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新冠疫苗奠基人光速拿诺奖!背后,两位不得志科学家的故事令人动容(组图)

2023-10-04 来源: 英国那些事儿 原文链接 评论9条

万众瞩目的诺贝尔生理学或医学奖获奖者公布:

授予Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士,以表彰两人“在核苷碱基修饰方面的发现,使得开发有效的针对COVID-19的mRNA疫苗成为可能”。

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(左:Karikó   右:Weissman)

简单来说就是,Karikó和Weissman两人的研究成果,是新冠mRNA疫苗得以成功问世的关键!

凭着毅力和执着,Karikó博士多年来锲而不舍地推进mRNA的研究,她一度缺乏经费,没有团队,没有教职,凭着一腔孤勇坚持科研。

之后她幸运遇到了志同道合的同伴Weissman,两人合作实现了技术突破。

这一切,由Karikó博士萌芽,之后开枝散叶,聚集了越来越多的学者,最终为人类开辟出了一条攻击疾病的新路!

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(Karikó博士)

艰难的起点

1955年,Katalin Karikó出生在匈牙利一个小镇,父亲是个屠夫,母亲是个图书管理员。家里虽然不富裕,但从小就对科学兴趣浓厚的Karikó,那时就立下了当科学家的志向。

她成绩优异,后来进入知名学府塞格德大学后,拿到了生物化学博士学位。之后进入匈牙利生物研究中心,继续从事生化领域的研究工作。

她当时主攻的方向就是mRNA, 但是干了很久,没有什么突破,也没有其他的研究成果。

好景不长,1985年,她的实验室突然断了经费,Karikó没有了出路,在多方努力后,她决定和丈夫前往美国寻找科研机会。

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(Karikó和丈夫女儿)

半年后,来到美国的Karikó在费城天普大学觅得一个职位,勉强维持生活。然而在学术上还是各种失败,没什么成果,直到最后大学再也不给她研究经费。

四年后,Karikó被宾夕法尼亚一位专家聘去当助理研究员。

在这里,Karikó生平第一次投入全部精力,研究信使核糖核酸,也就是通常所说的mRNA…

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(电子显微镜下的mRNA)

mRNA在当时是一个比较冷门,鲜少人愿意涉足的研究领域。

简单来说,mRNA的运用前景是这样的:

脱氧核糖核酸DNA是携带生物(包括人类)遗传信息的,而信使核糖核酸mRNA也广泛存在于人体内,它能从DNA转运遗传信息,带给细胞里的核糖体,指导核糖体合成相应的蛋白质。

所以,如果能找到办法操纵mRNA,就能指导人体合成相应的蛋白质,对抗某些许多特定的疾病。 这无异于一条治疗疾病的捷径!

“操控mRNA,激发人体细胞产生我们需要的蛋白质,从而治愈疾病”。

这幅图景看起来无比美好,却也被众多学者抨击为不切实际。  因为mRNA很脆弱,一旦把它从细胞分离出来之后,mRNA会在很短的时间里降解..

所以在很长的时间里,科学界没什么人在研究mRNA..

唯有Karikó坚信,一定能找到办法实现操控mRNA。

哪怕这条路无比坎坷,荆棘丛生…

命运的转折:遇见Drew Weissman博士

Karikó就这样继续着mRNA的研究,她工作异常刻苦,常常废寝忘食,但收入却少得可怜。

很长一段时间,她的年薪都没超过6万美元,却仍在困境中依旧坚持研究。

黑暗中摸索的Karikó,有了最初的构思:

把mRNA注射进入细胞里,诱导它们产生一种新的蛋白质(称为受体蛋白)。

然后Karikó和同事标记一些带有放射性物质的分子,这些分子是原来的细胞结合不了的。

如果注射mRNA之后,新细胞能结合这些放射性的分子,就说明mRNA成功诱导细胞产生了新蛋白!

这个实验看起来合理,却遭到了其他同行的一致嘲笑。

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(右:Karikó   左:Karikó的丈夫)

Karikó不顾冷嘲热讽,坚持做完了这个实验。

命运的一天到来了,Karikó和同事守在检测器前。

看着打印机跳出来数据,显示细胞里的确含有原先不存在的新蛋白。

也就是说,Karikó注射进细胞的mRNA,真的可以让细胞合成想要的新蛋白。

Karikó事后回忆,那一刻,她突然有了一种“造物主”的感觉…

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(Karikó近照)

谁能想到,研究刚刚有起色, Karikó便遭遇了当头一棒。

上司突然离开学校另谋出路,Karikó的研究刚刚出现曙光,便再度失去了支持。

除非有别的实验室愿意收留她,否则她很难继续留在宾夕法尼亚大学研究mRNA了。

那是一段令Karikó不堪回首的岁月,她从教授降职为研究员,还被检测出癌症,丈夫因签证被困匈牙利。

她投入大量精力研究的mRNA技术,到了难以为继的地步。

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(Karikó在实验室)

即便是这样艰难的环境下,Karikó依然没有停下对mRNA的研究。

那时候的Karikó,宛如黑暗中的孤勇者。

好在天无绝人之路…

1997年,宾夕法尼亚大学调来了一名新的学者,他就是Drew Weissman博士。

两人在复印机旁偶然相遇,Karikó聊起了自己不受待见的mRNA研究。

Weissman博士在一旁听得入了神。

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(Weissman博士)

Karikó越说越起劲,当场夸下一句海口:

“我能用mRNA做出任何东西(蛋白质)!”

Weissman博士也激动地问到:

“能作出艾滋病的疫苗吗?”

Karikó看着Weissman博士,斩钉截铁地说:

“当然,当然,我能做到!”

因为这句话,原本研究免疫系统的Weissman博士当场拍板决定:

联手Karikó,两人一起研究mRNA!

当时的Weissman 一直在做HIV疫苗方面的研究。也是一直没有突破。 学术生涯也不是很顺利。一方面也是因为HIV是一种很特殊的病毒。科学界一直搞不定,Weissman也属于搞不定的那其中一人。

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(左2:Karikó   右1:Weissman)

孤立无援地研究mRNA数年后,Karikó终于迎来了志同道合的战友。

有了Weissman博士的支持,多了点资金,多了点团队,Karikó终于可以大展拳脚了。

攻克mRNA技术

新的征程开启。Karikó 之前那个注射mRNA的试验是在培养皿里完成的。两人联手的第一步,是在动物身上复现曾经的实验。

注入mRNA,让小鼠的细胞产生新的受体蛋白。

然而,这一步很快遭遇了失败。

注射了mRNA过后的老鼠状态都很差,引发了很严重的炎症反应。

后来他们发现,之所以出现这样的结果,是因为动物的免疫系统会把mRNA当作外来物攻击,令它无法发挥应有的作用。

这又引出了另一个问题:

人体里每个细胞都能产生自己的mRNA,用来诱导DNA合成相应蛋白质,为什么Karikó和Weissman制造的mRNA会被免疫系统区别?

能不能让它也被免疫系统接纳呢?

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(tRNA形态图)

两人经过分析思考,找到了重要的突破口:

另一种名为转运RNA( tRNA)的物质,在进入动物体内后就不会被免疫系统攻击,只因它含有一种名为假尿嘧啶核苷( pseudouridine)的化学修饰,令它能骗过免疫系统的识别和反应。

如果给mRNA装上同样的化学修饰,不就能骗过免疫系统,进入细胞发挥作用了吗?

一段时间的研究攻关后,Karikó和Weissman果然成功给mRNA披上了化学修饰,让mRNA进入细胞后不受免疫系统攻击。

2005年,两人将这一研究成果写成了论文发表,这篇论文命运多舛,在被《自然》和《科学》两大期刊拒绝后,最终在《免疫学》杂志上发表了出来。

正是这篇在当时不大起眼的论文,成为了日后众多疫苗,基因药物得以成功的基石。

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(Karikó和Weissman的论文截图)

让mRNA在细胞里不受免疫系统攻击只是第一步。

接下来的难点是,怎样让大量mRNA顺利进入人体细胞?

要知道,mRNA是一种非常脆弱的分子,让它们像疫苗或药物一样,进入血管里运输,最终抵达细胞,是一个异常艰难的过程,很容易就被人体环境中的酶等物质撕碎。

要让mRNA抵达人体内后能渗入细胞,还需要给mRNA进一步穿上防弹衣,让它得以通过血液里的枪林弹雨。

好在这一切,已经有同行的成果可以直接应用,那就是名为脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticle,LNP)的技术。

这是一项80年代就开发出来的技术,开发者为加拿大学者Pieter Cullis教授。

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(Pieter Cullis教授近照)

脂质纳米粒(Lipid Nanoparticle,LNP)是Cullis教授开发的一种脂质纳米微粒,它由多层脂质体(liposome)组成。

研发的早期,医生经常使用LNP包裹一些抗癌化学药物,将它们护送到指定部位后进入细胞。

Karikó和Weissman开始思考,LNP能不能用来包裹mRNA,成为mRNA的防护盾呢?

答案是肯定的。

在这方面,Cullis教授早就做过一些尝试,但是发现无法克服LNP含有毒性,还附带有可撕裂细胞膜的电荷等毛病。

到了2004年,一位名叫MacLachlan的学者接过了接力棒,他花了几年时间,使用可电离脂质进行尝试,最终克服了以上几大难点。

成功解决了给mRNA穿防弹衣的问题。

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(MacLachlan教授)

之后的几年里,Karikó和Weissman的研究再度陷入经费短缺,无人关心的境地。

mRNA技术大规模运用于人体也依旧停留在理论阶段,

要实际运用,需要一个契机。

只是谁也没想到,这样一个的关键契机,竟然是新冠疫情带来的。

2020年,新冠疫情在全球大范围肆虐。这一年,为了研发出有效的对抗新冠病毒的mRNA疫苗,世界各国各大医药都拿出了资金来支持。

Karikó所在的德国BioNTech和美国辉瑞公司合作,有了大笔资金支持。同时还拉来了MacLachlan领导的LNP团队。

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(Weissman和Karikó)

mRNA技术团队,和mRNA“防弹衣”团队首次聚集到了一起。

中国科学家发布了病毒的DNA测序。各国的研究人员就可以在此基础上进一步研究对应所需的mRNA,从而在实验室里合成出来。

再用卡里科和魏斯曼当年发明的方法对mRNA进行修饰,以绕过人体的免疫机制。

随后又用了MacLachlan领导团队的LNP技术,把修饰过的mRNA包进磷脂保护层中。从而制成了疫苗。

在各路资源和资金的加持下,最快的公司才花了10周就开始了小鼠实验。

2020年的4月开始了第一次人体临床实验。

后面欧美主要的疫苗都是莫德纳和BioNTech-辉瑞两个公司的mRNA疫苗..

如今,Karikó和Weissman博士因为当年的mRNA修饰技术获得诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。

拯救成千上万生命的mRNA疫苗因他们的研究得以诞生。

未来,艾滋病,各种癌症,罕见病疫苗和药物,也可能在他们奠定的mRNA基石下得以诞生。

目前已经有不少临床研究在用mRNA做癌症的疫苗。包括黑色素瘤、胰腺癌和肺癌的mRNA疫苗。在临床试验中的效果都很不错。

感谢Karikó的坚持不懈,感谢Weissman的慧眼识珠,此刻,他们是名副其实的人类之光!

今日评论 网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网站立场。
最新评论(9)
NPC
NPC 2023-10-04 回复
动容个屁 过二十年发现前几年打的疫苗和心血管疾病 癌症 有直接的相关性的时候 这奖要收回去么?
陳嘉嘉_Rachel
陳嘉嘉_Rachel 2023-10-04 回复
虽然我们…… 但我们赢了
sammi3636
sammi3636 2023-10-04 回复
先表示敬畏,再喊“中国科学家加油!”
alice出国要减肥
alice出国要减肥 2023-10-04 回复
诺贝尔奖很多都是假的,中国人不必过于纠结,事实上诺贝尔奖很多违背了诺贝尔当初的心愿
劳Billion
劳Billion 2023-10-04 回复
中国人加油!


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