拯救全球數百萬人性命!開發 mRNA 疫苗 3 科學家獲唐獎

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 20 日 10:09 | 分類 生物科技 , 醫療科技 line share follow us in feedly line share
拯救全球數百萬人性命!開發 mRNA 疫苗 3 科學家獲唐獎


唐獎教育基金會公布第五屆「生技醫藥獎」得主為研發新冠 mRNA 疫苗的三位關鍵科學家,包括匈牙利生物化學家卡塔林·卡里科(Katalin Kariko)、美國醫學家德魯·魏斯曼(Drew Weissman)和加拿大物理及生物化學家彼得·庫利斯(Pieter Cullis),以表彰成功開發新冠 mRNA 疫苗。

根據世界衛生組織(WHO)數據顯示,截至目前,全球 COVID-19 確診數超過 5.3 億人,並有 630 萬人因此死亡,而 BioNTech 和 Moderna 僅用不到 12 個月,就成功開發 SARS-COV-2 的疫苗,挽救全球數以百萬人的生命。

唐獎「生技醫藥獎」得主,曾連續兩屆在領獎後再獲諾貝爾獎的紀錄,而這三位科學家發現關鍵的疫苗學觀念和方法,進而成功開發對抗新冠 mRNA 疫苗,其中卡塔林·卡里科及德魯·魏斯曼發明降低 mRNA 免疫原性的方法,而彼得·庫利斯則開發脂質奈米顆粒系統,用以傳送 mRNA 疫苗。

其實要將 RNA 送進人體有兩大挑戰,首先是 RNA 會觸發先天性免疫反應;其次是 RNA 在人體內極易降解,難以送達標的細胞或器官,但三位得主開發的新平台使用經過核苷修飾,可逃脫免疫系統的 mRNA,克服合成 mRNA 會被先天性免疫系統辨識而引發嚴重發炎反應的問題,並藉由脂質奈米顆粒的包裹保護,將 mRNA 有效送入人體細胞,由其自行產生病毒的棘蛋白,進而誘發 B 細胞產生中和抗體、訓練 T 細胞攻擊受感染的細胞等一系列適應性免疫反應。

這三位得主的突破性發現與創新技術,為 SARS-COV-2 疫苗能被快速開發的關鍵,而這些技術不僅徹底改變疫苗學,更是蛋白質療法的典範轉移,正式宣告以 RNA 為療法的醫學新時代來臨,有別於前者開發時間久、製造經費高,mRNA 技術讓細胞成為生產所需抗原或治療性分子蛋白的工廠,可大量生產且價格相對便宜,未來還可應用在其他病毒疫苗、個人化精準癌症疫苗、人類免疫缺陷病毒,甚至過敏病等多重疾病的治療領域。

卡塔林·卡里科博士在匈牙利接受教育,並在 1985 年移居美國,專門研究 RNA 及其化學合成,使能在體外/體內的細胞中有效生產蛋白質,有系統且嚴謹地解決將 RNA 使用在疫苗學和治療中的許多問題。

1990 年代,卡里科博士做為賓夕法尼亞大學的研究副教授,全心投入開發用在蛋白質療法中的體外轉錄信使 RNA(mRNA),並試圖了解 RNA 媒介免疫反應的機制,更與同事德魯·魏斯曼博士一起證明 mRNA 會被類鐸受體(TLRs)辨識,從而參與先天性免疫反應。

若將 mRNA 注射到動物體內,會導致嚴重的發炎反應,但若 mRNA 的核苷經過修飾,如同一些自然存在的 RNA,就不會引發這些反應,最終成功找出重要的核苷修飾,並創造不會引起發炎的隱形 (stealth)RNA,更從 2013 年開始與 BioNTech 藥廠合作,參與 BNT 疫苗的開發。

德魯·魏斯曼博士是賓夕法尼亞大學疫苗研究的羅伯茨家族教授,1997 年開設實驗室,專門研究開發 HIV 疫苗,曾在美國國家衛生院從事 HIV 相關研究,自與卡里科博士合作之後,便開始投入以 RNA 作為疫苗的研究。

兩人在 2005 年發表經過核苷修飾的 RNA 是非免疫原性的重要發現之後,魏斯曼博士一直積極投入在將該技術用來開發能抵禦 HIV 和 Zika 病毒等病毒感染的 RNA 疫苗,身為免疫學專家,魏斯曼博士和卡里科博士的合作促成這些重要發現,共同擁有非免疫原性、經核苷修飾的 RNA 應用的美國專利,更為 BNT 及 Moderna疫 苗奠定基礎。

物理學博士的彼得·庫利斯是脂質奈米顆粒的開發先鋒,也是英屬哥倫比亞大學的教授,更是從分子層面研究膜結構和功能以開發有效治療藥劑的領導者,製造由 PH 值調控的陽離子化非對稱性雙層脂質,能包覆帶陰離子的大分子如 DNA、 RNA,並透過調控PH值使核酸藥物被包裹、儲存或釋放至人體細胞。

這對開發 RNA 疫苗至關重要,因為 RNA 非常不穩定,難以有效地傳送到細胞中,因此庫利斯博士透過使用模型膜系統來研究脂質在膜中的作用,促成工程脂質體奈米顆粒(LN 或 LNP)系統,能傳送常規與核酸基底的藥物。

庫利斯博士的經典論文每篇都被引用超過 2000 次,大部分 FDA 獲准或用於緊急醫療用途的脂質奈米顆粒都依賴庫利斯博士的技術,新技術更使庫利斯博士成為 11 家公司的創辦人,並自 2014 年開始與魏斯曼博士合作,當時魏斯曼博士正在和 BioNTech 合作開發 RNA 疫苗,雙方都需要庫利斯博士在傳送系統方面的專業知識。

(首圖來源:唐獎教育基金會)