2023年10月2日,瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖委员会宣布,匈牙利科学家卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)和美国科学家德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)荣膺2023年诺贝尔生理学或医学奖。他们因在核苷碱基修饰方面的发现被表彰,这些发现使得新冠疫苗的开发成为可能。
早在1978年,科学家们就开始研究利用脂质体包裹信使核糖核酸(mRNA)来进行疾病治疗与预防的技术。当时,科学家主要是将mRNA导入动物细胞中,用来表达外源性蛋白质。而今年诺贝尔奖的两位科学家的突破之一就是对核苷酸的碱基修饰。他们将mRNA中的尿嘧啶(U)替换成假尿嘧啶(Ψ),从而降低了mRNA进入人体后被免疫系统攻击的概率。
mRNA疫苗在控制新冠疫情方面发挥了重要作用。与传统疫苗相比,mRNA疫苗具有以下优势:高安全性,无需向人体注入病毒,因此相对更安全;生产周期短,一周左右即可完成一批次生产,可以在短时间内为更多的人提供保护;创下了人类疫苗研发史上最快的纪录。
除了用于新冠疫情防控,mRNA疫苗技术还可以为未来更多疾病的治疗提供新的途径,尤其是在癌症预防和研究方面。mRNA技术不仅可以用于生产疫苗,还可以将特定的蛋白质导入人体细胞,为基于蛋白质的治疗方案提供更多可能性。
今年诺贝尔奖的授予将从A-Level生物学科的角度进行深入分析和解读。以下是今年诺贝尔奖涉及到的一些A-Level知识点:
- 蛋白质合成(Protein synthesis):蛋白质合成是通过细胞内的编码组合来形成多肽链的过程。合成新的多肽链需要编码序列、酶以及信使RNA(mRNA)、核糖体RNA和转运RNA。蛋白质合成发生在细胞核和核糖体内,由DNA和RNA调控。
- 信使RNA(mRNA):mRNA是参与蛋白质合成的一种单链RNA。mRNA是在转录过程中由DNA模板合成的。mRNA的作用是将蛋白质信息从细胞核中的DNA传递到细胞质中,蛋白质制造机制会读取mRNA序列,并将每个三碱基密码子翻译成相应的氨基酸,形成不断增长的蛋白质链。
- 尿嘧啶(Uracil):尿嘧啶是RNA中的四种核苷酸碱基之一,其他三种为腺嘌呤(Adenine)、胞嘧啶(Cytosine)和鸟嘌呤(Guanine)。在RNA中,尿嘧啶与腺嘌呤配对。在DNA分子中,用胸腺嘧啶(Thymine)代替了尿嘧啶。
- 抗原(Antigen)和疫苗(Vaccine):抗原是能够刺激免疫反应的物质,能够激活淋巴细胞,即身体抵抗感染的白细胞。疫苗是一种悬浮着弱化、灭活或碎裂的微生物、毒素或其他生物制品(如抗体、淋巴细胞或信使RNA)的制剂,主要用于预防疾病。疫苗可以通过刺激免疫系统攻击有害物质来产生主动免疫力。一旦受到疫苗的刺激,产生抗体的细胞(称为B细胞或B淋巴细胞)会保持敏感状态,并在有需要时对有害物质做出反应。疫苗也可以提供被动免疫力,通过提供由动物或人体捐赠者制造的抗体或淋巴细胞来产生免疫力。
- 脂质体(Liposome):脂质体是一个封闭的、球形的脂质双层结构,形成一个能够携带水溶液的内部腔。脂质双层由密集排列的磷脂分子组成。这些分子具有疏水性尾部和亲水性头部区域。当两个独立的膜结构结合时,疏水性尾部相互吸引,而两个膜的头部则被周围的水吸引。这样就形成了由磷脂分子构成的双层,使内部溶液与外部区域隔离开来。溶液可以通过脂质体运输到需要的地方。
- 临床试验(Clinical trial):临床试验是一种研究新测试和治疗方法并评估其对人类健康结果影响的研究。人们自愿参与临床试验,以测试包括药物、细胞和其他生物制品、手术、放射学检查、设备、行为治疗和预防护理等医疗干预措施。
在临床试验中,有四个阶段:
- 第一阶段的研究通常在少数人身上首次测试新药物,以评估安全剂量范围并确定副作用。
- 第二阶段的研究在第一阶段确认安全性的基础上,需要更多的人参与,以监测任何不良反应。
- 第三阶段的研究在更大的人群和不同的地区和国家进行,通常是在新治疗获得批准之前的最后一步。
- 第四阶段的研究在国家批准后进行,需要在更广泛的人群中进行更长时间的测试。
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以上就是今年诺贝尔奖涉及到的一些A-Level生物学知识点。它们与诺贝尔奖获奖科学家的研究成果密切相关,也是同学们在学习过程中的重要知识。希望同学们能够通过理解和掌握这些知识,加深对生物学的理解和应用能力。
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