基础研究的强大力量
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基础研究的强大力量
菲利普· 耶格尔
科学进展
随着世界从看似无情的 SARS-CoV-2 病毒祸害中挣扎，一线希望的曙光很可能为抵御进一步感染提供屏障。科学研究中出现了一系列疫苗，这些疫苗证明可以抵御多种病毒变种，抑制接种者的严重疾病和死亡。尽管这些疫苗的前景令人难以置信，但仍有一些人不愿接受它们。他们部分表达了对这些疫苗从实验室出现并出现在疫苗接种诊所的明显速度的担忧。
事实上，这些疫苗的根源可以追溯到过去。这些疫苗的成功开发是世界各地科学家通过基础研究取得胜利的故事。然而，在其概念出现时，这项基础研究似乎无法预测我们从今天的疫苗中看到的抗死效果。基础研究有时因缺乏与实际结果的直接联系而受到批评，这些实际结果有利于此类研究的资助者，通常是进行研究的国家的纳税人。问题已经提出：我们为什么要资助科学家进行针对当时似乎与当前社会问题无关的结果的实验？答案是，当今直接造福于公众的关键科学进步通常是由几年甚至几十年前的基础研究促成的。
SARS-CoV-2 病毒 mRNA 疫苗、辉瑞 BioNTech 疫苗和 莫德纳疫苗的开发历史提供了一个有趣的例子。这个故事有力地证明了基础研究在支持具有众多优势的重大科学发现方面发挥的关键作用。这些疫苗的一个关键组成部分是将所需的 mRNA 从体外传送到细胞中的载体，在那里它可以被读取，并通过其编码制成肽。该载体是一种脂质纳米颗粒，它有着令人惊讶的历史。
在 1970 年代后期，脂质多态性领域从世界各地的许多实验室中兴起。在过去的十年中，生物学家和生物物理学家才刚刚达成共识，即脂质双层是细胞膜的基本结构组成部分。1970 年代和 1980 年代对脂质多态性的研究表明，一些源自生物膜的脂质能够形成脂质双层以外的结构。虽然脂质双层仍然是我们理解细胞膜结构的中心，但这种非双层形态为研究膜结构动力学开辟了道路。
一种途径导致了关于来自脂质的新大分子结构的想法的爆炸式增长，这些结构可能封装了具有生物学意义的分子。另一个途径导致对膜融合的更深入了解，例如，流感病毒进入细胞以感染它的过程。所有这些都是基础研究。然而，当时尚不清楚这种基础研究将如何与具有深远影响的实际应用联系起来，即针对全球大流行的疫苗。
开发 mRNA 疫苗面临的基本挑战之一是包装 mRNA 以输送到细胞。容纳 mRNA 的结构必须稳定并保护 mRNA 在血液中循环时不被降解。该结构还必须允许颗粒穿透细胞质膜，将 mRNA 传递到细胞中，在那里它可以通过编码肽合成来发挥作用。上述对脂质形成的结构及其动力学的基础研究为科学家们想象解决这两个挑战提供了灵感。在实际疫苗开发之前几十年的基础研究中了解了脂质多态性，这使得能够有效封装 mRNA 的脂质纳米颗粒的概念成为可能。
疫苗开发的这个例子只是基础研究带来的进步使支持这项工作的国家的人民受益的众多例子之一。通常，这些好处不受人口边界的限制，但最终会影响整个世界人口。为了确保类似的好处延伸到人类的未来，基础研究是关键的基础设施。
注：菲利普·伊格尔。名誉教授。分子和细胞生物
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