2023年諾貝爾生理學或醫學獎
卡塔琳卡里科和德魯韋斯曼
表彰他們在核苷鹼基修飾方面的發現，這些發現使得開發針對COVID-19的有效mRNA疫
苗成為可能
兩位諾貝爾獎得主的發現對於在2020 年初開始的新冠病毒大流行期間開發有效的針對
COVID-19 的mRNA 疫苗至關重要。他們的突破性發現從根本上改變了我們對mRNA 如何與
免疫系統相互作用的理解，獲獎者做出了貢獻在現代人類健康面臨的最大威脅之一期間，
疫苗的開發速度前所未有。
疫情爆發前的疫苗
疫苗接種會刺激針對特定病原體的免疫反應的形成。這使得身體在以後接觸疾病時能夠
搶得先機。 基於滅活或弱化病毒的疫苗早已問世，例如針對小兒麻痺、麻疹和黃熱病的
疫苗。1951年，馬克斯泰勒因開發黃熱病疫苗而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
由於近幾十年來分子生物學的進步，基於單一病毒成分而不是整個病毒的疫苗已經被開發
出來。 部分病毒遺傳密碼通常編碼病毒表面的蛋白質，用於製造刺激病毒阻斷抗體形成
的蛋白質。 例如針對B型肝炎病毒和人類乳突病毒的疫苗。或者，部分病毒遺傳密碼可
以轉移到無害的攜帶病毒中，也就是「載體」。此方法用於抗伊波拉病毒的疫苗。當注
射載體疫苗時，選定的病毒蛋白會在我們的細胞中產生，刺激針對目標病毒的免疫反應。
生產基於病毒、蛋白質和載體的疫苗需要大規模細胞培養。這種資源密集型過程限制了
快速生產疫苗以應對疫情和大流行的可能性。 因此，研究人員長期以來一直試圖開發獨
立於細胞培養的疫苗技術，但這已被證明具有挑戰性。
mRNA疫苗：一個有前途的想法
在我們的細胞中，DNA 中編碼的遺傳訊息被轉移到信使 RNA (mRNA)，後者被用作蛋白質
生產的模板。 20 世紀 80 年代，引入了無需細胞培養即可產生 mRNA 的有效方法，稱
為 體外 轉錄。 這一決定性的一步加速了分子生物學在多個領域應用的發展。 將 mRNA
技術用於疫苗和治療目的的想法也開始興起，但前方仍有障礙。 體外 轉錄的 mRNA 被認
為是不穩定且難以傳遞，需要開發複雜的載體脂質系統來封裝 mRNA。 此外， 體外 產生
的mRNA會引起發炎反應。 因此，開發用於臨床目的的 mRNA 技術的熱情最初是有限的。
這些障礙並沒有讓匈牙利生物化學家 Katalin Karikó 灰心，她致力於開發利用 mRNA
進行治療的方法。 1990 年代初，當她在賓州大學擔任助理教授時，儘管在說服研究資助
者相信她的計畫的重要性方面遇到了困難，但她仍然堅持實現 mRNA 作為一種治療方法的
願景。 卡里科大學的一位新同事是免疫學家德魯‧韋斯曼。 他對樹突細胞感興趣，樹突
細胞在免疫監視和活化疫苗誘導的免疫反應中具有重要功能。 在新想法的推動下，兩者
很快就開始了富有成效的合作，重點研究不同 RNA 類型如何與免疫系統相互作用。
突破
Kariko和Weissman注意到樹突狀細胞將體外轉錄的mRNA視為外來物質，導致其活化並釋放
發炎信號分子。 他們想知道為什麼體外轉錄 的 mRNA 被認為是外來的，而來自哺乳動物
細胞的 mRNA 卻沒有引起相同的反應。 Karikó 和 Weissman 意識到一些關鍵特性以區
分不同類型的mRNA。
RNA包含四個鹼基，縮寫為A、U、G和C，對應於DNA中的A、T、G和C，即遺傳密碼的字母
。 Karikó 和 Weissman 知道，哺乳動物細胞 RNA 中的鹼基經常被化學修飾，而 體外
轉錄的 mRNA 則不然。 轉錄的 RNA中鹼基改變的缺失是否 他們想知道體外 可以解釋這
種不想要的發炎反應。 為了研究這一點，他們產生了不同的 mRNA 變體，每種變體的鹼
基都有獨特的化學變化，並將其傳遞給樹突狀細胞。 結果令人震驚：當 mRNA 中包含鹼
基修飾時，發炎反應幾乎被消除。 這是我們對細胞如何識別和響應不同形式 mRNA 的理
解的範式改變。 Karikó 和 Weissman 立即意識到，他們的發現對於使用 mRNA 進行治
療具有深遠的意義。 這些開創性的結果發表於 2005 年，即 COVID-19 大流行前十五年
。
在 2008 年和 2010 年發表的進一步研究中，Karikó 和 Weissman 表明，與未修飾的
mRNA 相比，鹼基修飾生成的 mRNA 的遞送顯著增加了蛋白質產量。 這種效應是由於調節
蛋白質產生的酵素的活性降低所致。 透過發現鹼基修飾既能減少發炎反應又能增加蛋白
質產量，Karikó 和 Weissman 消除了 mRNA 臨床應用道路上的關鍵障礙。
mRNA 疫苗發揮了其潛力
人們對 mRNA 技術的興趣開始升溫，2010 年，多家公司開始致力於開發此方法。 研發針
對寨卡病毒和中東呼吸道症候群冠狀病毒的疫苗； 後者與SARS-CoV-2密切相關。
COVID-19 大流行爆發後，兩種編碼 SARS-CoV-2 表面蛋白的鹼基修飾 mRNA 疫苗以創紀
錄的速度開發出來。 據報道，保護效果約為 95%，這兩種疫苗早在 2020 年 12 月就獲
得了批准。
mRNA 疫苗的開發具有令人印象深刻的靈活性和速度，為使用新平台開發針對其他傳染病
的疫苗鋪平了道路。 未來，該技術還可用於輸送治療性蛋白質並治療某些癌症類型。
基於不同方法的其他幾種針對 SARS-CoV-2 的疫苗也迅速推出，全球總共已接種超過
130 億劑 COVID-19 疫苗。 這些疫苗挽救了數百萬人的生命，並預防了更多人的嚴重疾
病，使社會得以開放並恢復正常狀態。 今年的諾貝爾獎得主透過對 mRNA 鹼基修飾重要
性的基本發現，在我們這個時代最大的健康危機之一期間為這一變革性發展做出了重要貢
獻。
卡塔琳·卡里科 (Katalin Karikó) 1955 年出生於匈牙利索爾諾克。 她於 1982 年在
塞格德大學獲得博士學位，並在塞格德的匈牙利科學院從事博士後研究直至 1985 年。隨
後，她在費城坦普爾大學和貝塞斯達健康科學大學進行博士後研究。 1989 年，她被任命
為賓州大學助理教授，並一直任職到 2013 年。之後，她成為 BioNTech RNA
Pharmaceuticals 的副總裁，後來擔任高級副總裁。 自2021年起，她一直擔任塞格德大
學教授和賓州大學佩雷爾曼醫學院兼職教授。
德魯‧韋斯曼 (Drew Weissman) 1959 年出生於美國麻薩諸塞州列剋星敦。 1987年，他
在波士頓大學獲得醫學博士、博士學位。他在哈佛醫學院貝斯以色列女執事醫療中心接受
臨床培訓，並在美國國立衛生研究院進行博士後研究。 1997年，韋斯曼在賓州大學佩雷
爾曼醫學院成立了他的研究小組。 他是羅伯茨家族疫苗研究教授和賓州大學 RNA 創新研
究所所長。
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