7年沉寂，诺奖加冕：微小RNA研究获殊荣

被冷落7年终获诺奖：微小RNA，生命调控的“隐藏开关”

2024年10月7日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将今年的诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家Victor Ambros 和 Gary Ruvkun，以表彰他们在发现微小RNA（microRNA）及其在基因调控中的作用方面做出的开创性贡献。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。

微小RNA：基因表达的新调控者

要理解这项发现的重要性，我们需要先了解基因表达的基本过程。在生物学中，DNA 中的遗传信息通过一系列步骤最终产生蛋白质，这些蛋白质是执行生命功能的主要分子。而Ambros 和 Ruvkun 的发现为这个过程增添了一个新的调控层面。

他们发现的微小RNA是一类很短的RNA分子，通常只有20~24个核苷酸长。这些微小分子不产生蛋白质，而是通过影响其他RNA分子来调节基因的活动。我们可以把微小RNA比作一个精密的“音量调节器”。就像我们可以通过调节音响的音量旋钮来控制声音的大小，微小RNA能够精确地调节基因表达的强度和时间。

从线虫到人类的惊人发现

如今，这一重大发现源于Ambros 和 Ruvkun 对一种非常简单的动物——线虫的研究。上世纪80年代，他们在研究线虫生长相关的生理学机制时，偶然发现了一个奇怪的“指挥官”。这个“指挥官”就是 lin-4 基因。

通常，基因的工作是指导细胞制造蛋白质，就像工厂里的设计图纸。但是，lin-4 这个“指挥官”不一样，它不制造蛋白质，而是产生了一种很短的RNA分子。更有趣的是，这个短小的RNA分子似乎能够影响另一个基因lin-14 的工作。

这就好比在一个大工厂里，发现了一个小小的开关，居然能控制整个生产线的运转！

1993年，Ambros 和 Ruvkun 分别发表论文，解释了这个神奇的控制过程。他们发现lin-4 RNA就像一把钥匙，能够与lin-14 基因产生的信使RNA（也就是mRNA，注意其缩写容易与microRNA混淆）的某些部分完美匹配。当这把“钥匙”插入“锁孔”后，就会阻止lin-14 产生蛋白质。

microRNA的发现就像是揭示了生命中的一个隐藏开关，为我们理解生命如何精确调控自己开启了一扇新的大门。然而，这个发现一开始并没有引起太多关注。

直到2000年，Ruvkun 的实验室发现了名为let-7 的第二个微小RNA。让科学家们兴奋的是，let-7不仅存在于线虫中，还在人类和其他动物中被发现。这意味着，微小RNA调控机制在动物进化中具有普遍性和重要性。

微小RNA的广泛作用

随着研究的深入，科学家们发现微小RNA参与调控生物体发育和生理过程的方方面面：

在动物的成长过程中，微小RNA帮助控制各个发育阶段的精确时间。 例如，在线虫从幼虫到成虫的转变过程中，lin-4 和 let-7起着关键作用。微小RNA还参与决定细胞的命运。它们可以稳定特定细胞类型的特征，同时抑制其他细胞类型的基因表达。这对于维持组织的正常功能至关重要。
在成年生物体内，微小RNA帮助维持各种组织的稳态。 它们像一个精密的平衡器，确保细胞内各种基因的表达水平保持在适当的范围内。
当生物遇到环境压力时，某些微小RNA还能帮助细胞做出适当的反应。 它们可以迅速调整基因表达，使细胞能够应对外部变化。

从实验室到临床：微小RNA的医学应用

科学家们已发现，微小RNA的异常与多种疾病有关，包括癌症、心脏病和神经系统疾病等。这为疾病的诊断和治疗提供了新的思路。

在诊断方面，某些微小RNA可以作为疾病的生物标志物。 例如，通过检测血液中某些微小RNA的水平，医生可能在未来更早地发现某些癌症。这种无创的检测方法有望革新疾病的早期诊断。
在治疗方面，科学家们正在探索通过调节特定微小RNA的活性来治疗疾病。例如，在某些癌症中，一些微小RNA的表达异常升高，而另一些则异常降低。通过恢复这些微小RNA的正常水平，可能达到抑制肿瘤生长的效果。

微小RNA还在再生医学领域展现出潜力。研究表明，通过操控某些微小RNA，可以影响干细胞的分化方向，这为组织修复和器官再生提供了新的可能性。

microRNA：从被人冷落到未来可期

微小RNA的发现为我们揭示了生命的一个新维度。就像我们发现了调控基因的一个隐藏开关，这个发现让我们对生命的复杂性有了新的认识。

但是，我们对微小RNA的了解还远远不够。未来，科学家们将继续探索微小RNA的作用机制，寻找更多与疾病相关的微小RNA。同时，如何将实验室的发现转化为临床应用，也是一个重要的研究方向。我们可以期待，基于微小RNA的诊断和治疗方法将在未来几年内取得突破性进展，为人类健康带来更多福音。

参考文献：

Ambros, V. (2008). The functions of animal microRNAs. Nature, 454(7200), 592-597.
Bartel, D. P. (2004). MicroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell, 116(2), 281-297.
Lee, R. C., Feinbaum, R. L., &Ambros, V. (1993). The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell, 75(5), 843-854.
Ruvkun, G. (2001). Glimpses of a tiny RNA world. Science, 294(5543), 797-799.

注意：