采访卡里科：从被拒稿到获得诺贝尔奖，坚持大胆构想拯救了全世界！

导读

北京时间10月2日，匈牙利出生的生物化学家Katalin Karikó（卡塔琳·卡里科）和美国免疫学家Drew Weissman（德鲁·魏斯曼）因为他们的研究成果，导致了两个最重要的COVID-19疫苗的开发，获得了2023年诺贝尔生理学或医学奖。

Katalin Karikó和Drew Weissman在费城宾夕法尼亚大学的一台复印机旁相遇，并在几十年的合作中努力寻找使用名为信使RNA（mRNA）的遗传物质来制造疫苗的方法。

这两位科学家发现，修改mRNA的一种化学组分可以防止免疫系统破坏这种物质，并使其能够激发对病毒的保护。他们在2005年发表了一篇描述他们工作的重要论文。

诺贝尔委员会成员Rickard Sandberg在宣布奖项时表示：“MRNA疫苗与其他COVID-19疫苗一起已经被接种超过130亿次。它们共同挽救了数百万人的生命，防止了严重的COVID-19，减轻了总体疾病负担，并使社会重新开放。”

然而就是这样伟大的成就，路途却充满了坎坷，在宾夕法尼亚大学接受采访时，64岁的Weissman表示，这对科学家不得不克服许多障碍。他说：“我们无法获得资金支持。我们无法发表研究成果。没有人注意到RNA是有趣的东西。几乎每个人都放弃了它。”但是，卡里科（Karikó）点燃了这个火花，我们在接下来的20多年里一直一起努力找出如何让它起作用。”

让我们通过2021年PNAS采访卡里科的一段访谈对话，深度了解其科研之路，克服了何种艰辛，一手将RNA这一领域抬到前所未有的高度。

从被拒稿到获得诺贝尔奖，坚持大胆的构想拯救了全世界的生命

【以下是采访稿原文内容】：卡塔琳·卡里科（Katalin Karikó）的卓越科学之路如同她在大流行期间崭露头角的飞速崛起一样曲折。卡里科出生在匈牙利，1985年与家人移民美国，希望在学术界取得突破并发展科学事业。早期，她对使用信使RNA（mRNA）（一种在细胞中用于制造蛋白质的分子）来治疗各种人类疾病产生了强烈兴趣。然而，她未能获得用于追求被认为不切实际的非传统想法的常规研究经费，这使她在美国没有可行的途径进入教职。因此，2013年，她前往德国迈因茨（Mainz），加入了BioNTech，这是一家专门从事RNA药物的鲜为人知的生物技术公司，现在因与制药公司辉瑞（Pfizer）合作开发的极其成功的COVID-19疫苗而成为全球头条新闻。

在疫苗的纷繁起源故事中，卡里科的突破性发现，与宾夕法尼亚大学的免疫学家Drew Weissman于2000年代中期一同取得，位于该疫苗的核心地位。为了为世界提供挽救生命的COVID-19大流行疫苗，现在担任BioNTech高级副总裁的卡里科赢得了2022年Vilcek卓越奖，这是由总部位于纽约的Vilcek基金会颁发的奖项，该基金会表彰移民在生物医学科学和艺术领域的贡献（1）。卡里科最近获得的其他杰出荣誉中，包括西班牙的阿斯图里亚斯王女技术和科学研究奖、生命科学突破奖和拉斯克-德巴基临床医学研究奖。卡里科与PNAS合作，回顾了她从幕后到新闻前线的科学之路。

PNAS：您在哪里长大，什么时候开始对生物学产生兴趣？ 

卡里科：我在匈牙利中部的一个大约有10,000人口的小镇Kisújszállás长大。我在小学和高中里有很棒的老师，激发了我对自然和生物学的早期兴趣。在八年级时，我参加了全国生物学竞赛，并被认定为全国第三名。在高中时，我已经知道我想成为一名科学家。作为塞吉德大学的学生，我在匈牙利科学院生物研究中心的一个脂质研究小组工作。我们从牛脑中分离出一种磷脂的混合物，用于制备脂质体，用于将质粒DNA传递到细胞中。我对我们发表的结果感到兴奋（2）。1978年，我加入了一个有机化学家小组，他们正在研究2'-5'-寡腺苷酸，这是一种短RNA分子。具体而言，我正在研究将RNA传递到细胞中，以最终开发抗病毒化合物。为了我的论文，我使用了一种修饰的核苷酸cordycepin，并生成了短的2'-5'-连接的RNA分子，但很快意识到将带负电荷的大分子传递到细胞中所涉及的挑战。不久之后，我们的经费用尽了。 

PNAS：请讲讲您是如何移民美国并最终进入宾夕法尼亚大学的？ 

卡里科：我从未想离开匈牙利；我在那里过得很快乐。但当我开始申请工作时，我知道我不得不离开。我给欧洲和美国的实验室发了信，而费城坦普尔大学的Robert Suhadolnik教授在费城的实验室里研究2'-5'-连接的寡腺苷酸，他回应了我并邀请我加入他的实验室工作。那时，1985年，在匈牙利有很多配给，我们只允许带着100美元离开。所以，我将约1200美元藏在我两岁半的女儿的泰迪熊里，然后和女儿和丈夫一起前往费城。我母亲后来也加入了我们，我们四口人靠我一年1.7万美元的起薪生活。尽管钱不是主要问题，因为我感到非常感激有机会学习和进行实验。 1988年，我离开坦普尔大学，前往马里兰州贝塞斯达的卫生科学统一服务大学工作了将近一年。在那里，我学到了基本的分子生物学和免疫学技术。我记得当时学习到了一种叫做lipofectin的带正电的脂质，可以轻松与核酸混合以转染细胞；我回想起了在匈牙利制备脂质体的费时过程。 1989年，我接受了宾夕法尼亚大学费城分校的一份研究助理教授职位——一个非终身教职职位，感谢负责支付我的薪水的心脏病学助理教授Elliot Barnathan。那时，我开始研究mRNA。 

PNAS：您开始关注RNA的治疗潜力，可以简要概述一下20世纪90年代中期到晚期的RNA疫苗和药物领域吗？ 

卡里科：那时，早在20世纪90年代初期，已有一些团队在研究mRNA疫苗；例如，有一组正在研究癌症疫苗，另一组正在研究流感疫苗。虽然我关注了很少关于mRNA疫苗的文献，但我的主要重点是mRNA治疗，我大部分时间都在研究潜在的应用于心脏病和中风的领域。此外，当时我对免疫学和疫苗生物学了解甚少；我从Drew Weissman那里学到了大部分知识。我大约在1997年遇到了Drew，那时他刚被聘为宾夕法尼亚大学医学院的助理教授。我告诉他我已经研究mRNA近10年了，他告诉我他曾在Tony Fauci的实验室工作。当时我不知道Tony Fauci是谁；我不是他的领域，而Fauci当时也没有每天都出现在电视上。

 PNAS：在您的职业生涯的这个阶段，您经历了不少的拒绝。是什么让您坚守初衷？ 

卡里科：我留在宾夕法尼亚大学的主要原因，尽管没有永久的教职职位，是因为Elliot Barnathan和David Langer对我们在mRNA治疗方面的实验充满热情，与我的热情相匹配。后来，我们与Drew Weissman合作。在进行人类树突状细胞的实验时，我们发现我制备的mRNA具有免疫原性并诱导了炎性细胞因子的产生。从Drew那里听到我制备的mRNA对我打算的治疗应用没有用的消息非常沮丧。因此，我们进行了进一步的实验，证明了从外部传递到免疫细胞的mRNA确实具有免疫原性；毕竟，在正常情况下，核内生成的mRNA最终会进入细胞质，永远不会离开细胞或在体内与免疫细胞相遇。

 PNAS：当您在宾夕法尼亚大学遇到Weissman时，他正在研究HIV疫苗。那次决定性的会面在2000年代中期取得了突破。那个突破是什么？它是如何发生的？关键的论文是什么？ 

卡里科：正如您所说，我们首次将这一突破性发现提交给《自然》期刊，但在24小时内，他们以增量贡献的方式拒绝了它。我当时才开始学英语，所以不得不查一下“增量”的意思！无论如何，我们随后将其发送给了《免疫》杂志，他们接受了（3）。我们自己做了所有工作，Drew和我。即使在58岁时，我没有太多的帮助或经费来进行实验，所以我亲自动手做了这些实验。我们花了一些时间在2008年发表后续论文，其中我们呈现了伪尿苷含量的mRNA的翻译效率更高以及在小鼠中没有免疫激活的数据（4）。 回到这个想法：在2004年，我意识到tRNA不会引发免疫系统。因此，我们进行了一项关键实验，表明在细胞内生成的tRNA确实不具有免疫原性。这导致了核苷酸在mRNA中需要被修饰以绕过免疫系统的想法。我与Drew分享了这个想法，我们决定尝试在mRNA中使用修饰的核苷酸。根据我曾经的研究同窗、当时在德国工作的同胞János Ludwig的建议，我从TriLink公司订购了不同修饰核苷酸的三磷酸衍生物。在修改的mRNA分子中，尿嘧啶核苷酸被伪尿苷取代，后来证明，伪尿苷自然存在于mRNA中，与细胞中的其他短RNA形式一起存在。这种修饰解决了免疫原性的问题，此外，它还提高了mRNA和蛋白质产量的稳定性。要证明最初的想法是正确的，花了我们一年多的时间。修饰的核苷酸抑制了RNA的免疫原性。

 PNAS：这个想法是您的吗？ 

卡里科：我有一个爱好，就是阅读非常古老的科学论文。当我意识到RNA中的尿嘧啶会引发免疫细胞、导致炎症和干扰素产生时，我想知道以前是否有人注意到了这一点。所以我翻阅了文献。果然，我找到了一篇1963年的论文，作者在其中报告说，从哺乳动物细胞中分离的RNA不会引发干扰素的产生（5）。然而，当这些RNA经过亚硝酸处理时，亚胺化所有胞嘧啶成尿嘧啶，就会引发干扰素的产生。看到这些研究人员多年前就偶然发现了这一观察结果，我感到非常高兴。[mRNA疫苗的历史可以追溯到20世纪60年代，涉及数十位研究人员分别进行的一系列步骤，最终导致了用于临床应用的安全有效的产品。有关这个竞争激烈的领域的概述，参见参考文献6和7。

PNAS：这个突破是如何成为辉瑞-BioNTech COVID-19疫苗的基础的？ 

卡里科：2013年，我离开费城加入了BioNTech，在那里我继续改进mRNA及其配方。两年后，我们的首席执行官Uğur Şahin，一个有远见的科学家，宣布公司有道义义务开始开发抵抗传染病病原体的疫苗。后来，在2018年，我们与辉瑞合作开发mRNA疫苗，具体用于流感病毒。到2019年底，当冠状病毒大流行爆发时，我们已经准备好开始临床试验了，因为来自中国武汉的消息。他根据来自武汉的信息设计了mRNA疫苗的编码序列。在之前的几年里，我在BioNTech的基础科学团队已经改进了mRNA构建并确定了用于疫苗中的合适帽结构和配方。辉瑞很快加入，尽管我们最初的协议是开发流感疫苗。 

PNAS：鉴于mRNA疫苗尝试的历史曲折，以及此前没有任何mRNA疫苗获得监管批准，COVID-19疫苗试验开始时您的前景如何？您期望什么样的结果？

卡里科：在临床前研究中，我们已经看到，即使是少量1-甲基伪尿苷修饰的脂质纳米粒子制备的mRNA疫苗在猴子中也是强效且具有保护作用的，可以用于兹卡病毒（Zika），流感等（8）。有各种各样的研究实验室的数据表明，这种类型的疫苗将是有效的。此外，已经有足够的数据表明核苷酸修饰的RNA不会引发干扰素的产生，而干扰素会导致炎症并阻止对病毒的抗体产生。考虑到动物研究中的这一背景，以及在I/II期人体试验中接种的人体中产生的高水平抗体，我对结果并不感到惊讶（9）。我为我们正朝着提供有助于拯救无数生命的产品迈出了一步而感到高兴。 

PNAS：相对于传统疫苗，mRNA疫苗有哪些主要优势？ 

卡里科：制造速度也许是mRNA疫苗的最大优势。您可以在1到2天内订购并收到感兴趣的基因，并将其用作制造mRNA的模板，几个小时内就可以制造出mRNA。考虑到翻译速度大约为每秒6个氨基酸，从转染mRNA的细胞中产生蛋白质仅需要几小时。生产mRNA疫苗所需的时间非常短，因此可以更快地应对新的病原体威胁。 此外，与传统疫苗不同，mRNA疫苗不需要使用活病毒或蛋白质抗原，这意味着在疫苗制备过程中不会涉及复杂的生物安全问题。这使得mRNA疫苗的生产更加安全且更容易规模化。 最重要的是，mRNA疫苗具有出奇制胜的灵活性。只需更改病原体的编码序列，就可以迅速调整mRNA疫苗以应对新的病毒变种或不同的疾病。这种能力在COVID-19大流行期间表现得非常出色，我们能够迅速开发并提供有效的疫苗。 

PNAS：有关COVID-19疫苗，您在BioNTech工作期间的经验是什么？ 

卡里科：我在BioNTech工作期间非常幸运，因为我们拥有一支充满激情和才华横溢的团队，大家都专注于将我们的科学转化为拯救生命的产品。在这个过程中，我与Drew Weissman合作，继续研究RNA修饰和mRNA的改进。我们一直在努力提高mRNA的稳定性和翻译效率，以确保疫苗的高效性和长期稳定性。 此外，与辉瑞合作开发COVID-19疫苗是一个令人鼓舞的经历。在疫苗研发过程中，我们经历了无数个疑问、挑战和奋斗，但我们的团队表现出色，始终坚持着科学的原则和道德伦理，将疫苗迅速推向市场。这是一次真正的科学壮举，为世界带来了希望。 

PNAS：您对mRNA技术的未来有什么展望？ 

卡里科：我对mRNA技术的未来充满信心，因为它已经证明可以应对多种疾病和健康挑战。除了COVID-19疫苗之外，mRNA技术还在癌症免疫疗法、罕见病治疗、疫苗开发以及各种慢性疾病的治疗方面取得了重大进展。未来，我们可以期待看到更多创新和突破，将mRNA技术应用于更广泛的医疗领域。 此外，随着我们对mRNA的理解不断深入，我们还将能够更好地定制个体化治疗，以满足患者的特定需求。这将是医疗领域的一项重大进步，有望改善许多患者的生活质量。 

PNAS：对于那些年轻的科学家和研究者，特别是那些可能面临挫折的人，您有什么建议吗？ 

卡里科：我想告诉年轻的科学家和研究者，不要害怕追随自己的激情和兴趣。科学是一项充满挑战和不确定性的工作，但如果你对自己的研究感到兴奋并且坚信自己的想法，那么请坚持下去。不要害怕失败或挫折，因为它们是成功的一部分。同时，不要忘记与其他人合作，分享你的想法和发现，因为科学是一项团队努力的事业。最重要的是，永远不要停止学习和探索，因为科学世界充满了无限的可能性。

参考来源：https://www.cuimc.columbia.edu/news/horwitz-prize-2021

                https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2119757118

1.Vilcek Foundation, Dr. Katalin Karikó receives 2022 Vilcek Prize for Excellence for pioneering vaccine research. https://vilcek.org/news/dr-katalin-kariko-receives-2022-vilcek-prize-for-excellence-for-pioneering-vaccine-research/. Accessed 10 November 2021.

2.G. Somlyai, E. Kondorosi, K. Karikó, E. G. Duda, Liposome mediated DNA-transfer into mammalian cells. Acta Biochim. Biophys. Acad. Sci. Hung. 20, 203–211 (1985).

3.K. Karikó, M. Buckstein, H. Ni, D. Weissman, Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: The impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity 23, 165–175 (2005).

4.K. Karikó et al., Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Mol. Ther. 16, 1833–1840 (2008).

5.A. Isaacs, R. A. Cox, Z. Rotem, Foreign nucleic acids as the stimulus to make interferon. Lancet 2, 113–116 (1963).

6.E. Dolgin, The tangled history of mRNA vaccines. Nature 597, 318–324 (2021).

7.U. Sahin, K. Karikó, Ö. Türeci, mRNA-based therapeutics—Developing a new class of drugs. Nat. Rev. Drug Discov. 13, 759–780 (2014).

8.N. Pardi et al., Zika virus protection by a single low-dose nucleoside-modified mRNA vaccination. Nature 543, 248–251 (2017).

9.U. Sahin et al., BNT162b2 vaccine induces neutralizing antibodies and poly-specific T cells in humans. Nature 595, 572–577 (2021).

10.S. Buranyi, The mRNA vaccine revolution is just beginning. Wired, 6 March 2021. https://www.wired.co.uk/article/mrna-vaccine-revolution-katalin-kariko. 

11.K. Bahl et al., Preclinical and clinical demonstration of immunogenicity by mRNA vaccines against H10N8 and H7N9 influenza viruses. Mol. Ther. 25, 1316–1327 (2017).