神崎h亚里亚Katalin Karikó和Drew Weissman因其mRNA疫苗发现,使高效COVID疫苗成为可能,被授予今年的诺贝尔生理学或医学奖。
今年的诺贝尔生理学或医学奖授予了一项革命性的医疗技术,显著改变了大流行的进程,拯救了数百万人:针对COVID的mRNA疫苗。Katalin Karikó和Drew Weissman共同获得了这一奖项,以表彰他们在疫苗开发领域取得的进展,以及他们对信使RNA(mRNA)如何与人体免疫系统相互作用的理解。
在接受《科学美国人》采访时,Weissman描述了他在今天早上得知这一消息后所经历的情感过山车。“我经历了一系列的步骤,一开始是难以置信的愉悦和惊喜,”他说。“现在我基本上已经麻木了。”
Karikó和Weissman在1990年代开始研究体外合成mRNA技术,当时他们在宾夕法尼亚大学共同工作。这对科学家在2005年的重要论文中描述了他们如何成功地将修改后的mRNA传递到体内,引发免疫反应,这种反应能够训练免疫系统,以应对未来的病毒感染。多年来,他们在mRNA疫苗领域的研究解决了这一技术面临的一些重大问题,比如身体引发的涉及有害细胞因子产生的炎症反应。在大流行期间,这项mRNA技术导致了针对导致COVID的SARS-CoV-2病毒的高效疫苗的生产,特别是适用于大规模推广的疫苗。
“我认为这里重要的是,疫苗可以被迅速开发出来,”2023年诺贝尔生理学或医学奖委员会成员Gunilla Karlsson Hedestam在今天早上的宣布中表示。这主要是由于“技术的改进和这一基本发现”。
Karikó于1955年出生在匈牙利的Szolnok。1989年,她成为宾夕法尼亚大学的助理教授,直到2013年才离开。她曾是BioNTech RNA Pharmaceuticals的高级副总裁,该公司是一家生产mRNA COVID疫苗的主要制造商,现在她是BioNTech的外部顾问。她还是匈牙利Szeged大学的教授,以及宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的兼职教授。
Weissman于1959年出生在马萨诸塞州的莱克星顿。1997年,他在佩雷尔曼医学院成立了自己的研究小组。Weissman是宾夕法尼亚大学的罗伯茨家族疫苗研究教授,也是宾夕法尼亚大学RNA创新研究所的主任。
“对我来说,这个奖项实际上是疫苗的胜利,以及疫苗在促进健康和改善公平性方面的潜力的胜利,”马里兰大学医学院疫苗学教授、疫苗开发与全球卫生中心主任Kathleen Neuzil说道。
许多疫苗曾使用削弱或失活的完整病毒制作,但在近几十年中,许多研究人员一直在研究较小的病毒部分,如病毒的遗传物质:DNA或RNA。当Karikó和Weissman将体外合成的mRNA注射到人体细胞中时,他们发现它会产生强烈的免疫反应,提高保护性抗体水平。然而,随后的炎症以及人体血液和细胞中的酶会分解mRNA。尽管存在这些科学障碍、怀疑以及资金困难,但Karikó和Weissman继续寻找解决方案。
“Weissman反思说:“在过去25年里,我们一直在不断面临技术障碍。”“我们无法获得资金支持,Kati [Karikó]一直被降职和排挤。进行这项研究非常困难,但我们很早就看到了潜力和RNA可能会变得多么重要。这使我们坚持了下去。我们从未放弃。”
该团队找到了一种修改mRNA以减少炎症的方法,即用一种名为假尿苷的类似分子替代其构建块分子之一的尿苷。他们还开发了一种更高效的传递系统,使用脂质纳米颗粒来保护mRNA,并帮助其进入细胞进行蛋白质制造。
“在疫苗学的早期,我们会取得一种细菌,我们会取得一种病毒,然后我们会削弱它,或者将其与另一种抗原结合在一起。但在这里,这确实是一种有针对性的免疫系统方法,既利用了mRNA,又利用了脂质纳米颗粒,”Neuzil说。“所以,对我来说,令人印象深刻的是,他们采取了一种完全不同的疫苗传递方法。”
从2000年代初开始,Karikó和Weissman进行了多次动物试验,使用mRNA疫苗针对各种不同的病原体,如寨卡病毒、流感和HIV。“在我们观察的每个动物模型中,HIV是唯一一个效果不好的,”Weissman说。“几乎每一个都为我们提供了100%的保护。”
这项研究开辟了一条新的可能治疗和疫苗开发途径,这在COVID大流行期间被证明至关重要。
当SARS-CoV-2开始全球传播时,Weissman和Karikó的mRNA研究迅速成为对抗该病毒的疫苗的候选和基础。Weissman解释道,mRNA疫苗方法有几个优点。只需要原始病原体的一系列序列,而不是实际的病原体片段或完整病毒。“不需要培养病毒并使其失活。这是一个非常简单的过程,因为它是一个简单的酶反应,”Weissman说。“从序列发布到第一个接种疫苗的患者仅用了两个月。”
临床试验、疫苗生产和推广大大扩展了,各公司在一年内生产了数亿剂疫苗。“转向COVID只是一个技术问题,”Karikó在2021年接受《科学美国人》采访时表示。“一切已经准备就绪。”
mRNA COVID疫苗的工作原理是注射SARS-CoV-2的尖刺蛋白的遗传材料,这些尖刺蛋白是病毒表面的蛋白质,使其能够与健康细胞结合。疫苗中的修改后mRNA被细胞摄取,然后解码并产生这些尖刺蛋白,以便免疫系统在未来感染时更好地识别和中和真正的病毒。
“我们刚刚度过了一个世纪以来最严重的大流行病,当然,这些疫苗有助于挽救生命,减少患病率,”也一直在从事疟疾mRNA疫苗研究的Neuzil说。“我认为这项技术和mRNA疫苗的改进可能会真正改变情况,特别是对于低收入和中等收入国家,因为这个平台的适应性和灵活性。”
对于未来的疫苗,Weissman表示,应用范围可以非常广泛。当Karikó首次对mRNA研究产生兴趣时,她最初并不是在寻求开发疫苗。“我之所以修改RNA,是因为我一直想为治疗而开发它,”她在2021年接受《科学美国人》采访时说。
尽管mRNA技术已经有助于应对COVID大流行,但大量的人将从这项技术受益,比利时根特大学基因疗法实验室的首席研究员Niek Sanders表示。“它还可以用于治疗任何由于蛋白质功能失调而引起的疾病,因为它允许患者产生自己的治疗性蛋白质,”Sanders说。“对社会影响如此之大的诺贝尔奖很少见,每25年或50年才会出现一次。”
Weissman、Karikó和其他研究团队已经在尝试将这项技术应用于自身免疫性疾病、癌症、食物和环境过敏、细菌性疾病和昆虫传播的疾病。今年7月,Weissman和他的同事在《科学》杂志上发表了一篇论文,展示了他们可以将RNA基因编辑机制直接送达骨髓干细胞。这对于治疗镰状细胞性贫血等疾病可能至关重要,通常情况下,干细胞会从患者身体中获取,培养和处理,然后再重新注入体内。“现在,我们可以给他们注射一种RNA疗法,治愈他们的疾病,这对于成千上万其他骨髓疾病也具有适用性。然后,你可以扩展到肝脏、肺脏、大脑以及其他所有器官的治疗,”Weissman说。“潜力是巨大的。”
Weissman希望mRNA治疗将在一年半内可用于镰状细胞性贫血患者。他还进行了许多mRNA临床试验,包括治疗淀粉样变性病的一期临床试验以及HIV、诺如病毒和疟疾的疫苗试验。Weissman的团队还计划很快开始进行一项全冠状病毒mRNA疫苗的临床试验,这有助于预防未来的冠状病毒流行。
“Weissman表示:“未来就是现在。”“这些治疗方法已经应用在人们身上了。”
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