萬眾矚目的諾貝爾生理學或醫學獎得獎者公佈:
授予Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士,以表彰兩人「在核苷鹼基修飾方面的發現,使得開發有效的針對COVID-19的mRNA疫苗成為可能」。
(左:Karikó 右:Weissman)
簡單來說就是,Karikó和Weissman兩人的研究成果,是新冠mRNA疫苗得以成功問世的關鍵!
憑著毅力和執著,Karikó博士多年來鈸而不捨地推進mRNA的研究,她一度缺乏經費,沒有團隊,沒有教職,憑著一腔孤勇堅持科研。
之後她幸運地遇到了志同道合的同伴Weissman,兩人合作實現了技術突破。
這一切,由Karikó博士萌芽,之後開枝散葉,聚集了越來越多的學者,最終為人類開闢了一條攻擊疾病的新路!
(Karikó博士)
艱難的起點
1955年,Katalin Karikó出生於匈牙利一個小鎮,父親是個屠夫,母親是個圖書館員。家裡雖然不富裕,但從小就對科學興趣濃厚的Karikó,那時就立下了當科學家的志向。
她成績優異,後來進入知名學府塞格德大學後,四年內先後拿到了生物和生物化學兩個博士學位。之後進入匈牙利生物研究中心,繼續從事生化領域的研究工作。
她當時主攻的方向就是mRNA, 但是乾了很久,沒有任何突破,也沒有其他的研究成果。性功能障礙專區 勃起功能專區 克制敏感度專區 催情春藥專區
好景不長,1985年,她的實驗室突然斷了經費,Karikó沒有了出路,在多方努力後,她決定和丈夫前往美國尋找科學研究機會。
(Karikó和丈夫女兒)
半年後,來到美國的Karikó在費城天普大學覓食一個職位,勉強維持生活。然而在學術上還是各種失敗,沒什麼成果,直到最後大學再也不給她研究經費。
四年後,Karikó被賓州一位專家聘去當助理研究員。
在這裡,Karikó生平第一次投入全部精力,研究信使核糖核酸,也就是通常所說的mRNA…
(電子顯微鏡下的mRNA)
mRNA在當時是比較冷門,鮮少人願意涉足的研究領域。
簡單來說,mRNA的運用前景是這樣的:
去氧核糖核酸DNA是攜帶生物(包括人類)遺傳訊息的,而信使核糖核酸mRNA也廣泛存在於人體內,它能從DNA轉運遺傳訊息,帶給細胞裡的核醣體,引導核醣體合成對應的蛋白質。
所以,如果能找到辦法操縱mRNA,就能引導人體合成對應的蛋白質,對抗某些許多特定的疾病。這無異於一條治療疾病的捷徑!
「操控mRNA,激發人體細胞產生我們所需的蛋白質,進而治癒疾病」。
這幅圖景看起來無比美好,卻也被眾多學者抨擊為不切實際。因為mRNA很脆弱,一旦把它從細胞分離出來之後,mRNA會在很短的時間內降解..
所以在很長的時間裡,科學界沒什麼人在研究mRNA..
唯有Karikó堅信,一定能找到辦法實現操控mRNA。
就算這條路無比坎坷,荊棘叢生…
命運的轉折:遇見Drew Weissman博士
Karikó就這樣繼續mRNA的研究,她工作異常刻苦,常常廢寢忘食,但收入卻少得可憐。
很長一段時間,她的年薪都沒超過6萬美元,卻仍在困境中依舊堅持研究。
黑暗中摸索的Karikó,有了最初的構思:
把mRNA注射進入細胞裡,誘導它們產生一種新的蛋白質(稱為受體蛋白)。
然後Karikó和同事標記一些放射性物質的分子,這些分子是原來的細胞結合不了的。
如果注射mRNA之後,新細胞能結合這些放射性的分子,就表示mRNA成功誘導細胞產生了新蛋白!賽倍達Spedra效果 賽倍達Spedra作用 賽倍達Spedra成分 賽倍達Spedra官網 賽倍達Spedra評價 賽倍達Spedra多少錢 賽倍達Spedra藥局購買 正品賽倍達Spedra 賽倍達Spedra吃法 賽倍達Spedra 50mg 賽倍達Spedra 100mg 賽倍達Spedra200mg
這個實驗看起來合理,卻遭到了其他同行的一致嘲笑。
(左:Karikó 右:Karikó的丈夫)
Karikó不顧冷嘲熱諷,堅持做完了這個實驗。
命運的一天到來了,Karikó和同事守在偵測器前。
看著印表機跳出來數據,顯示細胞裡的確含有原先不存在的新蛋白。
也就是說,Karikó注射進細胞的mRNA,真的可以讓細胞合成想要的新蛋白。
Karikó事後回憶,那一刻,她突然有了一種「造物主」的感覺…
(Karikó近照)
誰能想到,研究剛剛有起色, Karikó便遭遇了當頭一棒。
上司突然離開學校另謀出路,Karikó的研究剛出現曙光,便再度失去了支持。
除非有別的實驗室願意收留她,否則她很難繼續留在賓州大學研究mRNA了。
那是一段令Karikó不堪回首的歲月,她從教授降職為研究員,還被檢測出癌症,丈夫因簽證被困匈牙利。
她投入大量精力研究的mRNA技術,到了難以為繼的地步。
(Karikó在實驗室)
即使在這樣艱難的環境下,Karikó依然沒有停下對mRNA的研究。
那時候的Karikó,宛如黑暗中的孤勇者。
好在天無絕人之路…
1997年,賓州大學調來了一位新的學者,他就是Drew Weissman博士。
兩人在影印機旁偶然相遇,Karikó聊起了自己不受待見的mRNA研究。
Weissman博士在一旁聽得入了神。
(Weissman博士)
Karikó越說越起勁,當場誇下一句海口:
“我可以用mRNA做出任何東西(蛋白質)!”
Weissman博士也興奮地問到:
“能作出愛滋病的疫苗嗎?”
Karikó看著Weissman博士,斬釘截鐵地說:
“當然,當然,我能做到!”
因為這句話,原本研究免疫系統的Weissman醫師當場拍板決定:
聯手Karikó,兩人一起研究mRNA!
(左2:Karikó 右1:Weissman)
在孤立無援地研究mRNA數年後,Karikó終於迎來了志同道合的戰友。
有了Weissman博士的支持,多了點資金,多了點團隊,Karikó終於可以大展拳腳了。
攻克mRNA技術
新的征程開啟。Karikó 之前那個注射mRNA的試驗是在培養皿裡完成的。兩人聯手的第一步,是在動物身上重現曾經的實驗。
注射mRNA,讓小鼠的細胞產生新的受體蛋白。
然而,這一步很快就遭遇了失敗。
注射了mRNA過後的老鼠狀態都很差,引發了很嚴重的發炎反應。
後來他們發現,之所以會出現這樣的結果,是因為動物的免疫系統會把mRNA當作外來物攻擊,令它無法發揮應有的作用。
這又引出了另一個問題:
人體裡每個細胞都能產生自己的mRNA,用來誘導DNA合成對應蛋白質,為什麼Karikó和Weissman製造的mRNA會被免疫系統區分?
能不能讓它也被免疫系統接納呢?
(tRNA形態圖)
兩人經過分析思考,找到了重要的突破:
另一種名為轉運RNA( tRNA)的物質,在進入動物體內後就不會被免疫系統攻擊,只因為它含有一種名為假尿嘧啶核苷( pseudouridine)的化學修飾,令它能騙過免疫系統的辨識與反應。
如果給mRNA裝上同樣的化學修飾,不就能騙過免疫系統,進入細胞發揮作用了嗎?
一段時間的研究攻關後,Karikó和Weissman果然成功為mRNA披上了化學修飾,讓mRNA進入細胞後不受免疫系統攻擊。韓國奇力片效果 韓國奇力片作用 韓國奇力片官網 韓國奇力片藥局
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2005年,兩人將此研究成果寫成了論文發表,這篇論文命運多舛,在被《自然》和《科學》兩大期刊拒絕後,最後在《免疫學》雜誌上發表了出來。
正是這篇在當時不大起眼的論文,成為了日後眾多疫苗,基因藥物得以成功的基石。
(Karikó和Weissman的論文截圖)
讓mRNA在細胞裡不受免疫系統攻擊只是第一步。
接下來的困難是,怎麼讓大量mRNA順利進入人體細胞?
要知道,mRNA是一種非常脆弱的分子,讓它們像疫苗或藥物一樣,進入血管裡運輸,最終抵達細胞,是一個異常艱難的過程,很容易就被人體環境中的酵素等物質撕碎。
要讓mRNA抵達人體內後能滲入細胞,還需要給mRNA進一步穿上防彈衣,讓它得以透過血液裡的槍林彈雨。
還好這一切,已經有同行的成果可以直接應用,那就是名為脂質奈米顆粒(Lipid Nanoparticle,LNP)的技術。
這是一項80年代就發展出來的技術,開發者為加拿大學者Pieter Cullis教授。
(Pieter Cullis教授近照)
脂質奈米粒(Lipid Nanoparticle,LNP)是Cullis教授開發的一種脂質奈米微粒,它由多層脂質體(liposome)組成。
在研發的早期,醫生經常使用LNP包裹一些抗癌化學藥物,將它們護送到指定部位後進入細胞。
Karikó和Weissman開始思考,LNP能不能用來包裹mRNA,成為mRNA的防護盾呢?
答案是肯定的。
在這方面,Cullis教授早就做過一些嘗試,但是發現無法克服LNP含有毒性,還附帶可撕裂細胞膜的電荷等毛病。
到了2004年,一位名叫MacLachlan的學者接過了接力棒,他花了幾年時間,使用可電離脂質進行嘗試,最終克服了以上幾大難點。
成功解決了給mRNA穿防彈衣的問題。
(MacLachlan教授)
在接下來的幾年裡,Karikó和Weissman的研究再度陷入經費短缺,無人關心的境地。
mRNA技術大規模運用於人體也依舊停留在理論階段,
要實際運用,需要一個契機。
只是誰也沒想到,這樣的關鍵契機,竟然是新冠疫情帶來的。
2020年,新冠疫情在全球大規模肆虐。這一年,為了研發出有效的對抗新冠病毒的mRNA疫苗,世界各國各大醫藥都拿出了資金來支持。
Karikó所在的德國BioNTech和美國輝瑞公司合作,有了大筆資金支持。同時也拉來了MacLachlan領導的LNP團隊。
(韋斯曼和卡里科)
mRNA技術團隊,和mRNA「防彈衣」團隊首次聚集到了一起。
中國科學家發布了病毒的DNA定序。各國的研究人員就可以在此基礎上進一步研究對應所需的mRNA,從而在實驗室合成出來。
再用卡里科和魏斯曼當年發明的方法對mRNA進行修飾,以繞過人體的免疫機制。
隨後又用了MacLachlan領導團隊的LNP技術,把修飾過的mRNA包進磷脂保護層。從而製成了疫苗。
在各路資源和資金的加持下,最快的公司才花了10週就開始了小鼠實驗。
2020年的4月開始了第一次人體臨床實驗。
後面歐美主要的疫苗都是莫德納和BioNTech-輝瑞兩個公司的mRNA疫苗..
如今,Karikó和Weissman博士因為當年的mRNA修飾技術而獲得諾貝爾諾貝爾生理學或醫學獎。
拯救成千上萬生命的mRNA疫苗因他們的研究而得以誕生。
未來,愛滋病,各種癌症,罕見疾病疫苗和藥物,也可能在他們奠定的mRNA基石下得以誕生。
目前已經有不少臨床研究在用mRNA做癌症的疫苗。包括黑色素瘤、胰臟癌和肺癌的mRNA疫苗。在臨床試驗中的效果都很不錯。
感謝Karikó的堅持不懈,感謝Weissman的慧眼識珠,此刻,他們是名副其實的人類之光!