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沒那麼理所當然:mRNA 疫苗的辛酸血淚史

張瑞棋_96
・2021/06/11 ・2339字 ・閱讀時間約 4 分鐘

去年新冠病毒席捲全球,各家藥廠趕緊投入疫苗研發,希望能阻絕疫情的擴散。結果一種前所未有的疫苗橫空出世,以將近 95 % 的防護力令各方矚目,那就是 mRNA 疫苗。

目前市面上的 mRNA 疫苗來自 Moderna 與 BioNTech/輝瑞這兩家,而他們的技術原理其實都系出同門,來自二十年前一位女科學家的研究。若非她的堅持不懈,這個救人無數的疫苗不知何時才會問世。

卡利科 (Katalin Karikó)-讓 mRNA 疫苗成真的科學家之一。圖/Biontech SE

華生與克里克於 1953 年揭開 DNA 的雙螺旋結構,但直到 1961年,科學家才搞清楚 DNA 的遺傳訊息必須先轉錄到單股的 mRNA (m 便是 messenger ),才能複製出各式蛋白質。到了 1970 年代,科學家發現限制酶和連接酶可以剪輯基因後,開始夢想人工合成 mRNA,再注入人體產生特定蛋白質,來修復細胞或消滅病菌與腫瘤。

1976 年,匈牙利一位大三的學生卡利科 (Katalin Karikó) 聽了一場 mRNA 的演講後,也著迷於這個夢想,決定以此為一生志業。她於 1983 年取得博士學位後,到一家生化研究中心繼續研究如何以 mRNA 對付病毒。

然而當時還沒有自動剪輯/複製的「聚合酶連鎖反應」(Polymerase Chain Reaction) 技術,人工只能合成很短的 RNA,不足以產生蛋白質,卡利科幾乎沒有取得任何進展。研究中心決定經費用完就中止這項研究,於是她毅然決定遠渡重洋,到美國的天普大學 (Temple University) 做博士後研究。

遠渡重洋還須突破重重困境

1985 年,卡利科與丈夫帶著兩歲的女兒來到費城。事實上,她已破釜沉舟,決心留在美國。因為他們已經把家中最值錢的車子在黑市賣掉(當時匈牙利仍是獨裁的共產國家),將換得的 900 英鎊偷偷縫在女兒的泰迪熊裡面,夾帶進美國。

離鄉背井,來到異地做研究也是不容易!圖/pixabay

然而卡利科的憧憬很快就幻滅。她在天普大學與上司處得不好,在一次激烈爭吵後,上司揚言要把她趕走,她只好於 1988 年先去一所醫療中心,隔年才在賓州大學覓得教職,繼續 mRNA 的研究。不過才沒多久,mRNA 的熱潮就逐漸消退,因為動物實驗顯示,免疫系統對外來的 mRNA 非常敏感,要嘛很快就予以摧毀,要嘛就會產生強烈的發炎反應,造成動物死亡。眼見這是條死胡同,科學家紛紛掉頭轉向,但卡利科卻不肯放棄,堅信一定可以找到解決之道。

卡利科不斷寫計畫四處申請經費,卻總是被拒絕。1995 年,賓州大學警告她再繼續這樣浪費時間,只能將她降級,薪資也會大幅縮水。此刻卡利科的生活正逢低谷,她罹患癌症,正要進行手術,而她的先生回匈牙利一趟,卻因簽證問題半年之內無法返回美國。卡利科隻身一人面對病魔,還要帶 12 歲的女兒,但她仍毅然決定接受降級,繼續研究 mRNA。

研究艱辛,尋找投資者也是一大難題

不只做研究困難,整個人生都很難(?)圖/pixabay

1997 年,卡利科在影印室遇見剛來賓州大學的免疫學家魏斯曼 (Drew Weissman),兩人攀談後,魏斯曼決定從自己的研究經費撥出部分資助卡利科,並和她一起研究如何避免產生發炎反應。2005 年,他們發現只要把 mRNA中的尿核苷 (Uridine) 用另一種相似的分子替代,就可以騙過免疫系統,降低發炎反應。他們隔年即創立公司,打算大展身手,但或許是因為這種療法太過先進,他們竟然找不到有興趣的機構或投資者。

他們不知道其實他們的論文一發表,就有人眼睛一亮,看出其中潛力。一位是當時正在史丹福大學做博士後研究的加拿大生物學家羅西 (Derrick Rossi),他於 2010 年在一家創投的資助下創立 Moderna。另一方則是移民到德國的土耳其裔免疫學家,薩辛 (Ugur Sahin) 和圖雷西 (Özlem Türeci) 夫婦,他們於 2008 年創立 BioNTech。

當這兩家公司找上卡利科要求授權時,才知道專利不在她身上,賓州大學早已將專利賣給一家生技公司。Moderna 和 BioNTech 從這家生技公司取得授權,而卡利科也認清她與魏斯曼的公司已無機會,加上賓州大學仍不同意讓她恢復之前的職級,於是她在 2013 年接受 BioNTech 之邀,擔任該公司的副總裁。她還記得告知校方她的決定時,還被嘲笑:「BioNTech 連網站都沒有。」

不肯放棄的決心,為疫苗開創新里程碑

後來的事情我們都知道了。如今全世界都仰賴 BioNTech 與 Moderna 所供應的 mRNA 疫苗,而這都要感謝卡利科在人生最低潮時仍不肯放棄,雖千萬人吾往矣,堅持到底。

花了三十年進行研究,終於展露頭角。圖/Angelo Esslinger from Pixabay

她去年底接受記者訪問時,回顧過往:「每次被擊倒時,我總知道如何振作起來。可能是我熱愛工作吧……我曾想像自己可以治療所有疾病。」是的,除了製作疫苗,mRNA 的技術還有治療其它疾病的潛力,屆時卡利科的名字可能會一再地被提起。

而當年抱著泰迪熊、懵懂無知的兩歲小女孩,或許也繼承了媽媽卡利科的決心與毅力,已於 2012 年奪得奧運划船比賽的金牌。

參考資料

  1. How mRNA went from a scientific backwater to a pandemic crusher
  2. Messenger RNA: How a long shot idea led to COVID-19 vaccines
  3. ‘Redemption’: How a scientist’s unwavering belief in mRNA gave the world a Covid-19 vaccine
  4. The story of mRNA: How a once-dismissed idea became a leading technology in the Covid vaccine race
  5. Business: The billion-dollar biotech
  6. Katalin Karikó, an Alumna of the University of Szeged, is the Founder of the Most Promising Vaccine Development against the Coronavirus
  7. Kati Kariko Helped Shield the World From the Coronavirus
  8. 相關人物之 wiki 條目

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張瑞棋_96
421 篇文章 ・ 254 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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防疫宅在家的三個科學抒壓提案

PanSci_96
・2021/06/24 ・1955字 ・閱讀時間約 4 分鐘

全台進入疫情三級警戒一個月,無論是分流上班、分組上班或完全居家上班,過去這一個月對上班族來說難免焦躁不安,即便現階段疫情仍然嚴峻,不如專注難得的「低度外出」生活,讓躁動的心安靜下來,迎接宅家新常態。台灣最受知識社群歡迎的新媒體泛科學,整理了三個宅在家的科學抒壓法,讓你不僅宅,還宅得很科學。

一、轉念:將壓力轉助力

居家辦公拉開物理距離,網路會議不如面對面開會來的溝通無礙,甚至更耗費心神,這些壓力讓你工作表現失常了嗎?

圖/pexels

哈佛大學曾做過一個壓力處理方式的研究,發現「認知再評估策略」能夠幫助人們在壓力下較不受影響。

研究人員將受試者分為 A、B、C 三組,研究人員請實驗組 A 試著「忽略壓力」、實驗組 B 嘗試「將壓力轉念」,控制組 C 不採取任何手段。接著讓受試者們分別進行 5 分鐘的演說並計算數學題目,過程中研究人員故意皺眉、雙臂交叉抱胸、給予負向回饋等,讓受試者感受到壓力。

結果發現,試著將壓力轉念的 B 組受試者們的血液更加流暢,這讓他們在演說和算數時不受干擾、專注處理問題。其實研究人員不過是在實驗前和 B 組說「雖然壓力會讓你心跳加速,但可把這些變化看作是興奮的反應」,如此一來,B 組受試者能夠專注即將來臨的挑戰。

二、閉眼休息,增加創意力

面對排山倒海的提案,是否想不出好點子呢?根據日本科學家的研究,只要閉上雙眼就能激發創意

研究人員找來 40 位大學生,分別在睜眼或閉眼時為一款米和茶想新的產品名稱,實驗開始前研究人員各提供 5 個名稱範例以誤導受試者,包括 XX 光、XX 茶,若受試者想出的名稱以「光」或「茶」做結尾,就被視為不具創意的「聚斂」名稱,若跳脫框架、採用不同用字,則是有創意的「擴散」名稱。

圖/pixabay

在睜眼狀態測試時,受試者在思考名稱時同時觀看一支幾何圖形的影片,在睜眼和閉眼的狀態下,受試者各有一分鐘為產品命名。

最後研究結果指出,受試者在閉眼時想出擴散名稱的比例,是睜眼時的 1.6 倍!這可能是因為閉眼會防止我們的大腦受到視覺干擾,確實有助於激發創意。居家辦公別忘了適時閉上雙眼休息,保護視力也提升想像力。

三、理性飲酒,有助放鬆

當然不是在白天上班時喝酒,在結束一天的工作後,很多人會喜歡藉由「喝一杯」放鬆,究竟為何酒精能讓人放鬆呢?

圖/pexels

這個祕密與大腦構造有關,腦部最外側有大腦皮質負責理性與思考,內側邊緣系統負責感情與記憶,酒精第一個影響的事情為抑制大腦皮質的活動,因為酒精是能讓神經運作減緩並鎮定神經的液體,因此當大腦皮質的功能減弱後,被理智意志的情感與本能的衝動可能會顯現出來,喝酒能夠放鬆,僅是舒緩平常緊繃的理性神經、讓壓力宣洩。

雖然適當飲酒有助於抒壓,但過度飲酒也會讓腦部運動和記憶的機能「鎮定」下來,導致無法走直線或直接斷片。(同場加映:酒醉是怎麼一回事?

然而,壓力並不全然是壞事,對於變化莫測的疫情,有點焦慮反而更謹慎,例如擔憂染疫而勤洗手,便能有效降低風險。面對遠距工作的新常態,各行各業勢必得經過一番調整,保持警覺但不過度焦慮,居家辦公也能事半功倍喔!

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