10月2日，欧洲中部时间11时45分（北京时间17时45分），诺贝尔奖委员会宣布，将2023年诺贝尔生理学或医学奖授予Katalin Karikó和Drew Weissman，以表彰他们在
要很好的完整解读今年的诺贝尔生理学或医学奖，需要一定的免疫学和细胞学知识，接下来就逐步的用高中生物学知识来展开解读：
在所有的细胞当中都存在这一个基本的基因表达的中心法则：DNA需要先转录出mRNA到细胞质，人体细胞的细胞器核糖体再利用mRNA为模板合成蛋白质-然后蛋白质来执行承担一定的功能。
蛋白质抗原：病原体进入机体后，其表面一些特定的蛋白质等物质，能够与免疫细胞表面的受体结合，从而引发免疫反应。
这个问题是需要先了解我们人体当中特异性免疫的过程，人体的免疫系统中彻底清除新冠病毒等需要依靠的是细胞免疫和体液免疫两大过程：
虽然看着人体中体液免疫过程图看起来最简单，但是整一个完整的过程的完成需要很长的时间来完成，在这样的一个过程当中需要承受新冠病毒等带来的患病症状的考验，如果这个考验在体液免疫发挥作用之前超过了人体的耐受度，那么情况会滑向生命的结束。（因此现在的医疗主要是支持医疗，以给到人体自身免疫足够的时间）我们得知体液中的抗原就可以引起体液免疫，并且在第二次遇到相同的抗原的时候能迅速的反应并且大幅度的降低人体的患病程度和时间，疫苗的重要原理之一就是取代这里的初次免疫，以使人体对新冠病毒等有更好的免疫力。
病毒除了在体液（细胞外液）中游荡之外，最主要的目的是侵入人体细胞进行繁殖，从而在人体迅速扩散破坏。体液免疫产生的抗体对此很难起到作用，细胞免疫则在靶细胞（被病原体如新冠病毒侵染的靶细胞膜表面的某些分子-主要是蛋白质-会产生一些变化）的作用下而被激活，从而彻底清除病毒，身体逐渐地恢复。同样的这一系列过程也需要一些时间，但是二次免疫也能快速反应从而使病毒能够更快的被彻底清除，疫苗的原理之二就是取代这里的初次免疫，以使人体对新冠病毒等有更好的免疫力。
但并不是所有类型的疫苗都能够具有这两个原理，如我国开发的灭活病毒疫苗只能起到原理一，因此防护力大约在70~80%，而mRNA疫苗由于能够和病毒一样能进入人体细胞，能更充分的利用这两个原理，产生的防护力会更高，双重作用机制，因此能使有效率达到95%以上。
疫情迅速扩散，引发对疫苗的迫切需求，促使新型疫苗研发一再加速。人们见证了mRNA疫苗研发速度快、成本低的潜在优势。加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）的生物学教授Pieter Cullis是这样描述的：“新冠疫苗的迅速发展为我们揭示了人类研发新药的速度能达到什么程度，mRNA疫苗从诞生到投入到正常的使用中甚至只花费了三个月的时间。”
mRNA疫苗制备的理论是可行的，但理论和实践之间永远都存在着距离。摸清了原理，又如何将这种“捷径”落到实处？这一切不能离开2023年诺贝尔奖获得者的几十年的努力：
中心法则的发现，确定了RNA在DNA和蛋白之间扮演着重要的桥梁作用。早在1990年代，科学家将体外转录的mRNA注射到小鼠体内，发现其可在小鼠体内表达，产生相关蛋白且具有剂量依赖性，并能够诱导免疫反应，这也就是mRNA疫苗的雏形。因此当编码抗原蛋白的mRNA被注射进人体后，能够在体内合成抗原蛋白，从而引起人体免疫反应对抗病原体感染，即为mRNA疫苗。
虽然mRNA能发挥疫苗的作用在1990年代就被发现，但是随后的发展并不顺利。
在我们的血液、汗水和眼泪中存在着一种叫做“RNA 酶”的物质，这种酶可以迅速分解细胞外发现的任何 RNA。不列颠哥伦比亚大学的生物工程专家Anna Blakney 这样形容：“在不断的进化中，人类的身体已经学会使用各种手段来检测和防御 RNA 病毒。”以至于它们还未来得及表达所需的蛋白质就被破坏了，那我们想要得到的抵御病毒的免疫反应也就无从说起了。因此，之前大多数生物学家都对 mRNA 疫苗技术持消极态度，更多研究人员将目光集中在基于DNA的疫苗研发上。但到目前为止，DNA 疫苗的各项试验都令人失望，并没有疫苗可以引发强烈的免疫反应。
Karikó 和 Weissman 注意到，树突细胞会把于体外环境转录的 mRNA 识别为外源物质，进而导致树突细胞的激活和炎症信号因子的释放。他们惊讶于为何体外环境转录的 mRNA 会被树突细胞识别，而哺乳动物细胞转录的 mRNA 则并不会引发同样的反应。Karikó 和 Weissman 意识到，树突细胞一定是靠某些重要特征区分了不一样的 mRNA。
Karikó 和 Weissman 探知，哺乳动物细胞中的 RNA 核苷酸碱基常存在化学修饰，而体外环境转录的 mRNA 并非如此。体外环境转录的 mRNA 中碱基修饰的缺失可以解释非预期炎症反应的发生。
功夫不负有心人，在不断的研究中Katalin Karikó惊喜发现mRNA的胞兄tRNA能成功躲过免疫系统的追踪。反复比对mRNA和tRNA后，其中端倪慢慢浮出水面：原来tRNA携带一种反免疫侦查功能的分子，名为伪尿苷。
mRNA 包含四种不同碱基，缩写分别为 A、U、G、C。诺贝尔奖获得者发现了核苷碱基修饰后的 mRNA 可拿来阻断炎症反应的激活（信号分子的分泌），并增加 mRNA 传送至细胞时的蛋白质合成。
在2005年，宾夕法尼亚大学的Katalin Karikó和Drew Weissman成功对mRNA进行化学修饰，使其可以躲避细胞内的免疫检测：将伪尿苷添加到mRNA中，修饰过的mRNA就可潜伏进入细胞，逃逸免疫系统攻击。由于被细胞防御机制破坏的mRNA数目大幅度减少，蛋白质产量增加了近1000倍。卡里科和魏斯曼发表了论文的同时申请了专利。（这一个核心技术专利也是我国以后科研要面临的一个挑战）
在 2008 年和 2010 年发布的后续研究中，Karikó 和 Weissman 阐明了相比未修饰的 mRNA，碱基修饰后的 mRNA 可以明显地增加蛋白合成。这一效应可归结于调节蛋白质合成的酶的激活减少。通过这一些发现，即碱基修饰可以同时降低炎症反应和增加蛋白质合成，Karikó 和 Weissman 根除了 mRNA 临床应用中的关键障碍。
mRNA是一种极为脆弱的分子，人体环境中的酶会很快将它切碎。而且从其性质上看，mRNA分子带有大量负电荷，很难立即进入细胞。就算这些mRNA再怎么能减少免疫反应，再怎么能产生更多蛋白，如果不能进入细胞，那也是白搭。
一个潜在的解决思路是往脂质体中添加带有正电荷的脂类，这正好可以与带有负电荷的核酸形成稳定平衡。但这个思路的短板也很明显——自然界中没有带有阳离子的脂质。
如果使用永久带有正电荷的人造脂质，则会带来非常大的毒性，因为这些脂质会破坏细胞膜结构。MacLachlan博士等科学家的策略是使用可电离的脂质。它们在正常的血液中呈现中性，减少其毒性。而在酸性环境下，这些脂质又能带上正电荷。
此外，这支团队还开发了一种全新的生产技术。他们将脂质溶解在乙醇里，核酸溶解在酸性缓冲液里，再用微流体技术进行混合。当两种液体一接触，就会自发产生纳米脂质颗粒。与脂质体不同，这种纳米脂质颗粒里富含用脂质包裹起来的核酸，十分适合作为递送的载体。这一简洁而优雅的方法，也成了纳米脂质颗粒技术的核心。
当然这还没有完全处理问题。第一代可电离的脂质依旧有着不小的毒性，且这些纳米脂质颗粒的降解速度较慢。如果反复注射，就会在体内富集，引起潜在副作用。于是，来自多家公司的科学家们进行了一系列的后续优化工作。
▲一个脂质纳米颗粒的示意图，内含四种不同的脂类，以及核酸分子（图片来自：参考资料[5]；Credit: Genevant Sciences）
如今，这些用于mRNA疫苗的脂质纳米颗粒包含四种成分：首先是在特定环境下产生正电荷的可电离脂质，能与带有负电荷的mRNA紧密结合；其次是一类聚乙二醇化的脂质，负责稳定纳米颗粒的结构；最后两种分别是磷脂和胆固醇分子，填充纳米颗粒的结构。这四种简单的成分将mRNA包裹起来，不让它们进行降解，并将它们送到细胞之内。
在细胞里，脂质纳米颗粒通过内吞途径，会进入到一种叫做“内体”（类似溶酶体）的细胞器中。在那里，酸性环境会让可电离的脂质带上正电荷。这些正电荷也会改变脂质纳米颗粒的形状，让mRNA能够离开内体，最终进入细胞质，指导蛋白质的合成。
随着各大奖项的陆续揭晓，谁对这项技术具有奠基性贡献的争论变得沸沸扬扬——在诺贝尔奖公布前夕显得很激烈。不过，一向只颁给少数几位科学家的权威奖项难免会漏掉mRNA医学发展史上的诸多贡献者。其实，mRNA疫苗的成功离不开数百位研究人员在30多年里的辛勤付出。
由于 mRNA 可快速、个性设计和合成的特性，其也成为精准医学背景下个性化疫苗的良好解决方案，尤其是对异质性极高的癌症类疾病。除免疫治疗外，mRNA还可以直接表达用来医治疾病的功能蛋白、靶向特定抗原的单克隆抗体、充当细胞治疗过程中的基因编辑手段等。
抗肿瘤mRNA疫苗的思路之一是：如果mRNA能编码癌细胞表达的蛋白，那么把mRNA注射到体内就可以训练免疫系统去攻击这些细胞。
治疗性mRNA药物（疫苗）和普通mRNA疫苗还是有区别的：前者让身体直接生产大量的抗体，后者是通过注入病毒的mRNA来诱导人体产生抗体。疫苗发挥作用只需要极少量的病毒蛋白，而且因为外来蛋白会引发炎症，所以病毒蛋白的生产必须限制在身体的一小部分，比如像疫苗注射一般会选择上臂肌肉。而如果想要人体生产大量抗体的话，需要将大量的mRNA注入血液中。它们几乎全部被肝细胞吸收，由此产生特定的蛋白质（抗体），并将其释放到血液中。从本质上讲，这样的一个过程将肝脏变成了一个生物反应器，用来生产各种蛋白质药物。
可以预见的是，mRNA技术不仅仅能够适用于生产抗体，还可以生产各种其他蛋白质。2021年8月，Moderna 开始对一款新型mRNA进行实验，该 mRNA 可以同时编码两种信号蛋白，一种用来医治自身免疫性疾病，另一种则通过替换有缺陷的酶来治疗遗传性疾病。如果这类试验成功，基于mRNA技术的治疗方法可能会出现爆炸式增长。这将为患者带来极大的福音——不仅药价会变得低廉（相比于蛋白质类药物），所需剂量也会少于直接注射蛋白质给药的剂量。另外，单剂量的 mRNA 能持续生产蛋白质数天，我们还可以人工修饰 mRNA，使其发挥效果的时间更长。
据统计，目前全球共有六款针对癌症的 mRNA 疗法正在进行 II 期临床试验，其中四款是个性化疫苗。2021年，共有71项mRNA 疫苗试验获批开展，而 2018 年只有两项。虽然绝大多数实验仍然是针对传染病的，但人们对mRNA疗法还是抱有相当高的期待。
毫无疑问，mRNA 疫苗和相关疗法具有广阔的前景，在这次新冠疫情中，mRNA疫苗首次推出后不到一年，就已经挽救了数十万人的生命。因此我们大家可以毫不夸张地将mRNA疫苗和之后将随之而来的各种疗法称之为医学革命。
而目前我国从事mRNA研发的企业屈指可数，且几乎都处于起步阶段。究其原因，主要有以下两点：
1、mRNA较高的风险与较低的成熟度无疑首当其冲，而国内过去几年内热衷于仿制药研发也影响了在mRNA领域的投入。
2、与此同时欧美国家却已经在mRNA领域建立了较高的知识产权专利壁垒，对我国mRNA药物领域发展造成了较大的阻力。
华为事件，让国人普遍反思中国的高端芯片制造受制于人的严酷现实，同样的——高端医药和技术的研发也离不开生物学这一基础学科的支持。离不开对人体免疫调节以及细胞的分裂、分化、衰老、癌变的深入分析、更离不开基因和蛋白质等分子的基础研究……
希望国家和国人能更的重视生物以及生物基础研究在国内的发展，21世纪是生命科学的世纪并不是一句空话，而是目前我国目前的生物发展所处水平依旧需要每个方面的研究和追赶，当然也毋庸置疑，我国近年来生物领域的突出成就，如第一个诺贝尔奖屠呦呦等，希望我们也可以科技领先，同时对与高精专技术存在的差距需要有清醒的认识。