使新冠疫苗成为可能的研究人员获得诺贝尔奖

全球数十亿人已获得辉瑞或莫德纳新型冠状病毒肺炎-19疫苗。这些疫苗的快速发展改变了大流行病，提供针对严重急性呼吸系统综合症冠状病毒-2病毒.

但是，如果没有开创性的工作，这些疫苗是不可能的。今年的获奖者几十年前的诺贝尔生理学或医学奖。

宾夕法尼亚大学的研究人员Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士因其对mRNA生物学的发现而获得了享有盛誉的奖项。这对夫妇是第一个发现一种修饰mRNA的方法，使其能够成功地传递到细胞中并由它们复制。

他们的发现不仅是COVID-19疫苗开发不可或缺的一部分，而且还可能导致许多其他疗法的开发，例如用于癌症.

一生的工作

Karikó是匈牙利生物化学家，Weissman是美国医生科学家。两人于1985年开始合作，当时Karikó是宾夕法尼亚大学的博士后研究员，Weissman已经在那里担任免疫学家。他们对如何使用mRNA来制造新疗法有着共同的兴趣。

信使RNA（更广为人知的mRNA）是生命必不可少的分子。它是在体内由我们自己的DNA在一个称为翻译的过程中制造的。DNA是我们制造蛋白质的特殊编码说明书，蛋白质是体内物质的基石。

我们的mRNA复制并将这些遗传指令从我们的DNA传递到我们的细胞。然后，细胞制造它们被指示的任何蛋白质，例如血红蛋白，它帮助红细胞在身体周围携带氧气。

Karikó和Weissman认为，如果有可能控制这一过程，mRNA可以用来指导细胞基本上自己治愈。但在他们开始合作时，其他研究人员试图做到这一点并没有成功。

研究人员在开始工作时面临着两大挑战。首先是能够阻止宿主对修饰的mRNA产生免疫反应。第二个是能够安全地将mRNA递送到宿主中而不会降解。

要了解他们如何克服第一个障碍，了解mRNA的结构非常重要。通常，mRNA分子含有四种称为碱基（核苷）的较小分子：A（腺嘌呤），U（尿苷），G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）。这些碱基的不同序列可以串在一起以产生mRNA分子的基础。

在早期的实验中，Karikó和Weismann发现将正常的mRNA分子注射到小鼠体内会导致免疫反应。这意味着小鼠的免疫系统将新的mRNA视为入侵病原体，免疫细胞会破坏它，而不是复制它。

所以研究人员修改了U核苷产生假尿苷，一种稳定RNA结构的化合物。当他们用修饰的mRNA重复实验时，小鼠表现出无免疫反应.

但Karikó和Weismann仍然面临着第二个挑战，即能够在不降解的情况下提供定制的mRNA。

他们决定使用脂质（纳米颗粒）来传递它。这些脂肪化合物是细胞膜的重要组成部分，控制进出细胞的物质。特殊制造的脂质允许mRNA分子待交付不会被免疫系统降解或分解。

Karikó和Weissman的研究成功地消除了以前在临床上使用mRNA的障碍。能够指示身体复制几乎任何无害的蛋白质，可能具有治疗一系列疾病甚至防止病毒感染的潜力。

新冠疫苗

当他们的研究首次发表时，它并没有获得备受关注.但在2011年，两家生物技术公司——Moderna和BioNTech——注意到并开始研究mRNA药物。

这也难怪。传统的疫苗生产方法既耗时又昂贵，并且不适用于每种疫苗。但Karikó和Weissman的工作表明，合成mRNA可以大规模制造。

在大流行之前，研究人员已经致力于开发mRNA疫苗，例如埃博拉疫苗这并没有引起太多的商业兴趣。但在 2020 年，当 COVID-19 开始在全球传播时，需要迅速接种疫苗来提供保护。

利用Karikó和Weissman的基础工作，科学家们开发了一种定制的mRNA序列，该序列模仿刺突蛋白（允许病毒进入我们的细胞）。这产生了一种无害的 COVID 颗粒，然后我们的细胞对其进行复制，使我们的身体在遇到真正的病毒时保护我们免受严重的 COVID 感染。

卡里科和魏斯曼多年前的发现对于使COVID-19 mRNA疫苗成为可能至关重要。但这些并不是他们工作应用的唯一方式。

研究人员现在希望开发针对以下疾病的mRNA疫苗：威伊和寨卡病毒。研究还表明，mRNA疫苗可能有助于治疗某些类型的癌症.

爱丽丝·戈登，生物科学学院高级研究员，东英吉利大学

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