斬獲諾貝爾獎(jiǎng)、助力新冠疫苗研發(fā)的mRNA技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

據(jù)新華社報(bào)道：2023年10月2日北京時(shí)間17點(diǎn)45分，2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)由mRNA技術(shù)的兩位奠基人—卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）和德魯·魏斯曼（Drew Weissman）獲得。諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)詞介紹：兩名獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)對(duì)于研發(fā)有效的mRNA新冠疫苗至關(guān)重要，為疫苗的空前研發(fā)速度做出了貢獻(xiàn)。這兩位科學(xué)家自2021年起，陸續(xù)獲得包括拉斯克獎(jiǎng)在內(nèi)的5項(xiàng)“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”大獎(jiǎng)�？梢哉f(shuō)，本次獲得諾貝爾獎(jiǎng)是眾望所歸，祝賀兩位科學(xué)家！

圖1 2023年諾貝爾生理學(xué)（醫(yī)學(xué)）獎(jiǎng)獲得者Katalin Karikó和Drew Weissman
 

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獲獎(jiǎng)科學(xué)家介紹：

 

卡塔林·卡里科（Katalin Karikó），匈牙利裔美國(guó)生物化學(xué)家，專(zhuān)攻RNA介導(dǎo)機(jī)制。她的研究促成了由體外轉(zhuǎn)錄mRNA產(chǎn)生蛋白質(zhì)的療法。2006至2013年間，她聯(lián)合創(chuàng)立了RNARx公司并擔(dān)任首席執(zhí)行官一職。自2013年起，她擔(dān)任BioNTech RNA制藥公司的高級(jí)副總裁，同時(shí)也是賓夕法尼亞大學(xué)的一名兼職教授。Karikó和合作者Weissman發(fā)現(xiàn)了一種修飾mRNA的方法，后來(lái)開(kāi)發(fā)了一種將mRNA包裝在脂質(zhì)納米顆粒中的遞送技術(shù)，這使得mRNA有可能到達(dá)機(jī)體的適當(dāng)部位并觸發(fā)免疫反應(yīng)以對(duì)抗疾病。

圖2 卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）

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德魯·魏斯曼（Drew Weissman)，美國(guó)生物科學(xué)家，賓夕法尼亞大學(xué)RNA創(chuàng)新研究所所長(zhǎng)、賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)教授。1959年出生于美國(guó)馬薩諸塞州列克星敦。1987年，他在波士頓大學(xué)獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。他在哈佛醫(yī)學(xué)院貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心接受臨床培訓(xùn)，并在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院進(jìn)行博士后研究。1997年，魏斯曼在賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院成立了他的研究小組。他因?qū)�RNA生物學(xué)的貢獻(xiàn)而聞名，他幫助研發(fā)了mRNA疫苗，其中最著名成就是BioNTech/輝瑞和Moderna生產(chǎn)的針對(duì)COVID-19的mRNA疫苗。他與同事Karikó因疫苗貢獻(xiàn)斬獲眾多獎(jiǎng)項(xiàng)，包括享有盛譽(yù)的拉斯克-德貝基臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)。

圖3 德魯·魏斯曼（Drew Weissman）

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基于mRNA技術(shù)的療法，是將體外合成的mRNA遞送到人體中的特定細(xì)胞，mRNA在細(xì)胞質(zhì)中被翻譯成所需的蛋白質(zhì)。兩位獲獎(jiǎng)科學(xué)家主要通過(guò)mRNA修飾，對(duì)mRNA尿苷上的化學(xué)鍵進(jìn)行重排，從而使人工合成的mRNA能夠安全地注射到人類(lèi)細(xì)胞內(nèi)，為新冠疫苗研發(fā)做出了突出貢獻(xiàn)，在抗擊新冠病毒中為人類(lèi)爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。mRNA疫苗是一種革命性的疫苗技術(shù)，它的基本原理通�？筛鶕�(jù)不同疾病構(gòu)建特異性抗原的mRNA序列，利用各類(lèi)運(yùn)送載體如新型脂質(zhì)納米載體顆粒(LNP)包裹、保護(hù)mRNA序列不被降解，并幫助其運(yùn)送至細(xì)胞內(nèi)，再利用人體核糖體翻譯機(jī)制翻譯mRNA序列產(chǎn)生相應(yīng)疾病抗原，抗原分泌后被機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，從而達(dá)到預(yù)防疾病作用。

圖4 mRNA疫苗作用流程

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mRNA技術(shù)從誕生至今，已經(jīng)走過(guò)了63個(gè)年頭，背后有著長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的技術(shù)積累，如今mRNA技術(shù)有諾獎(jiǎng)加冕，由此該項(xiàng)技術(shù)也迎來(lái)全新篇章！

 

1）1961年：人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了mRNA，但由于mRNA本身非常脆弱，因此其在很長(zhǎng)一段時(shí)間中都被業(yè)界視為是一種“邊緣技術(shù)”；

2）1978年：科學(xué)家利用脂質(zhì)體成功將mRNA遞送到細(xì)胞中，mRNA技術(shù)終于迎來(lái)了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步；

3）1990年：一批mRNA實(shí)驗(yàn)性疫苗開(kāi)始在動(dòng)物身上進(jìn)行嘗試，用于流感預(yù)防，糖尿病和癌癥治療等；

4）2020年：世界上首款mRNA疫苗獲準(zhǔn)上市，短短三年時(shí)間使用量超過(guò)30億劑次，在新冠疫情中挽救了無(wú)數(shù)生命，mRNA技術(shù)也因?yàn)樾鹿谝咔橐粦?zhàn)成名，mRNA技術(shù)在各種研究領(lǐng)域迅速崛起，mRNA技術(shù)逐漸擴(kuò)大商業(yè)版圖；

5）2023年：mRNA技術(shù)獲得2023年諾貝爾生理學(xué)（醫(yī)學(xué)）獎(jiǎng)，這一重大事件必定會(huì)讓后疫情時(shí)代暫時(shí)伏蟄的mRNA技術(shù)再一次崛起。

 

mRNA技術(shù)相比于基于DNA或病毒載體等其他技術(shù)，具有許多優(yōu)點(diǎn)：

 

1）mRNA技術(shù)具有高效性，mRNA一旦到達(dá)了細(xì)胞就會(huì)立即進(jìn)行翻譯發(fā)揮作用，并且免疫效果較強(qiáng)而持久，而傳統(tǒng)疫苗需要額外的佐劑才能達(dá)到相似的效果；
2）mRNA疫苗生產(chǎn)過(guò)程可標(biāo)準(zhǔn)化，這在開(kāi)發(fā)其他類(lèi)似的mRNA疫苗時(shí)可降低研發(fā)成本；
3）mRNA技術(shù)生產(chǎn)周期更短，從某種意義上來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中的DNA模板就可以體外轉(zhuǎn)錄獲得mRNA，相關(guān)疫苗的制作也只需要一周時(shí)間，這大大加快了研發(fā)速度；
4）mRNA技術(shù)具有一定的安全性，生產(chǎn)mRNA疫苗時(shí)不需要培養(yǎng)病毒，而且它發(fā)揮作用時(shí)不會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核，也不會(huì)有引起基因突變的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 mRNA不整合到細(xì)胞核中，生物安全性高

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基于mRNA技術(shù)的眾多優(yōu)勢(shì)，mRNA技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域相應(yīng)也是相當(dāng)廣泛的，例如新冠病毒等傳染病預(yù)防及治療疫苗、抗腫瘤mRNA藥物、mRNA抗體替代療法、基因編輯藥物、細(xì)胞治療藥物等研發(fā)。東亞前海證券研究報(bào)道指出從目前應(yīng)用mRNA技術(shù)的各個(gè)商業(yè)管線(xiàn)來(lái)看，mRNA技術(shù)主要集中在預(yù)防性疫苗、治療性疫苗以及治療藥物等三大領(lǐng)域。此外，以莫德納(Mordona)為代表的公司還在推動(dòng)mRNA技術(shù)在遺傳性罕見(jiàn)病的治療上。中信證券研報(bào)預(yù)測(cè)，非新冠mRNA市場(chǎng)規(guī)模有望在2025年達(dá)到281億美元，因此mRNA產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)前景廣闊。

圖6 mRNA技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

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經(jīng)過(guò)幾十年的上下求索，mRNA技術(shù)終于迎來(lái)全新篇章。從新冠疫苗起步，到癌癥治療，未來(lái)mRNA技術(shù)可能還會(huì)逐步涉足更多疾病領(lǐng)域。疫苗獲批完全得益于新冠疫情大背景下的緊急使用授權(quán)，個(gè)性化癌癥疫苗在更大規(guī)模臨床中交出的答卷目前還差強(qiáng)人意，可以說(shuō)現(xiàn)階段mRNA技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走。愛(ài)必信生物一直深耕于mRNA技術(shù)研究，也將持續(xù)與各位科研工作者一起努力，推動(dòng)mRNA技術(shù)的發(fā)展。

 

愛(ài)必信開(kāi)發(fā)有相應(yīng)mRNA合成研究平臺(tái)，可提供mRNA體外合成所需要的帽類(lèi)似物、各類(lèi)修飾堿基、酶原料產(chǎn)品。同時(shí)擁有種類(lèi)繁多的成品的線(xiàn)性、環(huán)狀工具mRNA可供大家選擇。此外本公司還提供線(xiàn)性、環(huán)狀mRNA特殊定制合成服務(wù)，以期能夠幫助大家解決mRNA技術(shù)研究中的難題。

圖7 愛(ài)必信mRNA技術(shù)平臺(tái)