去年3月到5月，美國疫情正慘烈，進入緊急狀態之際，德州大學奧斯汀分校（The University of Texas at Austin），卻有一間實驗室得到政府特許，不必關閉，可以在空蕩蕩的校園裡繼續運作。

來自台灣的博士後研究員謝慶霖，正埋頭從100多個極細微的蛋白結構中，尋找能開發出更容易生產、更有效的新冠疫苗的方法。

他的成果，已研製成第二代新冠疫苗，在泰國、越南、巴西及墨西哥進行人體臨床試驗，「這可能從此改變全世界對抗疫情的方式，」《紐約時報》今年4月專文報導。

「我們覺得，最後可能全球打最多的疫苗就是這個，」戴著粗框眼鏡，說話慢條斯理的謝慶霖在受訪時，告訴《天下》。他畢業於台大獸醫系，在中研院取得生化碩士學位後赴美。

拯救世界，對謝慶霖和實驗室負責人、德州大學奧斯汀分校分子生物學系教授麥克萊倫（Jason McLellan）來說，不是第一次。

沒有麥克萊倫的團隊，全世界不可能以1年的超光速，就開發出第一代有效的新冠疫苗。

去年初新冠病毒剛現蹤，麥克萊倫實驗室就設計出棘蛋白結構「S-2P」。台灣現在大規模施打的莫德納，以及輝瑞-BNT、嬌生、Novavax，甚至國產疫苗廠高端所開發的新冠疫苗，都是用這個特殊設計的棘蛋白引起免疫反應。

2週內找出刺激免疫的方法
棘蛋白是什麼？冠狀病毒表面的突刺，就是一根根的棘蛋白。棘蛋白一旦附著在人體細胞膜上，就可以為病毒打開一條通路直攻細胞核，讓病毒綁架人體細胞，製造出更多病毒。

理論上，只要把長得跟新冠病毒表面棘蛋白一樣的蛋白送入人體，教會免疫系統辨認，之後當免疫系統一看見真病毒，就會啟動防衛機制來消滅敵人。

但棘蛋白形狀不定，還沒黏上細胞時長得像根甜筒，一旦黏上細胞就變成一根短矛。要怎麼讓棘蛋白固定形狀，好讓人體免疫系統不會認錯？

去年2月19日，麥克萊倫領軍的病毒生物結構實驗室，在權威期刊《科學》（Science）發表論文，率全世界之先解答了這個疑惑。

去年1月10日，當中國一公布病毒基因序列，麥克萊倫實驗室馬上根據這個基因序列提供的分子資訊，開始模擬病毒外殼的棘蛋白。

短短2週內，他們用生物結構領域最先進的冷凍電子顯微鏡，拍出全球第一張棘蛋白照片、畫出3D分子結構圖。

不僅如此，團隊還加了2個脯胺酸（proline）分子，設計出和新冠病毒本尊外殼棘蛋白一模一樣的蛋白，形狀固定為黏住細胞前的甜筒形。

經過美國國家衛生研究院疫苗研究大老葛拉漢（Barney Graham）旗下團隊的動物實驗，證明麥克萊倫的棘蛋白可以刺激免疫反應，產生高濃度有效中和抗體。

鑽研mRNA疫苗的莫德納，是第一個將麥克萊倫實驗室研發的棘蛋白，當作開發疫苗基礎的公司。

莫德納進入臨床只花66天
過去，一支疫苗從前期研究到進入一期人體臨床試驗，少則花3年，多則拖磨6年。從新冠病毒基因序列公布到進入一期臨床，過去從未成功開發出疫苗的莫德納，這一次只用了66天，創下紀錄。

美國藥廠很快如法炮製。

輝瑞與BNT合作的mRNA疫苗，和莫德納機制如出一轍，利用mRNA下指令給人體細胞，製造棘蛋白；而嬌生的腺病毒疫苗則是改造腺病毒，讓腺病毒帶著棘蛋白的DNA；Novavax的重組蛋白疫苗，則是在體外純化棘蛋白。


莫德納是這次美國政府大力支持的疫苗廠之一。圖為莫德納實驗室人員正在處理臨床受試者樣本。（達志影像／美聯社）

這些疫苗打進人體，都能讓免疫系統學會辨認新冠病毒，殲滅外敵。去年12月初，輝瑞-BNT及莫德納疫苗陸續得到緊急使用許可，保護力高達94%至95%。

這背後，是麥克萊倫團隊長年的研究心血。

麥克萊倫解構病毒的研究生涯，是從呼吸道融合病毒（RSV）開始。

這個5歲以下嬰幼兒最常得到的呼吸道病毒，幾乎和新冠病毒一樣狡猾。RSV用來打開細胞的蛋白也會變換形狀，麥克萊倫在2013年找到了讓RSV蛋白穩定形狀的方法，幫助改革RSV疫苗的開發。

麥克萊倫接著把眼光看向蛋白也會變形的冠狀病毒家族，從MERS、SARS近親中傳染力較低的人類冠狀病毒（HKU1）開始研究。

2017年，麥克萊倫和來自中國的博士後研究員王年爽成功發現，加上2個脯胺酸就能固定冠狀病毒棘蛋白的形狀，取棘蛋白的S和脯胺酸的P，將其稱之「S-2P」並申請專利。

不過，MERS或SARS疫情早已結束且死亡人數少，麥克萊倫團隊的發現令學界驚豔，但沒有藥廠有興趣做成疫苗。

直到去年1月，團隊用這個研究迅速固定新冠病毒棘蛋白形狀，老專利從乏人問津變得炙手可熱，第一代疫苗上市半年多來救了無數人。

但麥克萊倫沒有因此滿足，因為第一代技術還不夠好到所有人都能使用。

他接受《天下》電郵訪問指出，去年做出S-2P後，分發給世界各地100多個實驗室，「很快有人反映生產有困難，蓋茲基金會因此詢問是否有機會改進。」

產量增10倍、耐常溫技術問世
於是麥克萊倫找來謝慶霖，要繼續開發出更好的棘蛋白結構。在他指導下，謝慶霖很快找出了更好的方法——把棘蛋白加上6個脯胺酸，用「6倍」的字根，取名「HexaPro」。

和S-2P相較，HexaPro不只更穩定，產量也增加近10倍，較低的劑量就可以產生一樣多的中和抗體，降低生產成本。

「尤其用來開發次單位疫苗很有優勢，」麥克萊倫解釋。次單位疫苗，正是聯亞、高端兩家台灣疫苗廠所用的技術。

「冷凍、解凍3次，或是在常溫保存2、3天，或者加熱，它的形狀都不會改變，還是可以成為一個很好的抗原，」謝慶霖指出，其他研究單位發現HexaPro甚至可以在常溫存放1週，基本上不需要冷鏈。也就是說，可據此產出能常溫儲藏的疫苗。

去年7月，《科學》期刊刊出謝慶霖掛名第一作者的HexaPro論文後，也吸引了藥廠的注意。AZ已經洽談專利授權，準備與麥克萊倫合作，開發第二代疫苗。

有流感疫苗設備，就能產新冠疫苗
但是麥克萊倫希望這個更新、更好的研究，可以幫助疫苗嚴重缺乏的第三世界國家，盡快取得疫苗。

他不只決定要讓全球80個中低收入國家藥廠，不需權利金，就能使用此項技術開發新冠疫苗（NDV-HXP），也與美國頂尖的西奈山醫學院合作，用流感疫苗雞蛋製程生產新冠疫苗，一顆蛋就能生產5到10劑。

也就是說，即使是生技弱國，只要有流感疫苗設備，就有機會製造量大價廉的新冠疫苗，加速人民接種。

目前越南、泰國用HexaPro開發的疫苗，正在第一期臨床試驗，巴西、墨西哥也在發展。而澳洲生技公司Vaxxas甚至開發出微針貼片，不須注射就可以接種，臨床前數據樂觀。

實驗室仍忙，開始第三代研究
但謝慶霖說，實驗室仍然很忙，麥克萊倫已經帶著團隊著手構思第三代，要繼續從無窮盡的分子排列組合中，再找出更好的設計，「目標是產生一個可以抵禦所有冠狀病毒的抗原。」

這可以說是當今疫苗界的聖杯。

一支超級疫苗，可以抵禦過去20年禍害世界的SARS、MERS，和現在的新冠病毒所有變異株，以及極可能出現的，下一個冠狀病毒。

回過頭看，這些創紀錄的疫苗開發時程，其實不是運氣。

「研究需要數年或數十年時間，在大流行發生前就要提前投資，」麥克萊倫說，這場人類與病毒的賽跑，靠的是比賽開始之前，大量資金及扎實基礎研究的長期累積，「我希望有效的新冠疫苗快速發展能夠證明，為什麼廣泛資助基礎科學至關重要。」(責任編輯：王儷華)