紐西蘭第一針疫苗剛剛接種!背後這位「疫苗女王」,死磕40年,有望終結全球疫情

來源:發現

今天下午2點,紐西蘭正式開始了新冠疫苗【相關閱讀:顯微鏡學家發表對四家疫苗公司的成分分析】接種。

首批疫苗從比利時運抵,接種者為100多名疫苗接種【相關閱讀:專家爆驚人內幕:接種疫苗,你有更大的可能會死於病毒】醫護,最終的目標是為境內70%的人口接種疫苗【相關閱讀:專家爆驚人內幕:接種疫苗,你有更大的可能會死於病毒】。

運送疫苗的車輛進入Jet Park隔離區,跟在運送疫苗車輛後面進入的,是一輛保安車輛。

紐西蘭免疫諮詢中心全國經理(IMAC) Loretta Roberts今天接受採訪說:「輝瑞生產的mRNA疫苗安全性很好,全球已經打了1.8億支,疫苗也有非常嚴格的生產要求。」

由於mRNA疫苗的技術太新了,這次新冠疫苗【相關閱讀:真正的大流行才剛剛開始,它是年輕人因新冠疫苗而引發的心臟病發作】之前還沒有成功的先例,所以其有效性和安全性表現也不時引發爭議。

但無疑,在新冠疫情下,mRNA技術成為了舞台上最耀眼的明星。更有不少專家表示,mRNA技術將有望摘得下一個諾獎桂冠。

今天就帶大家認識一下mRNA疫苗奠基人——Katalin Kariko。

隨著新冠疫苗在全世界開始廣泛接種,人們終於看到了結束這場新冠疫情的希望。

與其他疫苗相比,mRNA疫苗具有諸多優點,例如安全性高、免疫性好、量產迅速等,多期實驗證明有效率在95%左右。

而這項造福全球人類的技術背後,曾經默默無聞的關鍵家也浮出水面。

她就是來自匈牙利的女生物化學家卡里科

(Katalin Karikó),今年66歲了。

她被稱為「輝瑞疫苗之母」,卻坐了40多年的冷板凳。

卡里科在賓州家中工作。from STAT

01、「我們沒有回頭路」

1955年1月17日,卡里科出生於匈牙利東部小鎮小新薩拉什(Kisújszállás)一間燒著木屑爐子的小屋。仔細檢查父親每日屠宰的豬,便是她的科學啟蒙課。

1973年,卡里科考入匈牙利名校塞格德大學(University of Szeged),義無反顧地選擇了理科。

在大學里,她第一次在一場學術報告里聽說了信使RNA(mRNA),它攜帶著DNA中的遺傳信息,直接指導蛋白質的合成,承擔著「傳訊者」的角色。

卡里科對這種神奇的分子產生了濃厚的興趣。1978年,她選擇攻讀博士學位,重點研究mRNA的應用。

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20世紀七十年代,基因工程誕生,不久基因治療的概念也應運而生,但這些操作均是以DNA為目標,而卡里科卻認為mRNA更有前途。

畢業后,她選擇了進入匈牙利科學院塞格德生物中心(Biological Research Centre, Szeged)生物物理研究所。

當時,許多人博士畢業後去留學深造,但卡里科對此並不動心,她認為國內同樣可以實現自己的願望。

遺憾的是,卡里科這個美好願望於1985年破滅了,她被單位解僱了。

多年後,卡里科在一次接受採訪時曾表示,如果她繼續留在匈牙利國內,很有可能成為一個充滿抱怨的、平庸的科研人員。

無路可退的卡里科不得不重新開始找工作。一開始她想在歐洲找個職位,但最終,她只能遠赴美國的費城。

在那裡,美國天普大學(Temple University)為她提供了一個博士后職位。

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夫婦兩人帶著年僅兩歲的女兒,踏上了異國他鄉。

政府不允許兌換超過100美元的現金,他們就在黑市賣掉了車,把900英鎊縫在女兒的泰迪熊里偷偷帶出境。

卡里科說:「我們沒有回頭路。我們在那裡舉目無親。」

1985年,卡里科在美國天普大學(Temple University)重啟科研道路。遺憾的是,首站並不順利。

四年後,她與導師發生了一次衝突,主要原因還是兩人對待mRNA觀念有差異。像當時的許多科研工作者一樣,導師也不看好mRNA的研究。1990年,卡里科加入賓夕法尼亞大學。

這時,一項最新進展進一步堅定了她開展mRNA應用的決心。

02、「也許我不夠優秀,不夠聰明」

1990年,威斯康星大學一個研究小組首次將mRNA注射到小鼠體內(doi: 10.1126/science.1690918),並檢測到了相應的蛋白表達;兩年後,另一個研究小組進一步在大鼠中證明,體外注入的mRNA表達出的蛋白還具有生理活性。

如果這兩個結果成立,就意味著採用病原體關鍵蛋白的mRNA,也會產生病毒蛋白,並激發免疫應答,從而發揮疫苗的作用。

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這個邏輯推理很容易獲得,但是許多科學家對此並不看好。

因為這麼做存在諸多現實問題,用mRNA做疫苗至少有三大缺陷:穩定性差(目前這個問題依然存在)、體內效率低下和激發機體先天免疫系統(引起嚴重炎症反應,導致動物立即死亡)。

在許多科學家看來,這些困難都是難以逾越的科學鴻溝。

這種費力不討好的事情自然沒幾個人願意做,再說傳統的疫苗製備策略已足足夠用,何必捨近求遠?

進入賓夕法尼亞大學的當年,卡里科就提交了基金申請,想嘗試採用mRNA開發疫苗。在這樣的主流背景下,申請失敗了。

然而沒想到,隨後幾年,年年申請,年年被拒,竟達八年無法為這一課題申請到基金。

她回憶說,「我每天晚上都在寫申請,結果每次都被打回來。」你有千條妙計,我有一定之規;任你說得天花亂墜,我就不給你基金。這一今天看來並不怎麼「大逆不道」的想法,同行專家就是不予通過。

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2004年諾貝爾化學獎得主赫什科(Avram Hershko)就認為,專家總是墨守成規,許多觀點不值得接受(由於泛素加熱后仍保持活性,由此他們認定泛素不可能是蛋白質)。

們終於看不下去了。

1995年,來到賓大的第六年,卡里科迎來了降級降薪。

她回憶到,她當時剛剛做出一些重要的發現,學校把她轟出了實驗室,在動物房邊上給她安排了一個小房間辦公做實驗。

更慘的是,這個節骨眼,她又被診斷出癌症,需要進行兩次手術,而她的丈夫由於簽證問題不得不滯留在匈牙利,長達半年無法返美。

她只能一邊接受治療,一邊照顧

一般人有此遭遇,早就離開學術界了,但卡里科還是熬了下來:「我想過去別的地方,研究別的東西。我還想過可能是我不夠優秀,不夠聰明。

她努力說服自己:「萬事已經俱備,我只需要把實驗做得更漂亮就行了。」

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幸運的是,卡里科最終康復了,並繼續開展自己的實驗。

由於各方限制,做事可謂舉步維艱。沒經費訂雜誌,為了看到最新的論文,她還得去複印。在1997年一次複印時,卡里科結識了剛到賓大不久的免疫學家韋斯曼(Drew Weissman)。

韋斯曼對卡里科的想法很感興趣,決定資助她繼續開展研究,她的項目也正式成為「韋斯曼-卡里科項目」。

卡里科當時的境遇可說降到了冰點,待遇比技術員都要低,韋斯曼的幫助可謂是雪中送炭,不僅僅是資金支持,同樣重要的還有精神鼓勵。

03、峰迴路轉,再起波瀾

卡里科的研究逐漸有所起色。

1998年,期盼已久的基金終於得到批複,儘管只有區區10萬美元,但至少是一個好的開始。第二年,又獲得100萬美元資助。

卡里科和韋斯曼商討后達成一致——需要首先解決mRNA應用的安全性問題,也就是理解mRNA誘發機體炎症反應的原因。

卡里科推測,mRNA注射到動物體內誘發炎症,可能是因為它們可被TLR分子識別。

為驗證自己假說的正確性,卡里科首先建立一個體外系統模擬炎症反應,應用人工合成的mRNA直接處理細胞,確實激活了免疫應答,釋放出大量免疫因子。進一步研究發現,多種TLR分子(包括TLR7,8等)確實可以識別體外注入的mRNA。

2004年,卡里科完成了一個關鍵實驗。她從哺乳動物和細菌中直接提取mRNA,並用它們處理細胞,結果發現哺乳動物mRNA基本不激活免疫應答?(線粒體mRNA除外),而細菌mRNA則誘導細胞因子的釋放,這一結果說明,誘發免疫應答的原因不在mRNA本身,而應該在其結構差異。

於是,卡里科對體外合成的mRNA也進行了鹼基修飾,結果使免疫應答能力大大減弱(後來動物實驗也證明修飾后的mRNA不再產生嚴重炎症反應)。

其實,哺乳動物識別非修飾mRNA(外源物成分),但對修飾mRNA視而不見的能力恰恰是免疫系統的基本特徵——區分「非我」,也是機體對自身的保護。

這一發現意味著,mRNA體內應用的安全性得到了有效解決(通過體外鹼基修飾來實現)。

卡里科進一步研究解決了mRNA應用過程中效率低下的難題。

卡里科共發表70多篇論文,絕大多數聚焦于mRNA體外製備方法的改進和完善,解決實際應用過程中面臨的諸多問題。

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2006年,卡里科和韋斯曼申請了第一個mRNA相關專利——含修飾核苷酸的mRNA製備及應用,主要涉及無免疫原性、包含核苷酸修飾等特性的mRNA(專利號:US 8278036)。

迄今為止,她已擁有十幾個專利,全部圍繞著mRNA製備方法的改進、實用化操作和應用。

2010年,正在斯坦福大學做博士后的羅西(Derrick Rossi)發現了卡里科的文章,並敏銳意識到這一方法的巨大應用潛力。

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他成立了一家生物技術公司——也就是Moderna,應用mRNA開發疫苗和藥物。與此同時,卡里科也將自己的技術轉讓給德國一家新興生物技術公司BioNTech。

彼時,BioNTech還蝸居在德國美因茨大學(Mainz university)的校園內,連公司網站都沒做起來。

2013年,卡里科與賓夕法尼亞大學又發生一次不愉快,校方拒絕恢復她1995年降薪的教師職位,又在知識產權許可上與她產生分歧(賓大將知識產權賣給了另一家公司)。

最終,卡里科選擇辭職,加入BioNTech並擔任高級副總裁。校方對卡里科極盡刻薄,稱BioNTech是一家連網站都不存在、名不見經傳的小公司,暗示卡里科的選擇毫無價值。

隨著mRNA技術在應用過程中的進一步改進,兩家公司距離真正的市場成功越來越近。2017年,Moderna開始開發mRNA疫苗;2018年,BioNTech與輝瑞公司合作開發流感mRNA疫苗,嘗試從實驗室走嚮應用。

但市場仍不買賬,投資者對mRNA疫苗應用前景並不看好,兩家公司只能 「艱難度日」。

在這沉默苦悶的研究歲月中,比卡里科出名更早的是她的女兒祖薩娜·弗朗西亞(Zsuzsanna Francia)。

也許是繼承了母親堅忍不拔的精神,祖薩娜在2008年奧運會和2012年倫敦奧運會上連續奪得了賽艇比賽冠軍。

2012年倫敦奧運會,卡里科夫婦祝賀女兒奪取奧運金牌。Katalin Kariko供圖

04、「得救了!我拚命地呼吸」

2020年初,新冠肺炎暴發,新冠病毒蔓延全球。

1月11日,疾控中心張永振研究團隊在病毒學網站(virological.org)公布了全基因組序列。

序列剛剛公開,歐美的製藥公司就開始研究mRNA疫苗將要使用的序列。

1月13日,序列確定,Moderna開始製作mRNA。

後來的事情,我們都知道了。

在全球多國參与的新冠疫苗開發競賽中,mRNA疫苗的優勢(研發時間短)充分體現,在得到新冠病毒刺突蛋白(S)mRNA信息基礎上,快速開啟設計、製備、動物實驗、臨床實驗等步驟。

當卡里科聽到BioNTech三期臨床振奮人心的結果后,她的第一反應是:「得救了!我拚命地吸氣,我太興奮了,我真怕我死了……」

懸了許久的心終於可以得到些許休息。

卡里科希望mRNA疫苗能在隨後新冠肺炎預防方面發揮重要作用,並期望mRNA技術能在更多疾病治療方面得到廣泛應用。

現在已經是哈佛大學幹細胞研究所教授的羅西認為,如果mRNA疫苗最終在新冠肺炎疫情方面發揮了關鍵性作用,卡里科和韋斯曼絕對配得上諾貝爾化學獎。

為使人們對研發的疫苗的安全性有信心,她已經親自公開接種了疫苗。

她說:「應該重視人們的擔憂,幫助他們做決定。絕大多數人由於缺乏有關知識而擔心接種的安全,但他們相信專家和學者,願意傾聽其意見。」

卡里科和韋斯曼都已接種了mRNA新冠疫苗

此時,距卡里科最初開始研究mRNA已有過了四十多年。

距離她的關鍵技術突破,也過去了十六年。

前不久,接受第二針疫苗接種時,她說:「我自己一直很清楚我所做之事的重要性,但並不期待任何褒獎。祝願人們忘掉這一切:病毒、疫苗、我本人等等,享受回到常規的生活。」

Reference:1. Karikó K, Buckstein M, Ni H,et al. Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity. 2005,23(2):165-175.

2. Karikó K, Muramatsu H, Ludwig J, et al. Generating the optimal mRNA for therapy: HPLC purification eliminates immune activation and improves translation of nucleoside-modified, protein-encoding mRNA. Nucleic Acids Res, 2011,39(21):e142.

3. Sahin U, Karikó K, Türeci ?. mRNA-based therapeutics–developing a new class of drugs. Nat Rev Drug Discov. 2014,13(10):759-780.

4. Pardi N, Hogan MJ, Porter FW, Weissman D. mRNA vaccines – a new era in vaccinology.Nat Rev Drug Discov. 2018,17(4):261-279.

5. Wolff JA, Malone RW, Williams P, et al. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo. Science. 1990, 247: (4949 Pt 1)1465–1468.

6. Jirikowski GF, Sanna PP, Maciejewski-Lenoir D, et al. Reversal of diabetes insipidus in Brattleboro rats: intrahypothalamic injection of vasopressin mRNA. Science. 1992, 255 (5047): 996–998.

7. COX D. How mRNA went from a scientific backwater to a pandemic crusher.(?https://www.wired.co.uk/article/mrna-coronavirus-vaccine-pfizer-biontech)

8. A TYPICAL HUNGARIAN STORY: KATALIN KARIK? (https://hungarianspectrum.org/2020/11/22/a-typical-hungarian-story-katalin-kariko/)

9. BioNTech scientist Katalin Karikó risked her career to develop mRNA vaccines. Americans will start getting her coronavirus shot on Monday.

(https://www.businessinsider.com/mrna-vaccine-pfizer-moderna-coronavirus-2020-12)

10. The story of mRNA: How a once-dismissed idea became a leading technology in the Covid vaccine race(https://www.statnews.com/2020/11/10/the-story-of-mrna-how-a-once-dismissed-idea-became-a-leading-technology-in-the-covid-vaccine-race/)

11. 'Redemption': How a scientist's unwavering belief in mRNA gave the world a Covid-19 vaccine

(https://www.telegraph.co.uk/global-health/science-and-disease/redemption-one-scientists-unwavering-belief-mrna-gave-world/)

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