打個賭！mRNA今年必獲諾獎…

文章來源：醫藥魔方Pro

作者：黎元

mRNA技術在新冠疫情中脫穎而出，多家機構和媒體都預測今年的諾獎非mRNA技術莫屬，但是在可能或應該獲獎的人選上卻存在一些爭議。

隨著諾獎公布的時間越來越近，圍繞在人物上的爭議也越來越多，Katalin Karikó和Drew Weissman二人開發了優秀的mRNA修飾技術，被認為是最具潛力的諾獎人選，但是mRNA疫苗的誕生和發展有著大量研究人員不斷地去探索和推動，對于誰才是mRNA疫苗最關鍵的人物，關于技術起源與發展、圍繞在mRNA本身和mRNA疫苗遞送等領域有著許多紛爭。

mRNA疫苗技術的起源與發展

早在1978年，科學家們嘗試使用脂質體將mRNA轉運到小鼠和人類細胞中誘導蛋白質的表達，他們發現經由脂質體包裝的mRNA能與細胞膜融合，并將mRNA遞送到細胞中。

mRNA在胞內的表達發現于1987年，當時在美國加州Salk生物研究所攻讀博士的Robert Malone發現將mRNA與脂滴混合可以促使人類細胞吸收mRNA并產生mRNA編碼的蛋白質。在1988年，Malone還證明了青蛙胚胎也能吸收這種方法遞送的mRNA。

但是mRNA應用的最大難題就是mRNA的不穩定性，而且進入細胞的mRNA會被免疫系統識別為病毒遺傳物質而清除掉，無法發揮翻譯蛋白的功能。Katalin Karikó和Drew Weissman在mRNA的修飾上做出了關鍵一步。

Karikó在開發出穩定的mRNA之前，她的科研之旅并不順暢，申請資金屢次被拒絕，而且多次被機構降職，她輾轉多地艱難地堅持著自己在mRNA上的研究，她對Malone的方案進行了改進，想要誘導細胞產生具有治療作用的蛋白質。雖然屢經挫折，但是最后她遇到了Weissman。

1997年，Karikó和Weissman開始研發艾滋病mRNA疫苗，二人在合作研究的過程中注意到，tRNA不會引發機體過度的免疫應答，原因在于tRNA結構中的假尿苷。于是他們試著將假尿苷添加到mRNA中，這是關鍵的一步，2005年，兩人發表論文，這種修飾后的mRNA在進入細胞后可以像tRNA一樣免于免疫系統的攻擊，進而發揮自己“指令員”的作用，在細胞內翻譯出特定的蛋白質。

這一突破最終被Moderna的創始人之一Derrick Rossi注意到，Rossi根據Karikó和Weissman的修飾方法獲得了穩定的mRNA，另一家mRNA疫苗明星公司BioNTech也在2013年聘請了Karikó擔任公司的高級副總裁。

Malone一直稱自己為mRNA疫苗技術的發明人，據Malone透露，他在首次發現mRNA在醫學中的應用潛力后，便把這些發現和感想記在了筆記本上，簽字并注明了日期。

雖然Malone成功將mRNA遞送到了人類細胞和青蛙胚胎中，但Malone最后與博士導師Inder Verma發生了一些不愉快，他離開了學校，去到了醫藥公司Vical進行工作。

在Vical，Malone和同事合作證明了脂質-mRNA復合物可以刺激小鼠產生蛋白質，相關論文發表在了Science。

Robert Malone實驗室筆記本的摘錄，描述了1989年合成的用于注射到小鼠體內的mRNA（來源：Robert Malone）

在Malone身上還有一些戲劇性的情節，在mRNA疫苗獲得了全球關注后，國外一些主流媒體對mRNA疫苗技術的報道中也并沒有提到他，他開始頻繁發聲，稱自己是mRNA疫苗的發明人，但是這項技術不夠成熟，不適合推廣，同時他也指控Karikó夸大自己的貢獻。Malone的對外發聲得到了反疫苗人群的擁護和認可，他現在已是反疫苗人群中的“mRNA疫苗發明者”……

mRNA的體外合成

在上面的介紹中我們了解到，mRNA可以被遞送到細胞內并能穩定地表達蛋白質，但距離mRNA成為一種藥物顯然還有著很多的困難。例如，實驗室所用的mRNA都來自于實驗動物，mRNA要想作為一種藥物，一個重要條件是可以體外合成。

1984年，亞利桑那大學的發育生物學家Paul Krieg和哈佛大學的發育生物學家Douglas Melton團隊利用一種病毒來源的RNA合成酶在實驗室中產生了具有生物活性的mRNA，然后Krieg將實驗室制造出來的mRNA注射到青蛙卵中，證明了合成的與天然的mRNA一樣有效。

Melton和Krieg都表示，他們將合成mRNA主要視為研究基因功能和活性的研究工具。1987年，Melton發現mRNA既能激活也能抑制蛋白的生產，在他的推動下，Oligogen成立了，也就是后來的吉利德。Oligogen成立的目的是為了探索利用合成RNA抑制靶蛋白表達的方法，Melton的研發團隊并沒有想到將合成的mRNA用作疫苗。

mRNA遞送技術開發關鍵

mRNA疫苗的誕生除了得益于使mRNA穩定表達和體外mRNA合成的關鍵技術，還有一項技術至關重要：將mRNA遞送到胞內。

這項技術就是脂質納米顆粒（LNP），LNP技術來自英屬哥倫比亞大學的生物化學家Pieter Cullis和他創立或領導的幾家公司的實驗室。從上世紀90年代后期開始，他們率先將LNP用于遞送能沉默基因的核酸鏈。代表藥物就是patisiran，2018年獲FDA批準上市，用于治療轉甲狀腺素蛋白家族性淀粉樣多發性神經病（TTR-FAP）。

2012年，Cullis的兩家公司轉向探索LNP遞送系統在mRNA藥物中的應用機會。其中，Acuitas Therapeutics與Weissman團隊和幾家mRNA公司建立了合作關系，測試了不同類型的mRNA-LNP復合物，現在BioNTech和CureVac的新冠疫苗就應用了這其中的LNP類型，Moderna的LNP混合物也與此類似。

LNP的結構（來源：參考資料[4]）

LNP是4種脂肪分子的混合物，其中3種有助于提高粒子的結構和穩定性，第4種是可電離脂質，也是LNP成功的關鍵。這種物質在實驗室條件下帶正電荷，與Philip Felgner開發和Malone在實驗中測試的脂質體具有相似的優勢（Malone使用了一種帶正電荷的脂質體，能增強材料與mRNA帶負電骨架結合的能力，這些脂質體是由Philip Felgner開發的，他現在是加州大學爾灣分校疫苗研發中心的負責人）。但是，Cullis團隊開發的可電離脂質能在生理條件（例如血液中的條件）下轉化為中性電荷，這能限制LNP對身體的毒性作用。

后來LNP技術經過發展和升級，逐步成為了mRNA藥物最適合的遞送工具，現在幾乎所有的mRNA疫苗開發公司都使用LNP或LNP的變體進行遞送。

誰應該獲得諾貝爾獎？

距離2021年諾貝爾獎公布的日期不到一周，如果諾貝爾獎花落mRNA疫苗技術，Karikó和Weissman無疑是最熱門的人選。二人已經獲得了多個獎項，包括科學突破獎、西班牙阿斯圖里亞斯公主獎以及拉斯克獎。

而包括Malone在內的其他參與mRNA開發的人認為他們也應該得到更多的認可，如果將mRNA疫苗遞送技術也算在內，做出關鍵貢獻的人就更多了。

現在我們又回到了每年諾獎頒發時都會被“詬病”的問題：諾獎的人數實在是太有限了，得獎人數一般不會超過3人。一項世界矚目的技術突破，從技術的誕生到發展有大量的研究人員去探索和完善，那究竟哪一環節的推進才算是最關鍵的突破呢？

你認為在mRNA疫苗技術的開發中誰該獲得諾貝爾獎呢？

如果不是mRNA技術，你覺得哪項技術或發現會斬獲今年的諾貝爾生理學或醫學獎呢？

參考資料：

[1] The tangled history of mRNA vaccines（來源：Nature）

[2] 自述遭導師欺凌，被迫退出學術界，他認為自己才是發明mRNA疫苗的人（來源：科研圈）

[3] Wolff J.A., Malone R.W., Williams P, et al. Direct Gene Transfer into Mouse Muscle in Vivo. Science (1990)

[4] Buschmann M.D., Carrasco M.J., Alishetty S., et al. Nanomaterial Delivery Systems for mRNA Vaccines. Vaccines (2021)