免疫细胞如何保护自己免受各种病毒和疾病的侵害。
对于 COVID 疫苗来说，mRNA 通过编码一种称为刺突蛋白的分子来教免疫细胞如何中和 SARS-CoV-2，即导致 COVID-19 的病毒。刺突蛋白赋予病毒类似皇冠的外观——因此得名。所以在接种疫苗后，当免疫细胞下次发现该蛋白质时，它们就会识别出入侵者并进行攻击。
Eterna 的联合创始人、宾夕法尼亚州卡内基梅隆大学的 Adrien Treuille 说：“RNA 是这些美丽的分子。它们非常简单，并且能自组装成复杂的形状。从科学角度来看，RNA 革命正在进行中。”
Eterna 帮助用户学习 RNA 如何折叠，然后创造自己的形状。（来源：Eterna）
Eterna
Eterna 自 2010 年成立以来，其目标一直是更全面地理解 RNA 的基本机制。它是如何折叠的？以及如何设计出在现实世界中能够按预期工作的数字人工 RNA 分子？研究人员看到了很多通过公民科学来推进医学领域的方法。
Eterna 的联合创始人、计算生物化学家 Rhiju Das 说：“我在斯坦福大学（University）建立实验室时，就想帮助开发强大的 RNA 引导药物，用于治疗癌症、神经系统疾病、病毒感染和基因疗法。”
在过去的十年里，他们一直在做这项工作，研究课题从基因编辑到肺结核。但随着 2020 年初大流行病开始席卷全球，团队决定将重点从基础科学转向寻找可能用于疫苗的特定 mRNA 分子。
Kim 说：“使用 mRNA 分子的优势在于，你可以比测试和分发更传统的疫苗更快地合成和分发它们。” 他是负责 OpenVaccine Challenge 的团队成员。“挑战在于，如果我制造了一个 mRNA 疫苗并想分发它，那个分子在运送到我想要分发的地方的过程中可能会降解。”
这就是为什么 Eterna 的目标一直是发现一种足够稳定的 mRNA 疫苗，能够分发到全世界，而不仅仅是少数特权阶层。得益于慷慨的慈善捐助者的资助，他们才能够迅速转向，让公民科学家参与到他们的 OpenVaccine Challenge 中来。
转向制造冠状病毒疫苗意味着 Eterna 的视频游戏玩家现在被要求设计符合特定标准的 mRNA 分子。对于视频游戏玩家来说，这看起来像是解谜，然后由其他公民科学家进行投票。最受欢迎的设计由 Das 实验室在他们的斯坦福实验室进行合成，并成为现实世界的分子。一旦合成，科学家们就可以测试 RNA 分子是否稳定并且能够在自然界中发挥作用。
治疗方法设计的范式转变
这种工作仅靠计算机是无法完成的。可能的组合数量远远超出了任何合理的枚举方法，因此仅靠算法无法有效地解决这个问题。然而，人类在识别模式方面是无与伦比的。正如 Kim 所指出的，计算机不会进入讨论论坛交流如何推进，但 Eterna 的玩家会。他们还不断地借鉴彼此的设计，然后努力改进它们。
他说：“玩家在极其细微的层面设计东西，同时与我们施加给他们的所有复杂的生物学规则保持联系。这使我们能够通过视频游戏界面解决这个极其复杂的问题。老实说，我认为很多玩家并不完全理解他们正在解决问题的复杂性。”
虽然这些公民科学家可能没有背景来理解 OpenVaccine Challenge 背后的复杂生物化学，但他们肯定理解其重要性。一位资深 Eterna 玩家在夏季他们正在全力寻找 mRNA 分子时，不幸死于 COVID-19。
Eterna 用户完成挑战谜题，如这个。（来源：Eterna）
Eterna
这对志愿者和研究人员来说都是一个催化时刻。在本周发布论文时，该小组共同决定，将以他的名义纪念这项研究。
这种寻找疫苗的合作模式与在寻找高利润新药时通常采用的更秘密的推动模式形成了鲜明对比。该团队认为，这将是 Eterna 在 COVID-19 成为过去后向前发展的蓝图。他们希望开创更多具有广泛影响的 mRNA 分子，造福全球疾病。根据该团队的研究，他们的这种方法——结合他们自己的算法和公民科学家的帮助——似乎也更有效。
对于传统疫苗，制药公司在鸡蛋中制造蛋白质，然后将其提供给人们。但 mRNA 疫苗只是对特定蛋白质进行编码，然后让我们的身体自己制造。
Kim 说：“棘手之处在于，对于任何给定的蛋白质，编码它的方式都数不胜数。需要尝试的方式远远多于银河系中的恒星数量。”
而且，就好像仅仅找到有效的方法还不够一样，疫苗还应该具有某些特征。它应该在体内停留足够长的时间来制造大量的蛋白质。从实际角度来看，它应该足够稳定，不易在运输过程中降解。
虽然第二部分（稳定性）的挑战现在众所周知，但第一部分（在体内停留时间）的复杂性受到的关注较少。Kim 说，通过更有效的设计，研究人员实际上可以显著减少疫苗的副作用，缓解许多人经历过的类似感冒的症状。
他说：“我们从生物学上知道的是，你注入人体的 mRNA 越多，发生副作用的可能性就越大。如果你能给他们少 10 倍的量，你就能少 10 倍的副作用。” 此外，如果每剂只需要十分之一的 mRNA，你就会有更多的疫苗可以分配。
这不仅对 COVID-19 重要，而且对 mRNA 疫苗可能预防的许多其他疾病也至关重要。
Kim 说：“我认为我们代表了一个重要的转折点，它将改变我们未来设计治疗药物的方式。这来自于一千人协同工作，而这个集体社区已经证明，他们比三四个围着笔记本电脑的博士科学家更能设计出分子。社区因我们所取得的成就而获得极大的赋权。”
Shruthi Manjunath 补充报道。
