【觀點】mRNA疫苗推手獲諾貝爾奬!曾是冷門研究,是什麼讓mRNA成救命關鍵?
【觀點】mRNA疫苗推手獲諾貝爾奬!曾是冷門研究,是什麼讓mRNA成救命關鍵?

2023年諾貝爾獎陸續揭曉各領域獎項,按傳統最先揭曉的生理醫學獎(Nobel Prize in Physiology or Medicine),由匈牙利裔美籍的卡里柯(Katalin Karikó)博士與美國科學家魏斯曼(Drew Weissman)醫師共獲殊榮。

這也是生理醫學獎在近年給了病毒學、神經科學與古生物學等領域後,首次將獎項頒給了對新冠疫情有重大貢獻的科學領域。主要希望表彰由卡里柯和魏斯曼所開發的 mRNA 核苷修飾技術,因為有此技術,才使得 mRNA 疫苗能夠成真。

mRNA疫苗推手獲諾貝爾奬.jpg
圖/ nobelprize

諾貝爾獎是世界上最具聲望的學術獎項,對於獲獎者的資格有許多潛在限制。像是盡可能不重複給獎、共享獎座人數不超過三人等潛在規則,以及諾貝爾獎希望能夠獎勵基礎科學的重大進步,而非較受矚目的技術應用,因此有許多獲獎的研究者,甚至在研究發表後四、五十年才獲得肯定。因此 mRNA 疫苗開發技術能夠這麼快就獲得殊榮,連得獎的卡里柯和魏斯曼也都認為「相當訝異」。

mRNA是什麼?

要能清楚解釋 mRNA 的作用,得先從大家較為熟悉的遺傳物質 DNA(去氧核醣核酸)開始。 DNA 是由四種鹼基(分別為A、T、C、G)及五碳醣所組成的巨大分子,多數真核生物體內的 DNA 為雙股螺旋結構,存在於細胞核中,相當穩定,不容易被破壞,因此很適合攜帶大量的遺傳資訊,即便生物變成了化石,DNA 分子也常常能夠穩定存在。

但乘載遺傳資訊的 DNA,並不直接參與身體內的各種生化反應,DNA 需要透過轉錄與轉譯的過程,產生各種蛋白質,才能實際影響操控身體內的各種生化反應。同為諾貝爾生理醫學獎得主的英國生物學家弗朗西斯‧克里克博士(Francis Crick)在一百年前所提出的「中心法則」(central dogma)就提到,為了產生需要的蛋白質,DNA 轉錄(Transcription)的過程,會依據目標蛋白質所對應的基因序列,形成一組 mRNA。

DNA轉錄為mRNA.jpeg
圖/ U.S. National Library of Medicine

mRNA 可以理解成一組短暫將基因序列抄寫出來的筆記,因此又稱為「信使核糖核酸」 ,m 也就是 messenger的意思。這是一種單鏈的小分子,相較於DNA,mRNA是非常不穩定的分子,大約占全身所有 RNA(核糖核酸)的百分之五,是半衰期最短的一種RNA,在合成後數分鐘至數小時就會被分解。 mRNA 唯一的功能就是將DNA的遺傳訊息,從細胞核送到細胞質中的核糖體,以進行轉譯製造出蛋白質。

mRNA的早期研究,為什麼未獲得全球關注?

六○年代後,科學家對「DNA→mRNA→蛋白質」的流程了解得越來越透徹,有許多科學家開始嘗試將外來的 DNA 或 mRNA 直接放進目標細胞,試圖將細胞變成為科學家服務的生化工廠,自行生產各種具有特定功能的蛋白質,直接調控體內的生化反應。

但正如前面所提到的,相較於穩定的 DNA 分子,mRNA 不但對熱敏感,在人體也容易被組織間的酵素或是類鐸受體 (Toll-like receptors/TLRs) 系統偵測到,進一步被分解,甚至還容易誘發嚴重的發炎反應。因此科學界主流早就放棄使用 mRNA 來進行治療,認為雖然使用 mRNA 進行治療理論上可行,但如果無法突破既有的缺點,終究還是不可能的任務。

不被看好的 mRNA 冷門研究,與低潮的科學家相遇

但卡里柯卻從未放棄利用 mRNA 進行治療的可能性。來自匈牙利的卡里柯於1985年移居美國,自從在大學聽了一場與mRNA有關的演講後,一直心心念念著 RNA 有趣的作用機制,因此開啟了長達將近40年的研究之路。成為研究人員後,研究的主題也一直專注在 RNA 與化學合成的領域,但研究的過程卻不順遂。

1990年,卡里柯向任職的賓州大學,提了幾次的研究計畫申請都被拒絕,研究也停滯不前。5年後,卡里柯因為研究遲遲缺乏突破,賓州大學將她從副教授降為助理教授外、甚至還罹患了癌症並與丈夫分隔兩地,學術生涯與人生都遭逢痛苦的低潮。

直到偶然遇見了魏斯曼醫師,魏斯曼慷慨地和卡里柯共享一部分的研究經費,讓卡里柯度過低潮,研究才終於有了重大突破。魏斯曼醫師是生化背景出身的醫學博士,曾獲得美國「新冠疫情總指揮」、前總統首席醫療顧問安東尼‧佛奇的指導,開啟了他對免疫學的強烈興趣。魏斯曼在1997年來到賓州大學,建立了自己的實驗室,對流感、皰疹和愛滋病毒的疫苗研究都有多篇的論文發表,因此兩人這一合作,就是數十年。

修飾 mRNA 技術大放異彩!研究死路是怎麼成為明日之星的?

2005年,卡里柯和魏斯曼發現(Immunity. 2005;23(2):165-175),人體內不同的 RNA 藉由修飾程度不同,可以騙過免疫細胞,而不會引起劇烈的免疫反應。如果能夠具備修飾核苷酸(Nucleotides,組成核酸的基本要素)的能力,那麼也許就能將特定的一段外來 RNA,偷偷送進細胞中,製造出各種想要的蛋白質!

covid-19-vaccine
圖/ Flickr CC by Département des Yvelines

這雖然看似是一個直接的想法,但兩人整整花了三年的時間,才在實驗鼠上導入了一段修飾過的人工螢光蛋白 mRNA。他們發現,如果將 mRNA 上的尿嘧啶(U)以假尿嘧啶(Ψ)取代,就不會被先天性免疫系統的受體辨識到,這段 mRNA 除了能夠讓實驗鼠的細胞穩定地製造出大量的螢光蛋白外,也不會造成劇烈的發炎反應。

卡里柯和魏斯曼更在2006年共同創立了生技公司 RNARx ,由卡里柯擔任了六年的執行長,開發了相關的 RNA 純化技術,並獲得美國政府100萬美元的補助,希望能持續開發相關的研究成果。但賓州大學又再次不看好卡里柯的研究,直接將這項技術的專利賣掉,整個計畫還未能進行更多的臨床試驗就已破滅。

mRNA 疫苗技術快又安全,在疫情間拯救無數性命

雖然兩人創立的 RNARx 未能繼續,但卡里柯從2013年開始除了繼續在賓州大學兼任教授外,開始與 BioNTech RNA Pharmaceuticals 藥廠合作,並且共同發表了 BNT162-b2 的論文(Nature. 2021;595(7868):572-577),參與了 BNT 疫苗的開發過程。而卡里柯和魏斯曼共同持有「去免疫原性、核苷修飾技術」的美國專利,也同時授權給了 BNT 和 Moderna,這也是讓這兩家公司在疫情期間得以順利開發疫苗的關鍵之一。

和其他的疫苗技術相比,mRNA 疫苗有幾大好處:

  • 僅需要擷取特定蛋白質的基因序列,不會放入病毒其他的基因,mRNA 刺激免疫力後,很快就會被分解,安全性高。

  • 以新冠疫苗為例,mRNA 新冠疫苗會在人體內生產所需誘發免疫反應所需的棘蛋白,大幅簡化過去需要在藥廠生產、純化病毒蛋白質的生產流程,使生產速度大為增加。

  • 只要更換目標 mRNA,就能在既有的藥物平台上,開發出能夠應對新變異株或其他病毒的疫苗,縮短進入臨床試驗前準備疫苗的時間。

尤其是生產速度大幅增加這點,同時也大幅降低了藥廠開發的人力成本,讓科學家能夠在不到一年的時間內就製造出高度安全、保護力也高的疫苗,在疫情期間拯救了無數的生命。 即便未來面對新的變異株或是未知的病毒,也可以讓藥廠快速生產新的疫苗,應對不同的使用目的。

延伸閱讀:賣藥到賣保險,破框路更寬!小藥局翻身全美第一秘訣

mRNA疫苗可望治療百病?

全球的科學家之所以能夠在疫情期間快速開發出安全、高效率的 mRNA 疫苗,除了 mRNA 修飾技術外,近年成熟的脂質奈米顆粒(LNP)的藥物遞送平台,也是疫苗是否能夠大量生產的關鍵。也因此,mRNA 疫苗都需要在低溫下配送,才能維持脂質顆粒的完整。脂質奈米顆粒的配方是藥廠的營業秘密,左右了疫苗的保存溫度與 mRNA 配送的準確度,當然也直接影響了 mRNA 疫苗的有效性。

Covid疫苗_BNT疫苗_shutterstock-copy
圖/ Shutterstock

經過新冠疫苗的成功後,mRNA-LNP的平台突然獲得了高度的關注,各種不同的研究主體也突然爆發。除了新冠病毒外,獲獎者之一的魏斯曼醫師,在疫情前也積極利用 mRNA-LNP 的平台,研究愛滋病病毒、皰疹病毒的 mRNA 疫苗,其他像是流感、茲卡病毒或。另外也有不少新創公司積極將此技術平台,產生用來標定特定細胞的蛋白質,希望能夠用來治療多發性硬化症、嚴重肺部疾病、氣喘或甚至是黑色素瘤等癌症。

一度受到科學界忽視的 mRNA 疫苗的前景,在卡里柯博士與魏斯曼醫師對科學的堅持下,如今看來似乎擁有無可限量的發展潛力。

延伸閱讀:開箱「亞洲最大醫藥智慧物流」!大昌華嘉砸10億:你吃的藥是這樣運送的

《數位時代》長期徵稿,針對時事科技議題,需要您的獨特觀點,歡迎各類專業人士來稿一起交流。投稿請寄edit@bnext.com.tw,文長至少800字,請附上個人100字內簡介,文章若採用將經編輯潤飾,如需改標會與您討論。
(觀點文章呈現多元意見,不代表《數位時代》的立場)

責任編輯:林美欣

往下滑看下一篇文章
重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元
重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元

當前資訊爆炸與人工智慧交織的時代,全球豪華電動車壇不乏以規格參數堆疊或繁複華麗行車介面構築而起的新世代車款。然而,當諸多品牌積極將旗下新世代車款朝向「四輪電子產品」為目標發展時,百年造車巨擘 BMW 卻選擇回歸最純粹的造車目標,重新思考要如何以一款全新的車,來定義下個世代的駕馭體驗。

BMW 給出的解答,是一個貫穿品牌歷史、代表革新的名字:Neue Klasse。這不是單一車型的行銷話術,而是一場從零開始、重新定義 Software-Defined Vehicle(SDV,軟體定義汽車)的軟硬體融合革命!

拒當裝上車輪的 iPad!Neue Klasse 建置全新融合架構

將時間軸線拉回 1960 年代,BMW 曾以第一代 Neue Klasse(BMW 1500)打破典範,化解危機並確立超過半世紀的品牌榮耀。1960 年代的 Neue Klasse 是一場深刻影響汽車工業的世紀革新,精準填補了豪車與小車間的市場缺口、開創全球「運動房車」全新級距,更奠定品牌「以駕駛者為中心」的設計語彙,寫下 BMW 接下來半個世紀的靈魂藍圖。發展超過一甲子後,BMW 再次啟用「Neue Klasse」此對於品牌擁有重要意義之傳奇系列。這絕非強調行銷的懷舊或是復刻手法,而是 BMW 期望再次從歷史中汲取經驗,當產業再次面臨典範轉移之際,BMW選擇主動出擊,重新定義自身。Neue Klasse 的誕生,並非賣弄懷舊情緒,而是選擇在電動化與數位化交叉口,主動定義未來的造車標準。

1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇
1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇氣,不僅化解了企業危機,更奠定了半世紀以來豪車市場的典範。
圖/ BMW

過往,汽車或許只是將人們從 A 點運送至 B 點的交通工具;但在數位與電動化浪潮推動下,許多車廠僅將「軟體定義」理解為頻繁的 OTA 升級或介面更換。然而,BMW 認為真正的 SDV 意義,必須是造車思維的全面革新。Neue Klasse 建立在一套全新的軟硬體整合架構上,將電子電氣架構(E/E Architecture)、電驅技術、數位互動與永續生產全面重構。BMW 不是被動的將新科技「塞入」舊車殼,而是從基礎的運算邏輯出發,打造一套能持續進化、且品牌靈魂不滅的新世代移動工具。

簡而言之,Neue Klasse 象徵 BMW 從產品設計、電驅科技、數位互動到生產思維的全面重塑,成為開啟下一個純電百年的關鍵轉型起點。

解開多螢幕堆疊的產業迷思!「全視域顯示系統」重構人機介面

Neue Klasse 如何道出品牌自身對於 SDV 的重新解讀,可以從座艙科技介面談起。當前新能源車市場普遍陷入「多螢幕競速」的迷思,過多、過大的螢幕與複雜的子選單,反而導致駕駛人注意力嚴重分散,成為當代人機介面(HMI / UX)於設計面與使用面向的重大痛點。

BMW 秉持駕馭至上的造車理念,在 Neue Klasse 架構下研發出顛覆性的座艙科技:「BMW Panoramic Vision 全視域顯示系統」。

此項技術突破性的將前擋風玻璃下緣全寬度轉換為高解析度顯示區域。結合 3D 車況抬頭顯示器與駕駛導向懸浮中控螢幕,所有關鍵行車資訊都精準投影於駕駛者最自然的視線水平線上。

配合零層級架構的介面設計與獨家專利塗層,即便在強光直射或戴墨鏡下也能清晰判讀。BMW 運用極致的人體工學與投影技術,將科技巧妙隱形於駕駛體驗之中,讓資訊傳遞回歸直覺與安全。

iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現
iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現「眼不離路、手不離盤」的直覺式駕馭體驗。
圖/ BMW

單一超級大腦即時協調!「Heart of Joy」打造極致動態控制網

傳統車輛的動力、煞車、懸吊與轉向,通常由數十個分散的控制單元(ECU)各自運作,彼此間訊號傳遞的延遲,往往成為純電時代限制操控靈敏度與順暢感的原因。

Neue Klasse 徹底打破這種分散式邏輯,導入了四組中央集中式「超級大腦」。其中,掌管駕馭靈魂的 Heart of Joy 駕趣核心,實現了高達 10 倍的運算速度提升。而這,更是 BMW 重新定義 SDV 的最佳體現。

「10 倍速」背後的真正技術價值,在於 BMW 將底盤控制、動力分配、煞車煞停與轉向演算法,全部整合至同一個高效能系統內進行同步運作。每秒進行高達 1,000 次的超高速精密運算,讓前後軸馬達輸出與動能回收達成毫秒級的完美協調,更令人驚豔的是,日常高達 98% 的煞車都能單靠平順的「動能回收」完成,實體煞車僅在必要時無縫介入。這不僅大幅提升能源效率,更徹底消除了傳統電動車動能回收時的頓挫感。無論是高速過彎的穩定性還是踏板回饋的細致度,都達到傳統架構無法企及的即時性,讓純電駕馭依然充滿悸動與溫度。

全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,
全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,在公路馳騁中完美詮釋純電時代的極致操控。
圖/ BMW

首款跨世代量產結晶 BMW iX3 以產品實績宣告未來已屆

從 1961 年法蘭克福車展上亮相的初代 Neue Klasse,到如今蓄勢待發的新世代純電陣容,跨越六十餘年的時空,車輛的外觀形態與動力心臟或許截然不同,但 BMW 對於「駕馭樂趣」的追求從未改變。

身為 Neue Klasse 架構下的首款純電豪華休旅量產車,全新 BMW iX3 絕非只是一台新車上市,而是 BMW 移動願景的具體實踐。

從設計語言分析,iX3 摒棄繁複飾條,以如隕石雕琢般的一體化線條形塑車身;前臉標誌性的垂直飾光水箱護罩,在致敬經典的同時,巧妙包裹了高階雷達與感測器,達成「形式服從功能」的科技美學。

全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條
全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條與幾何輪弧設計,在傳承經典基因的同時,展現前瞻未來的純電豪華姿態。
圖/ BMW

而在海外市場開賣後短時間內訂單爆發、甚至吸引高比例非 BMW 車主的實績,更強烈證明了市場對於這套跨世代理念的高度認同。

跨越世代的革新之作,即將在台灣市場開啟宣傳與銷售。這不僅是一台新車的登台,更是 BMW 再次向世界宣告:未來無需等待被定義,因為極致的駕馭體驗,始終由 BMW 主動創造。

登入數位時代會員

開啟專屬自己的主題內容,

每日推播重點文章

閱讀會員專屬文章

請先登入數位時代會員

看更多獨享內容

請先登入數位時代會員

開啟收藏文章功能,

請先登入數位時代會員

開啟訂閱文章分類功能,

請先登入數位時代會員

我還不是會員, 註冊去!
追蹤我們
台達電全解讀
© 2026 Business Next Media Corp. All Rights Reserved. 本網站內容未經允許,不得轉載。
106 台北市大安區光復南路102號9樓