中年失业 身患癌症 她用40年的反击拯救了全人类 培养了一名奥运冠军
如果我们想成功，我们必须为我们的生活、我们的生存和我们的成功不懈努力。
作者|郭
自12月以来，英、加、美等国先后批准辉瑞和生物技术公司联合研制的新冠肺炎mRNA疫苗紧急使用，人们终于看到了结束全球新冠肺炎疫情的希望。
相比其他疫苗，mRNA疫苗有很多优点：第一，安全，mRNA不具有传染性，不需要整合到基因组中。其体内寿命可根据需要通过体外操作实现(避免长期滞留带来的危害)；二是免疫力好，目前的mRNA疫苗已经比较稳定，可以在细胞中高效表达产生蛋白质，启动高效免疫应答；第三，大规模生产速度快，体外mRNA制备技术非常成熟，可以根据需要快速方便地制备大量疫苗。
随着全世界的目光聚焦新冠肺炎mRNA疫苗，这项技术背后曾经默默无闻的关键科学家也浮出水面，接受各大媒体采访。她是来自匈牙利的女性生物化学家卡里科，今年65岁。
卡里科在宾夕法尼亚州的家中工作。来自STAT
没有回头路
1955年1月17日，卡里科出生在匈牙利东部小镇基苏杰萨勒斯的一个带锯屑炉的小屋里。仔细检查她父亲每天宰杀的猪是她的科学启蒙课。
1973年，卡里科被著名的匈牙利塞格德大学录取，毫不犹豫地选择了理科。大学期间，她在一篇学术报告中第一次听说了信使RNA(mRNA)，它在DNA中携带遗传信息，直接指导蛋白质合成，起到“信使”的作用。卡里科对这种神奇的分子非常感兴趣。1978年，她选择攻读博士学位，专注于mRNA的应用。
20世纪70年代，基因工程诞生，很快基因治疗的概念就产生了。但这些操作都是针对DNA的，而Carico认为mRNA更有前途。毕业后，她选择进入匈牙利科学院塞格德生物研究中心生物物理研究所。当时很多人博士毕业后去美国深造，但Carico对此无动于衷。她认为她的愿望在中国也能实现。不幸的是，1985年，卡里科的美好愿望破灭了，她被公司解雇了。
多年后，卡里科在一次采访中说，如果她留在匈牙利，她可能会成为一名抱怨和平庸的研究员。卡里科再也回不来了，不得不重新开始找工作。起初，她想在欧洲找份工作，但最终，她只能去大西洋彼岸的费城。在那里，天普大学给了她一个博士后的职位。
由于没有手机和信用卡，这对夫妇带着他们两岁的女儿去了国外。政府不允许超过100美元的现金，所以他们在黑市上出售他们的汽车，并走私900英镑到他们女儿的泰迪熊里。卡里科说：“我们没有回头路。我们在那里没有朋友。”
1985年，卡里科在美国坦普尔大学重新开始他的研究。不幸的是，第一站并不顺利。四年后，她和导师发生了矛盾。主要原因是他们对基因的态度不同。像当时很多研究者一样，导师并不看好mRNA研究。1990年，卡里科加入宾夕法尼亚大学。这时，一个新的发展进一步坚定了她开发mRNA应用的决心。
第二，可能是我不够优秀，不够聪明。
1990年，威斯康星大学的一个研究小组首次将mRNA注射到小鼠体内(DOI : 10.1126/science . 1690918)，检测到相应的蛋白质表达。两年后，另一个研究小组在大鼠身上进一步证明，体外注射的mRNA表达的蛋白质也具有生理活性。如果这两个结果成立，就意味着利用病原体关键蛋白的mRNA也会产生病毒蛋白，刺激免疫反应，从而发挥疫苗的作用。
这种逻辑推理很容易获得，但许多科学家对此并不乐观。因为这样做有很多实际问题，所以用mRNA做疫苗至少有三个缺陷：稳定性差(目前这个问题依然存在)、体内效率低、刺激先天免疫系统(引起严重的炎症反应，导致动物立即死亡)。在很多科学家眼里，这些困难都是不可逾越的科学鸿沟，尤其是第三个缺陷，最终可能难以修复。自然很少有人愿意做这种吃力不讨好的事情。况且传统的疫苗制备策略已经足够，为什么还要更进一步呢？
“主流观点”必然会影响一个领域的发展。很多研究mRNA的大牛都避而不谈用mRNA做疫苗的代码，未知新兵在野外遇到的阻力可想而知。
进入宾夕法尼亚大学后，Carico提交了一份基金申请，试图利用mRNA开发疫苗。在这种主流背景下，应用失败。但是没想到在接下来的几年里，我年年申请，年年被拒，八年都不能申请这个学科的基金。她回忆说，“我写基金，写基金，每晚都写基金。结果我被叫回来，被叫回来，每次都被叫回来。”你有千千万万个聪明的想法，我有一定的规矩；如果你疯了，我就不给你钱。这种在今天看来并不那么“离谱”的想法，被同行专家否决了。2004年诺贝尔化学奖得主阿夫拉姆赫什科认为，专家们总是墨守成规，很多观点不值得接受(因为泛素受热后仍保持活性，他们认为泛素不可能是蛋白质)。
老板们终于受不了了。1995年，来到宾夕法尼亚大学后的第六年，卡里科迎来了降级和减薪。她回忆说她刚刚有了一些重要的发现。学校把她赶出实验室，在动物室旁边安排了一个小房间让她做实验。更糟糕的是，在这个节骨眼上，她被诊断出患有癌症，需要做两次手术，而她的丈夫却因为签证问题不得不留在匈牙利，半年内无法返回美国。她只能在接受治疗的同时照顾孩子。
大部分人都是因为这段经历早就离开学术界了，但Carico熬了过来：“我想去别的地方，学习别的东西。我也想过，可能是我不够优秀，不够聪明。我努力说服自己，一切都准备好了，我只需要让实验变得更美好。”
幸运的是，卡里科最终康复并继续他的实验。由于各方面的限制，事情很难做。没有钱订阅杂志，她必须复印才能看到最新的报纸。在1997年的一份拷贝中，刚刚来到宾夕法尼亚大学的免疫学家卡里科德鲁韦斯曼写道。魏斯曼对卡里科的想法很感兴趣，决定支持她继续研究。她的项目正式成为“维斯曼-卡里科项目”。Carico当时的情况可以说是降到了冰点，待遇比技术人员低。魏斯曼的帮助是及时的帮助，不仅是经济上的支持，也是精神上的鼓励。
三座山峰转过来，再次掀起波澜
Carico的研究逐渐完善。1998年，期待已久的基金终于获得批准。虽然只有10万美元，但至少是个好的开始。第二年，它又收到了100万美元的资金。经过讨论，Carico和weissman达成一致，——首先要解决mRNA应用的安全性问题，即了解mRNA诱发炎症的原因。
20世纪90年代，先天免疫机制的阐明扩大了人们对免疫系统的认识。1998年，美国免疫学家布鲁斯博伊特勒发现，树突状细胞等免疫细胞表面存在toll样受体(Toll)家族，它可以识别细菌成分(如脂多糖)，两者结合可以激活并启动先天免疫反应。巴特勒也因此发现分享了2011年诺贝尔生理医学奖。
卡里科推测，将基因注射到动物体内会引起炎症，可能是因为它们可以被TLR分子识别。为了验证他的假设的正确性，Carico首先建立了一个模拟炎症反应的体外系统，用合成的mRNA直接处理细胞，真正激活了免疫反应，释放了大量的免疫因子。进一步研究发现，各种TLR分子(包括TLR7，8等。)真的能识别体外注射的mRNA。
2004年，卡里科完成了一项关键实验。她直接从哺乳动物和细菌中提取基因，并用它们处理细胞。发现哺乳动物mRNA基本不激活免疫反应(线粒体mRNA除外)，细菌mRNA诱导细胞因子释放。这一结果表明，诱导免疫反应的原因不是基因本身，而是其结构的差异。当时已知哺乳动物的mRNA中存在广泛的碱基修饰，但这种现象在细菌等原核生物中通常不存在(类似于体外合成的mRNA)。所以Carico也对体外合成的mRNA进行了修饰，大大削弱了免疫应答能力(后来的动物实验也证明了修饰后的mRNA不再产生严重的炎症反应)。事实上，哺乳动物识别未修饰的基因(外源成分)但对修饰的基因视而不见的能力正是免疫系统的基本特征。——区分“非自我”，也是身体对自己的保护。这一发现意味着体内mRNA应用的安全性得到了有效解决(通过体外碱基修饰)。
Carico进一步研究还发现，体外合成的mRNA通常会污染一定量的双链RNA，而双链RNA也能引发免疫反应，于是她对原来合成的RNA进行纯化，去除双链RNA。这种操作一方面减少了炎症，更重要的是大大提高了体内mRNA蛋白产生的效率，从而解决了mRNA应用过程中效率低下的问题。Carico发表了70多篇论文，大部分集中于体外mRNA制备方法的改进和完善，解决了实际应用中的诸多问题。
2006年，Carico和weissman申请了第一个与mRNA相关的专利——，含修饰核苷酸的mRNA的制备和应用，主要涉及无免疫原性的mRNA和核苷酸修饰(专利号：US 8278036)。到目前为止，她拥有十几项专利，都是针对mRNA制备方法的改进、实际操作和应用。那一年，她成立了一家生物技术公司，——RNARx，与人合作，尝试开发mRNA药物(主要是治疗贫血的EPO mRNA)，但公司最终在7年后倒闭。Carico所期待的mRNA应用热潮并没有出现，市场对这项研究也并不热衷，所以很少有人关注。
2010年，转折点再次出现。正在斯坦福大学做博士后工作的德里克罗西发现了卡里科的文章，并敏锐地意识到这种方法的巨大应用潜力。他创立了一家生物技术公司，——，或称现代公司，利用基因来开发疫苗和药物。同时，卡里科也将其技术转让给了德国新的生物技术公司BioNTech。当时，BioNTech还住在德国美因茨大学的校园里，连公司网站都没设。
2013年，卡里科再次对宾夕法尼亚大学不满。该大学拒绝恢复她的教学职位，1995年她的工资被削减，并在知识产权许可方面与她意见不一(佩恩将知识产权出售给另一家公司)。最终，卡里科选择辞职，加入生物技术公司，担任高级副总裁。学校对Carico极其刻薄，说BioNTech是一家鲜为人知的公司，没有网站，暗示Carico的选择毫无价值。
随着mRNA技术在应用过程中的进一步完善，两家公司离真正的市场成功越来越近。2017年，Moderna开始研发寨卡病毒mRNA疫苗；2018年，BioNTech与辉瑞合作研发流感mRNA疫苗，试图从实验室走向应用。但市场还是不买，投资者对mRNA疫苗的应用前景并不看好，两家公司只能“过苦日子”。
在这个沉默和沮丧的研究时期，她的女儿苏扎娜法兰克王国比卡里科更早出名。也许是继承了母亲不屈不挠的精神，祖萨娜在2008年北京奥运会和2012年伦敦奥运会上获得了赛艇冠军。
在2012年伦敦奥运会上，卡里科和妻子祝贺女儿获得奥运金牌。照片由Katalin Kariko提供
四次完美的赎回
2020年初，新冠肺炎爆发肺炎，SARS-CoV-2在全球蔓延。
1月11日，中国疾控中心张永珍研究团队在病毒学网站(病毒学. org)上公布了新型冠状病毒的全基因组序列。
序列一公布，欧美制药公司就开始研究用于mRNA疫苗的序列。
1月13日，序列确定，Moderna开始制作mRNA。
我们都知道后来发生了什么。
在世界各国参加的新冠肺炎疫苗研发大赛中，基因疫苗的优势(研发时间短)得到了充分体现。基于SARS-CoV-2尖峰蛋白(S)mRNA的信息，快速启动设计、制备、动物实验和临床实验的步骤。11月9日，辉瑞和BioNTech联合宣布，基于三期临床结果，辉瑞研发的新冠肺炎疫苗mRNA BNT162b2有效率超过90%(最终数据显示有效率可达95%)；一周后，莫德纳宣布其研发的mRNA疫苗mRNA-1273的有效率也接近95%。
当Carico听到BioNTech三期激动人心的临床结果时，她的第一反应是：“得救了！我绝望地吸气，我太激动了，我怕我死了……”悬了很久的心终于可以得到一些休息了。Carico希望mRNA疫苗能在新冠肺炎预防肺炎中发挥重要作用，并希望mRNA技术能广泛应用于更多疾病的治疗。
罗西现在是哈佛大学干细胞研究所的教授，他认为如果基因疫苗最终在新冠肺炎的肺炎疫情中发挥了关键作用，卡里克和魏斯曼肯定应该获得诺贝尔化学奖。
此时，Carico最早开始研究mRNA已经有40多年了，她在关键技术上的突破也有15年了。
主要参考文献
1.Toll样受体对RNA识别的抑制：核苷修饰的影响和RNA的进化起源。免疫力。2005,23(2):165-175.
2.产生用于治疗的最佳基因：高效液相色谱纯化消除了免疫激活，并改善了核苷修饰的蛋白质编码基因的翻译。核酸研究，2011，39(21):e142。
3.萨欣乌，卡里克，蒂格雷希。基于基因的疗法——开发一类新的药物。Nat Rev药物Discov。2014,13(10):759-780.
4.基因疫苗——疫苗学的新时代。Nat Rev药物Discov。2018,17(4):261-279.
5.Wolff JA，Malone RW，Williams P，等.体内直接将基因转入小鼠肌肉。科学。1990，247:(4949 Pt 1)14651468。
6.在Brattleboro大鼠中逆转尿崩症：下丘脑内注射血管加压素基因。科学。1992, 255 (5047): 996998.
7.《基因如何从科学死水变成流行病粉碎机》。(https://www . wired . co . uk/article/mrna-冠状病毒-疫苗-辉瑞-生物泰克)
8.一个典型的匈牙利故事： KATALIN KARIK(https://HUNGARIAN光谱。org/2020/11/22/a-典型的匈牙利故事-KATALIN-KARIK/)
9.生物技术科学家卡塔琳卡里克冒着生命危险开发了基因疫苗。美国人将于周一开始注射她的冠状病毒。
(www . https://商业内幕。com/mrna-疫苗-辉瑞-莫德纳-冠状病毒-2020-12)
10 .基因的故事：曾经被摒弃的想法如何成为冠状病毒疫苗竞赛中的领先技术(www . https://统计新闻。com/2020/11/10-mrna的故事-如何发现-想法-成为冠状病毒疫苗竞赛中的领先技术/)
11.《救赎》:一位科学家对基因的坚定信念如何给世界带来了新冠肺炎疫苗
(www . https://电报。co . uk/global-health/science-and-disease/救赎-一-科学家-潜在的-信念-mrna-给定-世界/)