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2022年度諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)由Weissman和Karikó共享,，以表彰其在mRNA疫苗領(lǐng)域的貢獻(xiàn)?！缎掠⒏裉m醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）曾發(fā)表文章，詳細(xì)介紹Drew Weissman和Dr. Katalin Karikó博士的偉大貢獻(xiàn),。 In Gratitude for mRNA VaccinesN Engl J Med 2021; 385:1436-1438制造疫苗的工作常被說成吃力不討好,。用世界上最偉大的公共衛(wèi)生醫(yī)師之一Bill Foege的話來說，就是：“沒有人會(huì)因?yàn)槟惆阉麖牟恢雷约簳?huì)得的疾病中救出而感謝你,?！?/span>但公共衛(wèi)生醫(yī)師認(rèn)為疫苗投資回報(bào)極高,，因?yàn)橐呙缈深A(yù)防死亡和殘疾,，尤其是為兒童接種疫苗。那么,，為什么我們沒有為更多可通過疫苗預(yù)防的疾病制造出疫苗呢？原因是疫苗必須效力高且安全性好,，只有這樣，用于健康人才是合理的,，而這使得疫苗研發(fā)過程漫長而艱難。2020年之前,，疫苗從最初設(shè)想到獲得許可的平均時(shí)間是10～15年，最短時(shí)間是4年（腮腺炎疫苗）。因此,，在11個(gè)月內(nèi)研發(fā)出COVID-19疫苗是一項(xiàng)非凡壯舉,，而使其成為可能的是對(duì)新疫苗平臺(tái)（最突出的是mRNA）進(jìn)行的多年基礎(chǔ)研究。其中,，2021年拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)獲得者Drew Weissman和Dr. Katalin Karikó博士的貢獻(xiàn)尤為重要,。核酸疫苗背后的原理根植于沃森和克里克的中心法則,，即DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA，mRNA再翻譯成蛋白質(zhì),。近30年前,，研究表明將DNA或mRNA引入細(xì)胞或任何活體都將表達(dá)由核酸序列決定的蛋白質(zhì)。此后不久,，在外源性DNA表達(dá)的蛋白質(zhì)被證明可誘導(dǎo)保護(hù)性免疫應(yīng)答之后,，核酸疫苗概念得到了驗(yàn)證。然而,，DNA疫苗真實(shí)世界應(yīng)用受到了限制,，最初是因?yàn)榕cDNA整合入人基因組相關(guān)的安全問題，后來是因?yàn)殡y以擴(kuò)大高效遞送DNA到細(xì)胞核內(nèi)的規(guī)模,。相比之下,，mRNA雖然易發(fā)生水解，但似乎更易操作,，因?yàn)閙RNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)發(fā)揮功能,，因而無須將核酸遞送到細(xì)胞核內(nèi)。而Weissman和Karikó?dāng)?shù)十年的基礎(chǔ)研究，包括最初在他們自己實(shí)驗(yàn)室的研究和后來授權(quán)給兩家生物技術(shù)公司（Moderna和BioNTech）之后的研究,，才讓mRNA疫苗成真,。二人取得成功的關(guān)鍵是什么？他們克服了幾個(gè)障礙,。mRNA可被先天免疫系統(tǒng)模式識(shí)別受體（圖1）識(shí)別,，包括toll樣受體家族成員（TLR3和TLR7/8，分別感知雙鏈RNA和單鏈RNA）和維甲酸誘導(dǎo)基因I蛋白（RIG-I）通路,，進(jìn)而誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡（RIG-I是胞質(zhì)模式識(shí)別受體,，可識(shí)別短雙鏈RNA并激活Ⅰ型干擾素，從而激活適應(yīng)性免疫系統(tǒng)）,。因此,，向動(dòng)物體內(nèi)注射mRNA會(huì)導(dǎo)致休克，這提示為了避免不可接受的副作用,，可用于人體的mRNA劑量可能有限,。為探索減輕炎癥的方法，Weissman和Karikó開始了解模式識(shí)別受體區(qū)分病原體來源RNA和自身RNA的方式,。他們觀察到許多細(xì)胞內(nèi)RNA（例如豐富的核糖體RNA）經(jīng)過高度修飾,，并推測這些修飾可使自身RNA逃逸免疫識(shí)別。一個(gè)關(guān)鍵突破是Weissman和Karikó證明用假尿苷代替尿苷修飾mRNA可減弱免疫激活能力,，但同時(shí)保留編碼蛋白質(zhì)能力,。這一修飾使蛋白質(zhì)生成增多，可達(dá)到未經(jīng)修飾mRNA的1,000倍,，原因是經(jīng)過修飾的mRNA可逃逸蛋白激酶R識(shí)別（蛋白激酶R是識(shí)別RNA,、然后將翻譯起始因子eIF-2α磷酸化和激活、進(jìn)而關(guān)閉蛋白質(zhì)翻譯的傳感器）,。經(jīng)過假尿苷修飾的mRNA是Moderna和輝瑞-BioNTech所研發(fā)并已獲得許可的mRNA疫苗主干,。
圖1. 在疫苗中應(yīng)用未經(jīng)修飾mRNA和經(jīng)過修飾mRNA時(shí)細(xì)胞識(shí)別和臨床結(jié)局 如圖A所示，引入細(xì)胞內(nèi)的未經(jīng)修飾mRNA與內(nèi)體和胞質(zhì)模式識(shí)別受體結(jié)合,，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡或炎癥反應(yīng),。此外，蛋白激酶R識(shí)別未經(jīng)修飾mRNA后會(huì)關(guān)閉蛋白質(zhì)合成并降低抗原表達(dá)水平,。含未經(jīng)修飾mRNA的疫苗反應(yīng)原性較高,，治療窗窄，免疫原性較低,。如圖B所示,，通過添加假尿苷方式修飾mRNA不與細(xì)胞內(nèi)和胞質(zhì)模式識(shí)別受體結(jié)合，表現(xiàn)為炎癥和細(xì)胞死亡均減少,。經(jīng)過修飾的mRNA不會(huì)激活蛋白激酶R,，因此蛋白質(zhì)持續(xù)表達(dá),，免疫原性強(qiáng)。在臨床應(yīng)用中,，與含有未經(jīng)修飾mRNA疫苗相比,，含有經(jīng)過修飾mRNA疫苗反應(yīng)原性低，治療窗寬,，免疫原性高,。IRF表示干擾素調(diào)節(jié)因子，NF表示核因子,，RIG-I表示維甲酸誘導(dǎo)基因I蛋白,，TLR 表示toll樣受體。 最后的突破是確定使mRNA免于發(fā)生水解的最佳包裝方式,，以及使其進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的最佳遞送方式,。多種mRNA制劑已在針對(duì)其他病毒的多種疫苗中進(jìn)行過試驗(yàn)。2017年,，來自此類試驗(yàn)的臨床證據(jù)證明,，采用脂質(zhì)納米顆粒包裹和遞送mRNA疫苗可增強(qiáng)免疫原性，同時(shí)維持可控的安全性,。在動(dòng)物中開展的支持性研究表明,，脂質(zhì)納米顆粒靶向引流淋巴結(jié)中抗原呈遞細(xì)胞，并通過誘導(dǎo)特定類型濾泡CD4輔助性T細(xì)胞激活的方式輔助應(yīng)答,。此類T細(xì)胞可增加抗體生成量,、長壽漿細(xì)胞數(shù)量和成熟B細(xì)胞應(yīng)答程度。目前獲得許可的兩種COVID-19 mRNA疫苗均采用脂質(zhì)納米顆粒制劑,。非常幸運(yùn)，基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的這些進(jìn)展在疫情大流行之前完成,，因而制藥公司可以蓄勢待發(fā),，一舉成功。mRNA疫苗安全,、有效且可量產(chǎn),；目前已接種超過10億劑mRNA疫苗，而2021年和2022年可否將疫苗產(chǎn)量進(jìn)一步擴(kuò)大至20億～40億劑對(duì)于全球抗擊COVID-19疫情至關(guān)重要,。遺憾的是,，這些救命手段可及性存在嚴(yán)重不平等，目前mRNA疫苗大多在高收入國家接種,；而在疫苗達(dá)到最大產(chǎn)量之前,，不平等將持續(xù)存在。更廣義地說,，mRNA預(yù)示著疫苗學(xué)領(lǐng)域的新曙光,，為我們提供了預(yù)防其他傳染病的機(jī)會(huì),，例如改進(jìn)流感疫苗，以及為瘧疾,、HIV和結(jié)核等導(dǎo)致大量患者死亡且常規(guī)方法相對(duì)無效的疾病研發(fā)疫苗,。癌癥等疾病因?yàn)橐呙缪邪l(fā)成功概率低且需要個(gè)體化疫苗，以前認(rèn)為難以對(duì)付,，現(xiàn)在我們也可以考慮為其研發(fā)疫苗,。mRNA意義不僅在于疫苗。我們迄今為患者注射的mRNA已達(dá)到數(shù)十億劑,，證明了其安全性,，這為其他RNA療法鋪平了道路，例如蛋白質(zhì)替代,、RNA干擾和CRISPR-Cas（規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)序列和相關(guān)Cas核酸內(nèi)切酶）基因編輯,。RNA革命剛剛開啟。Weissman和Karikó的科學(xué)成就已挽救數(shù)百萬人生命,，而Karikó職業(yè)歷程也令人動(dòng)容,，這不是因?yàn)槠洫?dú)特，而是因?yàn)槠淦毡?。她來自一個(gè)東歐國家,，出身于平民，后來移民到美國追求科學(xué)夢想,，結(jié)果卻掙扎于美國的終身教職制度,、多年岌岌可危的科研經(jīng)費(fèi)，直至降職,。她甚至為維持實(shí)驗(yàn)室運(yùn)轉(zhuǎn)和繼續(xù)開展研究而同意減薪,。Karikó的科學(xué)之旅十分艱難，而在學(xué)術(shù)界工作的許多女性,、移民和少數(shù)族群都對(duì)此并不陌生,。如果你曾有幸見過Karikó博士，你會(huì)發(fā)現(xiàn)她體現(xiàn)了謙遜二字的本意,；可能正是過去經(jīng)歷的艱辛讓她腳踏實(shí)地,。Weissman和Karikó的艱辛工作和偉大成就體現(xiàn)了科學(xué)進(jìn)程的方方面面。不積跬步,，無以至千里,。他們的工作漫長而艱辛，需要堅(jiān)韌,、智慧和遠(yuǎn)見,。我們當(dāng)然不能忘記世界上仍有許多人沒有機(jī)會(huì)接種疫苗，與此同時(shí)我們這些有幸接種COVID-19疫苗的人也感激疫苗的保護(hù)作用,。祝賀兩位基礎(chǔ)科學(xué)家,，正是他們的杰出工作使mRNA疫苗成真,。我要和許多人一起，向他們表達(dá)無盡的感激之情,。
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