杨先碧
mRNA 分子的结构图
在历史长河中，疫苗作为预防传染病的重要武器，为人类的健康保驾护航。犹记得在新冠病毒的冲击下，全球科学家启动智慧的大脑，研制出了各式各样的疫苗。其中，mRNA疫苗这把利剑，以其独特的方式给世界带来了新的选择。在这场与病毒的竞赛中，两位科学家，卡塔琳·卡里科和德鲁·魏斯曼尤为引人注目。他们的研究成果如同夜空中的明灯，照亮了mRNA疫苗开发之路。因对mRNA碱基化学修饰的卓越研究，他们荣获了2023年诺贝尔生理学或医学奖。这一荣誉的背后，是他们无数日夜的辛勤付出。
人类的历史，是一部与病原体不断交锋的史诗。在所有病原体中，病毒是人类的大敌之一。当凶悍的病毒侵入人体时，人体并非束手无策，而是启动免疫系统进行顽强的抵抗。然而，当首次面对陌生而强大的病毒时，免疫系统有时也会感到无力。若再次遭遇同样的病毒，免疫系统便能凭借记忆，迅速组织防御，使人体恢复健康。
因此，为了辅助人体免疫系统抵御病毒入侵，科学家们研发出了疫苗。这些疫苗，包括死病毒、半死不活的病毒、病毒蛋白质外壳等物质，注射入人体后，让人体误认为是真实的病毒入侵，从而激发免疫反应，产生抗体。这样，当真正的病毒来袭时，抗体就能迅速发挥作用，减轻人体感染的症状。
尽管早在18世纪末人类就开始使用疫苗，但科学家们并未停止探索新的疫苗制造方式。mRNA疫苗就是科技创新的产物。mRNA是一种单链分子，它的任务是将DNA的遗传信息传递到细胞的蛋白质合成机器中。没有mRNA，遗传编码就无法运作，蛋白质便无法合成，人体机能将无法维持。
传统的疫苗制造方式是培养病毒，然后进行灭活、减毒或破碎处理。而mRNA疫苗的制造，则无须培养病毒。科学家们先制造出含有病毒遗传信息的mRNA，然后将这些mRNA注射到人体内。它们利用人体细胞中的物质合成病毒蛋白质，从而激发人体的免疫反应，产生抗体。就像其他疫苗一样，mRNA疫苗帮助人体做好战斗准备，迎接病毒的挑战。
魏斯曼和卡里科在实验室工作
用mRNA对抗疾病，并非卡塔琳·卡里科和德鲁·魏斯曼的首创。1961年，科学家发现了mRNA，并逐渐明晰了mRNA与蛋白质之间的关系。1990年，一些科学家给小鼠注射mRNA后发现，这些mRNA可产生活性蛋白质，其中某些活性蛋白质可以作为抗体来预防传染病，另外一些活性蛋白质则可以用于治疗疾病。mRNA在理论上能够表达任何蛋白质，因此可以用来治疗几乎所有的疾病。比如，人工合成的mRNA分子可以帮助糖尿病患者合成胰岛素（一种蛋白质）。
这一发现犹如石破天惊，因为在生物体外制造生物所需的活性蛋白质一直是难题，往往需要使用活细胞来培育，而这样的方法成本高昂，难以广泛应用。而mRNA的结构相对简单，相比活性蛋白质，在生物体外制造mRNA就变得简单得多，无须依赖活细胞中的生化反应，只需使用简单的化学工艺就能完成。因此，科学家们认为，mRNA有可能替代某些活性蛋白质用于疾病治疗。
然而，当科学家们将制造的mRNA注射到小鼠等实验动物体内后，发现这些动物出现了严重的炎症反应，严重者甚至会死亡。免疫系统对外来的mRNA反应强烈，迅速发起反击。此外，这些mRNA的治疗效果也十分有限——即使有少量的mRNA躲过了免疫系统的“追杀”而抵达目的地，它们制造的活性蛋白质数量也很少，难以起到治疗疾病的效果或激发免疫系统产生抗体。
因此，许多科学家开始质疑mRNA应用的可行性。尽管mRNA比较简单，但它的脆弱性也使得它难以担当大任。于是，一度备受热捧的mRNA研究逐渐冷却了下来。
mRNA 技术是对付病毒的一种好方法
在mRNA研究渐趋冷寂的岁月里，科学家卡里科面临着职业生涯的重大抉择。换言之，她应该转向另一个研究课题了。然而，卡里科深信mRNA研究的方向是正确的，她的合作伙伴魏斯曼也坚定地支持她。
卡里科在生物化学领域摸爬滚打多年，魏斯曼则专攻免疫学。他们通力合作，共同克服经费不足、技术缺陷等诸多难题，顶住可能失败的压力，终于有了突破性的发现：实验室制造的mRNA与动物体内的mRNA在碱基结构上存在微小差异，这些差异可能是免疫系统对外来mRNA产生强烈排斥的原因。
经过无数次的尝试，卡里科和魏斯曼发现，用化学修饰的方法调整mRNA的构造，可以降低免疫系统的排斥反应。具体而言，他们利用一些酶的作用，改变了mRNA碱基上的一些化学基团，让它更接近动物体内的mRNA。实验结果表明，这些经过化学修饰的mRNA进入动物体内后，免疫系统将其视为“自己人”，炎症反应大大减弱，与灭活病毒疫苗引发的炎症反应相似。
2005年，卡里科和魏斯曼发表了关于mRNA碱基化学修饰的论文。此后，mRNA疫苗重新进入人们的视线，相关的技术被称为“mRNA技术”。2010年，有多家公司尝试开发针对寨卡病毒和中东呼吸综合征冠状病毒的mRNA疫苗。尽管如此，mRNA技术仍然被视为一项没有前景的冷门技术。
然而，在2020年新冠疫情肆虐全球的时刻，一些制药公司注意到卡里科和魏斯曼的研究成果，开始按照他们的思路进行疫苗研发。在不到一年的时间里，他们成功开发出mRNA新冠疫苗。这些疫苗被证明是有效的，并被批准上市销售，为不少患者减轻了病痛。正是这一巨大的成功，让mRNA疫苗及其相关技术真正获得了人们的重视，也成为卡里科和魏斯曼获得诺贝尔奖的重要推动力。
mRNA 是一种单链分子
mRNA 新冠疫苗
mRNA疫苗技术在抗击新冠疫情中的成功应用，吸引了无数投资者的目光。正如加拿大生物学家皮耶特·库里斯所言：“这场淘金热般的狂热追求中，如果我们可以利用mRNA生产出任何想要的蛋白质，那幺这意味着它具有广阔且充满诱惑力的应用前景。”mRNA疫苗开发的速度以及灵活性都令人印象深刻，为这项技术应用于其他传染病的疫苗开发铺平了道路。除此之外，该技术还可用于治疗癌症、过敏，以及自身免疫性疾病、细菌性疾病和虫媒疾病。
未来，mRNA疫苗在癌症治疗方面的潜力巨大。癌症疫苗可以让人类的免疫系统精准区分肿瘤细胞和正常细胞，并清除肿瘤细胞。这种区分需要标记，而这种标记通常是肿瘤细胞中出现的突变蛋白。科学家希望利用mRNA疫苗让人类自动产生肿瘤细胞中出现的突变蛋白，从而激发免疫系统产生针对某种类型癌细胞的抗体，如果人体出现这类癌细胞，那幺免疫系统能够及时出手，将尚未大面积扩散的癌细胞消灭在萌芽状态。目前，已经有一些针对癌症的mRNA疫苗正在进行临床试验。
在这个科技飞速发展的时代，我们不禁感叹：原来生命的奥秘也可以如此美妙且充满力量。这一切都离不开科学家们对未知的探索和对人类福祉的追求。他们用智慧和勇气为我们开启了一个崭新的世界，让我们得以窥见生命更深层次的奥秘。mRNA如同神秘的密码，给人们留下了未知与挑战，却也饱含着希望与可能。因为mRNA的潜力巨大，只要我们继续探索，继续研究，继续努力，它就有望为人类的健康和幸福带来更多的惊喜。
mRNA 疫苗可以对付癌细胞
1955年1月出生于匈牙利，1982年获得匈牙利塞格德大学博士学位，1985年任职于美国坦普尔大学生物化学系，1988年任职于美国健康科学统一服务大学病理学系，1989年起先后任宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院研究助理教授、高级研究员、副教授，2021年任塞格德大学教授，同年入选《时代》周刊公布的“全球最具影响力的百位人物”。
1959年8月出生于美国，1987年获得波士顿大学医学院免疫学博士学位，1990年任美国国立卫生研究院过敏和免疫学研究员，1993年任美国国家过敏和传染病研究所免疫调节实验室高级研究员，1997年至今任宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院疫苗研究主任、医学教授。
