2023诺贝尔医学奖授予 COVID 疫苗先驱，化学奖授予量子点技术

10月2日，匈牙利科学家Katalin Kariko和美国科学家Drew Weissman获得了2023年诺贝尔生理学或医学奖（Nobel Prize in Physiology or Medicine）。

诺贝尔奖（Nobel Prize）于 1901 年首次颁发，由瑞典炸药发明家、富商Alfred Nobel创立，该奖的现金奖励为 1100 万瑞典克朗（约722万人民币），来自Alfred Nobel留下的一笔遗产。今年的诺奖获奖者，将应邀在 12 月 10 日诺贝尔逝世周年纪念日的仪式上领奖。

诺贝尔生理学或医学奖用于表彰在生理学或医学领域作出重要发现或发明的人，是五项诺贝尔奖中的一项。去年的生理学或医学奖由瑞典科学家Svante Paabo获得，他完成了尼安德特人的基因组测序。

瑞典颁奖机构在对Kariko和Weissman这两位获奖者的最新表彰中表示，在现代人类健康面临最大威胁的时期，这两位获奖者为疫苗的空前发展做出了贡献，他们的突破性发现从根本上改变了人们对 mRNA 如何与免疫系统相互作用的理解。

BioNTech 今年 6 月表示，全球约有 15 亿人接受了该公司与辉瑞（Pfizer）共同开发的 mRNA 注射。这是西方国家使用最广泛的疫苗。

Part 1

两位mRNA疫苗技术先驱

Kariko是德国生物技术公司 BioNTech 的前高级副总裁兼 RNA 蛋白替代物负责人，现任匈牙利塞格德大学教授和宾夕法尼亚大学兼职教授，共同获奖者Weissman也是宾夕法尼亚大学的疫苗研究教授。

传统上，制造疫苗需要培育病毒或病毒片段，然后在下一步之前对其进行纯化。信使核糖核酸（RNA）方法则从携带制造蛋白质指令的遗传密码片段开始。选择正确的病毒蛋白作为目标，人体就会变成一个小型疫苗工厂。

mRNA 于 1961 年被发现，是一种天然分子，是人体生产蛋白质的配方。在当时，利用实验室制造的 mRNA 指导人体细胞制造治疗用蛋白质被认为是不可能的。

20 世纪 90 年代，Kariko在宾夕法尼亚大学一直试图将 mRNA 转化为一种治疗工具，但由于 DNA 和基因治疗方面的工作吸引了当时科学界的大部分注意力，她很难获得资助。Kariko回忆，由于她的执着追求，忍受大学同事的嘲笑，由于未能获得研究基金，1995 年，宾夕法尼亚大学将她从全职教授的岗位上降级。Weissman于 1987 年获得波士顿大学博士学位，1997 年加入宾夕法尼亚大学。两人表示，他们是在 1998 年等待配给的复印机时间时相识并开始聊天的。

2005 年，Kariko和Weissman与医学博士 Houping Ni 合作，发表了一篇关于核苷修饰的论文，开发出了核苷碱基修饰技术，这种技术可以阻止免疫系统对实验室制造的 mRNA 发起炎症攻击，解决了mRNA技术用于治疗的主要障碍，开始为 mRNA 疫苗奠定基础。

Karikó 和 Weissman 发现树突状细胞会将转录的 mRNA 识别为外来物质，从而激活细胞并释放信号分子。这一发现促使他们开始研究为什么 mRNA 会被识别为外来物质。在 mRNA 中加入碱基修饰几乎消除了炎症反应，这一发现揭示了细胞如何识别核酸并对其做出反应。随后发表的两篇论文显示，修饰的 mRNA 比未修饰的 mRNA 更能增加蛋白质的产生。

Karikó 和 Weissman 坚持他们对 mRNA 的信念，为他们的技术申请了专利，并创建了一家名为 RNARx 的初创公司，致力于开发用于治疗目的的核苷修饰 mRNA。RNARx 最终因缺乏资金而关闭，但 Kariko和 Weissman 仍在继续研究修饰 mRNA 的分子机制。

2008 年和 2010 年，他们发表的研究结果表明，与未修饰的 mRNA 相比，修饰的 mRNA 能提高蛋白质的产量，这是因为修饰的 mRNA 对调节蛋白质产量的 RNA 依赖性蛋白激酶（PKR）有影响。

科学家和投资者很快就看到了这项技术的治疗前景。2008 年，BioNTech 公司成立，两年后，Moderna 公司也成立了。到 2012 年，BioNTech 在一项临床试验中向参与者投放了非核苷修饰的 RNA。随着领先企业吸引到风险投资，并与大型制药公司达成大单交易，资金涌入该行业。

2010 年代，研发工作按部就班地进行，但早期的乐观情绪因 CureVac 的前列腺癌候选疫苗在 2b 期临床试验中失败等挫折而有所减弱。2010 年， Moderna 和 BioNTech 获得了 Karikó 和 Weissman 的技术许可，BioNTech最终与辉瑞合作。两家公司都在探索如何利用改良的 mRNA 生产疫苗，以预防包括寨卡病毒和尼帕病毒在内的几种传染病。

但到了 2020 年，研发速度飙升， COVID-19 大流行为 mRNA 是一种比传统方法更快、更有效的疫苗技术这一理念提供了理想的验证场所。2019 年 12 月，有关 COVID-19 爆发的报道开始出现，到 1 月中旬，SARS-CoV-2 病毒基因组已经公布。使用Kariko和 Weissman的技术的生物技术公司将工作重心转向开发 SARS-CoV-2 疫苗，第一种疫苗于 2020 年 3 月 16 日进入第一阶段临床试验。2020 年 12 月，美国食品和药物管理局授予辉瑞的 mRNA COVID-19 疫苗紧急使用授权。该疫苗打破了此前所有最快疫苗研发记录。

埃克塞特大学传染病专家Bharat Pankhania博士预测，疫苗中使用的技术可用于改进埃博拉、疟疾和登革热等其他疾病的疫苗，也可用于制造疫苗，使人们对某些类型的癌症或包括红斑狼疮在内的自身免疫性疾病产生免疫力。

此外，在获奖之际，未能将 COVID 注射剂推向市场的德国 CureVac 和竞争对手 Moderna正分别起诉 BioNTech 和辉瑞，指控它们侵犯 mRNA 专利，而 BioNTech 和辉瑞则对相关知识产权的有效性提出了法律质疑。

Part 2

三位化学奖得主

相关技术应用于癌症临床

在医疗方面，今年的诺贝尔奖除了医学奖，化学奖的获奖技术也关乎癌症治疗。

2023 年诺贝尔化学奖授予了致力于发现和开发量子点的三位科学家——Moungi Bawendi、Louis Brus和Alexei Ekimov。量子点（quantum dots）不仅用于 LED 灯和电视屏幕，也被外科医生用于切除癌症组织。

在纳米世界，物质开始以百万分之一毫米为单位进行测量。在这个层面上，奇怪的现象开始出现，被称为“量子效应”（quantum effects）。量子点由数千个原子组成。就大小而言，一个量子点对一个足球来说，就像一个足球对地球一样。

当光线穿过量子点时，它们会发出特定的颜色。这种颜色可以根据量子点的大小进行微调。大的量子点会发出红光，而最小的量子点则会发出绿光或蓝光。微粒大小的微小变化就能改变整个色轮光谱的色调。

Bawendi、Brus和Ekimov的工作使科学家们得以利用纳米世界的某些特性，量子点现已出现在世界各地的客厅和手术室中。

量子点现在被广泛应用于电视机中，与传统的液晶面板相比，量子点具有多种优势，能创造出更鲜艳、更准确的色彩，而且运行所需的能源更少。这些粉末状的量子点被铺设在电视机和其他屏幕背面的二极管板上，二极管会发出蓝光。蓝光照亮量子点，量子点会根据其大小发出自己的颜色。

量子点还广泛应用于医疗诊断。医生用它们来照亮能与癌症肿瘤结合的分子，使外科医生能够区分健康组织和病变组织。

20 世纪 80 年代，Ekimov在彩色玻璃中创造了与尺寸有关的量子效应。几年后，Brus成为第一位证明在液体中自由漂浮的粒子具有大小依赖性量子效应的科学家。1993 年，Bawendi改变了量子点的化学生产工艺，制造出了“几乎完美的粒子”。这一发展使量子点得以应用。