为新冠疫苗开发贡献“加速度”！2023年诺贝尔生理学或医学奖解读
始于2020年初的新冠疫情影响了全人类近三年，新冠病毒也成了此期间对人类健康的最大威胁之一。
今年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了匈牙利科学家卡塔林·卡里科和美国科学家德鲁·韦斯曼，这两位获奖者关于核苷碱基修饰方面的发现，使开发针对新冠感染的有效mRNA疫苗成为可能。
新冠疫情前的疫苗
疫苗接种会刺激针对特定病原体的免疫反应的形成，这使身体在接触疾病时，能抢先一步与疾病作斗争。基于灭活或减毒的疫苗早已问世，例如针对脊髓灰质炎、麻疹和黄热病的疫苗。
由于近几十年来分子生物学的进步，科学家已经开发出基于单个病毒成分而非整个病毒的疫苗。部分病毒遗传密码通常编码病毒表面的蛋白质，从而刺激病毒阻断抗体的形成。例如，乙肝病毒和人乳头瘤病毒疫苗含有病毒表面的蛋白颗粒。或者，部分病毒遗传密码可以转移到无害的携带病毒中，即“载体”上。基于此开发的有埃博拉病毒疫苗等。
新冠疫情大流行之前的疫苗生产方法。图片来源：瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖委员会官网
mRNA疫苗：希望的曙光
在我们的细胞中，DNA编码的遗传信息被转移到mRNA中，mRNA用作蛋白质生产的模板。20世纪80年代，人们引入了一种无需细胞培养就能产生mRNA的有效方法，称为体外转录。这一决定性的一步加速了分子生物学在多个领域应用的发展。将mRNA技术用于疫苗和治疗的想法也开始兴起，但前路仍困难重重。人们认为，体外转录的mRNA不稳定且具有挑战性，需要开发复杂的载体脂质系统来封装mRNA。此外，体外产生的mRNA会引起炎症反应。因此，科学家们最初开发用于临床的mRNA技术的热情备受打击。
然而，这些障碍并没有阻止匈牙利生物化学家卡塔林·卡里科致力于开发基于mRNA的疗法。
mRNA技术的突破性进展
卡里科和韦斯曼注意到，树突状细胞将体外转录的mRNA识别为异物，从而导致其激活并释放炎症信号分子。他们想知道，为什么体外转录的mRNA被认为是外来物质，而来自哺乳动物细胞的mRNA却没有引起同样的反应。他们意识到，一些关键性质必须区分不同类型的mRNA。
RNA包含四个碱基，缩写为A、U、G和C，对应DNA中的A、T、G和C。卡里科和韦斯曼知道，哺乳动物细胞RNA中的碱基经常被化学修饰，而体外转录的mRNA则不然。他们想搞清楚，体外转录的RNA中没有改变的碱基是否可以解释这种不必要的炎症反应。为此，他们制造了不同的mRNA变体，每个变体的碱基都有独特的化学变化，并将其传递给树突状细胞。结果令人震惊：当mRNA中包含碱基修饰时，炎症反应几乎被消除。对细胞如何识别和响应不同形式的mRNA，这是一次认识上的革命性转变。卡里科和韦斯曼立即意识到，他们的发现对使用mRNA作为治疗方法具有深远的意义。这些开创性的成果发表于2005年。
疫情期间充分发挥潜力
人们对mRNA技术的兴趣开始升温。2010年，多家公司开始致力于应用该技术，例如研发针对寨卡病毒和中东呼吸系统综合征冠状病毒的疫苗。在新冠疫情暴发后，两种编码新冠病毒表面蛋白的碱基修饰mRNA疫苗以创纪录的速度被开发出来。据报道，两款mRNA疫苗在2020年12月已获得了美国食品和药物管理局（FDA）批准。
mRNA疫苗开发的灵活性和速度令人叹为观止，也为使用新平台开发针对其他传染病的疫苗铺平了道路。未来，这项技术还可用于输送治疗性蛋白质和治疗某些类型的癌症。
此外，基于不同方法的其他几种针对新冠病毒的疫苗也迅速推出，全球总共已接种超过130亿剂新冠疫苗。疫苗拯救了数百万人的生命，并为更多人预防了重症的出现，使社会得以开放并恢复正常状态。今年的诺贝尔奖得主通过他们对mRNA碱基修饰重要性的基础性发现，在我们面临这个时代最大健康危机之一的情况下，作出了关键贡献。
来源：科技日报
编辑：宋慈
审核：朱丽
终审：王婷婷
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