原创 2023年诺贝尔医学奖公布!
2023年10月03日 【健康号】 吕平     阅读 1809

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Katalin Karikó和Drew Weissman因开发mRNA疫苗而获得诺贝尔医学奖

2021年10月22日,周五,在西班牙北部奥维耶多的一个仪式上,Katalin Kariko与其他6名科学家一起,从西班牙阿斯图里亚斯公主莱昂诺尔手中接过了2021年阿斯图里亚斯公主技术和科学研究奖。2023年10月2日(当地时间),诺贝尔医学奖被宣布授予使新型冠状病毒mRNA疫苗开发成为可能的Katalin Karikó和Drew Weissman。

2名科学家因开发新型冠状病毒(COVID-19)有效mRNA疫苗而获得诺贝尔医学奖。

Katalin Karikó是匈牙利萨根大学的教授,也是宾夕法尼亚大学的兼-职教授。Drew Weissman与Karikó在宾夕法尼亚大学共同完成了他的获奖研究。

诺贝尔大会秘书Thomas Perlmann周一在斯德哥尔摩宣布了这一奖项。

去年,瑞典科学家Svante Paabo因在人类进化方面的发现而获得诺贝尔生理学或医学奖,该发现解开了尼安德特人DNA的秘密,为了解我们的免疫系统提供了关键见解,包括我们对严重COVID-19的脆弱性。

这是家族中第二次获奖。Paabo的父亲Sune Bergstrom获得了1982年的诺贝尔医学奖。

诺贝尔奖将于周二公布物理学奖,周三公布化学奖,周四公布文学奖。诺贝尔和平奖将于周五公布,经济学奖将于10月9日公布。

奖金为1100万瑞典克朗(100万刀[美元])。这笔钱来自该奖项的创造者、瑞典发明家阿尔弗雷德·诺贝尔(Alfred Nobel)留下的遗产。诺贝尔于1896年去世。

由于瑞典货币的暴跌,今年的奖金增加了100万克朗。

获奖者将被邀请在12月10日诺贝尔逝世纪念日的颁奖典礼上领奖。根据他的意愿,“久负盛名”的和平奖将在奥斯陆颁发,而另一个颁奖仪式将在斯德哥尔摩举行。

诺贝尔委员会宣布:

卡罗林斯卡学院的诺贝尔大会今天决定将2023年的诺贝尔生理学或医学奖共同授予:

Katalin Karikó和Drew Weissman

他们发现了核苷碱基修饰,从而开发出了有效的COVID-19 mRNA疫苗。

这两位诺贝尔奖得主的发现对于在2020年初开始的COVID-19大流行期间开发有效的mRNA疫苗至关重要。这些开创性的发现从根本上改变了我们对mRNA与免疫系统相互作用的理解,在现代人类健康面临的最大威胁之一期间,这些获奖者为疫苗研发的空前速度做出了贡献。

大流行前的疫苗

接种疫苗刺激形成对特定病原体的免疫反应。这使身体在以后接触疾病的情况下,在与疾病的斗争中处于领先地位。以灭活或弱化病毒为基础的疫苗早已问世,例如脊灰、麻疹和黄热病疫苗。1951年,Max Theiler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,基于单个病毒成分而不是整个病毒的疫苗已经被开发出来。病毒遗传密码的一部分,通常编码在病毒表面发现的蛋白质,被用来制造刺激病毒阻断抗体形成的蛋白质。例如针对乙型肝炎病毒和人乳头瘤病毒的疫苗。或者,部分病毒遗传密码可以转移到无害的病毒载体,即“载体”。这种方法用于埃博拉病毒疫苗。当注射载体疫苗时,我们的细胞会产生选定的病毒蛋白,刺激针对目标病毒的免疫反应。

生产基于病毒、蛋白质和载体的全疫苗需要大规模的细胞培养。这一资源密集的过程限制了为应对疫情和大流行而快速生产疫苗的可能性。因此,研究人员长期以来一直试图开发不依赖细胞培养的疫苗技术,但这被证明具有挑战性。

mRNA疫苗: 一个有希望的想法

在我们的细胞中,DNA编码的遗传信息被传递给信使RNA (mRNA),信使RNA被用作蛋白质生产的模板。20世纪80年代,人们提出了一种无需细胞培养即可产生mRNA的有效方法,称为体外转录。这一决定性的步骤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的想法也开始了,但前面还存在障碍。体外转录的mRNA被认为不稳定,难以递送,因此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可引起炎症反应。因此,开发用于临床目的的mRNA技术的热情最初受到限制。

这些障碍并没有阻止匈牙利生物化学家Katalin Karikó,她致力于开发利用mRNA进行治疗的方法。在20世纪90年代初,当她还是宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的助理教授时,尽管在说服研究资助者她的项目的重要性方面遇到了困难,但她仍然坚持自己的愿景,即实现mRNA作为一种疗法。Karikó的一位新同事是免疫学家Drew Weissman。他对树突状细胞感兴趣,树突状细胞在免疫监视和疫苗诱导的免疫应答激活中具有重要功能。在新想法的刺激下,两人很快开始了富有成效的合作,重点是不同的RNA类型如何与免疫系统相互作用。

突破

Karikó和Weissman注意到,树突状细胞将体外转录的mRNA识别为一种外来物质,这导致了它们的激活和炎症信号分子的释放。他们想知道为什么体外转录的mRNA被识别为外源mRNA,而来自哺乳动物细胞的mRNA却没有引起同样的反应。Karikó和Weissman意识到一些关键特性必须区分不同类型的mRNA。

RNA包含4个碱基,缩写为A、U、G和C,分别对应DNA中的A、T、G和C,这是遗传密码的字母。Karikó和Weissman知道,来自哺乳动物细胞的RNA中的碱基经常被化学修饰,而体外转录的mRNA则没有。他们想知道,在体外转录的RNA中,没有改变的碱基是否可以解释不必要的炎症反应。为了研究这一点,他们产生了不同的mRNA变体,每个变体的碱基都有独特的化学变化,并将其递送给树突状细胞。结果是惊人的:当碱基修饰包含在mRNA中时,炎症反应几乎被消除。这对我们理解细胞如何识别和响应不同形式的mRNA是一个范式的改变。Karikó和Weissman立即意识到他们的发现对使用mRNA进行治疗具有深远的意义。这些开创性结果发表于2005年,也就是COVID-19大流行发生的15年前。

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,通过碱基修饰产生的mRNA的递送显著增加了蛋白质的生成。这种效应是由于调节蛋白质生成的一种酶的激活减少。Karikó和Weissman发现碱基修饰既能减少炎症反应又能增加蛋白质的生成,他们消除了mRNA临床应用的关键障碍。

mRNA疫苗实现了它们的潜力

人们开始对mRNA技术产生兴趣,2010年,几家公司开始致力于开发这种方法。研发寨卡病毒和中东呼吸综合征冠状病毒疫苗;后者与SARS-CoV-2密切相关。COVID-19疫情暴发后,编码SARS-CoV-2表面蛋白的两种碱基修饰mRNA疫苗以创纪录的速度被开发出来。据报告,保护效果约为95%,两种疫苗最早于2020年12月获得批准。

mRNA疫苗的开发具有令人印象深刻的灵活性和速度,这为将新平台也用于预防其他传染病的疫苗铺平了道路。在未来,该技术还可能被用于递送治疗性蛋白质和治疗某些癌症类型。

基于不同方法的其他几种SARS-CoV-2疫苗也迅速推出,全球共接种了130多亿剂COVID-19疫苗。这些疫苗挽救了数百万人的生命,并防止了更多人患上严重疾病,使社会得以开放并恢复正常状况。通过对mRNA碱基修饰重要性的基本发现,今年的诺贝尔奖得主在我们这个时代最大的健康危机之一期间对这一变革性发展做出了重要贡献。

主要出版物

Karikó, K., Buckstein, M., Ni, H. and Weissman, D. Suppression of RNA Recognition by Toll-like Receptors: The impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity 23, 165–175 (2005).

Karikó, K., Muramatsu, H., Welsh, F.A., Ludwig, J., Kato, H., Akira, S. and Weissman, D. Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Mol Ther 16, 1833–1840 (2008).

Anderson, B.R., Muramatsu, H., Nallagatla, S.R., Bevilacqua, P.C., Sansing, L.H., Weissman, D. and Karikó, K. Incorporation of pseudouridine into mRNA enhances translation by diminishing PKR activation. Nucleic Acids Res. 38, 5884–5892 (2010).

Katalin Karikó于1955年出生于匈牙利的Szolnok。1982年,她在赛格德大学获得博士学位,并在赛格德的匈牙利科学院进行博士后研究,直到1985年。随后,她在费城天普大学和贝塞斯达健康科学大学进行了博士后研究。1989年,她被任命为宾夕法尼亚大学的助理教授,并一直任职到2013年。之后,她成为BioNTech RNA Pharmaceuticals的副总裁和高级副总裁。自2021年以来,她一直是赛格德大学(Szeged University)教授和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania)兼-职教授。

Drew Weissman1959年出生于米国马萨诸塞州列克星敦。他于1987年在波士顿大学获得医学博士学位。他在哈佛医学院的贝斯以色列女执事医学中心接受临床培训,并在米国国立卫生研究院进行博士后研究。1997年,韦斯曼在宾夕法尼亚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夕法尼亚大学RNA创新研究所主任。

附:最近十年的诺贝尔医学奖得主

以下是过去10年诺贝尔医学奖得主名-单:

2022年: 瑞典古遗传学家Svante Paabo发现了灭绝的古人类基因组和人类进化。

2021年: 米国搭档David Julius和Ardem Patapoutian发现了人类感知温度和触觉的受体。

2020年: 米国人Harvey Alter和Charles Rice与英国人Michael Houghton共同发现了丙型肝炎病毒,导致了敏感的血液检测和抗病毒药物的开发。

2019年: 米国的William Kaelin和Gregg Semenza以及英国的Peter Ratcliffe为我们理解细胞如何反应和适应不同氧气水平奠定了基础。

2018年: 米国免疫学家James Allison和日本免疫学家Tasuku Honjo,他们发现了如何释放免疫系统的刹车,使其更有效地攻击癌细胞。

2017年: 米国遗传学家Jeffrey Hall, Michael Rosbash和Michael Young在控制大多数生物觉醒-睡眠周期的体内生物钟方面的发现。

2016年: 日本的Yoshinori Ohsumi,因其在自噬(细胞“吃掉自己”的过程)方面的研究而获奖。自噬被破坏会导致帕金森病和糖尿病。

2015年: William Campbell,爱尔兰出生的米国公民,日本的Satoshi Omura和中国的屠呦呦,因为他们解开了疟疾和蛔虫的治疗方法。

2014年: 米国出生的英国人John O'Keefe、Edvard I. Moser 和挪威的May-Britt Moser发现了大脑是如何通过“内在GPS”导航的。

2013年: 出生在德国的米国公民Thomas C. Sudhof,以及米国的James E. Rothman和Randy W. Schekman,研究细胞如何组织其运输系统。


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吕平
主任医师/副教授
华中科技大学同济医学...
血管外科专家,血管外...
擅长血管外科各种常规与复杂动脉、静脉疾病的手术,包括腹主动脉瘤、夹层、腔静脉肿瘤和颈动脉体... 更多
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