我是不白吃2024年10月11日发布:两位美国科学家获得2024年诺贝尔生理学或医学奖，microRNA技术能否推动现代生物学更进一步？｜钛媒体深度才播3集，就全国收视第一，终于不怕剧荒了

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2024年度的诺贝尔生理学或医学奖正式揭晓。

北京时间10月7日17点30分左右，瑞典卡罗琳医学院宣布，将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），以表彰他们发现了micro（微小）RNA及其在转录后基因调控中的作用。

诺贝尔奖委员会表示，两位生物科学家的突破性发现揭示了一种全新的基因调控原理，该原理对于包括人类在内的多细胞生物非常重要。而目前已知人类基因组编码了超过一千个 microRNA。因此，microRNA 对生物体的发育和功能至关重要。

随着两位美国科学家、生物学家安布罗斯和鲁夫昆获得2024年诺贝尔生理学或医学奖，作为在个体发育、细胞凋亡和癌症、糖尿病等诸多疾病扮演关键角色的重要基础技术，这是否将促使microRNA技术广泛形成技术转化落地，从而推动现代生物学更进一步？

microRNA是什么？这一基础技术到底有何作用？

RNA（核糖核酸）作为重要的生物大分子，在细胞中扮演多种角色，其多样性和多功能性使其成为现代生物学研究的一个重要领域，特别是在分子生物学、遗传学和生物技术中能够实现研究和应用，这有助于人类理解生命的基本原理，而且还为癌症等疾病治疗和生物工程提供新的策略和工具。

简单来说，RNA的主要作用包括遗传信息的传递——信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA），以及基因表达的调控的非编码RNA——microRNA（miRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）等。

其中，miRNA正是非编码RNA中的一种。由于它的长度很短，仅有21-23个核苷酸组成，因此，这种非编码小核糖核酸（RNA）分子也被称作微小RNA。

microRNA通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA的降解或翻译抑制。

事实上，人类器官和组织由许多不同的细胞类型组成，所有细胞的 DNA 中都存储有相同的遗传信息，而每个细胞都包含完全相同的基因组和完全相同的指令集。然而，不同的细胞类型，例如肌肉和神经细胞，具有非常不同的特征。这些差异是如何产生的？答案在于基因活性的精确调节，它允许每个细胞只选择相关的指令，确保了每种细胞类型中只有正确的基因组才具有活性。

例如，肌肉细胞、肠道细胞和不同类型的神经细胞能够执行其专门的功能。此外，基因活性必须不断微调，以使细胞功能适应我们身体和环境不断变化的条件。如果基因调控出现问题，可能会导致癌症、糖尿病或自身免疫等严重疾病。因此，了解基因活性的调控一直是几十年来的一个重要目标。

20世纪60年代，研究表明，称为转录因子的特殊蛋白质可以与 DNA 中的特定区域结合，并通过确定产生哪些 mRNA 来控制遗传信息的流动。从那时起，数以千计的转录因子被鉴定出来，也有更多的研究在寻找新的基因调控机制。

获得2024年诺贝尔生理学或医学奖得主安布罗斯，于1953年出生在美国东北部新罕布什尔州，并在哈佛大学获得学士学位、麻省理工学院获得博士学位，目前是哈佛大学医学院的教授，于2007年当选美国国家科学院院士，2011年当选美国艺术与科学学院院士。他的研究主要集中在基因表达调控，特别是小RNA分子如何调控基因表达。2008年，他获得了拉斯克基础医学研究奖。

鲁夫昆1952年出生于加州伯克利，由于父亲工作的原因，他在附近的奥克兰和皮埃蒙特市长大，鲁夫昆小时候对空间科学方面具有崇高热情，他在麻省理工学院获得学士学位，并在哈佛大学获得博士学位，目前是哈佛医学院的教授，同时也是马萨诸塞州综合医院的遗传学家，美国科学院院士。他的研究主要集中在基因表达调控，特别是微小RNA（microRNA）和秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的发育遗传学。

20世纪80年代末，安布罗斯和鲁夫昆是美国哈佛大学教授霍维茨（Robert Horvitz）实验室的博士后研究员，Robert Horvitz 与Sydney Brenner和John Sulston一起获得了2002年诺贝尔奖。

在霍维茨的实验室里，安布罗斯和鲁夫昆研究了一种相对不起眼的 1 毫米长的线虫，即秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）。尽管线虫体型较小，但它拥有许多特殊的细胞类型，例如在更大、更复杂的动物中也发现的神经和肌肉细胞，这使其成为研究多细胞生物中组织如何发育和成熟的有用模型。安布罗斯和鲁夫昆对控制不同基因程序激活时间的基因感兴趣，确保各种细胞类型在正确的时间发育。他们研究了两种蠕虫突变株：lin-4 和 lin-14，它们在发育过程中的基因程序激活时间上表现出缺陷。获奖者希望识别突变基因并了解它们的功能。安布罗斯此前曾表明 lin-4 基因似乎是 lin-14 基因的负调节因子。然而，lin-14 活性如何被阻断尚不清楚。安布罗斯和鲁夫昆对这些突变体及其潜在关系很感兴趣，并着手解开这些谜团。

博士后研究结束后，安布罗斯在他在哈佛大学新建立的实验室中分析了 lin-4 突变体。有条理的作图允许克隆该基因并带来意想不到的发现。lin-4 基因产生一种异常短的 RNA 分子，该分子缺乏蛋白质生成的代码。这些令人惊讶的结果表明，来自 lin-4 的小 RNA 负责抑制 lin-14。这可能如何运作？

与此同时，鲁夫昆在马萨诸塞州总医院和哈佛医学院新建立的实验室中研究了 lin-14 基因的调控。与当时已知的基因调控发挥作用的方式不同，Ruvkun 表明 lin-4 抑制的并不是 lin-14 的 mRNA 产生。这种调节似乎发生在基因表达过程的后期，通过关闭蛋白质生产来实现。实验还揭示了 lin-14 mRNA 中的一个片段对于 lin-4 的抑制是必需的。两位获奖者比较了他们的发现，从而得出了突破性的发现。短 lin-4 序列与 lin-14 mRNA 关键片段中的互补序列相匹配。两位科学家进行了进一步的实验，表明此前未知的 lin-4 microRNA 通过与其 mRNA 中的互补序列结合来关闭 lin-14，从而阻断 lin-14 蛋白的产生。该结果发表于 1993 年《细胞》杂志上的两篇文章中。

这份研究结果起初引发争议，但到了2000 年，当鲁夫昆的研究小组发表了他们发现的另一种 microRNA（由 let-7 基因编码），与 lin-4 不同，let-7 基因高度保守并存在于整个动物界。这篇文章引起了人们的极大兴趣，在接下来的几年里，数百种不同的 microRNA 被鉴定出来，也证明了这一发现的关键作用。

从第一个microRNA发现至今，已经有30个年头。microRNAs在胚胎与个体发育、细胞命运及肿瘤发生发展过程中发挥重要的调控作用。比如，用于生产功能性 microRNA 的细胞机器也可用于在植物和动物中生产其他小 RNA 分子，例如作为保护植物免受病毒感染的一种手段。2006 年诺贝尔奖获得者Andrew Z. Fire和Craig C. Mello描述了 RNA 干扰，即通过向细胞中添加双链 RNA 来使特定 mRNA 分子失活。

而且，microRNA 的异常调节可能导致癌症，并且在人类中发现了microRNA的基因突变，导致先天性听力损失、眼睛和骨骼疾病等疾病。microRNA产生所需的一种蛋白质发生突变会导致 DICER1 综合征，这是一种罕见但严重的综合征，与多种器官和组织的癌症有关。

因此，microRNA的发现不仅大大丰富了生物学家对基因调控的认识，而且microRNA在个体发育、细胞凋亡和癌症、糖尿病等诸多疾病中都扮演着角色。

目前，我们知道已知人类基因组编码了超过一千个 microRNA，并且 microRNA 的基因调控在多细胞生物中是普遍存在的，这对于生物领域的研究至关重要。

122年间共227人获诺贝尔医学奖，其中包括中国诺奖第一人屠呦呦

据悉，诺贝尔生理学或医学奖是诺贝尔奖的六个奖项之一，由瑞典皇家科学院每年颁发给在生命科学和医学领域做出杰出贡献的科学家。

据瑞典著名化学家、企业家、发明家诺贝尔（Alfred Nobel）的遗愿，该奖由诺贝尔基金会管理，由瑞典皇家科学院选出5名成员组成一个委员会来评选出获奖者。

从1901年到2023年，诺贝尔生理学或医学奖共颁发了114次，共227人获奖。未颁发的9年分别是1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941、1942年。

而114次颁奖中，40次为单独获奖者，35次为2人共享，39次为3人共享。其中，最年轻的获奖者是加拿大科学家Frederick G. Banting，1923年因“发现胰岛素”获奖，时年32岁；最年长的获奖者是美国科学家Peyton Rous，1966年因“发现肿瘤诱导病毒”获奖，时年87岁。

自1974年起，诺贝尔奖委员会章程明确规定，诺贝尔奖不颁发给去世科学家，除非去世发生在诺奖委员会发布获奖公告之后。2011年诺贝尔生理学或医学奖是迄今为止唯一的例外。当时诺奖委员会发现，当年获奖者之一Ralph Steinman，在获奖消息公布三天前已经去世。诺奖委员会研究章程后宣布，诺贝尔奖仍然颁发给Ralph Steinman，因为组委会发布获奖公告时并不知晓他的去世消息。

值得一提的是，227位诺贝尔生理学或医学奖得主中，有13位女性。分别是1947年的Gerty Cori，1977年的Rosalyn Yalow，1983年的Barbara McClintock，1986年的Rita Levi-Montalcini，1988年的Gertrude B. Elion，1995年的Christiane Nüsslein-Volhard，2004年的Linda B. Buck，2008年的Françoise Barré-Sinoussi，2009年的Elizabeth H. Blackburn和Carol W. Greider，2014年的May-Britt Moser，2015年的中国科学家屠呦呦，以及2023年的美国科学家Katalin Karikó。

屠呦呦是首个获得诺贝尔生理和医学奖的中国女性科学家、药学家，也被广泛认为是中国诺贝尔奖“第一人”。1972年，86岁的屠呦呦创造性地发现、提取了抗疟药物青蒿素，其发现的青蒿提取物在临床中治愈了30例疟疾患者，随后，团队又迅速完成了青蒿乙醚提取物有效成分的纯化与分离工作，青蒿素从此诞生，而青蒿素抗疟也造福了世界。2015年，她的特殊贡献获得诺贝尔生理学或医学奖，这也是中国中医药成果获得过的国际最高奖项。2016年，屠呦呦获国家最高科学技术奖得主之一，也是有史以来获此殊荣的第一位女性科学家。

另外，有趣的是，诺奖史上有很多“家庭”获得诺贝尔奖项。

其中，夫妇当中，Gerty Cori和Carl Cori夫妇获得1947年的诺贝尔生理学或医学奖；May-Britt Moser和Edvard I. Moser夫妇获得2014年的诺贝尔生理学或医学奖；父子当中，Hans von Euler-Chelpin获得1929年的诺贝尔化学奖，其子Ulf von Euler获得1970年的诺贝尔生理学或医学奖；Arthur Kornberg获得1959年的诺贝尔生理学或医学奖，其子Roger D. Kornberg获得2006年的诺贝尔化学奖；Sune Bergström获得1982年的诺贝尔生理学或医学奖，其子Svante Pääbo获得2022年的诺贝尔生理学或医学奖。兄弟中，Jan Tinbergen获得1969年的诺贝尔经济学奖，其弟Nikolaas Tinbergen获得1973年的诺贝尔生理学或医学奖。

随着2024年诺贝尔奖生理学或医学奖揭晓，诺奖“开奖周”正式启幕，从10月7日到11日，诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖、化学奖、文学奖与和平奖将相继揭晓，比往年要推迟5天左右，而诺贝尔经济学奖将于10月14日公布，而2024诺贝尔奖颁奖仪式将于今年12月10日召开。

以下是过去10年诺贝尔生理学或医学奖得主名单：

2023年——美国科学家Katalin Karikó及Drew Weissman 获奖，获奖理由是他们发现了核苷基修饰，从而开发出了有效的抗新冠COVID-19的mRNA疫苗。

2022年——瑞典科学家Svante Pääbo获奖，获奖理由是“在已灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现”。

2021年——美国科学家David Julius、Ardem Patapoutian获奖，获奖理由是“发现温度和触觉的受体”。

2020年——美英三位科学家Harvey J. Alter、Michael Houghton和Charles M. Rice获奖，获奖理由是“发现丙型肝炎病毒”。

2019年——美英三位科学家William G. Kaelin Jr、Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza获奖，获奖理由是“发现了细胞如何感知和适应氧气的可用性”。

2018年——美国科学家James P. Allision和日本科学家Tasuku Honjo获奖，获奖理由是“发现了抑制负面免疫调节的癌症疗法”。

2017年——三位美国科学家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young获奖，获奖理由是“发现了调控昼夜节律的分子机制”。

2016年——日本科学家Yoshinori Ohsumi获奖，获奖理由是“发现了细胞自噬机制”。

2015年——中国科学家屠呦呦获奖，获奖理由是“有关疟疾新疗法的发现”；另外两位获奖科学家为爱尔兰的William C. Campbell和日本的Satoshi Ōmura，获奖理由是“有关蛔虫寄生虫感染新疗法的发现”。

2014年——美国及挪威三位科学家John OKeefe、May-Britt Moser和Edvard I. Moser获奖，获奖理由是“发现构成大脑定位系统的细胞”。

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