科學研究 - 卡里科與韋斯曼研發出超過130億次接種的新冠mRNA疫苗，2023諾貝爾獎高度評價該技術「挽救數百萬人生命」

今年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了兩位研究利用被稱爲信使核糖核酸（mRNA）遺傳物質，爲開發新冠電腦病毒疫苗鋪平道路的科學家。這兩位科學家分別是德國生物技術公司BioNTech的高級副總裁、美國賓夕法尼亞大學客座教授Katalin Karikó（卡塔琳·卡里科，68歲）和該大學教授Drew Weissman（德魯·韋斯曼，64歲）。瑞典卡羅琳斯卡研究所在11月2日的新聞發佈會上高度評價了上述兩位科學家的成就，稱「這些疫苗在全球已接種超過130億次，挽救了數百萬人的生命。使整個社會迴歸正常成爲了可能」。

在賓夕法尼亞大學舉辦的諾貝爾獎慶祝活動上，卡里科博士（中左紅衣者）和韋斯曼教授（中右灰色西裝者）與教職員工和學生合影。照片由賓夕法尼亞大學提供。

卡里科等人開發的是透過更換構成mRNA的一部分物質，使其能在不引起發炎反應的情況下進入活體內的技術。基於該技術，BioNTech與美國製藥巨頭輝瑞共同開發了新冠mRNA疫苗，美國Moderna（莫德納）也開發出同樣原理的疫苗。從研發開始不到一年的時間，在2020年底便實施了實用化，隨後迅速普及到世界各國。

卡里科博士出生在冷戰時期的匈牙利，在艱苦的生活中學習了分子生物學。在艱難渡美后，遇到了韋斯曼教授，共同進行研究。據說她接到諾貝爾基金會的電話術時是在清晨，當時她還在睡覺。之後她參加了賓夕法尼亞大學的記者發佈會，並鼓勵了在她身後的女學生們。

卡羅琳斯卡研究所宣佈2023年生理學醫學獎得主的會議現場。（圖片截自諾貝爾基金會的新聞發佈會影片，由該基金會提供）

疫苗不到一年就投入實用，依靠的是二人開發的技術

2019年12月，新型冠狀病毒在中國武漢首次被發現。日本應答首個傳染者是在2020年1月中旬，之後新冠電腦病毒迅速傳播到歐美和亞洲各國。與此同時，電腦病毒的基因體序列也在傳染被應答不久後公開。在之後不到一年的時間裏，BioNTech和輝瑞就開發出了mRNA疫苗。接種工作於2020年12月在英國開始，之後迅速擴展到全球。莫德納公司的疫苗接種也隨後展開。

迄今爲止，預防毒傳染的疫苗都是利用對人體無害的電腦病毒蛋白等，但存在投入實用之前的研發和製造需要花費很長時間的難題，通常會達十年之久。新冠疫苗之所以能夠如此迅速投入實用，背後正是運用了卡里科和韋斯曼在mRNA基礎技術積累。

mRNA是生物根據DNA的遺傳資訊合成蛋白質時的「中間體」。mRNA疫苗就是利用了這一特性，不是直接注入電腦病毒蛋白質本身，而是注入電腦病毒的「設計圖」，使得在人體細胞内產生刺突蛋白。身體的免疫系統透過識別這種蛋白質來製造抗體，當真正的電腦病毒侵入活體內時，產生的抗體就會與電腦病毒對抗。

接種mRNA疫苗後，人體細胞表面形成刺突蛋白的機制示意圖（圖片由諾貝爾財團提供）

透過「更換」，使其進入人體時不被當做異物

利用mRNA製作疫苗的研究大約在1990年左右就開始出現了。然而，mRNA在活體內容易被分解，會被視爲異物而引發發炎等強烈反應，在實用化中困難重重。

根據諾貝爾獎基金會的介紹，賓夕法尼亞大學的卡里科和韋斯曼從1997年正式開始研究mRNA疫苗開發中的問題。他們發現，將構成mRNA的名爲「尿嘧啶」的物質更換爲在轉送RNA（tRNA）中常見的「假尿嘧啶」，mRNA在人活體內就不會被當做異物。有關這種「替代方法」的論文於2005年發表，兩位科學家爲此進行了多次實驗。

卡羅林斯卡研究所的負責人在記者發佈會上介紹說，卡里科教授對mRNA非常熟悉，而韋斯曼教授有着免疫學方面的知識，兩人在專業知識方面形成互補，推動了研究的進展。

這兩位科學家各自有着怎樣的經歷，他們是如何相遇的，是怎樣合作取得研究成果，從而挽救了全球衆多生命的呢？下面就簡單介紹一下兩位獲獎人的經歷。卡里科教授於1955年1月17日出生於匈牙利，1982年在塞格德大學取得博士學位後在匈牙利科學院從事研究工作。1985年移居美國，曾擔任費城大學博士後研究員、賓夕法尼亞大學高級研究員等職務，於2013年加入Biontech公司。2021年擔任匈牙利塞格德大學的教授和賓夕法尼亞大學客座教授。

韋斯曼教授於1959年9月7日在美國出生，1981年從布蘭迪斯大學碩士畢業，1987年獲得波士頓大學免疫學和微生物學博士學位。後來在賓夕法尼亞大學醫學部擔任副教授等職務，2013年晉升爲教授。

透過將構成mRNA的尿嘧啶更換爲假尿嘧啶來抑制引發發炎的免疫反應示意圖（圖片由諾貝爾財團提供）

卡里科在祖國的研究被中斷，在美國也經歷了困境

卡里科教授2021年獲得了慶應醫學獎，2022年獲得了日本國際獎。2021年11月在科學技術振興機構（JST）主辦的「Science Agora2021」上，她還發表了線上演講。在先後訪問日本參加頒獎典禮和演講，以及在演講和接受媒體採訪等活動中，卡里科回顧了她在mRNA疫苗研究中取得成果之前的研究生涯，分享了她經歷過的艱辛和困難的日子。

根據卡里科教授本人的講述和一些公開資料，她出生於匈牙利東部的一個小鎮索爾諾克。二戰期間，小鎮曾遭受空襲破壞，但在她成長的時候小鎮逐漸恢復正常。當時正處在冷戰時期，物資匱乏，沒有自來水和電視，生活並不輕鬆，但和經營肉店的父母以及妹妹一起度過的日子對她來說則是「很幸福」的。十幾歲的時候，在父母的鼓勵下，她熱衷於學習生物學。她在慶應醫學獎的獲獎演講中也曾說過，「我那時是一個充滿好奇心的孩子。在16歲時，我決定成爲一名科學家」。後來她考入有着悠久歷史的匈牙利頂尖學府賽格德大學，深入學習了分子生物學。

在該校獲得博士學位後，她進入匈牙利科學院的研究所從事研究工作，但在1985年她30歲時，研究經費被削減。她也嘗試在歐洲各國尋找研究機會，但當時只有美國的天普大學向她拋出了橄欖枝，於是她決定帶着工程師丈夫和當時只有2歲的女兒赴美。當時他們手頭的資金換算成日元大約只有20萬日元，赴美已毫無回頭的餘地。

當時匈牙利政府禁止攜帶外幣出境，因此有個廣爲人知的故事，考里科將所有現金縫在了女兒的泰迪熊中，帶到了美國的新家。而當時抱着泰迪熊的女兒後來成爲了職業賽艇運動員，還在2008年北京奧運會和2012年倫敦奧運會上連續兩次作爲美國賽艇隊的隊員獲得過金牌。

卡里科後來在1989年轉到賓夕法尼亞大學，在那裏他遇到了當時正在進行艾滋疫病苗研究的韋斯曼。儘管開始了mRNA在醫療應用方面的研究，但也異常艱難。當時mRNA研究並非主流，研究經費也被削減，研究之路稱得上坎坷。即便如此，她也沒有放棄，仍堅持研究。在2005年發表的mRNA疫苗論文，最初也沒有引起關注。其研究生涯可謂並不是一帆風順的。

日本國際獎頒獎典禮上的卡里科和韋斯曼（照片拍攝於2022年4月13日，由日本國際科學技術財團提供）

日本已故科學家古市泰宏的發現也做出了貢獻，與日本科學家也有交流

卡里科的演講中還多次提到了2022年10月因癌症離世的日本分子生物學家古市泰宏教授。古市教授畢業於富山大學藥學部，後在東京大學獲得博士學位。他一直在國立遺傳學研究所從事mRNA的研究，1970年代中期發現了RNA末端的「帽子」結構，這一名稱因形狀像帽子而來。

沒有這個構造RNA就無法正常運作。與DNA相比，RNA、尤其是mRNA的研究樸素無華，如果沒有帽子結構，mRNA將無法發揮功能，蛋白質也就無法合成。因此，古市的研究結果被認爲對mRNA疫苗的實用化至關重要。很遺憾，古市教授在去年去世，未能聽到卡里科等人獲獎的消息，但可以確定的是，在新冠電腦病毒流行期間，他一定爲新冠疫苗在全球範圍内得到推廣而感到高興。

因研究領域相近，卡里科教授與在東京醫科齒科大學研究生物體功能開墾的位高啓史教授以及在東京大學醫科學研究專攻免疫學的石井健教授等人都有交流。另外，大阪大學也在其官網上發佈公告稱，「卡里科教授與本校的研究人員有着深厚的淵源，本校多年來也一直在大力推動這一研究領域的隊形變換，在此衷心祝賀兩位科學家獲此殊榮」。

此外，京都大學iPS細胞研究所名譽所長山中伸彌在該研究所的X（原推特）上發文表示：「誠摯地祝賀您獲獎。此前有幸和您交談時聽說了您堅持不懈推進研究的事蹟，對此深表敬意。mRNA疫苗技術這一劃時代的發明，挽救了許多人的生命。」

卡里科教授的日本友人們也紛紛表示祝賀，大家普遍的印象是她「友善的性格」和「默默堅持研究的毅力」。

卡里科在日本國際獎獲獎紀念演講上介紹已故古市泰宏教授的研究成果，這一成果成爲她後來進一步研究的契機（照片由國際科學技術財團提供）

影印機前偶遇，從探討「研究屏障」開始

卡里科教授在接受諾貝爾基金會的電話術採訪時說，「最初我以爲有人在開玩笑」。後來應答無誤後，她與韋斯曼教授一同參加了在賓夕法尼亞大學校内舉行的記者發佈會。

獲得諾貝爾生理學或醫學獎後，兩位獲獎者在記者發佈會上（照片由賓夕法尼亞大學提供）

卡里科教授在記者發佈會上開心地談到了1997年在影印機前與韋斯曼教授相遇的場景。當時影印機不多，排隊等候的時間成了理想的資訊交流場所。兩位研究者都在研究上遇到了屏障。「互相交流各種想法是美好的」，「雖然我倆的研究室都不在同一棟樓裏，但開始合作研究很開心」。

韋斯曼教授也回憶說，「（與卡里科相遇）當時拿不到研究經費，研究内容也沒人感興趣。臨牀試驗也屢次失敗，但在與卡里科相遇後，20年裏我們一起開展研究」，「我們一直沒有放棄，堅持不懈地推進了研究」。

當主持人詢問卡里科能否給女性學生、女性研究人員以及將來的後輩一些建議時，她回答道：「如果你只想站在聚光燈下，那就去當個女演員。如果你想要遵循指令，那麼軍隊可能適合你。但如果你喜歡解決問題，那麼科學就是爲你而存在的。」

賓夕法尼亞大學師生共同祝賀二人獲獎（照片由賓夕法尼亞大學提供）

未來有望用於多種傳染症的疫苗以及癌症冶癒

卡里科教授在日本國際賞的獲獎記者招待會上表示，他們的mRNA研究「最初的目的並不是用於疫苗開發，而是想要應用於醫藥物。對於新冠疫苗的研發，是出於救助傳染者的責任感。」

結果，這項技術保存了世界許多人免受傳染，或者免遭重症化。世界衛生組織（WHO）總幹事泰德羅斯也表示，這項技術在控制大流行中發揮了重要作用。預計卡里科和韋斯曼開發的技術將來會得到更廣泛的應用。

卡羅琳斯卡研究所表示，除了針對瘧疾和流感等傳染病的疫苗外，這項技術還有望應用於癌症冶癒。卡里科教授在說明研究成果的演講中也介紹了激發免疫系統以攻擊癌細胞的疫苗等方面的研究。

儘管卡羅琳斯卡研究所高度評價了兩位科學家的業績，但在新聞發佈會上也有人提出了關於mRNA疫苗安全的問題。對此，該研究所的負責人表示，「這種疫苗已被接種130億次，副作用有限，我們並沒有過多的擔憂。一旦傳染新冠電腦病毒，對健康會有長期影響」。但同時他也指出，「mRNA疫苗在活體內的作用機制仍需要進一步瞭解。」

衆所周知，諾貝爾基金會無論科學獎項的領域如何，都不會頒發給在安全或道德問題方面存在問題的研究成果。此次決定將獎項授予新冠疫苗技術，是對該項技術的安全身份鑑定，同時也承擔了授予該獎項的責任。