【来源:科技日报】

科技日报记者 张佳星

10月7日,2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。因发现微小RNA(microRNA)及其在转录后基因调控中的作用,科学家维克多·安布罗斯(Victor Ambros)和加里·鲁夫昆(Gary Ruvkun)获奖。

什么是微小RNA?它的发现带来了什么?为什么此次生理医学奖既让人意想不到又称得上实至名归?科技日报记者连线采访了该领域的研究学者。

令人意想不到,但实至名归

每年诺奖揭晓前,都有不同的预测。今年的预测依旧围绕诺奖“风向标”的诸多奖项进行了预测,包括脂质代谢遗传学领域、大脑神经领域的重磅成果等,已经被开发成大火减肥药司美格鲁肽的GLP-1(胰高血糖素样肽-1)也被认为炙手可热。

相较于这些领域,微小RNA领域近年来发展得不温不火,最早的相关研究可追溯到40多年前。“微小RNA的发现为生命科学的研究提供了得心应手的工具,其重要程度堪比大名鼎鼎的基因编辑工具‘CRISPR’(2020年诺贝尔化学奖)。”北京大学药学院化学生物学系教授张力勤表示,微小RNA若干年后终于得奖,让人有些意想不到。

北京大学生命科学学院教授陆剑也表示,微小RNA的发现虽然应该获奖,但在今年获奖却出乎意料。他介绍,这个领域虽然前些年发展迅猛,但近年来“流量”和“关注度”有所下降,不属于科学研究和应用转化的大热门。此外,2006年诺贝尔生理医学奖颁给了RNA干扰,二者属于同一领域,但RNA干扰从主要论文发表到获奖仅用时8年。

“在微小RNA之前,人们进行药物研发,主要针对蛋白的调控。有了微小RNA,人们意识到调控体内生命活动,可以‘提前’到蛋白形成之前。”张力勤告诉科技日报记者,这为药物提供了一种全新的类别,为药物开发开拓了新领域,这只是它的获奖实至名归的原因之一。

微小却伟大,刷新人类认知

根据中心法则,生物的遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,完成遗传信息的转录和翻译过程。这个过程没有提到的微小RNA到底起什么作用呢?

“微小RNA是一类小的、非编码RNA分子,长度约为20—24个核苷酸。”陆剑解释,此次诺奖成果发现微小RNA通过与传递信息的RNA结合,“阻止”它的翻译,进而在细胞生长、发育、分化及应激反应等中发挥重要调节功能。

正是这种调节功能的发现,让科学家如获至宝。“人们最初认识的RNA承担信使、转运、装配工厂的任务,但随着生物技术的发展,越来越多RNA人们不知道它的功能,被称为非编码(noncoding)RNA。”张力勤说,由于微小RNA的发现,人们对RNA功能的认知实现了“破冰”,人们发现大量非编码RNA执行着更重要的生命任务。

“微小RNA调控还解释了基因调控网络的复杂性。”陆剑说,一个微小RNA分子能够靶向数百个信使RNA,而一个信使RNA分子又能被多个微小RNA识别,调控网络复杂性确保了生命活动发育功能的精准有序。后来人们也发现微小RNA与癌症、神经退行性疾病等多种疾病有着密切的关联。

微小RNA的发现让很多学术研究领域从无到有。“微小RNA开创了精准靶向治疗的先河,让人们具备了对信使RNA翻译精确调控的能力。”张力勤说,微小RNA的出现让实验室的研究工具更加丰富,催生出一系列转录后调控的工具,进一步助力开展生命科学和生物医药科学研究。

“微小RNA有物种特异性的特点,即不同物种间有很大差异。有一小部分微小RNA序列及表达方式在进化中是保守的(在不同物种间保持基本不变),而物种间不保守(存在较大差异)的微小RNA当前理解较少。”陆剑表示,基于这一特点,对不保守微小RNA进行分析可以揭示微小RNA的起源、演化及与靶基因的共进化等规律,有可能从物种演化的历史长河中发现生物性状创新的机制,进一步理解生命本源。

如果把生命科学研究比作探索宇宙,那么微小RNA就如某个次元空间的“传送门”,因为打开了它,人类得以刷新认知,研究得以开疆拓土。

“随着信息科学的发展,当前结合生物信息学工具对微小RNA与靶基因相互作用进行预测的研究仍在继续。”陆剑表示,虽然已经可以对微小RNA的功能进行准确验证,但非常费工费时,要研究透微小RNA背后的庞大网络还需要庞大的计算能力和数据支持。

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