新冠疫苗今年能拿炸药奖吗？

新冠疫苗成功背后的悲剧女科学家

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许多人预测今年诺贝尔奖可能给mRNA疫苗的发明者，而且可能性很大，不过鹿死谁手很难说。诺贝尔奖热门新冠后面的明争暗斗， 谁该得mRNA疫苗诺贝尔，争得面红耳赤。

本文摘编译自《自然》杂志， 597, 318-324 (2021)

尽管争斗剧烈，不容多想匈牙利人卡里科(Karikó)最早开始，始终如一坚守阵地直接做出大的贡献，在mRNA的修饰降低了免疫反应性。为后面的研究开辟了前进的方向。所以诺贝尔奖非她莫属。谈话中最常出现的名字另一个人是韦斯曼。两人已经获得了多个奖项，包括其中一个科学突破奖（300 万美元，是科学界最值钱的奖项）和西班牙享有盛誉的阿斯图里亚斯公主技术和科学研究奖。

新冠疫苗成功背后的悲剧女科学家

但是在实际情形分析之后，发现事情不是那么简单。至于谁应该获得诺贝尔奖，还真的不容易。因为获得阿斯图里亚斯奖的还有 Felgner、?ahin、Türeci 和 Rossi，以及英国牛津大学开发的COVID-19 疫苗背后的疫苗学家 Sarah Gilbert 和阿斯利康制药公司，后者使用病毒载体代替mRNA。此外，脂质输送系统的先锋人物库利斯最近获得的唯一荣誉是受控释放协会颁发的 5,000 美元创始人奖，该协会是一个研究缓释药物的专业科学家组织。因此，原来一个答案容易的课题在人类的殊死博弈中变得不清晰了。但是，此争论反映出现代研究真不容易，没有许多人艰苦卓绝的持久奋斗，任何巨大成果都有些天翻地覆的过程，究竟谁来争长竞短，独领风骚确实莫衷一是。

一些人还认为，应该承认 Karikó 对整个 mRNA 研究界的贡献和她在实验室中的发现一样多。 “她不仅是一位了不起的科学家，她还是该领域的一股力量，”不列颠哥伦比亚大学的 RNA 生物工程师 Anna Blakney 说。两年前，当她还在初级博士后职位时（在与布莱克尼共同创立英国剑桥的疫苗公司 VaxEquity 之前)，卡里科在一次重要会议上为布莱克尼提供了一个演讲席位。布莱克尼给予了她的荣誉，专注于自我放大—— RNA 技术。“卡里科在整个职业生涯都是不起眼的人(一辈子被低估)，因此她积极提升其他人的地位”。

虽然一些参与 mRNA 开发的人，包括马龙，认为他们应该得到更多的认可，但其他人更愿意分享荣誉。 “你真的不能要求信用，”库利斯说。例如，当谈到他的脂质输送微颗粒系统(LNP)时，“我们说的是数百人，可能是数千人一直在共同努力制造这些 LNP 系统，以便他们真正为黄金时间做好准备。”

“每个人都只是逐渐增加了一些东西——包括我在内”Karikó 十分谦虚的说。

回首过去，许多人表示，他们很高兴 mRNA 疫苗正在改变人类，并且他们可能在此过程中做出了宝贵的贡献。 “看到这个让我很兴奋，”费尔格纳说。 “我们当时认为的所有事情都会发生——现在正在发生。”

1987 年末，罗伯特·马龙进行了一项里程碑式的实验。他将信使 RNA 链与脂肪滴混合，创造出一种分子香喷喷的炖菜。沐浴在这种基因浓汤中的人类细胞吸收了 mRNA，并开始从中产生蛋白质。

意识到这一发现可能在医学上具有深远的潜力后，加利福尼亚州拉霍亚索尔克生物研究所的研究生马龙后来记下了一些笔记，并在上面签名并注明了日期。他在 1988 年 1 月 11 日写道，如果细胞能够从传递给它们的 mRNA 中产生蛋白质，那么“将 RNA 视为一种药物”是可能的。索尔克实验室的另一名成员也为子孙后代在笔记上签名。那年晚些时候，马龙的实验表明青蛙胚胎吸收了这种 mRNA。这是第一次有人使用脂肪滴来缓慢地释放 mRNA 进入生物体。

这些实验是迈向历史上两种最重要和最有利可图的疫苗的垫脚石：全球数亿人使用的基于 mRNA 的 COVID-19 疫苗。仅在 2021 年，这些产品的全球销售额预计将超过 500 亿美元。

但通往成功的道路并不是一帆风顺的。在马龙自己借鉴其他研究人员工作的实验之后多年，mRNA 被认为太不稳定且价格昂贵，无法用作药物或疫苗。但是，此研究方向仍然十分有魅力，数十个学术实验室和公司致力于研究这个想法，努力寻找正确的脂肪和核酸配方——mRNA 疫苗的基石。

今天的 mRNA技术具有很大的创新性，这些创新是在马龙在实验室工作多年后发明的，包括化学修饰的 RNA 和不同类型的脂肪泡，以将它们运送到细胞中（参见“mRNA COVID 疫苗内部”）。尽管如此，自称为“mRNA疫苗发明者”的马龙认为他的工作没有得到足够的认可。 “我已经被历史淘汰了，”他告诉《自然》杂志。

法国斯特拉斯堡一家名为 Transgène 的小型生物技术公司的研究人员也有同样的感受。 1993 年，由 Pierre Meulien 领导的一个团队与工业和学术伙伴合作，首次证明脂质体中的 mRNA 可以在小鼠中引发特定的抗病毒免疫反应。 另一个激动人心的进展出现在 1992 年，当时拉霍亚斯克里普斯研究所的科学家们使用 mRNA 替换了大鼠体内的一种缺陷蛋白，以治疗代谢紊乱。但独立实验室报告类似的成功还需要近 20 年的时间。

Transgène 研究人员为他们的发明申请了专利，并继续研究 mRNA 疫苗。但是，现任布鲁塞尔公私企业创新药物计划负责人的 Meulien 估计，他至少需要 1 亿欧元（1.19 亿美元）来优化该平台。对于这样一个“棘手、高风险”的企业，老板付出了那么多。在 Transgène 的母公司决定停止支付保持其活跃所需的费用后，该专利失效。

与默克团队一样，Meulien 的团队转而专注于 DNA 疫苗和其他基于载体的递送系统。 DNA 平台最终产生了一些用于兽医应用的许可疫苗——例如，有助于预防养鱼场的感染。就在上个月，印度监管机构紧急批准了世界上第一种供人类使用的 DNA 疫苗，以帮助抵御 COVID-19。但由于尚未完全知道的原因，DNA 疫苗在人体中取得成功的速度很慢。

尽管如此，Ulmer 认为，该行业对 DNA 技术的一致推动也对 RNA 疫苗产生了好处。他说，从制造考虑和监管经验到序列设计和分子洞察，“我们从 DNA 中学到的许多东西都可以直接应用于 RNA”。 “它为 RNA 的成功奠定了基础。”

在 1990 年代和 2000 年代的大部分时间里，几乎所有考虑研究 mRNA 的疫苗公司都选择将其资源投资到其他地方。传统观点认为 mRNA 太容易降解，其生产成本太高。 “这是一场持续的斗争，”斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的病毒学家 Peter Liljeström 说，他在 30 年前开创了一种‘自我放大’的 RNA 疫苗。

“与 RNA 合作太难了，”马特·温克勒 (Matt Winkler) 说，他于 1989 年在德克萨斯州奥斯汀创立了第一家专注于 RNA 的实验室用品公司之一 Ambion。不过，将他说如果有人打算把 RNA 注射到某人体内以获得疫苗，我会当着你的面笑的。

mRNA 疫苗的想法在肿瘤学界更受欢迎，尽管它是作为一种治疗剂，而不是预防疾病。从基因治疗师 David Curiel 的工作开始，几位学术科学家和初创公司探索了 mRNA 是否可用于对抗癌症。如果 mRNA 编码由癌细胞表达的蛋白质，那么想法是这样的，然后将其注射到体内可能会训练免疫系统攻击这些细胞。

Curiel 现在在密苏里州圣路易斯的华盛顿大学医学院工作。他在老鼠身上取得了一些成功。但他说，当他就商业化机会与 Ambion 接洽时，该公司告诉他：“我们认为这项技术没有任何经济潜力。”

另一位癌症免疫学家取得了更大的成功，这导致了 1997 年第一家 mRNA 治疗公司的成立。 Eli Gilboa(吉尔博亚)提议从血液中提取免疫细胞，并诱使它们摄取编码肿瘤蛋白的合成 mRNA。然后这些细胞会被注射回体内，在那里它们可以调动免疫系统来攻击潜伏的肿瘤。

吉尔博亚和他在北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心的同事在老鼠身上证明了这一点。到 1990 年代后期启动了人体试验，Gilboa 的商业衍生公司 Merix Bioscience（后来更名为 Argos Therapeutics，现在称为 CoImmune），很快就进行了自己的临床研究。直到几年前，这种方法看起来很有希望，当时后期候选疫苗在大型试验中失败了。它现在基本上已经过时了。

吉尔博亚的工作产生了重要的影响。它启发了德国公司 CureVac 和 BioNTech（当今最大的两家 mRNA 公司）的创始人开始研究 mRNA。 CureVac 的 Ingmar Hoerr 和 BioNTech 的 U?ur ?ahin 都告诉《自然》杂志，在了解 Gilboa 所做的事情后，他们想做同样的事情，但将 mRNA 直接注入体内。

整个 1990 年代，Karikó 一直在实验室里辛勤工作，目标是将 mRNA 转化为药物平台，尽管资助机构一直拒绝她的资助申请。 1995 年，在多次拒绝之后，她被允许选择离开宾夕法尼亚大学或接受降级和减薪。她选择留下并继续她顽强的追求，对 Malone 的方案进行改进，并设法诱导细胞产生具有治疗相关性的大而复杂的蛋白质。

Katalin Karikó 帮助证明了对 RNA 的化学修饰可以使该分子走私通过身体的免疫防御。1997 年，她开始与 Weissman 合作，后者刚刚在宾夕法尼亚大学开设了一个实验室。他们计划共同开发一种基于 mRNA 的 HIV/AIDS 疫苗。但是，当 Karikó 的 mRNA 被注射到小鼠体内时，会引发大规模的炎症反应。

她和德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)很快就找到了原因：合成的 mRNA 会激发一系列称为 Toll 样受体的免疫传感器，它们充当病原体危险信号的第一反应者。 2005 年，两人报告称，通过修饰重新排列 mRNA 核苷酸之一尿苷上的化学键，以产生一种称为假尿苷的类似物，似乎可以阻止身体将 mRNA 识别为敌人。

当时很少有科学家认识到这些修饰核苷酸的治疗价值。但科学界很快就意识到了它们的潜力。 2010 年 9 月，时任马萨诸塞州波士顿儿童医院的干细胞生物学家德里克·罗西 (Derrick Rossi) 领导的一个团队描述了如何使用修饰的 mRNA 来转化皮肤细胞，首先转化为类胚胎干细胞，然后转化为收缩的肌肉组织。这一发现引起了轰动。罗西被《时代》杂志评为 2010 年的“重要人物”之一。他在剑桥联合创办了一家初创公司Moderna。

Moderna 试图授权 UPenn 于 2006 年为 Karikó 和 Weissman 的发明申请的修饰 mRNA 专利。但为时已晚。在未能与 RNARx 达成许可协议后，宾夕法尼亚大学选择了快速付款。 2010 年 2 月，它授予麦迪逊一家小型实验室试剂供应商独家专利权。现在称为 Cellscript，该公司在这笔交易中支付了 300,000 美元。它将继续从 Moderna 和 BioNTech 那里获得数亿美元的分许可费，这两家公司是第一个 COVID-19 mRNA 疫苗的创始人。两种产品都含有修饰的 mRNA。

与此同时，RNARx 又用完了 80 万美元的小企业赠款资金，并于 2013 年停止运营。此后Karikó 加入 BioNTech（保留在宾夕法尼亚大学的兼职职位）。

假尿苷辩论

研究人员仍在争论 Karikó 和 Weissman 的发现是否对成功的 mRNA 疫苗至关重要。 Moderna 一直使用经过修饰的 mRNA——它的名字是这两个词的合成词。但行业中的其他一些人却没有。

马萨诸塞州列克星敦制药公司 Shire(夏尔)人类基因治疗部门的研究人员推断，如果添加正确的“帽”结构并去除所有杂质，未经修饰的 mRNA 可以产生同样有效的产品。 “这归结为 RNA 的质量，”Michael Heartlein 说，他领导夏尔的研究工作并继续在剑桥的 Translate Bio 推进这项技术，夏尔后来将其 mRNA 产品组合出售给了该公司。 （夏尔现在是日本武田公司的一部分。）

尽管 Translate 有一些人类数据表明其 mRNA不会引发令人担忧的免疫反应，但其平台仍有待临床证明：其 COVID-19 候选疫苗仍处于早期人体试验阶段。但法国制药巨头赛诺菲对这项技术的前景深信不疑：2021 年 8 月，它宣布计划以 32 亿美元收购 Translate。 （Heartlein 去年离开，在马萨诸塞州沃尔瑟姆成立了另一家公司，名为 Maritime Therapeutics。）

与此同时，CureVac 有自己的免疫缓解策略，包括改变 mRNA 的基因序列，以最大限度地减少疫苗中的尿苷含量。研究这种方法进行了20年研究似乎正在取得成果，该公司针对狂犬病和 COVID-1920 的实验性疫苗的早期试验都证明是成功的。但在 6 月，不知何故，后期试验的数据显示，CureVac 的冠状病毒候选疫苗的保护作用远不如 Moderna 或 BioNTech疫苗。

鉴于这些结果，一些 mRNA 专家现在认为假尿苷是该技术的重要组成部分——因此，他们说，Karikó 和 Weissman 的发现是值得认可和奖励的关键促成贡献之一。位于剑桥的合成生物制药公司 Strand Therapeutics 的联合创始人兼首席执行官Jake Becraft说： “这里真正的赢家是经过修饰的 RNA”。

无论如何，我认为Karika仍然是最大的贡献者(看看我另一篇文章)。

mRNA疫苗不是想生产就能生产的。当时德国政府同时投资BioNTech和CureVac。 CureVac获德国政府投资3亿欧元研制mRNA疫苗。结果CureVac的mRNA疫苗效率低，研制失败。

后絮：

中国所谓“自己”的mRNA公司是沃森， 技术方是从Moderna辞职海龟创办，几个人的公司，开发能力了微弱，但云南那家公司看上了带来（或偷来）美国现成技术，拉了军事医学科学院陈波一起做临床。 这家如果山寨得好，以后也只能在中国国内用，出了国门肯定会有知识产权官司的。另外，他们也没有生产经验，估计量产也不容易。