2023年诺贝尔生理学或医学奖
卡塔琳卡里科和德鲁韦斯曼
表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这些发现使得开发针对COVID-19的有效mRNA疫
苗成为可能
两位诺贝尔奖得主的发现对于在2020 年初开始的新冠病毒大流行期间开发有效的针对
COVID-19 的mRNA 疫苗至关重要。他们的突破性发现从根本上改变了我们对mRNA 如何与
免疫系统相互作用的理解，获奖者做出了贡献在现代人类健康面临的最大威胁之一期间，
疫苗的开发速度前所未有。
疫情爆发前的疫苗
疫苗接种会刺激针对特定病原体的免疫反应的形成。这使得身体在以后接触疾病时能够
抢得先机。 基于灭活或弱化病毒的疫苗早已问世，例如针对小儿麻痺、麻疹和黄热病的
疫苗。1951年，马克斯泰勒因开发黄热病疫苗而获得诺贝尔生理学或医学奖。
由于近几十年来分子生物学的进步，基于单一病毒成分而不是整个病毒的疫苗已经被开发
出来。 部分病毒遗传密码通常编码病毒表面的蛋白质，用于制造刺激病毒阻断抗体形成
的蛋白质。 例如针对B型肝炎病毒和人类乳突病毒的疫苗。或者，部分病毒遗传密码可
以转移到无害的携带病毒中，也就是“载体”。此方法用于抗伊波拉病毒的疫苗。当注
射载体疫苗时，选定的病毒蛋白会在我们的细胞中产生，刺激针对目标病毒的免疫反应。
生产基于病毒、蛋白质和载体的疫苗需要大规模细胞培养。这种资源密集型过程限制了
快速生产疫苗以应对疫情和大流行的可能性。 因此，研究人员长期以来一直试图开发独
立于细胞培养的疫苗技术，但这已被证明具有挑战性。
mRNA疫苗：一个有前途的想法
在我们的细胞中，DNA 中编码的遗传讯息被转移到信使 RNA (mRNA)，后者被用作蛋白质
生产的模板。 20 世纪 80 年代，引入了无需细胞培养即可产生 mRNA 的有效方法，称
为 体外 转录。 这一决定性的一步加速了分子生物学在多个领域应用的发展。 将 mRNA
技术用于疫苗和治疗目的的想法也开始兴起，但前方仍有障碍。 体外 转录的 mRNA 被认
为是不稳定且难以传递，需要开发复杂的载体脂质系统来封装 mRNA。 此外， 体外 产生
的mRNA会引起发炎反应。 因此，开发用于临床目的的 mRNA 技术的热情最初是有限的。
这些障碍并没有让匈牙利生物化学家 Katalin Karikó 灰心，她致力于开发利用 mRNA
进行治疗的方法。 1990 年代初，当她在宾州大学担任助理教授时，尽管在说服研究资助
者相信她的计画的重要性方面遇到了困难，但她仍然坚持实现 mRNA 作为一种治疗方法的
愿景。 卡里科大学的一位新同事是免疫学家德鲁‧韦斯曼。 他对树突细胞感兴趣，树突
细胞在免疫监视和活化疫苗诱导的免疫反应中具有重要功能。 在新想法的推动下，两者
很快就开始了富有成效的合作，重点研究不同 RNA 类型如何与免疫系统相互作用。
突破
Kariko和Weissman注意到树突状细胞将体外转录的mRNA视为外来物质，导致其活化并释放
发炎信号分子。 他们想知道为什么体外转录 的 mRNA 被认为是外来的，而来自哺乳动物
细胞的 mRNA 却没有引起相同的反应。 Karikó 和 Weissman 意识到一些关键特性以区
分不同类型的mRNA。
RNA包含四个碱基，缩写为A、U、G和C，对应于DNA中的A、T、G和C，即遗传密码的字母
。 Karikó 和 Weissman 知道，哺乳动物细胞 RNA 中的碱基经常被化学修饰，而 体外
转录的 mRNA 则不然。 转录的 RNA中碱基改变的缺失是否 他们想知道体外 可以解释这
种不想要的发炎反应。 为了研究这一点，他们产生了不同的 mRNA 变体，每种变体的碱
基都有独特的化学变化，并将其传递给树突状细胞。 结果令人震惊：当 mRNA 中包含碱
基修饰时，发炎反应几乎被消除。 这是我们对细胞如何识别和响应不同形式 mRNA 的理
解的范式改变。 Karikó 和 Weissman 立即意识到，他们的发现对于使用 mRNA 进行治
疗具有深远的意义。 这些开创性的结果发表于 2005 年，即 COVID-19 大流行前十五年
。
在 2008 年和 2010 年发表的进一步研究中，Karikó 和 Weissman 表明，与未修饰的
mRNA 相比，碱基修饰生成的 mRNA 的递送显著增加了蛋白质产量。 这种效应是由于调节
蛋白质产生的酵素的活性降低所致。 透过发现碱基修饰既能减少发炎反应又能增加蛋白
质产量，Karikó 和 Weissman 消除了 mRNA 临床应用道路上的关键障碍。
mRNA 疫苗发挥了其潜力
人们对 mRNA 技术的兴趣开始升温，2010 年，多家公司开始致力于开发此方法。 研发针
对寨卡病毒和中东呼吸道症候群冠状病毒的疫苗； 后者与SARS-CoV-2密切相关。
COVID-19 大流行爆发后，两种编码 SARS-CoV-2 表面蛋白的碱基修饰 mRNA 疫苗以创纪
录的速度开发出来。 据报道，保护效果约为 95%，这两种疫苗早在 2020 年 12 月就获
得了批准。
mRNA 疫苗的开发具有令人印象深刻的灵活性和速度，为使用新平台开发针对其他传染病
的疫苗铺平了道路。 未来，该技术还可用于输送治疗性蛋白质并治疗某些癌症类型。
基于不同方法的其他几种针对 SARS-CoV-2 的疫苗也迅速推出，全球总共已接种超过
130 亿剂 COVID-19 疫苗。 这些疫苗挽救了数百万人的生命，并预防了更多人的严重疾
病，使社会得以开放并恢复正常状态。 今年的诺贝尔奖得主透过对 mRNA 碱基修饰重要
性的基本发现，在我们这个时代最大的健康危机之一期间为这一变革性发展做出了重要贡
献。
卡塔琳·卡里科 (Katalin Karikó) 1955 年出生于匈牙利索尔诺克。 她于 1982 年在
塞格德大学获得博士学位，并在塞格德的匈牙利科学院从事博士后研究直至 1985 年。随
后，她在费城坦普尔大学和贝塞斯达健康科学大学进行博士后研究。 1989 年，她被任命
为宾州大学助理教授，并一直任职到 2013 年。之后，她成为 BioNTech RNA
Pharmaceuticals 的副总裁，后来担任高级副总裁。 自2021年起，她一直担任塞格德大
学教授和宾州大学佩雷尔曼医学院兼职教授。
德鲁‧韦斯曼 (Drew Weissman) 1959 年出生于美国麻萨诸塞州列克星敦。 1987年，他
在波士顿大学获得医学博士、博士学位。他在哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心接受
临床培训，并在美国国立卫生研究院进行博士后研究。 1997年，韦斯曼在宾州大学佩雷
尔曼医学院成立了他的研究小组。 他是罗伯茨家族疫苗研究教授和宾州大学 RNA 创新研
究所所长。
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