國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!
開創 RNA 療法的醫學新時代
19 日上午，由唐獎生技醫藥獎評選委員會召集人張文昌院士正式公佈第五屆「生技醫藥獎」得獎名單，將獎項授予成功開發新型冠狀病毒（SARS-COV-2）mRNA 疫苗的三位關鍵科學家：卡塔林．卡里科（Katalin Kariko）、德魯．魏斯曼（Drew Weissman）和彼得．庫利斯（Pieter Cullis），以表彰其發現關鍵的疫苗學觀念和方法，進而成功開發對抗新冠肺炎（COVID-19）之 mRNA 疫苗。
唐獎教育基金會執行長陳振川表示，唐獎於 2012 年由尹衍樑博士創立，所頒發奬項包括永續發展、生技醫藥、漢學及法治，皆是人類面對廿一世紀所面臨重大的課題。當今全球人類正承受傳染性疾病及癌症等嚴重影響，科學家們也不斷積極尋找遏制病毒並治癒疾病的解決方案。這個危機正彰顯生技醫藥科技在我們生活世代的重要性。唐獎教育基金會很榮幸以此主題設置一個具有國際聲譽的獎項，以獎勵具有創新及貢獻的個人或組織，並且激勵世人共同努力。
自 2019 年 11 月起至今 2 年多，COVID-19 打亂了全世界的腳步，造成人類生命、健康的重大危機，也重創全球經濟。根據世界衛生組織（WHO）數據顯示，截至目前，全球 COVID-19 確診數超過5億3千萬人， 630 萬人更因此死亡。而 BioNTech 和 Moderna 僅用不到 12 個月，就成功開發了 SARS-COV-2 的疫苗，在全球各地挽救了數以百萬人的生命，可歸功於三位得主的開創性貢獻。其中，卡塔林·卡里科及德魯·魏斯曼發明了降低 mRNA 免疫原性[註1]的方法、彼得·庫利斯開發了脂質奈米顆粒系統，用以傳送 mRNA 疫苗。
利用 mRNA 誘發適應性免疫反應以獲得免疫力
中研院副院長劉扶東院士表示，新冠肺炎 mRNA 疫苗是注入含有 SARS-CoV-2 棘蛋白序列的人造 mRNA，利用自身細胞做出不會致病的病毒蛋白，去誘發一連串適應性免疫反應，如：B 細胞產生特定的中和抗體、Ｔ 細胞辨認攻擊被病毒感染的細胞，藉此，我們就能獲得對抗新冠肺炎的免疫力。1961 年，科學家發現 mRNA 的存在，mRNA 的相關研究就此展開，然而往後二十年，幾乎所有致力於疫苗開發的科學家都放棄了這項概念簡單、卻難以實行的技術。因為三位得獎人堅持不懈的研究成果，奠定 mRNA 疫苗開發的基石，他們為對抗本次疫情的突襲磨好利刃，挽救了世界各地數百萬人的生命。他們開發的新技術平台不僅徹底改變了疫苗學，更開創了以 RNA 為療法的新時代。
中央研究院轉譯醫學專題中心執行長陶秘華則分享台灣 mRNA 疫苗的進展，此新的疫苗技術包含疫苗學、mRNA 技術及脂質顆粒技術，台灣各有些研究團隊進行這些基礎科學的研究，但沒有共同開發 mRNA 疫苗。從去年開始，台灣開始急起直追，因這三位得主清楚地證明此技術對於重大傳染疾病非常重要，對未來的生技製藥也是全新的平台，因此中研院、國衛院，甚至廠商都有興趣共同開發。召集人張文昌院士也補充，台灣政府也把 mRNA 的技術應用列為重要的生技開發領域，因此一些法人單位如生物技術開發中心、工研院等也積極投入。
將免疫力送進人體的挑戰
要將 RNA 送進人體有兩大挑戰，首先，RNA 會觸發先天性免疫反應；其次，RNA 在人體內極易降解，難以送達標的細胞或器官。三位得主開發的新平台使用經過核苷[註2]修飾，可逃脫免疫系統的 mRNA，克服了合成 mRNA 會被先天性免疫系統辨識而引發嚴重發炎反應的問題，並藉由脂質奈米顆粒的包裹保護，將 mRNA 有效送入人體細胞，由其自行產生病毒的棘蛋白，進而誘發 B 細胞產生中和抗體、訓練 T 細胞攻擊受感染的細胞等一系列適應性免疫反應。
三位得主的突破性發現與創新技術，是 SARS-COV-2 疫苗能被快速開發的關鍵。且這些技術不僅徹底改變了疫苗學，更是蛋白質療法的典範轉移，正式宣告以 RNA 為療法的醫學新時代來臨。有別於前者開發時間久、製造經費高，mRNA 技術讓細胞成為生產所需抗原或治療性分子蛋白的工廠，不但可大量生產且價格相對便宜，未來還可應用在其他病毒疫苗、個人化精準癌症疫苗、人類免疫缺陷病毒、甚至過敏病…等多重疾病的治療領域。
為開發疫苗奠定基礎
卡塔林·卡里科博士在匈牙利接受教育，並於 1985 年移居美國，專門研究 RNA 及其化學合成，使能在體外/體內的細胞中有效生產蛋白質。她有系統且嚴謹地解決了將 RNA 使用在疫苗學和治療中的許多問題。在 1990 年代，作為賓夕法尼亞大學的研究副教授，卡里科博士全心投入開發用於蛋白質療法中的體外轉錄信使 RNA（mRNA），並試圖了解 RNA 媒介免疫反應的機制。她與她的同事德魯·魏斯曼博士一起證明了 mRNA 會被類鐸受體（TLRs）[註3]辨識，從而參與先天性免疫反應。若將 mRNA 注射到動物體內，會導致嚴重的發炎反應。但若 mRNA 的核苷經過修飾，如同一些自然存在的 RNA，就不會引發這些反應，最終，他們成功找出了重要的核苷修飾，並創造了不會引起發炎的隱形 （stealth） RNA。卡里科博士從 2013 年開始與 BioNTech RNA Pharmaceuticals 藥廠合作，一路從副總到 2019 年升為資深副總，並參與了 BNT 疫苗的開發。
德魯·魏斯曼博士是賓夕法尼亞大學疫苗研究的羅伯茨家族教授，他於 1997 年在該大學開設了他的實驗室，專門研究開發 HIV 疫苗，，也曾在美國國家衛生院從事 HIV 相關研究。與卡里科博士合作之後，他開始投入以 RNA 作為疫苗的研究。他們倆在 2005 年發表了經過核苷修飾的 RNA 是非免疫原性的重要發現之後，魏斯曼博士一直積極投入於將該技術應用於開發能抵禦 HIV 和 Zika 病毒等病毒感染之 RNA 疫苗。身為免疫學專家，魏斯曼博士和卡里科博士的合作促成了這些重要發現，他們共同擁有非免疫原性、經核苷修飾的 RNA 應用之美國專利，更為 BNT 及 Moderna 疫苗奠定了基礎。
物理學博士的彼得·庫利斯是脂質奈米顆粒的開發先鋒，也是英屬哥倫比亞大學的教授，更是從分子層面研究膜結構和功能以開發有效治療藥劑的領導者。他製造由PH值調控的陽離子化非對稱性雙層脂質，能包覆帶陰離子的大分子如 DNA、 RNA，並透過調控 PH 值使核酸藥物被包裹、儲存或釋放至人體細胞。這對於開發RNA疫苗至關重要，因為 RNA 非常不穩定，且難以有效地傳送到細胞中。他透過使用模型膜系統來研究脂質在膜中的作用，該系統促成了工程脂質體奈米顆粒（LN 或 LNP）系統，能傳送常規與核酸基底的藥物。庫利斯博士的經典論文每篇都被引用超過 2000 次，且大部分 FDA 獲准或用於緊急醫療用途的脂質奈米顆粒都依賴於他的技術。庫利斯博士的新技術使他成為 11 家公司的創辦人。2014 年，他開始與魏斯曼博士合作，當時其正在和 BioNTech 合作開發 RNA 疫苗，他們需要庫利斯博士在傳送系統方面的專業知識。
唐獎生技醫藥獎凸顯了「基因剪刀」的鋒利
卡塔林·卡里科（Katalin Kariko）接獲此獎項後表示，得知我與魏斯曼合庫利斯博士一起獲得了這個獎項，我感到非常榮幸和謙卑。想到在我之前獲得此獎的人，讓我深感謙卑。我希望這個獎項永遠存在。這樣未來，很多偉大的科學家也能榮獲此獎，我也希望唐獎將有一百週年的年慶。當未來得獎的人回望我們時，他們同樣會為自己獲得這個獎項而感到自豪，就如同我們因為知道前屆得主是誰，因而為自己能獲頒此獎而感到自豪。
德魯．魏斯曼（Drew Weissman）說，我認為這是一個極高的榮譽。凱蒂（卡塔林·卡里科博士）和我獲能獲得如此重要的獎，我認為這是莫大的榮譽。我要感謝很多人，像是安東尼·佛奇博士，我在做博士後的研究計畫時和他一起工作，我從他那裡學得了和愛滋病毒相關的知識，他教了我關於艾滋病毒的免疫學。我還必須感謝我的博士研究指導老師，安·馬沙克 （Ann Marshak-Rothstein），以及一直以來和我一起進行研究的許多其他人，他們教了我很多。
彼得．庫利斯（Pieter Cullis）說，我上唐獎官網瀏覽了之前獲獎者的資料。能和這群非常優秀的科學家相提並論，這真是不簡單的一件事情，這真的是一個了不起的榮譽。能獲獎我覺得很高興，不僅僅是因為我所獲得的殊榮，也是因為它同時認可了我多年來與之共事的所有人的努力，所以這個獎事實上是頒給在過去的40年裡，我有幸與之共事的數百人的工作成果。
過去四屆評選出來的唐獎生技醫藥獎得獎人均為各界翹楚。2014 第一屆頒給了癌症「免疫檢查點」療法的詹姆斯．艾利森（James P. Allison）與本庶 佑（Tasuku Honjo）。這兩位科學家於2018年再諾貝爾生理醫學獎的殊榮、肯定了唐獎得獎人於世界的地位。第二屆頒發給席捲全世界的CRISPR基因編輯技術的開發者，伊曼紐．夏彭提耶（Emmanuelle Charpentier）, 珍妮佛．道納（Jennifer Doudna）及張鋒，接連不斷的研究應用凸顯了此把「基因剪刀」之鋒利，Charpentier 和 Doudna 博士亦在2020年榮獲諾貝爾化學獎。第三屆頒給癌症標靶療法的領航者，東尼．杭特（Tony Hunter）、布萊恩．德魯克爾（Brian Druker）及約翰．曼德森（John Mendelsohn）。第四屆則頒給促成細胞激素成為生物製劑之作用標的，拯救廣大受發炎性疾病所苦人口的查爾斯．迪納雷羅（Charles Dinarello）, 馬克．費爾德曼（Marc Feldmann）和岸本忠三Tadamitsu Kishimoto）。
註解
- 免疫原性是指某抗原或其表位能作用於 T 細胞、B 細胞的抗原識別受體，進而誘導機體產生體液和／或細胞介導免疫應答的特性；此抗原則可稱為免疫原。
- 核苷（英語：Nucleoside）是一類醣甘胺（glycosylamine）分子，組成物是鹼基加上戊醣（環狀核糖或去氧核糖），依戊醣的結構不同，分為兩大類：核糖核苷及去氧核糖核苷。這些核苷加上一個磷酸基團就是核苷酸，為DNA與RNA的組成單位。
- 類鐸受體是單次跨膜蛋白，識別侵入體內的微生物進而活化免疫細胞的反應，在先天性免疫系統中起關鍵作用。
【關於唐獎】
有感於全球化的進展，人類在享受文明與科技帶來便利的同時，亦面臨氣候變遷、新傳染疫病、貧富差距、社會道德式微..等種種考驗，尹衍樑博士於 2012 年 12 月成立唐獎，設立永續發展、生技醫藥、漢學及法治四大獎項，每兩年由專業獨立評選委員會（邀聘國際著名專家學者，含多名諾貝爾獎得主），不分種族、國籍、性別，遴選出對世界具有創新實質貢獻及影響力的得主。每獎項提供 5 千萬獎金，其中含 1 千萬支持相關研究教育計畫，以鼓勵專業人才投入探索 21 世紀人類所需，以頂尖的創新研究成果及社會實踐引領全人類發展。
狐禪
