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一分钟读懂:诺奖得主为新冠疫苗做了啥贡献?

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北京时间今天晚上,2023年诺贝尔生理学与医学奖公布,获奖者是卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó)、德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)。表彰他们在核苷酸碱基修饰方面的发现,这一发现使得开发出针对COVID-19的有效mRNA疫苗成为可能。


mRNA疫苗是什么?


mRNA也就是信使RNA,它是细胞合成蛋白质时所使用的模板


mRNA疫苗的有效成分是一些写有病原体蛋白质编码的信使RNA模板。将这些模板注入人体,可以让人体细胞根据模板生产出对应的蛋白质。


mRNA模板所产生的蛋白质展现了病原体的一些特征,但同时又不像病原体本身那样会导致疾病。人体免疫系统接触到这些蛋白质之后,就会识别并“记住”病原体的模样。等到下一次遇到病原体时,已经做好准备的免疫系统就能快速进行应对,从而避免感染。


mRNA模板所产生的蛋白质展现了病原体的一些特征,但同时又不像病原体本身那样会导致疾病。|图虫创意


mRNA疫苗有什么优点?


在mRNA疫苗之外,人们已经有了很多种制作疫苗的不同方法。最原始的方法使用的是经过减毒或者灭活的整个病原体;有些疫苗注射的是已经合成好的病原体蛋白质;也有的疫苗会把一种病毒的遗传物质装进另一种无害的病毒“载体”里面。


COVID-19大流行前的疫苗生产方法丨nobelprize.org


这些疫苗也都是有效的,但是它们有一个共同的缺点:它们常需要大规模的细胞培养才能生产这个特点导致了在新疫情突然爆发的时候,研发和大量生产新疫苗没有办法做得很快


而mRNA疫苗的优势在于,它可以跳过细胞培养的步骤,用体外转录的方式更快地进行生产。正是因为有这样的优势,所以当COVID-19疫情爆发后,相应的mRNA疫苗能够以创纪录的速度得以研发和投入使用。早在2020年12月,就有mRNA疫苗获得了审批,并且在临床试验中显示出大约95%的保护效果,对控制疫情、拯救生命起到了重要的作用。


两位获奖者为mRNA疫苗做了什么?


制作mRNA疫苗听起来轻松,但实际过程远不是合成RNA分子并注入人体那么简单——这样直接注射的效果远远达不到人们的预期。


如果直接注射外来的mRNA到人体内,并不能有效地产生疫苗起效所需要的蛋白质,同时还会导致炎症反应。这一方面是因为RNA分子十分脆弱、需要特殊保护,另一方面是因为人体免疫系统会辨认出这些分子是外来物质,并对它们加以攻击。


而两位诺奖获得者所做的事情,就是找出了导致外来mRNA分子被免疫系统排斥的原因,并且让这个问题得到圆满解决


卡塔琳·卡里科和德鲁·魏斯曼正在接受一剂他们帮助研制的 COVID-19 疫苗。|Penn Medicine


生物化学家卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó)和免疫学家德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)通过研究发现,如果对人工合成的RNA分子做一些化学结构的调整,就可以避免炎症反应,提升mRNA疫苗的效果。这种关键的调整也就是获奖理由中所说的“碱基修饰”。


mRNA包含4种不同的碱基,缩写为A、U、G、C。诺贝尔奖获得者发现,经过碱基修饰的mRNA可以阻止炎症反应的激活(信号分子的分泌),并在mRNA传送至细胞时增加蛋白质的产生丨nobelprize.org


总之,两位研究者的工作移除了mRNA疫苗走向临床应用时最大的技术障碍。可以说,如果没有他们的努力,我们就无法见到mRNA疫苗问世了。


作者:窗敲雨

封面图来源:图虫创意


参考文献

[1]https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/

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