开发 COVID-19 mRNA 疫苗三科学家获唐奖“生技医药奖”,开创 RNA 疗法新时代!

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曾连续二届“生技医药奖”得主于领奖后再获诺贝尔奖的唐奖,第 5 届“生技医药奖”得奖人名单揭晓格外受到全球瞩目!6 月 19 日,唐奖“生技医药奖”将奖项授予成功开发新型冠状病毒(SARS-COV-2)mRNA疫苗的三位关键科学家:卡塔林·卡里科(Katalin Kariko)、德鲁·魏斯曼(Drew Weissman)和彼得·库利斯(Pieter Cullis),以表彰其发现关键的疫苗学观念和方法,进而成功开发对抗新冠肺炎 (COVID-19) 之 mRNA 疫苗。

降低 mRNA 免疫原性、脂质奈米颗粒 2 大技术

COVID-19 打乱了全世界的脚步,BioNTech 和Moderna 仅用不到 12 个月,就成功开发了 SARS-COV-2 的疫苗,可归功于三位得主的开创性贡献。其中,卡塔林·卡里科及德鲁·魏斯曼发明了降低 mRNA 免疫原性的方法、彼得·库利斯开发了脂质奈米颗粒系统,用以传送 mRNA 疫苗。

要将 RNA 送进人体有两大挑战,首先,RNA 会触发先天性免疫反应;其次,RNA 在人体内极易降解,难以送达标的细胞或器官。三位得主开发的新平台使用经过核苷修饰,可逃脱免疫系统的 mRNA,克服了合成 mRNA 会被先天性免疫系统辨识而引发严重发炎反应的问题,并借由脂质奈米颗粒的包裹保护,将 mRNA 有效送入人体细胞,由其自行产生病毒的棘蛋白,进而诱发 B 细胞产生中和抗体、训练 T 细胞攻击受感染的细胞等一系列适应性免疫反应。

优于蛋白质疗法的新兴领域 

三位得主的突破性发现与创新技术,是 SARS-COV-2 疫苗能被快速开发的关键。且这些技术不仅彻底改变了疫苗学,更是蛋白质疗法的典范转移,正式宣告以 RNA 为疗法的医学新时代来临。有别于前者开发时间久、制造经费高,mRNA 技术让细胞成为生产所需抗原或治疗性分子蛋白的工厂,不但可大量生产且价格相对便宜,未来还可应用在其他病毒疫苗、个人化精准癌症疫苗、人类免疫缺陷病毒、甚至过敏病…等多重疾病的治疗领域。

得奖者背景简介

卡塔林·卡里科博士在匈牙利接受教育,并于 1985 年移居美国,专门研究 RNA 及其化学合成,使能在体外/体内的细胞中有效生产蛋白质。她有系统且严谨地解决了将 RNA 使用在疫苗学和治疗中的许多问题。在 1990 年代,作为宾夕法尼亚大学的研究副教授,卡里科博士全心投入开发用于蛋白质疗法中的体外转录信使 RNA(mRNA),并试图了解RNA媒介免疫反应的机制。她与她的同事德鲁·魏斯曼博士一起证明了 mRNA 会被类铎受体(TLRs)辨识,从而参与先天性免疫反应。若将 mRNA 注射到动物体内,会导致严重的发炎反应。但若 mRNA 的核苷经过修饰,如同一些自然存在的 RNA,就不会引发这些反应,最终,他们成功找出了重要的核苷修饰,并创造了不会引起发炎的隐形 (stealth) RNA。卡里科博士从 2013 年开始与 BioNTech RNA Pharmaceuticals 药厂合作,一路从副总到 2019 年升为资深副总,并参与了 BNT 疫苗的开发。

德鲁·魏斯曼博士是宾夕法尼亚大学疫苗研究的罗伯茨家族教授,他于 1997 年在该大学开设了他的实验室,专门研究开发 HIV 疫苗,也曾在美国国家卫生院从事 HIV 相关研究。与卡里科博士合作之后,他开始投入以 RNA 作为疫苗的研究。他们俩在 2005 年发表了经过核苷修饰的 RNA 是非免疫原性的重要发现之后,魏斯曼博士一直积极投入于将该技术应用于开发能抵御 HIV 和 Zika 病毒等病毒感染之 RNA 疫苗。身为免疫学专家,魏斯曼博士和卡里科博士的合作促成了这些重要发现,他们共同拥有非免疫原性、经核苷修饰的 RNA 应用之美国专利,更为 BNT 及 Moderna 疫苗奠定了基础

物理学博士的彼得·库利斯是脂质奈米颗粒的开发先锋,也是英属哥伦比亚大学的教授,更是从分子层面研究膜结构和功能以开发有效治疗药剂的领导者。他制造由 PH 值调控的阳离子化非对称性双层脂质,能包覆带阴离子的大分子如 DNA、 RNA,并透过调控PH值使核酸药物被包裹、储存或释放至人体细胞。这对于开发 RNA 疫苗至关重要,因为 RNA 非常不稳定,且难以有效地传送到细胞中。他透过使用模型膜系统来研究脂质在膜中的作用,该系统促成了工程脂质体奈米颗粒(LN 或 LNP)系统,能传送常规与核酸基底的药物。

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