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2023-10-02 20:37
诺贝尔生理或医学奖:意料之外,却又情理之中

本文来自微信公众号:biokiwi (ID:biokiwi),作者:bio kiwi,头图来自:视觉中国

文章摘要
本文介绍了2023年诺贝尔生理或医学奖的获得者Katalin Karikó和Drew Weissman,以及他们对mRNA疫苗研究的贡献。文章讨论了mRNA疫苗的历史和实现过程,并解释了Katalin Karikó和Drew Weissman如何解决了mRNA疫苗研发中的关键问题。

• Katalin Karikó和Drew Weissman的研究打破了mRNA疫苗研发的关键技术壁垒。

• mRNA疫苗的快速研发和应用在新冠疫情中发挥了重要作用。

• mRNA技术的出现挽救了许多生命,未来有更多的应用前景。

2023年10月2日,诺贝尔生理或医学奖颁发给了Katalin Karikó 和Drew Weissman,以表彰他们对于核苷酸修饰的研究,对于mRNA疫苗研究做出的贡献。


Katalin Karikó 和Drew Weissman | 图源:Nobel Prize


mRNA疫苗,这项大家都不陌生的研究获得诺贝尔奖,显然是有些意料之外,但又显然在情理之中的。


mRNA疫苗的实现并不简单


疫苗的历史最早可以追溯到数百年前的天花疫苗——用灭活的天花病毒,来激活免疫系统形成记忆,进而预防可能发生的下一次流行病毒的感染。


近百年过去了,虽然各种疫苗迅速迭代,但是遵循的方式仍然是类似的:寻找安全无害的一些病毒抗原特征,激活免疫反应,形成记忆免疫。


这套方法行之有效,但却也有一个关键“痛点”——不够快。要形成无毒性的病毒,不论是灭活,还是重组,亦或者构建病毒载体,都需要大量的实验操作,这就无法应对流行病的快速发生。


mRNA疫苗发明前大部分疫苗的作用机制 | 图源:Nobel Prize


怎么样才能更快?合成RNA序列显然比操作病毒更快、更可变,而且RNA可以快速生成蛋白质,这样我们就能控制更安全、更快速的病毒抗原形成。这个想法的出现很自然。但是实现起来就没那么简单。


一个关键问题是mRNA特别容易降解。容易到什么程度?能降解RNA的各种蛋白酶无处不在,甚至在空气中都有,以至于即使是如今,提取RNA都需要在一定洁净的空间提取才能提取成功。


同时另一个问题是,打进去一个体外的mRNA,很可能在在mRNA翻译形成蛋白质之前,它就会引发不必要的免疫炎症反应提前被降解消灭掉了。


第一个问题早在1989年就有解决方案了:利用人工设计的脂质体,就能将mRNA完整地传递转染到动物体内的细胞中,而不会被降解。


问题就卡在了第二个问题上,而解决这第二个技术壁垒的,就是此次获奖的Katalin Karikó 和Drew Weissman。


修饰后的mRNA不会引发炎症反应


Katalin Karikó 和Drew Weissman研究发现,如果给mRNA加上一些修饰作用,事情可能就变得不一样了。没加修饰的RNA一进入体内就引发了免疫反应,但是加了修饰的mRNA,进入体内就能安全地存在并开始抗原蛋白的翻译过程。


这打破了mRNA疫苗研发最关键的一步技术壁垒。


mRNA疫苗在新冠流行的控制中发挥了重要的作用


这项研究于2005年完成,就此打开了未来十几年的mRNA疫苗研究,也在过去三年间成为了生物医学的明星技术。


在这之后的故事,想必大家都有所了解了。


意料之外:三年疫情的快速研发


意料之外,是没想到平日里谨慎如诺贝尔奖,会颁发给一项争议不小且近几年如此热门的一项技术。


mRNA疫苗虽然技术壁垒早在十几年前就已经开始,但是真正大规模使用,还是前两年的新冠病毒(SARS-CoV-2)大流行时期,即使到了今天,大家也仍在讨论是否要针对新冠病毒接着打“加强针”。


实际上,早在2019年新冠病毒出现之前,mRNA疫苗的研发就已经开始,比如狂犬病病毒、寨卡病毒等等,但是一方面是疾病比较“小众”,另一方面是批准流程也没那么快,所以还比较悄无声息,也没有正式投入使用。


不同疫苗的优缺点 | 图源:Wikipedia


而到了2019年,因为疫情的快速流行,mRNA疫苗“速度快”的优势一下子体现了出来,加上新冠的势不可当,使得mRNA疫苗的批准一下就加快了,也就一下子火了起来。


但是也正因为时间较短,用的比较急,也就给人们带来了一些担忧:一方面因为mRNA容易降解,因此存储条件往往也比较严格,需要在零下60~80摄氏度的条件下,这不是全世界各地哪里都能实现的,运输也就有了难度;


另一方面,在2020年正式用于新冠,也是mRNA疫苗的第一次亮相,技术是否成熟?临床实验批准的太快会不会有问题?会不会有很强的副作用?这就带来了一些不确定性。


情理之中:没有它过去三年人类可能更加困难


虽然意料之外,但是也在情理之中。


其实早在2021年,这两位科学家已经获得了2021年的拉斯克奖(也是最著名的“诺奖风向标”),而它本来就是去年的诺奖大热门之一。


一方面,抛开mRNA疫苗存在的可能问题,两位科学家对mRNA疫苗技术壁垒打破的贡献,已经是未来各种传染病治疗的关键一步,值得这样的嘉奖。


同时,这项技术其实远不止于疫苗,mRNA可以进入人体,就意味着各种需要快速设计的生物分子药物都成为了可能,未来这项技术仍有不小的前景。


另一方面,就过去三年mRNA疫苗的表现来看,这项技术的出现挽回了多少生命,可能已经无法确切地统计出来了,可以说,假如没有这项技术,可能疫情的结束远没有那么快。


不过历史没有假设,但是我们却能期待未来。未来会有哪些更关键的mRNA技术产生的生物药物或疫苗,他们会发挥什么样的作用,让我们拭目以待。


本文来自微信公众号:biokiwi (ID:biokiwi),作者:bio kiwi

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