“拿下”诺奖的微RNA有何神奇之处？

2024年诺贝尔生理学或医学奖授予两位美国科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他们发现微RNA（微核糖核酸，microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。

这项突破性发现揭示了生命调控的一个全新维度，对我们理解生命过程具有深远影响。今天请知名科普作者张田勘来聊聊这项曾经坐过多年“冷板凳”的研究，为何能一朝翻身，“拿下”诺贝尔奖？

（1）微RNA被发现具有基因调控功能

要理解这项发现的重要性，需要先了解基因调控的基本过程。

存储在人染色体中的信息，即DNA序列信息，是人体所有细胞的说明书。每个细胞虽然都包含相同的DNA，但它们的行为可以千变万化。比如，一边吃饭一边聊天的人，他身体内的细胞是如何拿着同样的DNA“说明书”来做不同的事情的呢？这其中的奥秘，就藏在基因调控中。

但是，生命体有不同的细胞和组织，包括肌肉、心脏、大脑等，需要由不同细胞中的DNA信息来发出指令，编码产生不同的蛋白质，执行独特功能。比如，肌肉细胞和神经细胞的功能迥异，肌肉细胞的功能是收缩，神经细胞的功能是传递大脑和神经元之间的信息。如果基因调控出了问题，那么就会导致各种疾病，如神经疾病、糖尿病和癌症等。因此，一直以来科学家都想弄清楚基因调控的机制。

过去认为，RNA有两类：一种是参与编码（指导合成）蛋白质的信使RNA（mRNA），另一种是不能编码蛋白质的RNA，即非编码RNA。此次在诺贝尔奖上大放光彩的微RNA（miRNA）是非编码RNA中的一种，它的长度很短，仅有21-23个核苷酸，故而得名。诺贝尔奖得主安布罗斯和鲁夫昆的最大贡献便是，他们发现微RNA是一类在基因调控中起关键作用的新型微小分子，并且也间接或直接参与了基因编码。

（2）微RNA此前曾坐多年“冷板凳”

安布罗斯和鲁夫昆的研究对象是一种1毫米长的秀丽隐杆线虫。这种虫子虽然体型微小，但拥有许多与更大、更复杂动物体内相同的专门细胞类型，如神经细胞和肌肉细胞。而且，它具有寿命短、易于控制生长条件、通体透明、体细胞数目恒定且特定细胞位置固定等优点，是研究发育生物学、遗传学及神经生物学的理想模型。

1993年，两位科学家的研究成果发表在《细胞》杂志上的两篇文章中：安布罗斯发现lin-4（第一个微RNA），鲁夫昆证实这个微RNA通过与靶基因（lin-14）信使RNA结合来抑制翻译的调控机制。

然而，如同所有新发现和新生事物出现并不会立即得到承认一样，科学界对此保持了沉默，因为这与传统的从DNA到RNA再到蛋白质的路径和原则并不一样。而且，一些研究人员认为这只不过是秀丽隐杆线虫的一个基因调控特点，可能与人类和其他更复杂的动物无关。

直到后来，各种微RNA及其协调和微调整个基因网络的研究成果陆续出现，才改变了人们的看法。现在，已知人类基因组编码有超过1000个微RNA在起作用，证明了这是基因调控的一个全新维度，而且，微RNA基因调控在多细胞生物中具有普遍性。

（3）在抗癌和作物生产等方面前景广阔

那么，发现微RNA究竟有什么用呢？概括地讲，微RNA对生物体的发育和功能具有本质上的重要性，可以解释很多疾病原理，因而可以用以治疗疾病，研发疫苗和药物，还可以用以调控作物生长，增加作物产量。

比如，线虫中发现的let-7，就是目前研究最为广泛的微RNA之一，也是一种抑癌基因。研究人员发现，这一微基因在多种肿瘤中表达下调。let-7能够靶向高迁移率蛋白A2，从而抑制细胞增殖，发挥抑癌基因的作用，有利于预防和治疗癌症。而且，分化程度越低的细胞，let-7表达水平越低，这意味着let-7有望作为低分化肿瘤的标志物，帮助诊断和治疗癌症。更新的研究还发现，let-7与食道癌放化疗的敏感性密切相关，提供了食道癌治疗的新线索。

微RNA在科技产业中具有重要作用。利用微RNA可以研发多种药物和疫苗，如治疗各类肝炎和各种癌症的药物。在作物方面，微RNA也具有巨大的生产潜力，其在农作物性状改良和抗逆境方面可作为潜在靶标应用于遗传育种和生产。比如，水稻的抗寒能力就与微R319有关，如果调控微R319，就有可能提高水稻在寒冷地区的产量。

综上所述，微RNA的原创性研究荣获诺贝尔奖是实至名归，不仅打开了一扇理解生命基因调控的大门，还拓展了微RNA这个全新的研究领域。微RNA“个头”虽小，但可堪大用，随着科学家对其调控机制和调控方式的深入认识，未来它在生命科学研究和医学科学领域将大有作为。

供图：视觉中国

来源：北京日报客户端

记者：汪丹