RNA研发简史:从微不足道到无比重要

作者: 郭晓强,李岩异

来源: 返朴

发布日期: 2023-10-21 08:50:26

本文回顾了RNA从1869年发现到2023年因mRNA疫苗技术获得诺贝尔生理学或医学奖的研发历史,展示了RNA从微不足道到无比重要的转变过程。文章详细介绍了RNA的发现、发展和应用,包括其在遗传信息传递、蛋白质合成、催化功能、调节功能等方面的研究进展,以及在疫苗开发中的应用。

150年前一项微不足道的研究,成长为收获9次诺贝尔奖的最前沿。核糖核酸(RNA)研发也经历了从微不足道到无比重要的过程。早在1869年米歇尔就发现了RNA,但直到20世纪50年代科学家才开始对其进行系统研究。在这150年里,因RNA方面的研究而荣获诺贝尔生理学或医学奖、化学奖至少9次。本文回顾了RNA发现、发展和应用过程,以期能对RNA生物重要性有一个较为全面的理解。

核酸(nucleic acid)有两类,一类是核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA),另一类是脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)。DNA与RNA在结构和功能上存在较大差别,DNA主要以双链结构存在 (双螺旋),作为遗传物质;RNA以单链结构为主 (局部存在双链结构),功能较为多样。

今天,两类分子都已成为生命科学和医学的研究重点,而它们的发现可追溯到19世纪60年代。

1868年秋,米歇尔来到德国图宾根霍佩-塞勒 (Ernst Felix Immanuel Hoppe-Seyler) 的实验室,开启了他的研究生涯。霍佩-塞勒是著名的生理学家和化学家,也是现代生物化学开创者之一,在血液成分、血红蛋白性质等领域均作出重要贡献。米歇尔坚定地认为解决诸多生命问题已不能仅依靠传统的观察法,而应更多运用化学方法,这也是他加入霍佩-塞勒实验室的主要原因。

1990年,威斯康星大学医学院沃尔夫 (Jon Asher Wolff) 等首次将体外转录 (in vitro transcribed, IVT) 的mRNA直接注射到小鼠肌肉并成功表达功能蛋白,开启了mRNA的应用。其他研究随后也证实这一策略的可行性,但进一步研究发现mRNA应用存在包括激发机体先天免疫、易降解和稳定性差、体内表达效率不高等诸多缺陷。

2020年初,新冠肺炎疫情 (COVID-19) 暴发给了mRNA疫苗一展身手的机会。摩德纳公司 (Moderna) 和辉瑞公司经过半年多研制和临床测试最终成功开发出新冠肺炎mRNA疫苗并启动紧急应用,大范围的疫苗接种为缓解全球新冠肺炎疫情作出重要贡献。

新冠肺炎mRNA疫苗的成功为卡里科和魏斯曼带来众多荣誉,仅2021年他们就先后荣获著名的路易莎·格罗斯·霍维茨奖(Louisa Gross Horwitz Prize)、奥尔巴尼医学中心奖 (Albany Medical Center Prize)、生命科学突破奖和拉斯克临床应用奖等,并有望将来分享诺贝尔奖(编者注:果然获得了诺贝尔生理学或医学奖)。

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