唐獎 Tang Prize 疫苗 精準醫學

2022 唐獎生技醫藥獎──mRNA 疫苗發展的學理基礎

2022 Tang Prize – Biopharmaceutical Science
2022 唐獎生技醫藥獎──mRNA 疫苗發展的學理基礎

2022 年第 5 屆唐獎生技醫藥獎共同頒給 Drs. Katalin Kariko, Drew Weissman, 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,並可做為蛋白質療法的典範轉移。

2019 年 11 月起至今 2 年多,COVID-19 造成全世界的公衛危機,至今確診數超過 5 億 3 千萬人,630 萬人更因此死亡 [1],同時也重創全球經濟。為了減緩疫情,BioNTech 和 Moderna 用不到 12 個月的時間,成功開發了 SARS-CoV-2 的 mRNA 疫苗,這項重大的發展可歸功於三位得主突破 mRNA 疫苗困境的貢獻。

開發 mRNA 疫苗的首要困難是:若將病毒的 mRNA 注入人體內,會被人體的免疫系統辨識並誘發先天性免疫反應(innate immunity),例如發炎等,造成嚴重的後遺症。Drs. Katalin Kariko 與 Drew Weissman 利用核苷修飾後的 mRNA(nucleoside-modified mRNA),大大降低 mRNA 的免疫原性(immunogenicity) [2]。除此之外,更可以增加 mRNA 的穩定性及轉譯後的蛋白產量 [2]。

第二個困難是要確保 mRNA 疫苗可以準確送入細胞中而不會在中途被分解。Dr. Pieter Cullis 開發了脂質奈米顆粒(lipid nanoparticles, LNP)的運輸系統,這套系統具有對於 pH 值相當敏感、帶正電且非雙層膜的脂質結構,可以讓 mRNA 疫苗在抵達並進入細胞之前免於被釋放進而分解 [3]。而這套系統也逐漸應用在質體 DNA 或其他類型的 RNA,例如小分子干擾型 RNA(small interfering RNA) [4, 5]。

上述三位學者的發現奠定了 mRNA 疫苗發展的學理基礎,不但克服了 mRNA 疫苗原本面臨的困難,更大幅提升其穩定性。mRNA 疫苗在臨床的可行性並非僅限於對抗病毒感染,科學家也針對癌症設計了一系列 mRNA 疫苗,顯示 mRNA 疫苗也具有對抗其他疾病的潛力 [6],讓科學家在往疾病治療的道路上又更推進一步。

References:

  1. WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard. https://covid19.who.int/
  2. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al. mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nat Rev Drug Discov 17, 261–279 (2018). https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
  3. Allen, T. M., & Cullis, P. R. (2013). Liposomal drug delivery systems: from concept to clinical applications. Advanced drug delivery reviews, 65(1), 36-48. https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.037
  4. Kulkarni, J. A., Myhre, J. L., Chen, S., Tam, Y. Y. C., Danescu, A., Richman, J. M., & Cullis, P. R. (2017). Design of lipid nanoparticles for in vitro and in vivo delivery of plasmid DNA. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 13(4), 1377-1387. https://doi.org/10.1016/j.nano.2016.12.014
  5. Terada, T., Kulkarni, J. A., Huynh, A., Chen, S., van der Meel, R., Tam, Y. Y. C., & Cullis, P. R. (2021). Characterization of lipid nanoparticles containing ionizable cationic lipids using design-of-experiments approach. Langmuir, 37(3), 1120-1128. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c03039
  6. Sullenger, B. A., & Nair, S. (2016). From the RNA world to the clinic. Science, 352(6292), 1417-1420. http://doi.org/10.1126/science.aad8709

撰稿:洪維謙、蕭皓文
審稿:黃云宣、陳品萱

第 5 屆唐獎生技醫藥獎得主 Katalin Kariko, Drew Weissman, Pieter Cullis。(圖片來源:唐獎基金會)

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洪維謙

洪維謙

國立陽明大學畢,從事阿茲海默症藥物相關研究與試驗,曾在中央研究院等機構研究遺傳緩衝效應、蛋白質交互作用與精神疾病血液生化指標。對於政治、社科、經濟等領域也稍有涉略,希望藉由investigator提升科學在台灣社會的能見度。

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蕭皓文

蕭皓文

日本東京大學醫科學博士,現為東大醫學研究科博士後研究員。研究興趣廣泛,從曾經鑽研的細菌學、免疫學、癌症生物學到現在從事幹細胞老化研究。除了研究外,也特別喜歡生醫科學寫作及科普知識分享,期待在 Invesitgator 認識到各種不同研究背景的夥伴們,並一起為科學新知推廣貢獻一己之力。同時在日本台灣生技協會 JTBA 擔任會長,期望促進在日生醫領域台灣人的交流,成為台灣與日本間的橋樑。

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