2023年10月2日,瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院諾貝爾獎委員會宣布,匈牙利科學(xué)家卡塔林·卡里科(Katalin Karikó)和美國科學(xué)家德魯·韋斯曼(Drew Weissman)榮膺2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。他們因在核苷堿基修飾方面的發(fā)現(xiàn)被表彰,這些發(fā)現(xiàn)使得新冠疫苗的開發(fā)成為可能。
早在1978年,科學(xué)家們就開始研究利用脂質(zhì)體包裹信使核糖核酸(mRNA)來進(jìn)行疾病治療與預(yù)防的技術(shù)。當(dāng)時,科學(xué)家主要是將mRNA導(dǎo)入動物細(xì)胞中,用來表達(dá)外源性蛋白質(zhì)。而今年諾貝爾獎的兩位科學(xué)家的突破之一就是對核苷酸的堿基修飾。他們將mRNA中的尿嘧啶(U)替換成假尿嘧啶(Ψ),從而降低了mRNA進(jìn)入人體后被免疫系統(tǒng)攻擊的概率。
mRNA疫苗在控制新冠疫情方面發(fā)揮了重要作用。與傳統(tǒng)疫苗相比,mRNA疫苗具有以下優(yōu)勢:高安全性,無需向人體注入病毒,因此相對更安全;生產(chǎn)周期短,一周左右即可完成一批次生產(chǎn),可以在短時間內(nèi)為更多的人提供保護(hù);創(chuàng)下了人類疫苗研發(fā)史上最快的紀(jì)錄。
除了用于新冠疫情防控,mRNA疫苗技術(shù)還可以為未來更多疾病的治療提供新的途徑,尤其是在癌癥預(yù)防和研究方面。mRNA技術(shù)不僅可以用于生產(chǎn)疫苗,還可以將特定的蛋白質(zhì)導(dǎo)入人體細(xì)胞,為基于蛋白質(zhì)的治療方案提供更多可能性。
今年諾貝爾獎的授予將從A-Level生物學(xué)科的角度進(jìn)行深入分析和解讀。以下是今年諾貝爾獎涉及到的一些A-Level知識點(diǎn):
- 蛋白質(zhì)合成(Protein synthesis):蛋白質(zhì)合成是通過細(xì)胞內(nèi)的編碼組合來形成多肽鏈的過程。合成新的多肽鏈需要編碼序列、酶以及信使RNA(mRNA)、核糖體RNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。蛋白質(zhì)合成發(fā)生在細(xì)胞核和核糖體內(nèi),由DNA和RNA調(diào)控。
- 信使RNA(mRNA):mRNA是參與蛋白質(zhì)合成的一種單鏈RNA。mRNA是在轉(zhuǎn)錄過程中由DNA模板合成的。mRNA的作用是將蛋白質(zhì)信息從細(xì)胞核中的DNA傳遞到細(xì)胞質(zhì)中,蛋白質(zhì)制造機(jī)制會讀取mRNA序列,并將每個三堿基密碼子翻譯成相應(yīng)的氨基酸,形成不斷增長的蛋白質(zhì)鏈。
- 尿嘧啶(Uracil):尿嘧啶是RNA中的四種核苷酸堿基之一,其他三種為腺嘌呤(Adenine)、胞嘧啶(Cytosine)和鳥嘌呤(Guanine)。在RNA中,尿嘧啶與腺嘌呤配對。在DNA分子中,用胸腺嘧啶(Thymine)代替了尿嘧啶。
- 抗原(Antigen)和疫苗(Vaccine):抗原是能夠刺激免疫反應(yīng)的物質(zhì),能夠激活淋巴細(xì)胞,即身體抵抗感染的白細(xì)胞。疫苗是一種懸浮著弱化、滅活或碎裂的微生物、毒素或其他生物制品(如抗體、淋巴細(xì)胞或信使RNA)的制劑,主要用于預(yù)防疾病。疫苗可以通過刺激免疫系統(tǒng)攻擊有害物質(zhì)來產(chǎn)生主動免疫力。一旦受到疫苗的刺激,產(chǎn)生抗體的細(xì)胞(稱為B細(xì)胞或B淋巴細(xì)胞)會保持敏感狀態(tài),并在有需要時對有害物質(zhì)做出反應(yīng)。疫苗也可以提供被動免疫力,通過提供由動物或人體捐贈者制造的抗體或淋巴細(xì)胞來產(chǎn)生免疫力。
- 脂質(zhì)體(Liposome):脂質(zhì)體是一個封閉的、球形的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu),形成一個能夠攜帶水溶液的內(nèi)部腔。脂質(zhì)雙層由密集排列的磷脂分子組成。這些分子具有疏水性尾部和親水性頭部區(qū)域。當(dāng)兩個獨(dú)立的膜結(jié)構(gòu)結(jié)合時,疏水性尾部相互吸引,而兩個膜的頭部則被周圍的水吸引。這樣就形成了由磷脂分子構(gòu)成的雙層,使內(nèi)部溶液與外部區(qū)域隔離開來。溶液可以通過脂質(zhì)體運(yùn)輸?shù)叫枰牡胤健?/p>
- 臨床試驗(Clinical trial):臨床試驗是一種研究新測試和治療方法并評估其對人類健康結(jié)果影響的研究。人們自愿參與臨床試驗,以測試包括藥物、細(xì)胞和其他生物制品、手術(shù)、放射學(xué)檢查、設(shè)備、行為治療和預(yù)防護(hù)理等醫(yī)療干預(yù)措施。
在臨床試驗中,有四個階段:
- 第一階段的研究通常在少數(shù)人身上首次測試新藥物,以評估安全劑量范圍并確定副作用。
- 第二階段的研究在第一階段確認(rèn)安全性的基礎(chǔ)上,需要更多的人參與,以監(jiān)測任何不良反應(yīng)。
- 第三階段的研究在更大的人群和不同的地區(qū)和國家進(jìn)行,通常是在新治療獲得批準(zhǔn)之前的最后一步。
- 第四階段的研究在國家批準(zhǔn)后進(jìn)行,需要在更廣泛的人群中進(jìn)行更長時間的測試。
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以上就是今年諾貝爾獎涉及到的一些A-Level生物學(xué)知識點(diǎn)。它們與諾貝爾獎獲獎科學(xué)家的研究成果密切相關(guān),也是同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中的重要知識。希望同學(xué)們能夠通過理解和掌握這些知識,加深對生物學(xué)的理解和應(yīng)用能力。

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