王莉萍
卡塔琳·考里科(左)和德鲁·韦斯曼。图/法新
当人类面对现代健康史上最严峻威胁时,这两位科学家“具有划时代意义的科研成果”,使新冠疫苗研发达到了前所未有的快捷速度。
这是2023年10月2日在瑞典斯德哥尔摩诺贝尔委员会宣布,将生理学或医学奖授予匈牙利女科学家卡塔琳·考里科(Katalin Karikó)和美国科学家德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)时的评价。
在过去的几十年里,mRNA疫苗被认为是不可行的,因为注射mRNA会诱发不必要的免疫反应,导致mRNA被即刻降解。然而,这对科研搭档成功克服障碍,“发现了核苷酸基修饰,从而使有效mRNA疫苗的开发成为可能”。
最终,mRNA疫苗在新冠大流行中大显身手,提供给数亿人,挽救了无数人的生命。
mRNA(信使核糖核酸),就像是DNA和蛋白质之间的那个“中间人”——它负责传递信息,理论上如果能够操控制造mRNA,告诉它要制造哪些蛋白质,就可以制造自己的“药物”,从而打造出一种全新的疗法。
这被学界认为是相对先进的机制,自上世纪60年代起就有很多科学家们投身于此中探索。然而,用了50多年,却颗粒无收,实验被死死卡在了一个困境中——人类自身的免疫系统总是能及时扫描到进入的mRNA,继而消灭它,让它失去了发挥作用的机会。
在动物实验中,还发生过因为注射mRNA后激发机体严重的天然免疫反应,因而造成受试动物死亡的案例。
两位诺贝尔奖得主发现了一个办法,就是对mRNA进行修饰,对尿苷上的化学键进行重排,从而使人工合成的mRNA避开了免疫系统的攻击,能够安全地注射到人类细胞内。
魏斯曼撰文称,2005年,卡特琳·卡里科和我发明了一种修饰mRNA分子的方法,使得它们注射到动物组织中时不会引起危险的炎症。
2017年,诺伯特·帕迪(Norbert Pardi)和我证明了由脂质纳米颗粒携带到人体细胞中的修饰mRNA,可保护mRNA不被人體分解,并促使免疫系统产生抗体,它比免疫系统本身更有效地中和入侵的病毒。
因为这一套“伪装法”扫除了技术上的最大障碍,因此,在新冠疫情中,新冠病毒mRNA疫苗被快速研发并应用,从而让人类在健康史上这次巨大的危机中没有输得太惨。
为了触发免疫反应,传统的减活或灭活疫苗会向人体注入弱化或灭活处理的病毒。但mRNA疫苗不同,它们只是告诉细胞如何制造某种蛋白质,甚至是蛋白质片段,以让人体的免疫系统产生反应。
传统疫苗研发周期长、研发投入高,难以快速满足大流行性疾病的疫苗需求。经过三年抗疫,人们可以清楚地看到,病毒变异速度如此之快,差不多隔几个月就会听到新名字,跟在变异病毒后面更新灭活疫苗太被动。而mRNA疫苗更新速度要快的多,所以理论上更适合对抗不停变异的病毒。
这次,mRNA疫苗也充分展示出了它的优点,易于设计、生产速度快、成本低、能诱导细胞免疫和体液免疫,并且不与基因组DNA相互作用。也就是说,mRNA疫苗一旦建立了可靠的生产设施,它就可以迅速切换到新的疫苗或药物的生产,这与蛋白质或单克隆设施不同,后者必须从头开始重新设计每种新疗法的生产。
这激励着研究人员、公司和政府实验室探索针对许多传染病的mRNA疗法,包括流感、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、诺如病毒、狂犬病、疟疾、结核病、登革热、寨卡病毒、艾滋病毒、丙型肝炎以及整个冠状病毒家族。
mRNA疗法将成为人类对抗各种疾病的先进武器之一,从自身免疫疾病到癌症,都有望被这种新疗法攻克。
生物技术公司美国Moderna和德国BioNTech等相关mRNA疫苗公司,在新冠疫情中大放光彩,一跃成为全球知名企业。早在2013年,BioNTech公司聘请卡塔琳担任高级副总裁,帮助监督mRNA工作。彼时,这家小公司连自家的网站都没有。
68岁的卡塔琳还担任塞格德大学教授,同时也在美国宾夕法尼亚大学担任教职。韦斯曼则在宾夕法尼亚大学同卡塔琳一道从事研究。
塞格德大学也是卡塔琳的母校,1978年她在此获得博士学位,随后进入塞格德生物研究中心工作从事mRNA研究,这也成为她一生的执着。
然而,1985年,卡塔琳工作的实验室失去了资金,30岁的她被解雇了。于是,身陷困境的卡塔琳和家人在同年去了美国。不过,她在美国的科研生涯也不顺利,屡屡碰壁,一度生活十分拮据。
直到1997年在宾夕法尼亚大学医学院公共复印机前,卡塔琳遇到科研搭子韦斯曼。彼时,韦斯曼正在宾夕法尼亚大学研制针对艾滋病毒的疫苗,屡告失败。卡塔琳建议他尝试一下mRNA技术。于是,韦斯曼将她邀请到自己的试验室合作研发mRNA疫苗。
这一对科研搭子不仅在实验室合作,还在2006年一起合伙创立了一家公司,卡塔琳担任这家公司的CEO(首席执行官),公司获得了来自政府的90万美元的资助。然而,2010年宾夕法尼亚大学将卡塔琳和魏斯曼的专利出售了,致使这家初创公司尚未进入临床项目就夭折了。
不过,两位科学家对研究坚持意义重大。从2005年开始,卡塔琳和魏斯曼发表了一系列论文介绍他们的mRNA。莫德纳的创始人之一德里克·罗西读了这些论文后,大感佩服,他牵头成立了莫德纳公司——莫德纳之名来自英文单词“modified”中的“Mode”与“RNA”组合而成。
实际上,在新冠大流行以前,即便科学界对mRNA技术的态度也是模糊不明的,大家认为这是一个聪明的概念,但无法保证一定实现。可以说莫德纳公司对临床试验的推进,以某种方式说服了投资者和跨国制药商,令他们相信这一技术潜力很大。
当瑞典电台同卡塔琳本人取得联系后,这位诺贝尔医学奖得主对获奖消息感到难以置信。确认消息属实后,卡塔琳首先想到的是已经过世的母亲。她表示,母亲十年前就已开始关注诺贝尔奖评奖结果,“尽管当时我连教授都还不是”。
仅不到1000万人口的匈牙利已出了15位诺贝尔奖获得者。论起匈牙利人的贡献,还真是随处可见:鲁比克魔方、隐形眼镜、圆珠笔、维生素C、微软操作软件、LEONAR3DO技术、手部卫生扫描仪等。现在,在这份名单上还得加一个新冠mRNA疫苗。
卡塔琳·卡里科是第13位获得诺贝尔生理学或医学奖的女性科学家。与那位著名前辈居里夫人一样,卡塔琳大多数情况下,每天都是在实验室度过,她的丈夫曾计算过,无休止的工作意味着她每小时的薪酬在1美元左右。
“缺乏支持和资金是我们遇到的最大障碍。”韦斯曼在一次接受采访时说,“我坚持下去的原因是,我坚信RNA具有巨大潜力。”
当韦斯曼接到恭贺电话时,一开始也以为所谓的获奖消息是有人拿他开玩笑。他对瑞典电台表示,他会请全家人出去吃一顿上好的晚餐,然后会接着工作。他说,自己不是一个喜欢开Party的人。
自1901年首次颁奖以来,共有225人获得过诺贝尔医学奖。同往年不同的是,今年诺贝尔基金会为每个奖项的奖金增加100万瑞典克朗,使奖金额度增加至1100万克朗,约相当于人民币734万元。