2023 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予 mRNA 研究的兩名科學(xué)家，卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）和德魯·魏斯曼（Drew Weissman）：

因?yàn)槿暌咔椋琺RNA疫苗名聲大噪。

但卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）和德魯·魏斯曼（Drew Weissman）在mRNA疫苗領(lǐng)域的決定性貢獻(xiàn)，已經(jīng)有了18年之久。

而卡塔林·卡里科，更是在這個(gè)領(lǐng)域的耕耘更是接近50年之久。

她的研究之路，一開(kāi)始充滿(mǎn)坎坷和荊棘。

20世紀(jì)七八十年代，DNA克隆技術(shù)飛速發(fā)展，成為前沿?zé)衢T(mén)領(lǐng)域。但卡塔林·卡里科卻在1978年以研究生的身份，進(jìn)入相對(duì)偏門(mén)的mRNAl領(lǐng)域。

站在那個(gè)年代的角度來(lái)說(shuō)的話(huà)，卡塔林·卡里科可以說(shuō)是，掉進(jìn)了天坑專(zhuān)業(yè)。

1982年，她獲得匈牙利塞格德大學(xué)生物化學(xué)博士學(xué)位，但到了1985年，博士后期間，實(shí)驗(yàn)室便失去了資助，導(dǎo)致她的研究工作進(jìn)行不下去了。

可謂是一畢業(yè)就失業(yè)。

她不得不和丈夫帶著兩歲的女兒，離開(kāi)匈牙利前往美國(guó)。

其女兒正是賽艇名將蘇珊·弗朗西亞，后來(lái)兩次獲得賽艇奧運(yùn)冠軍。

由于匈牙利限制只能攜帶100英鎊，一家三口面對(duì)巨大的生活壓力，甚至不惜賣(mài)車(chē)，在黑市上買(mǎi)了900英鎊，用泰迪熊偷運(yùn)到了美國(guó)。

1985年~1988年，卡塔林·卡里科在費(fèi)城天普大學(xué)擔(dān)任研究員，她的工作研究的是dsRNA在艾滋病等疾病方面的治療。

這段時(shí)間的研究工作，讓卡塔林·卡里科對(duì)mRNA與疾病的關(guān)系，有了更深入的思考。

1989年，卡塔林·卡里科進(jìn)入賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院，以助理研究員的身份，參與到了心臟病專(zhuān)家埃利奧特·巴納森（Elliot Barnathan）的實(shí)驗(yàn)室工作中。

2022年，卡塔林·卡里和埃利奧特·巴納森（右一）

這一次，她再次回到了自己的mRNA領(lǐng)域。

埃利奧特·巴納森實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過(guò)體外合成mRNA，再引入細(xì)胞，嘗試合成新的蛋白質(zhì)。

作為轉(zhuǎn)錄自信使核糖核酸，mRNA可以攜帶生物體的所有遺傳信息。

雖然從事后諸葛亮的角度來(lái)看，只要解決了相應(yīng)技術(shù)問(wèn)題，mRNA進(jìn)入細(xì)胞，自然是能合成新蛋白質(zhì)的。

然而在那個(gè)年代，這條路的技術(shù)是被堵死的，不僅團(tuán)隊(duì)的研究方向還遭到了人們的嘲笑。甚至卡塔林·卡里科還因英語(yǔ)說(shuō)得不夠標(biāo)準(zhǔn)，而遭到歧視，被視為“二等公民”。

不過(guò)卡塔林·卡里科和埃利奧特·巴納森很快便有了突破。

他們把受體蛋白對(duì)應(yīng)的mRNA注射進(jìn)入細(xì)胞，然后再把能與受體蛋白結(jié)合的分子添加反射性標(biāo)記。如果細(xì)胞合成物中能夠檢測(cè)到放射性標(biāo)記，那就說(shuō)明，注射進(jìn)入細(xì)胞的mRNA能夠生成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。

最后，他們成功了。

這讓卡塔林·卡里科十分興奮，她甚至有一種，自己是【創(chuàng)造生命的神】的感覺(jué)。

然而，埃利奧特·巴納森并沒(méi)有看好這一份研究。

由于mRNA領(lǐng)域?qū)嵲跊](méi)有錢(qián)途，1990年，他離開(kāi)研究室，加入了生物技術(shù)公司。

多年以后，埃利奧特·巴納森遺憾的表示，誰(shuí)也想不到，后來(lái)mRNA領(lǐng)域會(huì)成為資本熱捧的對(duì)象。

埃利奧特·巴納森的離開(kāi)，卻苦了卡塔林·卡里科。

她不得不在這一年，開(kāi)始自己申請(qǐng)研究經(jīng)費(fèi)。

或許是因?yàn)榘＠麏W特·巴納森的離開(kāi)，讓賓夕法尼亞大學(xué)對(duì)mRNA領(lǐng)域更加輕視，又或者因?yàn)榭ㄋ帧たɡ锟浦挥兄硌芯繂T的身份（甚至沒(méi)有晉升通道），她mRNA相關(guān)科研項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)屢屢被拒。

甚至到了1995年，她都沒(méi)有申請(qǐng)到科研經(jīng)費(fèi)。

再加上，她這個(gè)期間研究的主要方向，通過(guò)mRNA技術(shù)合成血管擴(kuò)張分子也以失敗告終。賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院決定將她掃地出門(mén)。

然而雪上加霜的，這個(gè)時(shí)候的她被檢測(cè)出患了癌癥，而丈夫更是遠(yuǎn)在萬(wàn)里，因?yàn)楹炞C問(wèn)題困在了匈牙利。

卡塔林·卡里科的研究生涯，迎來(lái)了真正的至暗時(shí)刻。

為了留在賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院，她不得不提出降職降薪的要求。

1997年，卡塔林·卡里科與賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院新教員德魯·魏斯曼（Drew Weissman）相遇。

這個(gè)相遇，讓他們兩人的研究生涯，都打開(kāi)了光明之門(mén)。

卡塔林·卡里科有技術(shù)，德魯·魏斯曼有想法和研究資源，二人一拍即合，組成研究室，開(kāi)始了對(duì)mRNA技術(shù)的全力開(kāi)發(fā)。

擺在他們面前的最大難題是：

他們發(fā)現(xiàn)，外來(lái)的mRNA進(jìn)入人體，會(huì)激活細(xì)胞里的Toll樣受體（Toll-likereceptors, TLR）[1]，從而遭到免疫系統(tǒng)的攻擊，引起炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致受體蛋白合成失效。

所以，需要一招“瞞天過(guò)海”，來(lái)解決免疫攻擊問(wèn)題。

卡塔林·卡里科通過(guò)以前的研究，猜測(cè)是尿嘧啶（U）激活了Toll樣受體。

因此后續(xù)的研究，他們修改了外來(lái)RNA基因序列中的單個(gè)堿基，通過(guò)了假尿苷酸取代了尿嘧啶。

果然，修飾后的mRNA，注射進(jìn)入身體內(nèi)，真的躲過(guò)了免疫系統(tǒng)的攻擊，不再引起炎癥反應(yīng)[2]。

終于，他們?nèi)〉昧薽RNA疫苗/藥物的關(guān)鍵性成果。

或許因?yàn)楫?dāng)年對(duì)mRNA的普遍性不重視，這篇諾貝爾級(jí)別的論文，卻遭到了《Nature》的拒稿。

當(dāng)然，要讓藥物/疫苗發(fā)揮效果，還需要解決運(yùn)載問(wèn)題。

這也是小分子疫苗/藥物領(lǐng)域，需要解決的重要問(wèn)題。不少理論可行的藥物最終臨床折戟，便是因?yàn)闊o(wú)法解決運(yùn)載問(wèn)題。

mRNA分子進(jìn)入人體，是會(huì)被酶剪切然后代謝掉的。

因此要讓mRNA藥物或者疫苗最終可行，所以還需要一招“藏形匿影”，來(lái)保全自身。

目前mRNA疫苗，是通過(guò)納米脂質(zhì)體（LNP）來(lái)運(yùn)載的。

這個(gè)技術(shù)可以追溯到1978年，利用脂質(zhì)體包裹mRNA，運(yùn)載進(jìn)入動(dòng)物或者人體內(nèi)[3]。

巧合的是，這正式卡塔林·卡里科進(jìn)入mRNA領(lǐng)域的這一年。

之所以要用脂質(zhì)體包裹，是因?yàn)楹怂崾秦?fù)電荷的，正電荷的脂質(zhì)包裹，不僅能起到保護(hù)作用，還有助于mRNA穩(wěn)定。

但早些年發(fā)現(xiàn)的脂質(zhì)，包封效果差，所以很難起到很好的臨床效果。

2005年，也正是卡塔林·卡里科和德魯·魏斯曼發(fā)表關(guān)鍵性論文的這一年，新成立的Arbutus公司發(fā)明了納米脂質(zhì)體。

通過(guò)四類(lèi)脂質(zhì)配比，包裹遞送mRNA，取得了很好的運(yùn)載保護(hù)效果。

也就是說(shuō)，2005年前后，mRNA疫苗/藥物已經(jīng)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

也是從這個(gè)時(shí)間開(kāi)始，mRNA領(lǐng)域開(kāi)始了各種技術(shù)和專(zhuān)利之爭(zhēng)。

2013年，Moderna與阿斯利康開(kāi)發(fā)一個(gè)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子mRNA[4]，這個(gè)方向和卡塔林·卡里科曾經(jīng)失敗的方向很接近，再加上賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院不再續(xù)聘，卡塔林·卡里科加入了BioNTech，出任高級(jí)副總裁。

在這之后，卡塔林·卡里科繼續(xù)發(fā)表了不少和mRNA藥物/疫苗相關(guān)的重磅論文，并參與了包括新冠病毒在內(nèi)的各種病毒mRNA疫苗的研究工作[5][6][7][8]。

同時(shí)，全球范圍內(nèi)，mRNA疫苗迎來(lái)爆發(fā)，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了HIV、寨卡病毒、狂犬病毒、流感、埃博拉、瘧原蟲(chóng)、呼吸道合包病毒等mRNA疫苗。并因新冠mRNA疫苗的成功，而到達(dá)了巔峰。

卡塔林·卡里科的人生也徹底完成了逆襲。

參考

1. ^Karikó K, Ni H, Capodici J, et al. mRNA is an endogenous ligand for Toll-like receptor 3[J]. Journal of Biological Chemistry, 2004, 279(13): 12542-12550.
2. ^Karikó K, Buckstein M, Ni H, et al. Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA[J]. Immunity, 2005, 23(2): 165-175.
3. ^Dimitriadis G J. Translation of rabbit globin mRNA introduced by liposomes into mouse lymphocytes[J]. Nature, 1978, 274(5674): 923-924.
4. ^Zangi L, Lui K O, Von Gise A, et al. Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction[J]. Nature biotechnology, 2013, 31(10): 898-907.
5. ^Sahin U, Karikó K, Türeci ?. mRNA-based therapeutics—develo** a new class of drugs[J]. Nature reviews Drug discovery, 2014, 13(10): 759-780.
6. ^Pardi N, Tuyishime S, Muramatsu H, et al. Expression kinetics of nucleoside-modified mRNA delivered in lipid nanoparticles to mice by various routes[J]. Journal of Controlled Release, 2015, 217: 345-351.
7. ^Pardi N, Hogan M J, Pelc R S, et al. Zika virus protection by a single low-dose nucleoside-modified mRNA vaccination[J]. Nature, 2017, 543(7644): 248-251.
8. ^Sahin U, Muik A, Derhovanessian E, et al. COVID-19 vaccine BNT162b1 elicits human antibody and TH1 T cell responses[J]. Nature, 2020, 586(7830): 594-599.