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梅花香自苦寒來,諾獎得主卡裏科的艱辛曆程

(2023-10-04 06:41:31) 下一個

每個傑出人物的背後都有一段非凡的人生故事

隨著2023年諾貝爾醫學獎得主的揭曉,卡裏科(Katalin Kariko)和她在美國賓州大學的同事德魯·韋斯曼(Drew Weissman)的名字將永久地被寫在了世界最高榮譽的史冊上。

卡裏科(Katalin Kariko)

1955 年 1 月 17 日卡塔琳·卡裏科出生在匈牙利中部城市索爾諾克的一個普通家庭。她是出生在這個家庭的第二個女兒。父親是屠夫,隻有小學學曆、母親是個家庭主婦 。童年的生活十分清寒,沒有自來水、冰箱或電視等,電力也不穩定。一家四口隻有兩個房間,冬天為了省下燃料費,全家都擠在同一房間生活。全家依靠足智多謀和辛勤工作來維持生計。

小時候性格謙虛而堅定的她和姊姊還在家裏養雞、養豬、種菜,養花。

盡管卡裏科童年的物質環境簡單,沒有受過多少教育父母卻十分注重心靈培養。父親會給她們拉小提琴,母親用一台收音機給這個家庭帶來當時的最新信息。

卡裏科很小的時候就嶄露天分和頑強的毅力,13 歲時,她獨自一人冒險穿越匈牙利,從她長大的小鎮 Kisújszállás 出發,前往一個精選的科學夏令營,並沿途換乘火車。然後她步行出發,向沿途的人問路,最終到達目的地。第二年,她再次獨自旅行——這次是去布達佩斯參加全國比賽,她在全國生物競賽中獲得了第三名。

年輕時的卡裏科對生物科學非常感興趣。她親眼目睹了一頭小牛的誕生,並感歎母牛體內能給這個世界帶來另外一個小生命。

她注意到當她用手指撫摸一根閃閃發光的藍色羽毛時,它變成了灰色。植物的生物表現也讓她著迷。

1970年卡裏科在匈牙利開始了她的大學學業和科學之旅,並在那裏獲得了理學學士學位。1978年獲得生物學學士學位,後來又獲得博士學位。1982 年獲得塞格德大學生物化學博士學位。在此期間,她還在匈牙利生物研究中心生物化學研究所進行博士後研究。

卡裏科從1978年就開始對RNA感到強烈的興趣,但1985年生活劇變。她突然被通知工作沒了,她隻有6個月時間必須另謀出路。後來她收到美國費城天普大學(Temple University)的邀約,但當她要舉家從匈牙利移民到美國之際,卻受到當時匈牙利政府的阻撓。

等到好不容易出國時,匈牙利政府規定她和丈夫、兩歲半的女兒,3個人隻能攜帶100美元出境,其他存款都不準帶走。100美元對於一個初到美國的一家三口的家庭,根本無法落腳生根。初到異國他鄉的生活費根本不夠用。

卡裏科 與她的丈夫做出了大膽的舉動,他們通過黑市將家庭的積蓄兌換成 900 英鎊,再巧妙地將這些維持他們最初生計的外幣縫在小熊玩偶的肚子裏,讓女兒抱著小熊搭飛機而逃過匈牙利海關的邊境檢查。

剛美國後,她需要一個學術頭銜才能獲得綠卡,所以她申請了費城地區的職位。這次搜索讓她找到了埃利奧特·巴納森(Elliot Barnathan),他是一位心髒病專家,正在賓夕法尼亞大學建立實驗室。1989年,他聘請她擔任研究助理教授,這是一個非終身教職。

他們的目標是設計一種基於 mRNA 的策略來對抗心髒病。兩人利用 lipofectin 向培養皿中的人體細胞傳遞了一種 mRNA,其產物促進了血栓的分解。他們取得了重大進展,獲得了大量的功能性蛋白質。

此時,其他研究人員已經通過向齧齒動物注射 mRNA 來生產非哺乳動物蛋白質。盡管如此,科學家們的熱情還是受到了影響。人們認為,mRNA 不穩定性是一個難以克服的障礙,盡管其他包裝材料不斷湧現,但每種材料都有缺點。

卡裏科打破了傳統觀念並堅持了下來。她寫了一篇又一篇的文章。每一項都被拒絕了。審稿人可能會質疑臨床部門的基礎科學研究人員能否在大型且經驗豐富的 mRNA 團隊不敢嚐試的項目上取得成功。機構支持動搖了,部分原因是一些當地同事無法應對她毫無歉意地專注於強有力的調查而不是政治。在一次演講中,她質疑她的同事表現出的生物“信號”是否超出了背景水平。她被要求不再參加這些會議。

巴納森支付她的薪水,並試圖保護她免受那些不理解她的價值體係或她的科學的人的傷害,但他的影響力是有限的。

1995年,她的職位被撤銷,因為她在研究助理教授職位上超時而沒有獲得晉升。差不多同時她還發現自己罹患癌症。她在2020年接受有線電視新聞網(CNN)訪問,談及那時遭遇困難時,傷感地表示道:當時“真的很艱難,因為沒人相信mRNA能夠治療疾病。”

然後巴納森離開了賓夕法尼亞大學,卡裏科訓練過的前醫學生戴維·蘭格(David Langer)說服了他的神經外科係主任雇用了她。蘭格相信卡裏科,他想繼續與她合作。

卡裏科頑強地吸收信息並尋找可能進一步推進她的探索的機會。1997 年,她遇到了新教員德魯·韋斯曼 (Drew Weissman),他想研製一種艾滋病毒疫苗。她提出為他製作編碼他選擇的 HIV 蛋白的 mRNA。

當他們將這種 mRNA 傳遞到在培養皿中生長的樹突狀細胞(免疫係統的哨兵)時,它支持 HIV 蛋白的大量產生。不幸的是,mRNA 也引發了有效的免疫刺激信號。這種行為使得該係統不適合治療用途,因為意外的炎症可能會造成嚴重的傷害。其中一些影響也會幹擾疫苗的應用,盡管研究人員當時並不知道這一點。

卡裏科仍然致力於開發 mRNA 作為蛋白質替代工具,她決心規避不可接受的免疫反應性。

當研究人員試圖找出調動免疫反應的 mRNA 特征時,他們注意到一種特定類型的 RNA 在免疫學上是安靜的。出於好奇,Karikó 意識到這種分子含有大量所謂的修飾核苷——RNA 構建模塊,其化學方式與正常對應物存在細微的差異。通過用修改後的版本替代傳統版本,她和韋斯曼發現某些替代品產生的 mRNA 不會引發免疫爆發。用其假尿苷類似物取代尿苷特別有效。

2005年,他們發表了這些突破性成果,並等待會議邀請函的到來,但沒有收到。他們繼續前進,數據更加耀眼。攜帶含假尿苷 mRNA 的細胞比攜帶未修飾 mRNA 的細胞產生更多的蛋白質。這種特性以及缺乏免疫反應性在小鼠中得到了保留。該團隊於 2008 年報告了這些發現。

次年,卡裏科要求恢複研究助理教授的職位,然而她卻被告知“不具備教師素質”。

與此同時,一位科學家已經掌握了修飾 mRNA 的重要性。當時就職於哈佛醫學院的德裏克·羅西 (Derrick Rossi) 使用這些試劑將發育完全的哺乳動物細胞轉化為胚胎幹細胞。2010 年發表的這一備受矚目的結果喚醒了生物學家,並幫助創立了 Moderna 公司。

盡管假尿苷能減少炎症,但殘留水平仍然存在。卡裏科和 Weissman 的團隊找到了如何將 mRNA 與引發這種不受歡迎反應的汙染物分離的方法。然後他們評估了該方法是否支持在動物中製造生理相關蛋白質。他們給小鼠注射了編碼促紅細胞生成素的 mRNA,促紅細胞生成素是一種用於治療某些貧血症的激素。研究人員在 2012 年報告說,齧齒類動物血液中這種物質的數量增加,紅細胞計數也增加。他們在猴子身上也展示了類似的有希望的結果,而且所有這些都不會引起有問題的免疫反應。

2013 年,卡裏科加入 BioNTech 從事蛋白質替代療法的研究。她和韋斯曼繼續改進基於 mRNA 的改良策略。至關重要的是,他們尋求一種沒有缺點的包裝係統——毒性、不穩定性或其他會影響人類使用的特性。許多實驗室正在開發候選物質,團隊對每一種物質進行了測試。卡裏科和韋斯曼的研究小組利用所謂的脂質納米粒子,生產出了一種很有前途的寨卡病毒疫苗,可以為小鼠和猴子提供快速而持久的免疫力。

當 2020 年新型冠狀病毒肺炎大流行爆發時,這項技術已經準備就緒。BioNTech/輝瑞和 Moderna 以前所未有的速度生產安全、強效的疫苗。迄今為止,全球已有數億人受益於這些挽救生命的幹預措施。

卡裏科對生物化學領域的卓越貢獻為她贏得了 130 多個享有盛譽的國際獎項和榮譽,高度認可了她工作的開創性和全球意義。

2023 年 10 月 2 日,瑞典皇家科學院發布了一項曆史性聲明:2023 年諾貝爾生理學和醫學獎授予 卡塔琳·卡裏科(Katalin Karikó )和德魯·韋斯曼 (Drew Weissman),表彰他們在 mRNA 技術開發方麵的開創性努力。卡裏科和魏斯曼在核苷(nucleoside)的有關發現,得以促成開發有效的mRNA(信使核糖核酸)疫苗對抗新冠病毒,對全人類貢獻極大。這一重大認可鞏固了他們作為醫學科學領域開拓者的地位。這是她輝煌職業生涯中的一項最高成就。

卡塔琳·卡裏科(Katalin Karikó )和德魯·韋斯曼 (Drew Weissman

 
 
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irisin2021 回複 悄悄話 微博中有一個博文“我的師姐-mRNA技術奠基人卡特琳-卡裏科博士”。比較準確介紹了Dr.Kariko。目前網上許多文章並不準確。
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