使新冠疫苗成為可能的研究人員獲得諾貝爾獎

全球數(shù)十億人已獲得輝瑞或莫德納新型冠狀病毒肺炎-19疫苗。這些疫苗的快速發(fā)展改變了大流行病，提供針對嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒-2病毒.

但是，如果沒有開創(chuàng)性的工作，這些疫苗是不可能的。今年的獲獎?wù)?/a>幾十年前的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士因其對mRNA生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)而獲得了享有盛譽的獎項。這對夫婦是第一個發(fā)現(xiàn)一種修飾mRNA的方法，使其能夠成功地傳遞到細胞中并由它們復(fù)制。

他們的發(fā)現(xiàn)不僅是COVID-19疫苗開發(fā)不可或缺的一部分，而且還可能導(dǎo)致許多其他療法的開發(fā)，例如用于癌癥.

一生的工作

Karikó是匈牙利生物化學(xué)家，Weissman是美國醫(yī)生科學(xué)家。兩人于1985年開始合作，當(dāng)時Karikó是賓夕法尼亞大學(xué)的博士后研究員，Weissman已經(jīng)在那里擔(dān)任免疫學(xué)家。他們對如何使用mRNA來制造新療法有著共同的興趣。

信使RNA（更廣為人知的mRNA）是生命必不可少的分子。它是在體內(nèi)由我們自己的DNA在一個稱為翻譯的過程中制造的。DNA是我們制造蛋白質(zhì)的特殊編碼說明書，蛋白質(zhì)是體內(nèi)物質(zhì)的基石。

我們的mRNA復(fù)制并將這些遺傳指令從我們的DNA傳遞到我們的細胞。然后，細胞制造它們被指示的任何蛋白質(zhì)，例如血紅蛋白，它幫助紅細胞在身體周圍攜帶氧氣。

Karikó和Weissman認(rèn)為，如果有可能控制這一過程，mRNA可以用來指導(dǎo)細胞基本上自己治愈。但在他們開始合作時，其他研究人員試圖做到這一點并沒有成功。

研究人員在開始工作時面臨著兩大挑戰(zhàn)。首先是能夠阻止宿主對修飾的mRNA產(chǎn)生免疫反應(yīng)。第二個是能夠安全地將mRNA遞送到宿主中而不會降解。

要了解他們?nèi)绾慰朔谝粋€障礙，了解mRNA的結(jié)構(gòu)非常重要。通常，mRNA分子含有四種稱為堿基（核苷）的較小分子：A（腺嘌呤），U（尿苷），G（鳥嘌呤）和C（胞嘧啶）。這些堿基的不同序列可以串在一起以產(chǎn)生mRNA分子的基礎(chǔ)。

在早期的實驗中，Karikó和Weismann發(fā)現(xiàn)將正常的mRNA分子注射到小鼠體內(nèi)會導(dǎo)致免疫反應(yīng)。這意味著小鼠的免疫系統(tǒng)將新的mRNA視為入侵病原體，免疫細胞會破壞它，而不是復(fù)制它。

所以研究人員修改了U核苷產(chǎn)生假尿苷，一種穩(wěn)定RNA結(jié)構(gòu)的化合物。當(dāng)他們用修飾的mRNA重復(fù)實驗時，小鼠表現(xiàn)出無免疫反應(yīng).

但Karikó和Weismann仍然面臨著第二個挑戰(zhàn)，即能夠在不降解的情況下提供定制的mRNA。

他們決定使用脂質(zhì)（納米顆粒）來傳遞它。這些脂肪化合物是細胞膜的重要組成部分，控制進出細胞的物質(zhì)。特殊制造的脂質(zhì)允許mRNA分子待交付不會被免疫系統(tǒng)降解或分解。

Karikó和Weissman的研究成功地消除了以前在臨床上使用mRNA的障礙。能夠指示身體復(fù)制幾乎任何無害的蛋白質(zhì)，可能具有治療一系列疾病甚至防止病毒感染的潛力。

新冠疫苗

當(dāng)他們的研究首次發(fā)表時，它并沒有獲得備受關(guān)注.但在2011年，兩家生物技術(shù)公司——Moderna和BioNTech——注意到并開始研究mRNA藥物。

這也難怪。傳統(tǒng)的疫苗生產(chǎn)方法既耗時又昂貴，并且不適用于每種疫苗。但Karikó和Weissman的工作表明，合成mRNA可以大規(guī)模制造。

在大流行之前，研究人員已經(jīng)致力于開發(fā)mRNA疫苗，例如埃博拉疫苗這并沒有引起太多的商業(yè)興趣。但在 2020 年，當(dāng) COVID-19 開始在全球傳播時，需要迅速接種疫苗來提供保護。

利用Karikó和Weissman的基礎(chǔ)工作，科學(xué)家們開發(fā)了一種定制的mRNA序列，該序列模仿刺突蛋白（允許病毒進入我們的細胞）。這產(chǎn)生了一種無害的 COVID 顆粒，然后我們的細胞對其進行復(fù)制，使我們的身體在遇到真正的病毒時保護我們免受嚴(yán)重的 COVID 感染。

卡里科和魏斯曼多年前的發(fā)現(xiàn)對于使COVID-19 mRNA疫苗成為可能至關(guān)重要。但這些并不是他們工作應(yīng)用的唯一方式。

研究人員現(xiàn)在希望開發(fā)針對以下疾病的mRNA疫苗：威伊和寨卡病毒。研究還表明，mRNA疫苗可能有助于治療某些類型的癌癥.

愛麗絲·戈登，生物科學(xué)學(xué)院高級研究員，東英吉利大學(xué)

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