1955年1月17日,卡塔琳·卡里科(Katalin Karikó)出生于匈牙利索尔诺克。她对核苷碱基修饰的相关发现推动了mRNA疫苗技术的发展。
卡里科在小新萨拉什长大,那里当时没有自来水、冰箱、电视。她的父亲是屠夫,母亲是簿记员。她在小学期间在科学方面表现出色,在匈牙利生物竞赛中获得第三名。她于1978年在塞格德大学获得生物学学士学位,并于 1982年获得生物化学博士学位。
里科在匈牙利生物研究中心(BRC)生物化学研究所,跟随杰罗·托马茨(Jenő Tomasz)工作进行博士后研究。从1978年到1985年,她被列为情报人员,但她说是因为自己受到胁迫,但没有向他们提供信息,也没有积极担任代理人。
1985年,里科在 BRC 的实验室失去了资金,就到其他国家找工作。普尔(Temple)大学的罗伯特·J·苏哈多尼克 (Robert J. Suhadolnik) 为她提供研究职位后,于是卡里科与丈夫及一个两岁的女儿一起离开匈牙利前往美国。
1985年至1988年间,卡里科在费城坦普尔大学担任博士后研究员。 她参加了一项临床试验,其中患有艾滋病、血液疾病、慢性疲劳综合症的患者接受双链RNA (dsRNA) 治疗。这是一项开创性研究,因为尽管干扰素的抗病毒和抗肿瘤作用已有充分记录,但dsRNA诱导干扰素的分子机制尚不清楚。
1988年,卡里科接受了约翰·霍普金斯大学的工作,但没有先告知实验室顾问苏哈多尼克她打算离开坦普尔大学。之后,约翰·霍普金斯大学撤回了工作机会。苏哈多尼克“继续说卡里科的坏话,使她不可能在其他机构获得新职位”,直到她遇到了贝塞斯达海军医院的一位研究人员,该研究人员“与苏哈多尼克有过一段艰难的历史”。从1988年到1989年,她在那里研究信号蛋白干扰素。
1989年,卡里科受聘夕法尼亚大学,与心脏病专家艾略特·巴纳森(Elliot Barnathan)一起研究信使RNA (mRNA)。从那时起,基于mRNA的疗法一直是卡里科的主要研究兴趣
然而二十世纪90年代,mRNA失宠,因为许多研究人员、生物技术和制药公司对其潜力表示怀疑。尽管得到了前后两个课题组的支持,卡里科很难获得资金。在多次申请资助失败后,大学于1995年将她降职。她回忆到,她当时刚刚做出一些重要的发现,学校把她轰出了实验室,在动物房边上给她安排了一个小房间办公做实验。更惨的是,这个节骨眼,她又被诊断出癌症,需要进行两次手术,而她的丈夫不得不滞留在匈牙利,长达半年无法返美。她只能一边接受治疗,一边照顾孩子。尽管如此,她还是选择留下来继续研究mRNA。
1997年,卡里科遇到了刚到宾夕法尼亚大学的免疫学教授德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)。他们开始交流想法,然后进行合作。韦斯曼的资助对于帮助卡里科继续和扩展她的研究至关重要,韦斯曼的免疫学和卡里科的生物化学的结合非常有效。他们开始推动技术向前发展,一次解决一个问题,并最终获得认可。韦斯曼评论道“我们必须一路战斗。”1998年,期盼已久的基金终于得到批复,尽管只有区区10万美元,但至少是一个好的开始。第二年,又获得100万美元资助。
2005年之前,mRNA用于临床的一个主要问题是体内使用会导致炎症反应。二十世纪90年代,先天免疫机制的阐明拓展了人们对免疫系统的认识。1998年,美国免疫学家巴特勒(Bruce Beutler)发现树突细胞等免疫细胞的表面存在Toll样受体 (TLR) 家族,能识别细菌成分(如脂多糖),两者结合就会激活并启动先天免疫应答。卡里科推测,mRNA注射到动物体内诱发炎症,可能是因为它们可被TLR分子识别。为验证这个假说,卡里科首先建立一个体外系统模拟炎症反应,应用人工合成的mRNA直接处理细胞,确实激活了免疫应答,释放出大量免疫因子。进一步研究发现,多种TLR分子(包括TLR7,8等)确实可以识别体外注入的mRNA。
2004年,卡里科完成了一个关键实验。她从哺乳动物和细菌中直接提取mRNA,并用它们处理细胞,结果发现哺乳动物mRNA基本不激活免疫应答 (线粒体mRNA除外),而细菌mRNA则诱导细胞因子的释放,这一结果说明,诱发免疫应答的原因不在mRNA本身,而应该在其结构差异。当时已知,哺乳动物mRNA存在广泛的碱基修饰现象,而细菌等原核生物则通常不存在这一现象(与体外合成的mRNA类似)。于是,卡里科对体外合成的mRNA也进行了碱基修饰,结果使免疫应答能力大大减弱(后来动物实验也证明修饰后的mRNA不再产生严重炎症反应)。这一发现意味着,mRNA体内应用的安全性得到了有效解决(通过体外碱基修饰实现)。
卡里科进一步研究还发现,体外合成的mRNA通常会污染一定量的双链RNA,而双链RNA也会引发免疫应答,因此她对最初合成的RNA进行纯化,除去双链RNA。这种操作一方面减少了炎症发生,更重要的是极大增加了mRNA在体内的蛋白生成效率,从而解决mRNA应用过程中效率低下的难题。
2005年开始的一系列具有里程碑意义的研究表明,虽然合成的mRNA具有高度炎症性,但tRNA却是非炎症性的。卡里科韦斯曼确定了如何通过mRNA中的特定核苷修饰让免疫反应降低:用假尿苷替换尿苷(replacing uridine with pseudouridine)。他们对 mRNA 进行化学修饰以使其无免疫原性的关键发现被《自然》和《科学》期刊拒绝,但最终被《免疫》期刊接受。卡里科共发表70多篇论文,绝大多数聚焦于mRNA体外制备方法的改进和完善,解决实际应用过程中面临的诸多问题。
卡里科和韦斯曼创立了一家小公司RNARx,并于2006年和2013年获得了使用几种修饰核苷来减少针对mRNA的抗病毒免疫反应的专利。不久之后,宾夕法尼亚大学将知识产权许可证出售给加里·达尔 (Gary Dahl),他是一家实验室供应公司的负责人,该公司最终成为Cellscript。
2006年,卡里科联系了生物化学家伊安·麦克拉克伦(Ian MacLachlan)。她希望与麦克拉克伦合作,因为想与他一起研究化学改变mRNA卡里科致力于建立配制的脂质纳米颗粒递送系统,该系统通过混合过程将 mRNA 封装在致密颗粒中。
2013年初,卡里听说Moderna与阿斯利康(AstraZeneca)达成了价值 2.4亿美元的协议,以开发血管内皮生长因子mRNA。卡里意识到自己不会有机会应用她在宾夕法尼亚大学的mRNA经验,因此她担任BioNTech RNA Pharmaceuticals的副总裁(随后于2019年成为高级副总裁),同时保持大学兼职教授。
凯特真是令人难以置信……她总是充满好奇心。她如饥似渴地读书。她总是知道最新的技术或最新的论文,即使是在完全不同的领域,她会把两个两个放在一起说,“那么我们为什么不这样做呢?”或者,“我们为什么不尝试一下这个配方呢?”
—艾略特·巴纳森(Elliot Barnathan
资料来源:
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Katalin_Karik%C3%B3
[2]"返朴"公众号:中年失业、患癌,她用四十年逆袭拯救全人类,还培养了一个奥运冠军
[3]澎湃新闻:2023年诺贝尔生理学或医学奖得主卡塔林·考里科首部自传要来了

[7]Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. mRNA-based therapeutics — developing a new class of drugs. Nat Rev Drug Discov 13, 759–780 (2014). https://doi.org/10.1038/nrd4278

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