到20世纪90年代初,mRNA已是一个颇具吸引力的治疗思路:体外转录无需细胞培养即可为任意蛋白质生成模板。但实验室制造的mRNA不稳定、难以递送,且具有炎症性——树突状细胞将其视为外来物质,释放出信号分子,使任何疗法都自相矛盾。当时身为宾夕法尼亚大学助理教授的卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)尽管未能说服资助方,仍坚持推进mRNA疗法;她与免疫学家德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)合作,研究不同RNA类型如何与免疫系统相互作用。

他们注意到,来自哺乳动物细胞的mRNA不会像实验室制造的mRNA那样引发反应,并且知道哺乳动物RNA碱基经常发生化学修饰,而体外转录产物则没有。通过测试带有不同碱基改变的mRNA变体,他们发现,当包含修饰时,炎症反应几乎被消除——这一结果于2005年发表,比COVID-19大流行早十五年。2008年和2010年的进一步研究表明,修饰后的mRNA还显著提高了蛋白质产量。

2008年《Molecular Therapy》的论文在小鼠中量化了这一权衡:含有假尿苷的mRNA在细胞、裂解物中以及静脉注射后表现出更高的翻译能力,在1、4和24小时时仍可在脾脏中检测到,并且——与未修饰的mRNA不同——即使在较高剂量下也不会升高血清干扰素-α。由于哺乳动物RNA大量携带修饰核苷,那些防范细菌RNA的传感器便不再对其作出反应。

让实验室制造的RNA看起来像人体自身的RNA

免疫反应是一个识别问题,而非剂量问题:TLR3/7/8和RIG-I等传感器将未修饰的RNA视为细菌或病毒,因此无论怎样纯化都无法解决。

假尿苷并非新的合成化学物质,而是哺乳动物RNA中大量存在的天然修饰,因此它使合成转录物模仿人体自身的RNA,而非人为地逃避检测。

同一修饰既消除了警报,也改善了药物:更高的翻译能力和稳定性,使更安全的分子同时也是更有效的分子。

该平台具有通用性——一旦任何转录物都能在不引发炎症的情况下递送,只需改变所编码的蛋白质,从而使两种刺突蛋白疫苗得以以大流行速度构建。

障碍不在于递送或剂量,而在于身份:该分子宣告自己是入侵者。借用人体能够耐受的化学特征,将一个被排斥的分子变成了一个平台。

2010年前后,随着BioNTech和Moderna等公司在此基础上发展,兴趣开始升温。COVID-19出现后,两种编码SARS-CoV-2刺突蛋白的碱基修饰mRNA疫苗以创纪录的速度开发出来,报告的保护效果约为95%,并最早于2020年12月获批;此后全球已接种超过130亿剂COVID-19疫苗。卡罗林斯卡学院将2023年诺贝尔生理学或医学奖授予卡里科和韦斯曼,以表彰其碱基修饰发现。

从这里,追溯依据

参考来源

  1. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2023 The Nobel Foundation (Nobel Assembly at Karolinska Institutet) · nobelprize.org ·
  2. Incorporation of Pseudouridine Into mRNA Yields Superior Nonimmunogenic Vector With Increased Translational Capacity and Biological Stability Molecular Therapy (PubMed Central full text) · pmc.ncbi.nlm.nih.gov