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前沿医学
从诺奖看新冠疫苗

最近各大传媒机构与自媒体都在报道科学家卡塔林·考里科(Katalin Karikó)和德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)获得2023年诺贝尔生理学或医学奖的消息,大多数文章内容都跟《纽约时报》发表的介绍mRNA疫苗的长文一样,里面有许多技术方面的描写。 现在我们避开那些艰涩难懂的技术术语从另一个角度来解读一下这次诺奖医学奖的故事。


机会只留给有准备的人


我们每一个经历了新冠的人都知道这次高效的mRNA疫苗面世可谓神速。莫德纳与美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)合作做的动物试验(小鼠)和人体试验(临床),只用了不到10周时间。德国制药公司BioNTech与纽约制药公司辉瑞(Pfizer)合作,在不到8个月的时间里破纪录地走完了人体试验并使他们的mRNA疫苗进入紧急使用批准的流程。对制药稍有了解的人都知道成药从基础研究,到动物实验到人体临床试验一般需要10到15年,那么这次是怎么回事?难道我们早就准备好了疫苗,可以应对任何突入其来的疫情吗?


答案当然不是。美国科学界之所以在关键时刻做出有效的mRNA疫苗来抗击肆虐全球的新型冠状病毒是因为在新冠之前就已经走过了一个漫长艰辛研发过程。我们先看看诺奖得主女科学家卡塔林·考里科履历 。1978年卡塔林在塞格德大学拿到博士学位以后她进入塞格德生物研究中心工作,最开始她的课题就是研究RNA,后来她来到美国在天普大学做博士后课题还是研究RNA,只是此时她的研究已经更加细化,她开始研究mRNA。再后来她以助理研究员的身份转到宾夕法尼亚大学医学院巴纳森(Elliot Barnathan)博士的实验室,她的工作仍然是专攻mRNA, 从1978年出道到今年,2023年卡塔林因其发现的mRNA修饰技术能使疫苗可有效躲避免疫系统的识别被授予诺贝尔医学奖,她研究RNA已经研究了45年之久。 她读博士学位时还是个妙龄少女,她获诺奖时已经65岁,可以说她的一生都在研究RNA。用她自己的话来说就是说:“我是一个RNA科学家,可以做有关mRNA的任何事”。


卡塔林最开始研究RNA时只是做基础研究,跟成药搭不上边。那时科学界对RNA(包括mRNA)还不了解,mRNA的遗传密码还没破译,另外mRNA的稳定性极差,很容易降解,再者如果将mRNA注射到实验动物体内会被免疫系统当作外来物排斥,而且还有可能引起强烈的非特异性免疫反应,严重的情况可能造成死亡……面对这些困难,当时科学界和制药界对mRNA应用前景并不看好,许多研究人员在经过尝试后纷纷选择放弃,包括卡塔林实验室的老板。 但是卡塔林没有,卡塔林是真正的科学家,成药,应用前景根本不是她关心的事,她所感兴趣的就是为手上的研究课题寻找答案。科研基金断链,合作伙伴离职,身患癌症,低收入都没有让她停止mRNA的研究。 机会只留给有准备的人,她的执着终于带来了转机,她遇见了科学家德鲁·魏斯曼(Drew Weissman),那个与她一同获奖的科学家。事业上的志同道合,对RNA研究的兴趣,让他们一拍即合,开始联手研究mRNA,最终他们双双获得诺贝尔奖。


下面我们看看魏斯曼的履历。 魏斯曼的全名是德鲁·魏斯曼(Drew Weissman),他也是一个醉心于科研的人。 1959年8月31日,魏斯曼出生于美国马萨诸塞州列克星敦(Lexington),儿时的他就展现出超强动手能力,并着迷自然科学。1981年,魏斯曼从布兰迪斯大学(Brandeis University)毕业,获得学士和生物化学(酶学)硕士学位。随后他进入波士顿大学医学院,于1987年又获得医学学位和免疫学/微生物博士学位。魏斯曼在波士顿贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center, BIDMC)完成了住院医的培训,可是1989年,他放弃了收入优渥医生职业,选择了从事艰苦的科学研究,他加入了美国国立卫生研究院福奇(Anthony Fauci)实验室做传染性疾病博士后研究。 在福奇实验室他一做就做了8年。1997年,已经38岁的魏斯曼申请到研究基金,加入宾夕法尼亚大学,创立了自己的实验室。就在这时他遇见了卡塔林。当时魏斯曼一心想研制出艾滋病疫苗,在他邂逅卡塔林以后听了卡塔林讲述了她的mRNA研究,他觉得也许可以试试卡里科的mRNA技术,就这样卡特琳加入了魏斯曼的实验室。他们的合作最终成就了诺奖佳话的故事我们都已经知道了,但是在合作之初他们只是热衷于试验室的研发,跟最终的疫苗还差十万八千里。他们的合作可以说是完美地诠释了机会只留给有准备的人这句话。


养育一个孩子需要全村人的努力


非洲谚语说养育一个孩子需要全村人的努力,用在科学界可是说要获得一个惠及全世界科学进步需要整个同行们的努力。

像几乎所有获奖领域一样,科学的突破绝不仅仅是一两个人的功劳。2021年9月,《自然》杂志刊登了一篇题为 “The tangled history of mRNA vaccines”长文,回顾了mRNA疫苗技术的发展历程。作者Elie Dolgin采访了大量的科学家,从发现mRNA,到解密mRNA的遗传密码,到人工合成mRNA,mRNA与蛋白质之间得转录关系,到如何修饰mRNA降低免疫反应,再到mRNA递送系统的开发,做了系统的总结。从这个总结就能看出, 面对突如其来的疫情我们之所以能够在最短的时间生产出高效的mRNA疫苗,科学界在那之前已经走过了几十年对mRNA机制的研发,是许许多多科学家的努力才促成了这一最后一跃。mRNA疫苗面世卡里科和魏斯曼获奖的修饰mRNA以至于能逃过免疫系统的监视的技术无疑起了关键的作用,但是除了他们的贡献之外还有许多关键的技术图破同样起到了不可或缺的作用,比如很多介绍这次医学奖的文章都提到的脂质纳米粒(LNP)。脂质纳米粒是一种纳米级得脂滴,这种脂滴能保护mRNA防止其降解,并将其送入细胞。这项技术来自科学家皮特·库里斯 (Pieter Cullis) 的实验室和他旗下的多家公司。库里斯是加拿大不列颠哥伦比亚大学的生物化学家,他的团队对脂质纳米粒的研究要追溯到上世纪80年代。要想把药安全地送到病灶,我们需要一个完美的载体,这个载体需要既能保护药效,还要在不同环境(血液为中性,细胞为酸性)保证将药物安全运送,并在到达病灶时能够有效释放药物,载体本身还要及时安全降解,不给细胞带来毒素……库里斯在牛津大学做博士后时就开始研究生物膜中脂质的结构性质,50多年以后,终于在新冠肆虐急需疫苗的时候他及时地给我们带来了脂质纳米粒,让mRNA疫苗面世成为可能。


1961年研究人员正式发现了mRNA,经过多年的研究,到2005年mRNA疫苗的技术基本成熟了,可是要让一个疫苗面世,满足市场需要,光有技术还不行,还必须能够批量生产,于是制药公司莫德纳,和辉瑞开始登场了。


辉瑞本身就是一个享誉全球的制药公司,在新冠之前就生产过很多疫苗,有现成的科研团队,有可批量生产的流水线,有能力做动物试验,也有能力做人体试验,他们在新冠施虐期间临危上阵 并与BioNTech合作,顺利完成临床试验,获得有效率超过90%(最终数据显示有效率可达95%)的新冠疫苗是水到渠成的事,但是莫德纳公司却是一个名不见经传的小公司,它如何做到在全世界竞争造出高效疫苗的时候异军突起的呢?其实他们的故事也不是偶然而是必然。他们在关键的时候站在关键的位置是因为早有准备。


2005年,德约克·罗西(Derrick Rossi),莫德纳的创始人在斯坦福大学做博士后,有一天他注意到了卡里科和魏斯曼发表在免疫《Immunity》杂志上的论文,他认为论文中提到的技术可以用于他当时从事的干细胞研究,希望通过这种修饰后的mRNA来让成熟的细胞重新编程,回到干细胞的状态。2009年,罗西带着他的研究成果,找到了哈佛医学院的医药企业家蒂莫西·斯普里格(Timothy Springer)又联络了著名学者罗伯特·兰格(Robert Langer),兰格建议罗西可以用 “这个技术来研发药物、疫苗,以及其他所有的可能” 。于是2010年,罗西、兰格、斯普里格等一起成立了莫德纳(Moderna)公司。时至2014年他们对mRNA疫苗的研发已经上了正规,并有了自主研发的mRNA修饰技术,还申请了专利。2015又与辉瑞一起得到了卡里科和魏斯曼的核心专利转让。是以上的前期准备得以在新冠急需疫苗的关键时刻发挥了他们的作用。

量变积累到一定的程度才会发生质变,没有对mRNA机制的理解, 没有mRNA的修饰技术,没有纳米脂滴,没有制药公司做临床试验与批量生产的能力……任何一个环节的缺失可以说就没有mRNA疫苗。如果说mRNA新冠疫苗是质变,那它就是许许多多科学家日以继夜的不懈探索积累起来的量变促成的。正如《自然》杂志在采访卡里科时她所说的: “所有人都在添砖加瓦,包括我。”


不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海

不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海。2023年诺奖医学奖背后的故事精准地诠释了这句古语。是卡特琳,魏斯曼这样的科学家坚忍执着的跋涉,才让他们在关键的时刻站在了关键的位置,为疫苗逃逸免疫监控起到关键的作用,是无数科学家,科研工作者在各个方面科研成果推动,才让mRNA这一集大成之作面世,顺利进入人体,精准打击新冠病毒。世上哪有弯道超车这回事,千里之行始于足下,九层之台起于累土,要成就任何事情都必须从点点滴滴做起。

江海的壮阔令人心生向往,然而,那广袤的水域背后,是无数条小流汇聚成的壮丽景象。正是这些不起眼的小流,汇聚在一起,才赋予江海以无穷的力量和生命。社会的进步需要每个人的努力,科技的创新来自于不断吸取教训,积累资源。厚积才能薄发,如果想成为一条奔流不息的大江,那就从水滴做起,默默地蓄积,才有喷薄而出的一日。


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可曾听人说过: 美国太远,我不了解情况, 当时要是多问问就好了......
其实美国不远,
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