紐約時報2021年就報道了剛剛獲得諾貝爾醫學獎的匈牙利移民科學家卡里科博士的故事,多年來她專注於mRNA,很長時間被認為是異想天開,得不到資助,收入很低,在各個實驗室裡求收留,但是她的堅持,最終為新冠疫苗研發成功奠定了基礎。

她在匈牙利長大,屠夫的女兒。
她從小決定要成為一名科學家,儘管一個科學家都沒見過。20多歲的時候,她搬到了美國,幾十年來一直沒有找到一個固定職位,在學術界邊緣徘徊。
同事們都稱她為凱特。現在,66歲的卡塔林·卡里科(Katalin Kariko),成了Covid-19疫苗開發的英雄。她與賓夕法尼亞大學的韋斯曼(Drew Weissman)博士密切合作,為輝瑞和Moderna公司的疫苗研發成功奠定了基礎。
週一,他們因自己的研究成果共同被授予諾貝爾醫學獎。
在整個職業生涯中,卡里科博士一直專注研究mRNA。這是一種攜帶DNA指令到每個細胞蛋白質製造機制的基因指令碼。她確信,mRNA可以用來指導細胞製造它們自己的藥物,包括疫苗。
多年來,她在賓夕法尼亞大學的職業生涯一直不穩定,從一個實驗室轉到另一個實驗室,只能一次又一次請求其他資深科學家接納她。
卡里科博士每年的收入,從未超過6萬美元。
所有人都說卡里科博士熱情而專一,整個人都是為“工作臺”而活,這是指她工作的實驗室。
博士不太在乎名聲。在最近的一次採訪中,她聳了聳肩說,“工作在那裡,科學是最好的,誰還在乎出名啊。”
美國國家過敏和傳染病研究所主任福奇博士瞭解卡里科博士的工作,他說,“從積極的意義上說,她對mRNA的概念有點迷”。
卡里科博士在學術界掙扎求生,這種經歷對科學家們來說並不陌生。她需要有更多的資助,才能去追求那些看似瘋狂和離奇的想法。
雖然有很多平凡的專案也能得到大筆資金,但是她並沒有。
“當你的想法與認為傳統智慧相悖時,就很難突破,”與卡里科共事的神經外科醫生蘭格博士說。
確實,卡里科博士現在顯得越來越有先見之明,但是很長時間以來,她關於mRNA的想法絕對是非正統的。
“這將是一場變革,”福奇博士在談到mRNA研究時說。“已經為Covid-19以及其他疫苗帶來了轉變。還有艾滋病領域的研究人員已經很興奮了,還有流感、瘧疾。”
“我感覺自己像個神”
卡里科博士幾乎每天都是在實驗室裡度過的。
“你不是去上班,而是去找樂子,”她丈夫貝拉·弗蘭西亞是公寓大樓的經理,每當她在晚上和週末趕回辦公室時,他都會這樣對她說。
他算過,無窮無盡的工作日意味著她每小時只能掙一美元左右。
對許多科學家來說,新發現之後就會有賺錢、成立公司和申請專利的計劃。但對卡里科博士來說不是。
“這是她最想不到的事,”蘭格博士說。
卡里科博士在匈牙利小鎮基蘇伊斯扎拉斯(Kisujszallas)長大,在塞格德大學獲得博士學位,並在這個大學的生物研究中心做博士後研究員。

1985年,當大學的研究專案耗盡資金時,卡里科博士和丈夫,以及兩歲的女兒蘇珊搬到了費城,在坦普爾大學做博士後。
因為匈牙利政府只允許他們攜帶100美元出境,所以她和丈夫在蘇珊的泰迪熊身上縫進去900英鎊(約合現在的1246美元)。長大後,蘇珊成為了兩屆奧運會划艇金牌得主。
卡里科博士剛開始研究的時候,mRNA還處在初期研究階段,就算是要完成一個最基本的任務,如果不是不可能,那也是非常困難的。
如何在實驗室中製造RNA分子?如何將mRNA匯入人體細胞呢?
1989年,她在賓夕法尼亞大學的心臟病專家巴納森博士手下找到了一份工作,很低級別,研究助理教授,基本上沒有可能成為永久教授。
她本應該得到資助,但是最後也沒有拿到。
她和巴納森博士計劃將mRNA插入細胞,誘導它們產生新的蛋白質。在第一個實驗中,他們想用這個策略,指導細胞製造一種叫做尿激酶受體的蛋白質。
如果實驗成功,他們就能檢測到帶有放射性分子的新蛋白質,這些放射性分子會被吸引到受體上。
“大多數人都在嘲笑我們,”巴內森博士說。
成事在人,謀事在天。最終有一天,在狹長的大廳盡頭的狹小房間裡,兩位科學家在點陣印表機前徘徊。追蹤放射性分子的伽馬計數器被連線到印表機上,開始吐出資料。
探測器發現了原本不可能產生蛋白質的細胞產生的新蛋白質,這表明mRNA可以指導各種細胞隨意製造任何蛋白質。
“那會我感覺自己像個神,”卡里科博士回憶說。
她和巴內森博士有很多想法。也許他們可以用mRNA改善心臟搭橋手術的血管,也許他們可以用這個方法來延長人類細胞的壽命。
但巴納森博士很快就離開了大學,接受了一家生物技術公司的職位。結果,卡里科博士變成沒有實驗室、也沒有資金支援的研究者。
只有找到另一個實驗室,她才能留在賓州大學。
“他們以為我會辭職,”卡里科博士說。大學對低級別的博士只會在有限的時間內提供一點支援。
蘭格博士說,“如果找不到資助,就會讓他們離開”,可卡里科博士“不是能拿到很多資助的人,那時mRNA更多的是隻是一個想法”。
蘭格博士認識卡里科,還是在擔任住院醫師的時候,當時卡里科在巴納森醫生的實驗室工作。蘭格博士替她說情,希望神經外科的負責人給卡里科博士的研究一個機會。
“他救了我,”卡里科說。
蘭格博士的想法正好相反,他認為是卡里科博士把他從一種會讓所有科學家都完蛋的想法中拯救了出來。
和她一起工作後,他明白真正理解科學的關鍵之一,是設計好的實驗,那種總是告訴你一些事情的實驗,即使是一些你不想聽到的事兒。
他了解到,關鍵的資料往往來自對照組,實驗的一部分,涉及一種用於比較的虛假物質。
蘭格說,“科學家在檢視資料時,會有一種傾向,試圖驗證自己的想法。最好的科學家試圖證明他們自己是錯的。凱特的天才之處在於,她願意接受失敗並不斷嘗試,而且她能夠回答人們提出的不太聰明的問題。”
蘭格博士希望用mRNA治療腦外科手術後出現血栓的患者,這些血栓通常會導致中風。他的想法是讓血管中的細胞產生一氧化氮,這會擴張血管,但半衰期只有幾毫秒,所以醫生不能直接給病人注射。
在研究中風的分離血管上,他和卡里科博士試驗了mRNA,失敗了。
他們吃力地穿過雪地,來到紐約州布法羅市的一個實驗室裡,用容易中風的兔子做實驗,又失敗了。
然後蘭格博士離開了大學,系主任說自己也要離開了。
卡里科博士又一次沒了實驗室,沒了研究經費。
在影印機旁的偶然會面改變了卡里科的命運,韋斯曼博士碰巧經過,兩個人聊了起來。
卡里科博士回憶說,“我說自己是一名RNA科學家,可以用mRNA製造任何東西。”
韋斯曼正好想製造一種對抗艾滋病毒的疫苗。
卡里科說,“我說,喔,是的,是的,我能做。”
實際上,她挺心虛的,當時對mRNA的研究正停滯不前。卡里科博士可以製造mRNA分子,告訴培養皿中的細胞製造她選擇的蛋白質。但是這種mRNA在活老鼠體內卻不起作用。
“沒人知道原因,”韋斯曼說。“我們只知道老鼠生病了。它們的毛弄皺了,弓起身子,停止進食,停止奔跑。”
原來,免疫系統透過檢測入侵微生物的mRNA來識別它們,併產生炎症反應。科學家們的mRNA注射進去,免疫系統覺得像是病原體來入侵了。
但這個答案帶來了另一個問題,為什麼每個人體內的每個細胞都會製造mRNA,而免疫系統對此視而不見。
卡里科博士想知道啥原因,“為什麼我製造的mRNA顯得這麼扎眼呢?”
實驗的對照最終提供了線索。兩位博士注意到,他們的mRNA引起了免疫過度反應。但是控制分子,另一種人體RNA,所謂的轉移RNA,或tRNA就很幸運。tRNA中一種叫做偽尿嘧啶的分子,能幫助從疫反應的打壓中逃脫。
事實證明,自然產生的人類mRNA也含有這種分子。
將這種分子新增到他們製造的mRNA上,效果也一樣,而且還讓mRNA變得更強壯了,打了雞血一般,引導每個細胞合成10倍的mRNA的蛋白質。
在mRNA中加入偽尿嘧啶,可以保護免受人體免疫系統的傷害,雖然是在基礎科學實驗中發現的一個小點,卻具有令人興奮的應用。這意味著mRNA可以在不引起免疫系統攻擊的情況下,改變細胞的功能。
韋斯曼說,“我們倆都開始寫信要資助,最終沒得到多少。人們對mRNA不感興趣。稽核撥款的人說,mRNA不會是一種很好的治療方法,所以別找麻煩了。”
主流科學期刊也拒絕了他們的研究。這項研究最終發表在了《免疫》(Immunity)上,幾乎沒有引起注意。

兩位博士隨後展示了他們可以誘導動物的體內——是一隻猴子,產生他們選擇的蛋白質。在這個案例中,他們給猴子注射了促紅細胞生成素的mRNA,刺激身體產生紅細胞的蛋白質,結果猴子的紅細胞數量激增。
科學家們認為,同樣的方法也可以用來促使身體制造任何蛋白質藥物,如胰島素、其他激素或一些新的糖尿病藥物。至關重要的是,mRNA還可以用來製造聞所未聞的疫苗。
因為醫生無需將病毒的一部分注射到體內,只需注射mRNA,就會讓細胞只製造出人們需的的病毒那一部分。
韋斯曼說,“我們與製藥公司和風險投資家都聊了,沒人在乎。我們喊啊喊啊,沒人聽。”
不過,最終有兩家生物技術公司注意到了這項研究:美國的Moderna和德國的BioNTech。輝瑞的疫苗是與BioNTech合作的,現在這兩家公司為韋斯曼博士的實驗室提供資金。
“喔,管用”
不久,一種mRNA流感疫苗的臨床試驗開始進行,人們還在努力研製針對鉅細胞病毒和寨卡病毒等病毒的新疫苗,然後是冠狀病毒。
研究人員20年前就知道,任何冠狀病毒的關鍵特徵,都是位於表面的刺突蛋白,這使病毒能夠將自己注射到人類細胞中,這就是mRNA疫苗的靶點。
中國科學家公佈了2020年1月在武漢肆虐的病毒基因序列,各地的研究人員都開始瘋狂工作。BioNTech在數小時內設計出了mRNA疫苗,Moderna只用了兩天時間就完成了設計。
這兩種疫苗的思路,都是將mRNA引入人體內,簡單地指導人類細胞產生新冠病毒的刺突蛋白。免疫系統會發現這種蛋白質,將其視為外來物種,提前學會在新冠病毒出現在體內時攻擊它。
然而,疫苗需要一個脂質泡來包住mRNA,並將其帶到要進入的細胞中。得益於加拿大列顛哥倫比亞大學的皮特·卡利斯在內的多位科學家長達25年的研究成果,這款為mRNA 量身打造的運載工具很快問世。
科學家們還需要從中國研究人員提供的大量基因資料中,分離出病毒的刺突蛋白。美國國立衛生研究院的巴尼·格雷厄姆博士和德克薩斯大學奧斯汀分校的傑森·麥克萊倫博士,很快就解決了這個問題。
11月8日,輝瑞-BioNTech研究的第一個結果出來了,顯示mRNA疫苗對新病毒具有強大的免疫力。
聽到訊息,卡里科博士轉向她的丈夫說,“嘿,管用吧,我就知道。”
為了慶祝,她吃了一整盒巧克力花生,自己吃的。
韋斯曼則和家人一起慶祝,從一家義大利餐廳叫了外賣,他說配了紅酒。
在內心深處,他感到一種敬畏。韋斯曼博士說,“我的夢想一直是在實驗室裡,研發出一些能幫助人類的東西,我已經滿足了我的人生夢想。”
卡里科博士和韋斯曼博士於2020年12月18日在賓夕法尼亞大學接種了疫苗,接種現場記者們蜂擁而至,變成了一場新聞釋出會。
當鏡頭閃動時,卡里科博士開始一反常態地感到不太自然。一位高階管理人員告訴準備打針的醫生和護士,研究疫苗的科學家就在這裡,大家都開始鼓掌。
卡里科博士哭了。
蘭格說,對科學家和整個世界來說,事情本來也會變得很不一樣。
“可能有很多像她一樣失敗的人,”他說。
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