廣告10月7日，2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉。因發(fā)現(xiàn)微小RNA（microRNA）及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中的作用，科學(xué)家維克多·安布羅斯（Victor Ambros）和加里·魯夫昆（Gary Ruvkun）獲獎。
什么是微小RNA？它的發(fā)現(xiàn)帶來了什么？為什么此次生理醫(yī)學(xué)獎既讓人意想不到又稱得上實(shí)至名歸？科技日報記者連線采訪了該領(lǐng)域的研究學(xué)者。
令人意想不到，但實(shí)至名歸
每年諾獎揭曉前，都有不同的預(yù)測。今年的預(yù)測依舊圍繞諾獎“風(fēng)向標(biāo)”的諸多獎項(xiàng)進(jìn)行了預(yù)測，包括脂質(zhì)代謝遺傳學(xué)領(lǐng)域、大腦神經(jīng)領(lǐng)域的重磅成果等，已經(jīng)被開發(fā)成大火減肥藥司美格魯肽的GLP-1（胰高血糖素樣肽-1）也被認(rèn)為炙手可熱。
相較于這些領(lǐng)域，微小RNA領(lǐng)域近年來發(fā)展得不溫不火，最早的相關(guān)研究可追溯到40多年前。“微小RNA的發(fā)現(xiàn)為生命科學(xué)的研究提供了得心應(yīng)手的工具，其重要程度堪比大名鼎鼎的基因編輯工具‘CRISPR’（2020年諾貝爾化學(xué)獎）。”北京大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系教授張力勤表示，微小RNA若干年后終于得獎，讓人有些意想不到。
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陸劍也表示，微小RNA的發(fā)現(xiàn)雖然應(yīng)該獲獎，但在今年獲獎卻出乎意料。他介紹，這個領(lǐng)域雖然前些年發(fā)展迅猛，但近年來“流量”和“關(guān)注度”有所下降，不屬于科學(xué)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化的大熱門。此外，2006年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎頒給了RNA干擾，二者屬于同一領(lǐng)域，但RNA干擾從主要論文發(fā)表到獲獎僅用時8年。
“在微小RNA之前，人們進(jìn)行藥物研發(fā)，主要針對蛋白的調(diào)控。有了微小RNA，人們意識到調(diào)控體內(nèi)生命活動，可以‘提前’到蛋白形成之前。”張力勤告訴科技日報記者，這為藥物提供了一種全新的類別，為藥物開發(fā)開拓了新領(lǐng)域，這只是它的獲獎實(shí)至名歸的原因之一。
微小卻偉大，刷新人類認(rèn)知
根據(jù)中心法則，生物的遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。這個過程沒有提到的微小RNA到底起什么作用呢？
“微小RNA是一類小的、非編碼RNA分子，長度約為20—24個核苷酸。”陸劍解釋，此次諾獎成果發(fā)現(xiàn)微小RNA通過與傳遞信息的RNA結(jié)合，“阻止”它的翻譯，進(jìn)而在細(xì)胞生長、發(fā)育、分化及應(yīng)激反應(yīng)等中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)功能。
正是這種調(diào)節(jié)功能的發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家如獲至寶。“人們最初認(rèn)識的RNA承擔(dān)信使、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配工廠的任務(wù)，但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，越來越多RNA人們不知道它的功能，被稱為非編碼（noncoding）RNA。”張力勤說，由于微小RNA的發(fā)現(xiàn)，人們對RNA功能的認(rèn)知實(shí)現(xiàn)了“破冰”，人們發(fā)現(xiàn)大量非編碼RNA執(zhí)行著更重要的生命任務(wù)。
“微小RNA調(diào)控還解釋了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。”陸劍說，一個微小RNA分子能夠靶向數(shù)百個信使RNA，而一個信使RNA分子又能被多個微小RNA識別，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性確保了生命活動發(fā)育功能的精準(zhǔn)有序。后來人們也發(fā)現(xiàn)微小RNA與癌癥、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病有著密切的關(guān)聯(lián)。
微小RNA的發(fā)現(xiàn)讓很多學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域從無到有。“微小RNA開創(chuàng)了精準(zhǔn)靶向治療的先河，讓人們具備了對信使RNA翻譯精確調(diào)控的能力。”張力勤說，微小RNA的出現(xiàn)讓實(shí)驗(yàn)室的研究工具更加豐富，催生出一系列轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的工具，進(jìn)一步助力開展生命科學(xué)和生物醫(yī)藥科學(xué)研究。
“微小RNA有物種特異性的特點(diǎn)，即不同物種間有很大差異。有一小部分微小RNA序列及表達(dá)方式在進(jìn)化中是保守的（在不同物種間保持基本不變），而物種間不保守（存在較大差異）的微小RNA當(dāng)前理解較少。”陸劍表示，基于這一特點(diǎn)，對不保守微小RNA進(jìn)行分析可以揭示微小RNA的起源、演化及與靶基因的共進(jìn)化等規(guī)律，有可能從物種演化的歷史長河中發(fā)現(xiàn)生物性狀創(chuàng)新的機(jī)制，進(jìn)一步理解生命本源。
如果把生命科學(xué)研究比作探索宇宙，那么微小RNA就如某個次元空間的“傳送門”，因?yàn)榇蜷_了它，人類得以刷新認(rèn)知，研究得以開疆拓土。
“隨著信息科學(xué)的發(fā)展，當(dāng)前結(jié)合生物信息學(xué)工具對微小RNA與靶基因相互作用進(jìn)行預(yù)測的研究仍在繼續(xù)。”陸劍表示，雖然已經(jīng)可以對微小RNA的功能進(jìn)行準(zhǔn)確驗(yàn)證，但非常費(fèi)工費(fèi)時，要研究透微小RNA背后的龐大網(wǎng)絡(luò)還需要龐大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)支持。
10月7日，2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉。因發(fā)現(xiàn)微小RNA（microRNA）及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中的作用，科學(xué)家維克多·安布羅斯（Victor Ambros）和加里·魯夫昆（Gary Ruvkun）獲獎。
什么是微小RNA？它的發(fā)現(xiàn)帶來了什么？為什么此次生理醫(yī)學(xué)獎既讓人意想不到又稱得上實(shí)至名歸？科技日報記者連線采訪了該領(lǐng)域的研究學(xué)者。
令人意想不到，但實(shí)至名歸
每年諾獎揭曉前，都有不同的預(yù)測。今年的預(yù)測依舊圍繞諾獎“風(fēng)向標(biāo)”的諸多獎項(xiàng)進(jìn)行了預(yù)測，包括脂質(zhì)代謝遺傳學(xué)領(lǐng)域、大腦神經(jīng)領(lǐng)域的重磅成果等，已經(jīng)被開發(fā)成大火減肥藥司美格魯肽的GLP-1（胰高血糖素樣肽-1）也被認(rèn)為炙手可熱。
相較于這些領(lǐng)域，微小RNA領(lǐng)域近年來發(fā)展得不溫不火，最早的相關(guān)研究可追溯到40多年前。“微小RNA的發(fā)現(xiàn)為生命科學(xué)的研究提供了得心應(yīng)手的工具，其重要程度堪比大名鼎鼎的基因編輯工具‘CRISPR’（2020年諾貝爾化學(xué)獎）。”北京大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系教授張力勤表示，微小RNA若干年后終于得獎，讓人有些意想不到。
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陸劍也表示，微小RNA的發(fā)現(xiàn)雖然應(yīng)該獲獎，但在今年獲獎卻出乎意料。他介紹，這個領(lǐng)域雖然前些年發(fā)展迅猛，但近年來“流量”和“關(guān)注度”有所下降，不屬于科學(xué)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化的大熱門。此外，2006年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎頒給了RNA干擾，二者屬于同一領(lǐng)域，但RNA干擾從主要論文發(fā)表到獲獎僅用時8年。
“在微小RNA之前，人們進(jìn)行藥物研發(fā)，主要針對蛋白的調(diào)控。有了微小RNA，人們意識到調(diào)控體內(nèi)生命活動，可以‘提前’到蛋白形成之前。”張力勤告訴科技日報記者，這為藥物提供了一種全新的類別，為藥物開發(fā)開拓了新領(lǐng)域，這只是它的獲獎實(shí)至名歸的原因之一。
微小卻偉大，刷新人類認(rèn)知
根據(jù)中心法則，生物的遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。這個過程沒有提到的微小RNA到底起什么作用呢？
“微小RNA是一類小的、非編碼RNA分子，長度約為20—24個核苷酸。”陸劍解釋，此次諾獎成果發(fā)現(xiàn)微小RNA通過與傳遞信息的RNA結(jié)合，“阻止”它的翻譯，進(jìn)而在細(xì)胞生長、發(fā)育、分化及應(yīng)激反應(yīng)等中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)功能。
正是這種調(diào)節(jié)功能的發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家如獲至寶。“人們最初認(rèn)識的RNA承擔(dān)信使、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配工廠的任務(wù)，但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，越來越多RNA人們不知道它的功能，被稱為非編碼（noncoding）RNA。”張力勤說，由于微小RNA的發(fā)現(xiàn)，人們對RNA功能的認(rèn)知實(shí)現(xiàn)了“破冰”，人們發(fā)現(xiàn)大量非編碼RNA執(zhí)行著更重要的生命任務(wù)。
“微小RNA調(diào)控還解釋了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。”陸劍說，一個微小RNA分子能夠靶向數(shù)百個信使RNA，而一個信使RNA分子又能被多個微小RNA識別，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性確保了生命活動發(fā)育功能的精準(zhǔn)有序。后來人們也發(fā)現(xiàn)微小RNA與癌癥、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病有著密切的關(guān)聯(lián)。
微小RNA的發(fā)現(xiàn)讓很多學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域從無到有。“微小RNA開創(chuàng)了精準(zhǔn)靶向治療的先河，讓人們具備了對信使RNA翻譯精確調(diào)控的能力。”張力勤說，微小RNA的出現(xiàn)讓實(shí)驗(yàn)室的研究工具更加豐富，催生出一系列轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的工具，進(jìn)一步助力開展生命科學(xué)和生物醫(yī)藥科學(xué)研究。
“微小RNA有物種特異性的特點(diǎn)，即不同物種間有很大差異。有一小部分微小RNA序列及表達(dá)方式在進(jìn)化中是保守的（在不同物種間保持基本不變），而物種間不保守（存在較大差異）的微小RNA當(dāng)前理解較少。”陸劍表示，基于這一特點(diǎn)，對不保守微小RNA進(jìn)行分析可以揭示微小RNA的起源、演化及與靶基因的共進(jìn)化等規(guī)律，有可能從物種演化的歷史長河中發(fā)現(xiàn)生物性狀創(chuàng)新的機(jī)制，進(jìn)一步理解生命本源。
如果把生命科學(xué)研究比作探索宇宙，那么微小RNA就如某個次元空間的“傳送門”，因?yàn)榇蜷_了它，人類得以刷新認(rèn)知，研究得以開疆拓土。
“隨著信息科學(xué)的發(fā)展，當(dāng)前結(jié)合生物信息學(xué)工具對微小RNA與靶基因相互作用進(jìn)行預(yù)測的研究仍在繼續(xù)。”陸劍表示，雖然已經(jīng)可以對微小RNA的功能進(jìn)行準(zhǔn)確驗(yàn)證，但非常費(fèi)工費(fèi)時，要研究透微小RNA背后的龐大網(wǎng)絡(luò)還需要龐大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)支持。
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