11月20日，辉瑞公司(Pfizer)向美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration)申请紧急使用授权，以争取获得新冠肺炎疫苗的批准。但这家制药业巨头在分销疫苗方面面临巨大挑战，疫苗必须保存在超冷的零下70摄氏度，需要特殊的冷藏库和运输容器。

位于巴尔的摩的马里兰州公共卫生部的免疫项目经理库尔特·西图说，这种疫苗“有一些独特的储存要求”。“我们通常不会在这个温度下储存疫苗，所以这绝对是一个挑战。”

这意味着，尽管辉瑞及其德国合作伙伴BioNTech开发的疫苗可能是第一种到达美国终点线的疫苗，但它的采用可能最终受到限制。FDA监管疫苗的委员会将于12月10日开会讨论紧急使用请求。该会议将在该机构的网站、YouTube、Facebook和Twitter频道上直播。

这两家公司还在寻求授权，以便在澳大利亚、加拿大、欧洲、日本、沐鸣注册登录英国和世界其他地区销售疫苗，使这种“冷冻”问题成为全球挑战。

Moderna和美国国家过敏和传染病研究所开发的一种类似疫苗也需要冷冻。但它能在更温和的-20℃下存活，所以可以在标准冰箱中保存，甚至可以在冰箱温度下保存一个月。大多数疫苗根本不需要冷冻，但辉瑞和Moderna的疫苗都是一种新型疫苗，低温是防止疫苗分解和无用的必要条件。

这两种疫苗都是基于信使RNA (mRNA)，信使RNA携带着构建冠状病毒刺突蛋白副本的指令。人类细胞读懂了这些指令，并产生这种蛋白质的拷贝，反过来，当冠状病毒来袭时，免疫系统就会做好准备攻击它。

那么，为什么辉瑞的疫苗需要在南极洲以下的温度下冷冻，而Moderna的疫苗却不需要呢?

回答这个问题需要一些猜测。位于纳什维尔的范德比尔特大学医学中心(Vanderbilt University Medical Center)的蛋白质化学家和数据科学家桑杰•米什拉(Sanjay Mishra)说，这些公司不太可能透露它们用于生产疫苗的所有技巧和商业秘密。

但至少有四件事可以决定信使rna疫苗的脆弱程度，以及它需要冷冻多深才能保持新鲜和有效。Mishra说，公司如何应对这四个挑战可能是疫苗需要多冷的关键。

冷需求的难题始于RNA和它的兄弟DNA之间的化学差异。

RNA比DNA稳定性差得多的一个原因是，构成分子骨架的糖的重要差异。RNA的脊骨是一种叫做核糖的糖，而DNA的脊骨是脱氧核糖。不同之处在于:DNA缺失了一个氧分子。因此，“DNA可以世代存活，”Mishra说，而RNA则是更短暂的。“对于生物学来说，这是一件好事。”

当细胞有工作要做时，它们通常需要蛋白质来服务。但是像大多数制造商一样，细胞没有蛋白质储备。他们每次都要做一批新货。制造蛋白质的配方储存在DNA中。

细胞不是冒着破坏DNA食谱的风险，将它们放在分子厨房的操作台上，同时烹饪一批蛋白质，而是复制食谱的RNA副本。这些拷贝被细胞机器读取并用来制造蛋白质。

就像不可能完成的任务信息一旦播放就会自毁一样，许多rna一旦被读取就会迅速降解。快速处理RNA是控制特定蛋白质含量的一种方法。在细胞内和几乎其他任何地方都有大量的用于破坏RNA的酶。将基于RNA的疫苗粘贴在blast冰箱中可以防止这些酶分解RNA并使疫苗失去活性。

分子稳定性的另一个不同之处在于它们的结构。DNA的双股缠绕成优雅的双螺旋。但是RNA单独形成一条单链，在某些地方与自身配对，创造出奇异的形状，让人想起棒棒糖、发夹和交通圈。这些“二级结构”会使一些rna比其他rna更脆弱。

另一个DNA和RNA的化学差异使RNA的研究变得困难的地方是，沐鸣平台登陆线路在分子中解释菜谱的指令和成分的部分。分子中携带信息的亚基称为核苷酸。DNA的核苷酸通常用字母A、T、C和G表示腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤。RNA使用相同的A、C和G，但在胸腺嘧啶的位置上有不同的字母:uracil，或U。

“尿嘧啶是个问题，因为它突出来了，”米什拉说。那些突出我们的细胞就像一面旗帜，向一种叫做toll样受体的特殊免疫系统蛋白质挥手。这些蛋白质有助于从病毒中检测rna，如导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2，并对入侵者进行清除。

所有这些信使rna分裂或被免疫系统阻断的方式都给疫苗制造商制造了障碍。这些公司需要确保RNA保持完整，以足够长时间进入细胞，烘烤成批的刺突蛋白。Moderna和辉瑞公司可能都在利用RNA的化学成分来制造疫苗，以完成这项工作:两家公司都报告称，他们的疫苗在临床试验中预防疾病的有效性约为95% (SN: 11/16/20;SN: 11/18/20)。

虽然两家公司的方法细节尚不清楚，沐鸣平台注册登录官网但他们可能都稍微改动了mrna的化学字母，以便于人类细胞机器更容易阅读指令。这些公司还需要在刺突蛋白指令的两侧添加额外的RNA(一种帽状和尾状的RNA)，以使这种分子在人类细胞中稳定和可读。米什拉说，这种篡改可能会破坏或产生二级结构，从而影响RNA的稳定性。

尿嘧啶问题可以通过添加一种修饰过的核苷酸来解决，toll样受体忽略了这一点，使RNA免受最初免疫系统的攻击，这样疫苗就有更好的机会制造蛋白质，从而建立针对病毒的免疫防御。确切地说，公司可能将哪一种尿嘧啶的改良版本引入疫苗中，也会影响RNA的稳定性，从而影响每种疫苗所需的存储温度。

米什拉说，最后，RNA分子本身就在细胞的下方，因为它太小了。因此，这些公司在信使rna上涂上一层脂质乳液，制造出称为脂质纳米颗粒的小气泡。这些纳米颗粒需要足够大，细胞才能抓住它们，把它们带进去，然后打开颗粒释放RNA。

有些类型的脂质比其他类型的更耐热。就像普通油和脂肪的区别。“你知道猪油在室温下是固体的”，而油是液体的，米什拉说。对于纳米颗粒来说，“它们的组成对它们维持内部物质的稳定性有很大影响。”“公司使用的脂质可能对疫苗的耐高温能力产生重大影响。

对超低温存储的需求可能最终会限制辉瑞疫苗接种的人数。Seetoo说:“我们预计辉瑞公司的疫苗基本上只会在早期阶段使用。”

第一波免疫接种预计将覆盖卫生保健工作者和其他基本雇员，如消防员和警察，以及感染COVID-19的高危人群，如生活在护理设施中的老年人。

Seetoo说，辉瑞公司已经告诉卫生官员，疫苗可以储存在特殊的运输容器中，在容器中装满干冰15天，解冻后再冷藏5天。这给了卫生官员20天的时间将疫苗注射到人们的手臂中。但是Moderna的疫苗和其他一些仍在测试中的疫苗似乎在更温暖的温度下能维持更长时间。如果这些疫苗和辉瑞的一样有效，从长远来看，它们可能是更有吸引力的候选者，因为它们不需要如此极端的特殊处理。