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”边缘科学家”卡塔琳·考里科:相信mRNA可以造出一切

已有 1033 次阅读 2021-9-22 17:29 |个人分类:科普宣传|系统分类:科研笔记


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                                                匈牙利裔女科学家卡塔琳.考里科


     所谓颠覆性、突破性的科学发现,就是大家曾经认为对的事,你说它不对;大家以前认为行不通的路,你却成功了。大多数重要的科学突破,都要经历一个被忽视、被质疑的过程。

    举个例子,现在全人类面临的重大危机就是新冠肺炎疫情。在这场疫情中,人类首次批准了mRNA 疫苗的上市。而这些疫苗的诞生,离不开匈牙利裔女科学家卡塔琳.考里科的工作。考里科在专注研究mRNA技术的几十年间,缺少经费,不被认可,甚至一度面临失业的风险。直到疫情暴发后,大家才意识到她的技术能让人类以最快速度得到新冠病毒疫苗。

    卡塔琳.考里科的故事告诉我们:一个伟大成就的取得必须要与坚定的信念,火热的激情,前瞻性的眼光,批判性思维以及大胆的直觉相结合。同时,要敢于独立思考,质疑权威 ,权威其实只是暂时现象。



原标题:“边缘科学家”卡塔琳·考里科:相信mRNA可以造出一切


参考消息网报道


    美国《纽约时报》网站4月17日发表题为《卡塔琳·考里科帮助全世界屏蔽冠状病毒》的文章,作者系吉娜·科拉塔,文章介绍了为辉瑞-拜恩泰科及莫德纳疫苗做出重要贡献的美国科学家卡塔琳·考里科。全文摘编如下:

她在匈牙利长大,是屠夫的女儿。她想成为科学家,尽管自己从没见过这样的人。她20多岁迁居美国,但几十年都没有固定职位,一直游走于学术界边缘。

如今,66岁的卡塔琳·考里科成为研发新冠肺炎疫苗的英雄之一。她与亲密合作伙伴——宾夕法尼亚大学德鲁·韦斯曼博士所做的研究工作为大获成功的辉瑞-拜恩泰科及莫德纳疫苗奠定了基础。


不是去上班,而是去寻找快乐


    考里科整个职业生涯一直专注于研究信使核糖核酸(mRNA),即向细胞的蛋白质生成机制传递脱氧核糖核酸(DNA)指令的基因脚本。她认定mRNA可以用来指示细胞生成药物,包括疫苗。

不过在很多年里,她在宾夕法尼亚大学的工作一直岌岌可危。她从一个实验室转到另一个实验室,靠一位又一位资深科学家把她纳入团队。她的年收入从未超过6万美元(1美元约合6.5元人民币——本网注)。

根据各种流传的说法,满腔热情、一心一意投入工作的考里科博士就是为了实验室那条“冷板凳”而活。她不在乎别人怎么看。最近在接受采访时,她耸耸肩说:“冷板凳就在那里,科学充满魅力。管他呢?”

美国国家过敏与传染病研究所所长安东尼·福奇知道考里科所做的工作。他说:“她可以说痴迷于mRNA。”

考里科关于mRNA的想法绝对离经叛道,不过似乎也越来越具有先见之明。

福奇在谈到mRNA研究工作时说:“它会带来转型。它已经在新冠肺炎防治上带来了转型,对其他疫苗也是如此。研究艾滋病的人已经兴奋起来。研究流感、疟疾的也是。”

对考里科来说,大多数情况下,每天都是在实验室度过的一天。她晚上或周末匆匆赶回办公室时,丈夫贝洛·弗朗西亚常对她说:“你不是去上班,你是去寻找快乐。”他曾计算过,无休止的工作日意味着她每小时的薪酬在一美元左右。

对许多科学家来说,取得新发现之后,就是赚钱、开公司和申请专利。但是对考里科来说并非如此。与考里科共过事的神经外科医生戴维·兰格说:“她根本就没有这样的念头。”


那一刻,感觉自己就像造物主


    她在匈牙利小镇小新萨拉什长大,在赛格德大学获得博士学位,并在那里的生物研究中心担任博士后研究员。

1985年,赛格德大学的研究项目没有了经费来源,考里科与丈夫及两岁的女儿苏珊来到美国费城,在坦普尔大学做博士后。因为按照匈牙利政府的规定,只能带100美元出国,于是他们将900美元缝到苏珊的泰迪熊里。

考里科刚开始工作时,mRNA领域还处于起步阶段。就连最基础的工作也困难重重。如何在实验室形成RNA分子?如何让mRNA进入人体细胞?

1989年,她在当时的宾大心脏病学家埃利奥特·巴纳森的团队得到了一份工作。职位很低,研究助理教授,没有机会发展为终身教职。她本应有科研经费,但分毫未得。

她和巴纳森打算将mRNA嵌入细胞,诱导它们形成新的蛋白质。在最早开展的实验中,他们希望用这种方法指示细胞生成一种名为尿激酶受体的蛋白质。如果成功,一种放射性分子会检测到新生成的蛋白质,因为放射性分子会被受体吸引。

巴纳森说:“大多数人都嘲笑我们。”

终于有一天,两位科学家在一个狭小的房间里围着一个点阵打印机转,上面连了一个伽马计数器,用来追踪放射性分子。打印机开始“喷涌”出数据。

他们的探测分子发现细胞生成了原本永远不可能生成的新蛋白质,这说明mRNA能用来指示细胞随意生成各种蛋白质。

考里科回忆说:“那一刻我感觉自己就像造物主。”

她和巴纳森有许多热切的想法。或许他们可以用mRNA技术改善血管状况以便进行心脏搭桥手术。他们甚至也许能通过这种操作延长人类细胞寿命。

不过,巴纳森很快离开了大学,接受了一家生物技术公司提供的职位,考里科没有了实验室及资金支持。只有在宾大找到另一个接纳她的实验室,她才能留下。她说:“他们以为我会走人。”

大学只会在有限的一段时间里为资历浅的博士提供支持,兰格说,“如果拿不到经费,他们就得离开”。他说,考里科“不是能写出漂亮的经费申请报告的那种人”,而且当时“mRNA更多地只是一种想法”。


乐于接受失败,并不断尝试


    兰格当初以住院医师身份在巴纳森的实验室工作时,就认识了考里科。兰格说:“如今,科学家往往在寻找数据来证实自己的想法。最优秀的科学家则试图证明自己错了。卡塔琳聪明就聪明在她乐于接受失败并不断尝试。”

兰格希望用mRNA来治疗脑部手术后出现血凝块的患者,血凝块通常会导致中风。他的想法是让血管中的细胞生成一氧化氮,它可以扩张血管,但半衰期只有几毫秒。医生不能只是给患者注射这种物质。

他和考里科在用来研究中风的离体血管上尝试了mRNA技术。结果失败了。在纽约州布法罗,他们顶风冒雪去实验室,在有中风倾向的兔子身上再做尝试。结果依然失败。

然后兰格离开了宾大,系主任表示自己也要离开。考里科又一次没有了实验室,也没有了科研经费。

在复印机旁的一次碰面改变了这种困境。韦斯曼恰巧路过,她和他攀谈起来。考里科回忆说:“我说,‘我是RNA科学家,我可以用mRNA造出一切’。”

韦斯曼告诉她,他想研制出预防艾滋病的疫苗。考里科说:“是的,我能办到。”

尽管她夸下海口,mRNA研究却陷入停滞。她可以生成mRNA分子,指示培养皿中的细胞产生她所选定的蛋白质。但是mRNA技术在活鼠身上无法发挥作用。

原来免疫系统检测到入侵微生物的mRNA,识别出它们,然后产生了炎症反应。科学家注射mRNA的操作在免疫系统看来就像病原体入侵。

对照组实验的结果最终提供了线索。考里科和韦斯曼注意到他们的mRNA引起了免疫过度反应。但对照分子——人体中另一种形式的RNA,即所谓的转运RNA(tRNA)——却没有产生类似反应。

tRNA中一种名为假尿苷的分子让它躲过了免疫反应。事实证明,自然形成的人类mRNA中也含有这种分子。

将假尿苷加入考里科和韦斯曼制成的mRNA后,它发挥了同样的作用——此外还让mRNA变得远比过去强大,让每个细胞合成的蛋白质达到过去的10倍之多。


疫苗管用,就知道是这样


    在mRNA中加入假尿苷从而让它逃过人体免疫系统的想法是一个基础的科学发现,有着激动人心的广泛应用前景。这意味着mRNA可以用来改变细胞的功能,同时又不会引发免疫系统的攻击。

韦斯曼和考里科随后证明,他们可以诱导动物生成他们选定的蛋白质。具体的操作过程是,给猴子注射促红细胞生成素mRNA,促红细胞生成素是刺激身体生成红细胞的蛋白质。注射之后,动物体内的红细胞数量激增。

两位科学家认为,同样的方法可以用来促使人体生成各种蛋白质药物,比如胰岛素或其他激素,或者一些新型糖尿病药物。至关重要的是,mRNA技术还可以用来形成疫苗,这是过去未曾见过的疫苗。

医生不是将病毒碎片注射进人体,而是注射会指导细胞短暂生成该病毒片段的mRNA。

韦斯曼说:“我们和制药公司、风险资本都谈过。没有人在意。我们大声呼喊,可是没有人听。”

最终有两家生物技术公司注意到了他们所做的工作:美国莫德纳公司和德国拜恩泰科公司。辉瑞制药公司与拜恩泰科公司有合作关系,目前这两家公司在为韦斯曼的实验室提供资金支持。

不久,mRNA流感疫苗的临床试验开始进行,而且已经着手研制新的疫苗来对付巨细胞病毒和寨卡病毒等。接着新冠病毒来了。

研究人员早在20年前就知道,任何冠状病毒的关键特征都是其表面的刺突蛋白,它让病毒得以进入人体细胞。这是可以让mRNA疫苗大显身手的靶子。

疫苗的原理是将mRNA注射到体内,短暂地指示人体细胞生成冠状病毒的刺突蛋白。免疫系统会发现这种蛋白,识别出它是入侵生物,并学会在体内出现冠状病毒时予以攻击。

疫苗的设计工作耗时很短,检测却需要相关公司及美国国家卫生研究院付出巨大努力。不过考里科对最终的结果没有丝毫怀疑。

去年11月8日,辉瑞-拜恩泰科疫苗的首批检测结果出炉,表明mRNA疫苗对这种新病毒具有强大的防护功效。考里科扭头看向丈夫说:“哦,管用。我就知道是这样。”

为了庆祝,她吃了一整盒包裹着巧克力的花生。一人独享。

韦斯曼和家人一起庆祝,从一家意大利餐厅点了外卖当晚餐,“还要了酒”。

他说:“我一直梦想我们在实验室研发出能够对世人有所帮助的东西。我实现了一生的梦想。”

考里科和韦斯曼去年12月18日在宾大接种了疫苗。这成了新闻事件,相机闪光灯不断闪烁,考里科一反常态地有些无所适从。

医护人员挽起二人的衣袖,准备给他们注射疫苗时,一名负责人说,让这种疫苗得以诞生的科学家就在现场。大家鼓起了掌。考里科激动落泪。

兰格说,无论对科学家还是对全世界而言,这一切险些错过。他说:“也许有许多像她一样的人最后未能取得成功。”


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