小身材大能量的微小RNA为何摘奖？｜2024诺贝尔生理学或医学奖解读

如果将生命想象为一本解谜书，正确的基因解码和精细的编辑将指向完美的结局——肌肉、肠道、神经等不同细胞各司其职，维持身体的健康和平衡。但是如果其中出现问题，就可能导致疾病的结局。上世纪90年代，美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎找到了“生命指南”的关键——微小核糖核酸（微小RNA）及其在转录后基因调控中的作用，揭示了基因调控的新层次。今天，两位科学家获得2024年诺贝尔生理学或医学奖。

图说：美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎获得2024年诺贝尔生理学或医学奖来源／诺奖官网（下同）

“微小RNA后来被证实参与了生物体中几乎所有的生物学过程的调控。因此，当初第一次发现微小RNA的这两位科学家终于获得诺贝尔奖，可谓实至名归。”在复旦大学生命科学院教授郑丙莲看来，上世纪90年代，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎两位科学家利用遗传学的手段研究聚焦生物体个体发育，从线虫的发育过程中找到了干扰幼虫向成虫转变的微小RNA，开启了在当时看来全新的非编码RNA这一研究领域，对发育、遗传、基因编辑等领域都极具贡献。“他们是非常有前瞻眼光的，而且两位科学家当年的研究做得相当漂亮，实验设计清晰，证据扎实，完美地展现了微小RNA具有大能量的这一特点。”

图说：首次在线虫上发现微小RNA

从首次发现到随着人类及其它模式生物基因组测序的完成，科学家们后来在绝大部分真核生物中发现成千上万种微小RNA，无论在植物或动物等生命体中都存在。“微小RNA是很小的一种分子，仅包含20多个碱基。但却是‘小身材大能量’，能够靶向众多参与生命体发育调控的转录因子，最终沉默这些靶基因的表达。”郑丙莲教授解释，科学家们后来发现人体内的一些微小RNA功能失调时，疾病就可能发生。同样，对植物来说，微小RNA影响着植物种子萌发、开枝散叶、结实、抗病与抗逆等方方面面。

微小RNA的发现对生命科学具有深远的影响。科学家们除了为微小RNA绘制图谱，还发现，一个微小RNA可以调节许多不同基因的表达，一个基因也可以被多个微小RNA调节，以协调和微调整个基因网络。没有微小RNA，细胞和组织就不会正常发育；微小RNA 的异常调控可能导致癌症、先天性听力损失、眼和骨骼疾病、罕见病等状况。

围绕微小RNA，国内科学家也开展了许多具有影响力的研究。郑丙莲教授介绍，她的导师北京大学生命科学学院陈雪梅课教授团队是最早发现植物中的微小RNA需要被甲基化修饰，并鉴定了给微小RNA进行甲基化修饰的酶，随后在人类等动物体中发现该现象是保守的；同样在微小RNA领域做出杰出工作的还有清华大学戚益军教授，他课题组也是以植物为研究对象，最早揭示了不同类型的微小RNA在体内的分拣机制，随后证明动物的微小RNA同样采取类似机制；郑丙莲自己的团队则是围绕负责产生微小RNA的酶的调控机制开展研究。如今，特定微小RNA已在疾病治疗和生物育种领域得到了广泛的应用。

图说：基因调控细胞多样性和功能

微小RNA是非编码RNA中最早被发现且最重要的类别之一，能够结合靶向mRNA调控其降解，从而影响细胞生长、分化以及代谢等生物过程。上海健康医学院基础医学院副教授崔春红认为，今年诺贝尔奖颁发给这一领域，是一个非常好的风向标。她解释，人类基因组DNA中仅有1%-2%是蛋白编码基因，而绝大部分DNA以非编码形式发挥功能，这些非编码RNA在调控和维持生命活动中扮演着重要角色。“非编码RNA在生物学和医学领域具有重要研究价值，目前发现它们参与调控细胞基因表达、细胞功能和发育等生理病理过程。经过科学研究的不断推进，我们已经发现非编码RNA的丰富性和生物多样性。然而，在这精妙复杂的微观生命网络中，它们具体是如何发挥作用的，仍然知之甚少。”崔春红说，“基础研究领域还有许多未解之谜，这是一片蓝海。目前已经发现一些非编码RNA和疾病表达的相关性，沿着这些方向，未来在肿瘤治疗中寻找潜在靶点和解决方案具有可行性。”

新民晚报记者易蓉

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