mRNA？別浪費時間，不值得做！
天啊，你知道在實驗室搞 mRNA 有多麻煩嗎？連呼吸都要小心耶！
而且在細胞裡的 mRNA 一瞬間就會被分解成碎片，比廢柴還廢，哪可能生成需要的蛋白質？各位泛糰們好，2023 年的諾貝爾生理與醫學獎是由卡塔琳・考里科以及德魯・韋斯曼兩位科學家獲得，他們獲獎的研究，是許多人現在已經很熟悉的 mRNA 疫苗開發技術，但你可能不知道，其實當初 mRNA 打入實驗小鼠體內，引發非常嚴重的免疫風暴，甚至可能打一隻死一隻。
這這這……設計要來救人的藥物，反而致命？ 生醫獎得主考里科的同事甚至認為 mRNA 只是個「笑話」，這怎麼回事？
那個 mRNA 瘋女人來了？
你！渴望力量嗎？啊不，是想要合成 mRNA 嗎？我可以幫你喔！
由於屢屢爭奪印表機使用權僵持不下，故事的兩位主角就此破冰，當時是 1997 年，地點在美國賓州大學醫學院，此時身材高大、外向爽朗的女主角伸出了橄欖枝，正等待回答，男主角卻冷淡地說：「如果你成功了，我會試試。」難道故事就此結束嗎？當然沒有。
先回頭介紹一下考里科。她是匈牙利人，本來家境還不錯，但兩歲時，因為父親公開批評執政的共產黨政府，就此失去了工作，餘生只能打零工，全家住在沒自來水也沒電的磚房裡。遭遇這般變故的卡里科並沒有放棄自己，反而堅持鑽研科學，在匈牙利頂尖的塞格德大學取得了生物化學博士學位，並獲得博士後研究員的工作，投入 mRNA 研究。然而天要降大任，就有人要遭殃，大學的研究中心資金短缺，就把她給解聘了。
為了能讓自己的研究對世界產生影響，1985 年，她決定出國深造，移民美國，但由於政府嚴控資金外流，她把所有積蓄 1,200 美元偷偷縫進女兒的玩具熊裡，才能讓一家人在人生地不熟的紐約暫時安頓。雖然幾乎不會講英文，幸運的考里科很快在天普大學蘇多尼教授的實驗室找到工作，等等，我剛剛說幸運嗎？
對不起，我收回。她沒多久就被蘇多尼教授舉報為非法移民，只因她答應了約翰霍普金斯大學另一份薪水比較高的職位，要衰就衰到底，約翰霍普金斯大學隨即撤回了聘書，她跟先生還得花錢請律師來駁回引渡令，更別提因為蘇多尼繼續中傷她，她也找不到其他工作。
幾經波折，她終於在賓州大學醫學院找到了研究助理教授的工作。但由於她不是醫生，也不是正規職員，無法取得終身職，其他同事根本不把她當同事看，對她投入的 mRNA 研究自然也沒興趣。加上考里科雖然外向開朗，但也口直心快，換句話說，根本就是白目。她只在乎研究，不顧他人顏面，總是直言批評同事研究中的錯誤。她既不能升等、申請研究經費也屢屢失敗，沒辦法從細胞跟生物體中藉由 mRNA 生成治療性蛋白質，獲得數據，那就更沒辦法申請經費。
這時幸運的考里科獲得了一位同事支持，總算做出了一點成果，透過把 mRNA 插入培養皿的細胞裡，使細胞製造出「尿激酶受體」蛋白質。等等，我剛剛又說幸運嗎？對不起，我再次收回。卡里科雖然做出成果，她的熱臉依舊貼上了同事們的冷屁股，即使她主動替許多同事合成 mRNA，也只獲得了「那個 mRNA 瘋女人」的評價。1995 年她的先生因為簽證問題困在匈牙利好幾個月，她則被驗出長了腫瘤，得開刀。這時賓州大學的主管卻要她選擇離開或是接受降級。
為了讓女兒能獲得賓州大學的學費優惠，她嚥下這口氣，接受降薪，職稱變成從來沒人擔任過的——「資深研究調查員」，為什麼沒人擔任過？因為沒人被開除現職之後還願意繼續留在賓州大學裡，她是第一個。
越是山窮水盡，她越覺得解脫，就在這時她遇上了剛來到賓州大學的韋斯曼。
韋斯曼雖然冷淡，但他不是只對考里科冷淡，而是對所有人都很冷淡，他根本不聊八卦，只在乎研究，加上他才來不久，因此根本不知道考里科有多慘，也不在乎別人怎麼說考里科的壞話。韋斯曼早年曾當過安東尼佛奇實驗室的研究員，研究愛滋病，他目睹許多研究員因為無法獲得經費，而遷怒於不願幫忙的佛奇，藉由媒體傳播關於佛奇的負面消息，這讓他極為重視科學研究的誠信與純粹。
韋斯曼雖然對人冷淡，卻是個標準貓奴，他女兒會從收容所把病貓跟棄養貓帶回家，他還曾為了幫貧血的貓打針補充紅血球生成素，差點趕不上重要會議。他也是個偶爾會對同事亂講話的人，但不是因為他也白目，而是因為患有第一型糖尿病，血糖劇烈變化影響了他的認知功能，甚至會突然昏倒。
儘管對 mRNA 沒什麼興趣，正在研究愛滋病毒疫苗的韋斯曼的確用得上 mRNA，而考里科也真的很懂 mRNA。於是，韋斯曼跟考里科這兩支樹枝孤鳥竟然在 1998 年開始合作。幸運的考里科終於……等等？我剛剛說幸運嗎？
COVID-19 疫情帶來的契機
在解釋 mRNA 如何應用前，我們複習一下分子生物學的重要概念：中心法則 (central dogma)，也就是 DNA 轉錄成為 mRNA，再依據 mRNA 編碼，將對應的胺基酸組裝起來成為蛋白質。
如果我們可以合成 mRNA，只要修改 mRNA 上的編碼，再將這些 mRNA 送入人體細胞內，直接將細胞當作生產蛋白質的工廠，使人體自己產生正確的蛋白質，不就可以治療遺傳疾病了嗎？！
另外，疫苗也是一個應用方向，mRNA 就像是傳令兵，它帶著敵軍病毒的情報交給如同將領的樹突細胞，產出帶有病毒特徵的蛋白質，進而刺激整個免疫系統備戰，並培養出有長期保護力的記憶型 B 或 T 細胞大軍。
剛剛說到，兩人一開始合作是針對愛滋病疫苗的研發，但是當韋斯曼將 mRNA 打入小鼠後，驚訝的發現這些小鼠會一直生病，甚至死亡，免疫反應強到把本體都幹掉了，如果 mRNA 注射會導致死亡，這故事要怎麼說下去？
講到這，我相信大家都明白了，這兩位科學家都不太幸運，但他們還有一個共通點，就是不知道放棄兩個字怎麼寫。
他們想，一般細胞每天也都會製造 mRNA，為什麼這些 mRNA 不會被免疫系統當成入侵者，引發嚴重的發炎反應，造成細胞死亡？
他們後來在實驗中發現注射 tRNA 的小鼠不會有這樣的免疫反應，而 tRNA 與其他 RNA 最大的差異就是有大量的鹼基修飾，難道說關鍵就是修飾？
卡里科擁有非常好的RNA修飾合成的技術，那有沒有可能透過修飾，找到不會引發嚴重免疫反應，卻同時可以順利轉譯出蛋白的 RNA 分子呢？最後他們發現將 RNA 分子中的尿嘧啶核苷「U」修改成為假尿嘧啶核苷分子「ψ」，就能夠躲過免疫反應又可以產生蛋白質，並且在 2005 年時，他們將這個方法應用在猴子身上，修改後的 mRNA 不僅可以躲過免疫系統的攻擊，也能夠有效產生蛋白質。
原來卡里科和韋斯曼找到的方法，其實就是免疫系統透過檢視 RNA 裡修飾的型式或比例，藉此判斷敵我的設計機制，因為通常病毒的 RNA 不會經過修飾，所以當體外合成的 mRNA 注射進入人體中，就會被免疫系統辨識成外來病毒，引發體內的免疫反應。
這時只要將外來的 mRNA 經過足量修飾，就可以「騙」過細胞，讓細胞正式成為你的蛋白質工廠。
雖然卡里科與韋斯曼確信自己已經攻克了 mRNA 應用的難題，但很多的科學家仍然對 mRNA 的應用感到疑慮，這些科學家認為這麼不穩定的分子，不容易量產和使用，2013 年，卡里科從日本參加完研討會回來，甚至發現連自己的研究室被清空，讓給了別的研究員，他們兩人的重大發現彷彿被全世界遺忘。
不，他們的研究沒有被遺忘，在史丹佛大學的 Derrick Rossi 和 Luigi Warren 在幹細胞研究中，同樣遇到了 mRNA 應用的困難，直到 Rossi 和 Warren 得知了卡里科與韋斯曼的研究，才突破難關，成功透過加入特定 mRNA，將皮膚細胞轉變成多功能幹細胞，之後在 2010 年，Rossi 成立了世界第一家 mRNA 公司，也就是現在我們熟知的莫德納公司的前身。
而在得知莫德納將與英國的 AZ 合作開發血管內皮因子 mRNA 後，卡里科認為在大學繼續待下去也無法應用她在 mRNA 上的長才，於是前往德國，與 BNT 的創辦人烏爾．薩欣會面，並加入成為副總裁，保留兼任老師的資格。那年是 2013 年，BNT 還是個連網站都沒有的小生技公司，卡里科的決定也因此被學校的主管嘲笑。然而快轉到 2019 年，接下來的事大家都知道了。
2019 年的 12 月 1 日，首例新冠病毒感染個案在中國武漢發生，隔年 1 月 5 日，新冠病毒全基因體解序完成，向全世界發布。2 月，新冠疫情開始往全球散播。
1 月 25 日莫德納公司的 Stephane Bancel 與美國國衛院國家過敏與傳染病研究所所長 Anthony Fauci 進行會議，2 月底莫德納完成 mRNA-1273 疫苗的動物試驗，同時，BNT 開發出二十多隻 mRNA 候選疫苗，從新冠病毒完成基因體解序後的第 66 天，3 月 16 日，世界上第一位 mRNA 疫苗臨床受試者開始施打，這是人類首次能夠在短時間內，製作出對抗新興傳染病的疫苗的時刻。
而這一切，若不是當年卡里科與韋斯曼的努力不懈，突破 mRNA 的應用限制，使 mRNA 疫苗成為可能，那麼 COVID-19 所造成的死亡人數會遠遠高於現在統計的 695 萬人。
擇善固執還是冥頑不固
在科學研究中，我們常常看到戴著光環的成功案例，但不被失敗擊倒，其實才是科學的真實樣貌。
相較過往，這次諾貝爾奬很「快」頒給了 mRNA 研究，為什麼說快呢？因為諾獎往往是在論文發表後幾十年才會頒布，慎重到必須是寫進教科書等級的實證研究，才有資格。所以研究者不僅研究厲害，也要活得到頒奬，這次能夠這麼快受到諾貝爾奬肯定，代表 mRNA 疫苗確實是終結疫情的重要功臣，有目共睹，實至名歸。
卡里科在獲獎的當下表示，儘管最近幾年得到很多肯定，但其實這一路上並不是一帆風順，所以說獲獎的瞬間還不太相信，甚至覺得這是不是個 Joke，根據法新社報導，卡里科說只有他母親對他很有信心，每年都會聆聽諾貝爾委員會宣布得主，卡里科 Karikó 回應說：「我當時只能苦笑一下，因為我從未得到過研究資助，也沒有一個固定的團隊。我甚至都不是一名正式的教授，因為我被降了職，所以我並不抱什麼期望。我回答她說，『這是不可能的』。」
很遺憾的，卡里科的母親在 5 年前離世，沒能看到她真的獲得諾貝爾獎。
聽完卡里科跟韋斯曼的故事，最後我想問問你，如果你轉生成卡里科，你覺得哪個時刻會讓你最想放棄呢？
- 當然是 2013 年，一回國竟然發現連研究室都被清空那時候。
- 應該是罹患腫瘤，丈夫又在匈牙利，學校還要開除我那時候。
- 光是出生在共產時期的匈牙利，我就想放棄了。
等等，要是你放棄，我們就沒有 mRNA 疫苗了耶，你想清楚啊！
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參考資料
- https://www.nobelprize.org/prizes/med…
- 《疫苗商戰：新冠危機下AZ、BNT、輝瑞、莫德納、嬌生、Novavax的生死競賽》
- https://learngenomics.dev/docs/biolog…
- https://www.sciencedirect.com/science…
狐禪
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