梅花香自苦寒来,诺奖得主卡里科的艰辛历程

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每个杰出人物的背后都有一段非凡的人生故事

随着2023年诺贝尔医学奖得主的揭晓,卡里科(Katalin Kariko)和她在美国宾州大学的同事德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)的名字将永久地被写在了世界最高荣誉的史册上。

卡里科(Katalin Kariko)

1955 年 1 月 17 日卡塔琳·卡里科出生在匈牙利中部城市索尔诺克的一个普通家庭。她是出生在这个家庭的第二个女儿。父亲是屠夫,只有小学学历、母亲是个家庭主妇 。童年的生活十分清寒,没有自来水、冰箱或电视等,电力也不稳定。一家四口只有两个房间,冬天为了省下燃料费,全家都挤在同一房间生活。全家依靠足智多谋和辛勤工作来维持生计。

小时候性格谦虚而坚定的她和姊姊还在家里养鸡、养猪、种菜,养花。

尽管卡里科童年的物质环境简单,没有受过多少教育父母却十分注重心灵培养。父亲会给她们拉小提琴,母亲用一台收音机给这个家庭带来当时的最新信息。

卡里科很小的时候就崭露天分和顽强的毅力,13 岁时,她独自一人冒险穿越匈牙利,从她长大的小镇 Kisújszállás 出发,前往一个精选的科学夏令营,并沿途换乘火车。然后她步行出发,向沿途的人问路,最终到达目的地。第二年,她再次独自旅行——这次是去布达佩斯参加全国比赛,她在全国生物竞赛中获得了第三名。

年轻时的卡里科对生物科学非常感兴趣。她亲眼目睹了一头小牛的诞生,并感叹母牛体内能给这个世界带来另外一个小生命。

她注意到当她用手指抚摸一根闪闪发光的蓝色羽毛时,它变成了灰色。植物的生物表现也让她着迷。

1970年卡里科在匈牙利开始了她的大学学业和科学之旅,并在那里获得了理学学士学位。1978年获得生物学学士学位,后来又获得博士学位。1982 年获得塞格德大学生物化学博士学位。在此期间,她还在匈牙利生物研究中心生物化学研究所进行博士后研究。

卡里科从1978年就开始对RNA感到强烈的兴趣,但1985年生活剧变。她突然被通知工作没了,她只有6个月时间必须另谋出路。后来她收到美国费城天普大学(Temple University)的邀约,但当她要举家从匈牙利移民到美国之际,却受到当时匈牙利政府的阻挠。

等到好不容易出国时,匈牙利政府规定她和丈夫、两岁半的女儿,3个人只能携带100美元出境,其他存款都不准带走。100美元对于一个初到美国的一家三口的家庭,根本无法落脚生根。初到异国他乡的生活费根本不够用。

卡里科 与她的丈夫做出了大胆的举动,他们通过黑市将家庭的积蓄兑换成 900 英镑,再巧妙地将这些维持他们最初生计的外币缝在小熊玩偶的肚子里,让女儿抱着小熊搭飞机而逃过匈牙利海关的边境检查。

刚美国后,她需要一个学术头衔才能获得绿卡,所以她申请了费城地区的职位。这次搜索让她找到了埃利奥特·巴纳森(Elliot Barnathan),他是一位心脏病专家,正在宾夕法尼亚大学建立实验室。1989年,他聘请她担任研究助理教授,这是一个非终身教职。

他们的目标是设计一种基于 mRNA 的策略来对抗心脏病。两人利用 lipofectin 向培养皿中的人体细胞传递了一种 mRNA,其产物促进了血栓的分解。他们取得了重大进展,获得了大量的功能性蛋白质。

此时,其他研究人员已经通过向啮齿动物注射 mRNA 来生产非哺乳动物蛋白质。尽管如此,科学家们的热情还是受到了影响。人们认为,mRNA 不稳定性是一个难以克服的障碍,尽管其他包装材料不断涌现,但每种材料都有缺点。

卡里科打破了传统观念并坚持了下来。她写了一篇又一篇的文章。每一项都被拒绝了。审稿人可能会质疑临床部门的基础科学研究人员能否在大型且经验丰富的 mRNA 团队不敢尝试的项目上取得成功。机构支持动摇了,部分原因是一些当地同事无法应对她毫无歉意地专注于强有力的调查而不是政治。在一次演讲中,她质疑她的同事表现出的生物“信号”是否超出了背景水平。她被要求不再参加这些会议。

巴纳森支付她的薪水,并试图保护她免受那些不理解她的价值体系或她的科学的人的伤害,但他的影响力是有限的。

1995年,她的职位被撤销,因为她在研究助理教授职位上超时而没有获得晋升。差不多同时她还发现自己罹患癌症。她在2020年接受有线电视新闻网(CNN)访问,谈及那时遭遇困难时,伤感地表示道:当时“真的很艰难,因为没人相信mRNA能够治疗疾病。”

然后巴纳森离开了宾夕法尼亚大学,卡里科训练过的前医学生戴维·兰格(David Langer)说服了他的神经外科系主任雇用了她。兰格相信卡里科,他想继续与她合作。

卡里科顽强地吸收信息并寻找可能进一步推进她的探索的机会。1997 年,她遇到了新教员德鲁·韦斯曼 (Drew Weissman),他想研制一种艾滋病毒疫苗。她提出为他制作编码他选择的 HIV 蛋白的 mRNA。

当他们将这种 mRNA 传递到在培养皿中生长的树突状细胞(免疫系统的哨兵)时,它支持 HIV 蛋白的大量产生。不幸的是,mRNA 也引发了有效的免疫刺激信号。这种行为使得该系统不适合治疗用途,因为意外的炎症可能会造成严重的伤害。其中一些影响也会干扰疫苗的应用,尽管研究人员当时并不知道这一点。

卡里科仍然致力于开发 mRNA 作为蛋白质替代工具,她决心规避不可接受的免疫反应性。

当研究人员试图找出调动免疫反应的 mRNA 特征时,他们注意到一种特定类型的 RNA 在免疫学上是安静的。出于好奇,Karikó 意识到这种分子含有大量所谓的修饰核苷——RNA 构建模块,其化学方式与正常对应物存在细微的差异。通过用修改后的版本替代传统版本,她和韦斯曼发现某些替代品产生的 mRNA 不会引发免疫爆发。用其假尿苷类似物取代尿苷特别有效。

2005年,他们发表了这些突破性成果,并等待会议邀请函的到来,但没有收到。他们继续前进,数据更加耀眼。携带含假尿苷 mRNA 的细胞比携带未修饰 mRNA 的细胞产生更多的蛋白质。这种特性以及缺乏免疫反应性在小鼠中得到了保留。该团队于 2008 年报告了这些发现。

次年,卡里科要求恢复研究助理教授的职位,然而她却被告知“不具备教师素质”。

与此同时,一位科学家已经掌握了修饰 mRNA 的重要性。当时就职于哈佛医学院的德里克·罗西 (Derrick Rossi) 使用这些试剂将发育完全的哺乳动物细胞转化为胚胎干细胞。2010 年发表的这一备受瞩目的结果唤醒了生物学家,并帮助创立了 Moderna 公司。

尽管假尿苷能减少炎症,但残留水平仍然存在。卡里科和 Weissman 的团队找到了如何将 mRNA 与引发这种不受欢迎反应的污染物分离的方法。然后他们评估了该方法是否支持在动物中制造生理相关蛋白质。他们给小鼠注射了编码促红细胞生成素的 mRNA,促红细胞生成素是一种用于治疗某些贫血症的激素。研究人员在 2012 年报告说,啮齿类动物血液中这种物质的数量增加,红细胞计数也增加。他们在猴子身上也展示了类似的有希望的结果,而且所有这些都不会引起有问题的免疫反应。

2013 年,卡里科加入 BioNTech 从事蛋白质替代疗法的研究。她和韦斯曼继续改进基于 mRNA 的改良策略。至关重要的是,他们寻求一种没有缺点的包装系统——毒性、不稳定性或其他会影响人类使用的特性。许多实验室正在开发候选物质,团队对每一种物质进行了测试。卡里科和韦斯曼的研究小组利用所谓的脂质纳米粒子,生产出了一种很有前途的寨卡病毒疫苗,可以为小鼠和猴子提供快速而持久的免疫力。

当 2020 年新型冠状病毒肺炎大流行爆发时,这项技术已经准备就绪。BioNTech/辉瑞和 Moderna 以前所未有的速度生产安全、强效的疫苗。迄今为止,全球已有数亿人受益于这些挽救生命的干预措施。

卡里科对生物化学领域的卓越贡献为她赢得了 130 多个享有盛誉的国际奖项和荣誉,高度认可了她工作的开创性和全球意义。

2023 年 10 月 2 日,瑞典皇家科学院发布了一项历史性声明:2023 年诺贝尔生理学和医学奖授予 卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó )和德鲁·韦斯曼 (Drew Weissman),表彰他们在 mRNA 技术开发方面的开创性努力。卡里科和魏斯曼在核苷(nucleoside)的有关发现,得以促成开发有效的mRNA(信使核糖核酸)疫苗对抗新冠病毒,对全人类贡献极大。这一重大认可巩固了他们作为医学科学领域开拓者的地位。这是她辉煌职业生涯中的一项最高成就。

卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó )和德鲁·韦斯曼 (Drew Weissman

 
 
irisin2021 发表评论于
微博中有一个博文“我的师姐-mRNA技术奠基人卡特琳-卡里科博士”。比较准确介绍了Dr.Kariko。目前网上许多文章并不准确。
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