2023年10月2日,诺贝尔生理或医学奖颁发给了Katalin Karikó 和Drew Weissman,以表彰他们对于核苷酸修饰的研究,对于mRNA疫苗研究做出的贡献。
Katalin Karikó 和Drew Weissman | 图源:Nobel Prize
mRNA疫苗,这项大家都不陌生的研究获得诺贝尔奖,显然是有些意料之外,但又显然在情理之中的。
mRNA疫苗的实现并不简单
疫苗的历史最早可以追溯到数百年前的天花疫苗——用灭活的天花病毒,来激活免疫系统形成记忆,进而预防可能发生的下一次流行病毒的感染。
近百年过去了,虽然各种疫苗迅速迭代,但是遵循的方式仍然是类似的:寻找安全无害的一些病毒抗原特征,激活免疫反应,形成记忆免疫。
这套方法行之有效,但却也有一个关键“痛点”——不够快。要形成无毒性的病毒,不论是灭活,还是重组,亦或者构建病毒载体,都需要大量的实验操作,这就无法应对流行病的快速发生。
mRNA疫苗发明前大部分疫苗的作用机制 | 图源:Nobel Prize
怎么样才能更快?合成RNA序列显然比操作病毒更快、更可变,而且RNA可以快速生成蛋白质,这样我们就能控制更安全、更快速的病毒抗原形成。这个想法的出现很自然。但是实现起来就没那么简单。
一个关键问题是mRNA特别容易降解。容易到什么程度?能降解RNA的各种蛋白酶无处不在,甚至在空气中都有,以至于即使是如今,提取RNA都需要在一定洁净的空间提取才能提取成功。
同时另一个问题是,打进去一个体外的mRNA,很可能在在mRNA翻译形成蛋白质之前,它就会引发不必要的免疫炎症反应提前被降解消灭掉了。
第一个问题早在1989年就有解决方案了:利用人工设计的脂质体,就能将mRNA完整地传递转染到动物体内的细胞中,而不会被降解。
问题就卡在了第二个问题上,而解决这第二个技术壁垒的,就是此次获奖的Katalin Karikó 和Drew Weissman。
修饰后的mRNA不会引发炎症反应
Katalin Karikó 和Drew Weissman研究发现,如果给mRNA加上一些修饰作用,事情可能就变得不一样了。没加修饰的RNA一进入体内就引发了免疫反应,但是加了修饰的mRNA,进入体内就能安全地存在并开始抗原蛋白的翻译过程。
这打破了mRNA疫苗研发最关键的一步技术壁垒。
mRNA疫苗在新冠流行的控制中发挥了重要的作用
这项研究于2005年完成,就此打开了未来十几年的mRNA疫苗研究,也在过去三年间成为了生物医学的明星技术。
在这之后的故事,想必大家都有所了解了。
意料之外:三年疫情的快速研发
意料之外,是没想到平日里谨慎如诺贝尔奖,会颁发给一项争议不小且近几年如此热门的一项技术。
mRNA疫苗虽然技术壁垒早在十几年前就已经开始,但是真正大规模使用,还是前两年的新冠病毒(SARS-CoV-2)大流行时期,即使到了今天,大家也仍在讨论是否要针对新冠病毒接着打“加强针”。
实际上,早在2019年新冠病毒出现之前,mRNA疫苗的研发就已经开始,比如狂犬病病毒、寨卡病毒等等,但是一方面是疾病比较“小众”,另一方面是批准流程也没那么快,所以还比较悄无声息,也没有正式投入使用。
不同疫苗的优缺点 | 图源:Wikipedia
而到了2019年,因为疫情的快速流行,mRNA疫苗“速度快”的优势一下子体现了出来,加上新冠的势不可当,使得mRNA疫苗的批准一下就加快了,也就一下子火了起来。
但是也正因为时间较短,用的比较急,也就给人们带来了一些担忧:一方面因为mRNA容易降解,因此存储条件往往也比较严格,需要在零下60~80摄氏度的条件下,这不是全世界各地哪里都能实现的,运输也就有了难度;
另一方面,在2020年正式用于新冠,也是mRNA疫苗的第一次亮相,技术是否成熟?临床实验批准的太快会不会有问题?会不会有很强的副作用?这就带来了一些不确定性。
情理之中:没有它过去三年人类可能更加困难
虽然意料之外,但是也在情理之中。
其实早在2021年,这两位科学家已经获得了2021年的拉斯克奖(也是最著名的“诺奖风向标”),而它本来就是去年的诺奖大热门之一。
一方面,抛开mRNA疫苗存在的可能问题,两位科学家对mRNA疫苗技术壁垒打破的贡献,已经是未来各种传染病治疗的关键一步,值得这样的嘉奖。
同时,这项技术其实远不止于疫苗,mRNA可以进入人体,就意味着各种需要快速设计的生物分子药物都成为了可能,未来这项技术仍有不小的前景。
另一方面,就过去三年mRNA疫苗的表现来看,这项技术的出现挽回了多少生命,可能已经无法确切地统计出来了,可以说,假如没有这项技术,可能疫情的结束远没有那么快。
不过历史没有假设,但是我们却能期待未来。未来会有哪些更关键的mRNA技术产生的生物药物或疫苗,他们会发挥什么样的作用,让我们拭目以待。