斬獲諾貝爾獎、助力新冠疫苗研發(fā)的mRNA技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)勢及應用

據(jù)新華社報道：2023年10月2日北京時間17點45分，2023年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎由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。諾貝爾獎頒獎詞介紹：兩名獲獎者的發(fā)現(xiàn)對于研發(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。這兩位科學家自2021年起，陸續(xù)獲得包括拉斯克獎在內(nèi)的5項“諾獎風向標”大獎�？梢哉f，本次獲得諾貝爾獎是眾望所歸，祝賀兩位科學家！

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

注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

獲獎科學家介紹：

 

卡塔林·卡里科（Katalin Karikó），匈牙利裔美國生物化學家，專攻RNA介導機制。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公司并擔任首席執(zhí)行官一職。自2013年起，她擔任BioNTech RNA制藥公司的高級副總裁，同時也是賓夕法尼亞大學的一名兼職教授。Karikó和合作者Weissman發(fā)現(xiàn)了一種修飾mRNA的方法，后來開發(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有可能到達機體的適當部位并觸發(fā)免疫反應以對抗疾病。

圖2 卡塔林·卡里科（Katalin Karikó）

注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

德魯·魏斯曼（Drew Weissman)，美國生物科學家，賓夕法尼亞大學RNA創(chuàng)新研究所所長、賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院醫(yī)學教授。1959年出生于美國馬薩諸塞州列克星敦。1987年，他在波士頓大學獲得醫(yī)學博士學位。他在哈佛醫(yī)學院貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心接受臨床培訓，并在美國國立衛(wèi)生研究院進行博士后研究。1997年，魏斯曼在賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院成立了他的研究小組。他因?qū)�RNA生物學的貢獻而聞名，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COVID-19的mRNA疫苗。他與同事Karikó因疫苗貢獻斬獲眾多獎項，包括享有盛譽的拉斯克-德貝基臨床醫(yī)學研究獎。

圖3 德魯·魏斯曼（Drew Weissman）

注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

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胞，mRNA在細胞質(zhì)中被翻譯成所需的蛋白質(zhì)。兩位獲獎科學家主要通過mRNA修飾，對mRNA尿苷上的化學鍵進行重排，從而使人工合成的mRNA能夠安全地注射到人類細胞內(nèi)，為新冠疫苗研發(fā)做出了突出貢獻，在抗擊新冠病毒中為人類爭取了寶貴時間。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，利用各類運送載體如新型脂質(zhì)納米載體顆粒(LNP)包裹、保護mRNA序列不被降解，并幫助其運送至細胞內(nèi)，再利用人體核糖體翻譯機制翻譯mRNA序列產(chǎn)生相應疾病抗原，抗原分泌后被機體免疫系統(tǒng)識別產(chǎn)生特異性免疫反應，從而達到預防疾病作用。

圖4 mRNA疫苗作用流程

注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

mRNA技術(shù)從誕生至今，已經(jīng)走過了63個年頭，背后有著長達數(shù)十年的技術(shù)積累，如今mRNA技術(shù)有諾獎加冕，由此該項技術(shù)也迎來全新篇章！

 

1）1961年：人類發(fā)現(xiàn)了mRNA，但由于mRNA本身非常脆弱，因此其在很長一段時間中都被業(yè)界視為是一種“邊緣技術(shù)”；

2）1978年：科學家利用脂質(zhì)體成功將mRNA遞送到細胞中，mRNA技術(shù)終于迎來了實質(zhì)性的進步；

3）1990年：一批mRNA實驗性疫苗開始在動物身上進行嘗試，用于流感預防，糖尿病和癌癥治療等；

4）2020年：世界上首款mRNA疫苗獲準上市，短短三年時間使用量超過30億劑次，在新冠疫情中挽救了無數(shù)生命，mRNA技術(shù)也因為新冠疫情一戰(zhàn)成名，mRNA技術(shù)在各種研究領(lǐng)域迅速崛起，mRNA技術(shù)逐漸擴大商業(yè)版圖；

5）2023年：mRNA技術(shù)獲得2023年諾貝爾生理學（醫(yī)學）獎，這一重大事件必定會讓后疫情時代暫時伏蟄的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：

 

1）mRNA技術(shù)具有高效性，mRNA一旦到達了細胞就會立即進行翻譯發(fā)揮作用，并且免疫效果較強而持久，而傳統(tǒng)疫苗需要額外的佐劑才能達到相似的效果；
2）mRNA疫苗生產(chǎn)過程可標準化，這在開發(fā)其他類似的mRNA疫苗時可降低研發(fā)成本；
3）mRNA技術(shù)生產(chǎn)周期更短，從某種意義上來說，根據(jù)實驗室中的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疫苗時不需要培養(yǎng)病毒，而且它發(fā)揮作用時不會進入細胞核，也不會有引起基因突變的風險。

圖5 mRNA不整合到細胞核中，生物安全性高

注：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

基于mRNA技術(shù)的眾多優(yōu)勢，mRNA技術(shù)的應用領(lǐng)域相應也是相當廣泛的，例如新冠病毒等傳染病預防及治療疫苗、抗腫瘤mRNA藥物、mRNA抗體替代療法、基因編輯藥物、細胞治療藥物等研發(fā)。東亞前海證券研究報道指出從目前應用mRNA技術(shù)的各個商業(yè)管線來看，mRNA技術(shù)主要集中在預防性疫苗、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mRNA技術(shù)在遺傳性罕見病的治療上。中信證券研報預測，非新冠mRNA市場規(guī)模有望在2025年達到281億美元，因此mRNA產(chǎn)業(yè)鏈市場前景廣闊。

圖6 mRNA技術(shù)應用領(lǐng)域

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經(jīng)過幾十年的上下求索，mRNA技術(shù)終于迎來全新篇章。從新冠疫苗起步，到癌癥治療，未來mRNA技術(shù)可能還會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人意，可以說現(xiàn)階段mRNA技術(shù)還有很長的路要走。愛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mRNA技術(shù)的發(fā)展。

 

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

圖7 愛必信mRNA技術(shù)平臺