2024诺贝尔生理学或医学奖揭晓,microRNA为何摘得桂冠?附MedComm (IF 10.7)系列文章
每年国庆期间,全球科学界的目光总会聚焦于一个备受瞩目的事件——诺贝尔奖的颁布。自1901年首次颁发以来,诺贝尔奖已经成为科学和文学领域内的至高荣誉,象征着对人类探索世界奥秘的最高赞誉。随着2024年诺贝尔奖的揭晓季的到来,从10月7日至14日,各个奖项将逐一揭晓。

MicroRNA蕴藏基因调控之谜——2024 年诺贝尔生理学或医学奖揭晓
北京时间10月7日下午5点30分左右,诺贝尔生理学或医学奖(PHYSIOLOGY OR MEDICINE)作为本年度诺贝尔奖的首个奖项,正式揭晓。

2024年诺贝尔生理学或医学奖被授予美国科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun,以表彰他们发现了microRNA(微小RNA)及其在转录后基因调控中的作用。
●microRNA是什么?这一基础技术到底有何作用?
microRNA(miRNA)是一种小型的非编码RNA分子,它们在细胞中发挥着调控基因表达的重要作用。尽管长度仅有21~23个核苷酸,这些分子却对生命过程有着深远的影响。microRNA通过与目标mRNA精确配对,调控基因的表达,这一过程在转录后水平上进行,可能导致mRNA的降解或阻碍其翻译成蛋白质。
诺贝尔奖委员会对这一“突破性的发现”表示赞赏,并认为它揭示了基因调控的新维度。microRNA的调控作用是细胞控制蛋白质生产的关键机制,这一机制的存在已有数亿年之久,是马萨诸塞大学医学院自然科学教授Victor Ambros和哈佛医学院遗传学教授Gary Ruvkun多年研究的成果。
斯德哥尔摩大学进化基因组学教授Love Dalén强调:“Ambros和Ruvkun的发现对于揭示细胞如何运作以及生物体如何发育具有重要意义,这一发现是开创性的,它几乎影响了生物学和医学的所有领域。”
●细胞如何做不同的事情
“我们染色体中存储的信息可以比作我们体内所有细胞的使用手册。每个细胞都包含相同的染色体,因此每个细胞都包含完全相同的基因组和完全相同的指令集,”委员会在声明中详细介绍了两位获奖科学家的工作。
然而,不同的细胞类型——例如肌肉细胞和神经细胞——具有不同的特征。这两位生物学家的职业生涯都在研究这些差异是如何产生的。
“答案在于基因调控,它允许每个细胞只选择相关的指令。这确保了每种细胞类型中只有正确的基因组处于活跃状态,”委员会说。
microRNA的基因调控有助于日益复杂的生物体的进化。如果基因调控出现问题,就会导致癌症以及人类和其他动物身上发现的其他疾病,如听力丧失和骨骼疾病。
“microRNA与癌症密切相关。目前正在研究如何开发治疗方法或利用microRNA(模拟microRNA或阻断microRNA)来治疗癌症。这其中存在一些技术障碍,所以目前还没有药物问世,”诺贝尔大会秘书长Thomas Perlmann说。
“我们之所以授予该奖项,是因为它对于生理学的基本理解具有根本性的重要性。我们从历史上知道,这些重大发现会转化为临床改进,当然,这需要时间,”Perlmann说。
●从‘oddity’到fundamental discovery
两位生物学家早期的工作是研究秀丽隐杆线虫的基因组成。尽管体型很小,这种线虫却拥有许多特殊的细胞类型,例如神经细胞和肌肉细胞,这些细胞类型也存在于更大、更复杂的动物中,使其成为研究多细胞生物组织如何发育和成熟的有用模型。
“第一个micro RNA是由Victor Ambros于1993年发现的,随后的7年多来,人们一直认为它是一种奇怪的现象,只存在于一种小线虫秀丽隐杆线虫身上,”卡罗琳卡医学院内分泌学教授、诺贝尔医学奖委员会副主席Olle Kämpe说。
委员会表示,1993年的这一发现遭到了“震耳欲聋的沉默”(deafening silence),最初被认为与人类无关,直到Ruvkun发表了他发现的另一种micro RNA,现在已知这种micro RNA存在于整个动物界。
“然后这个领域就爆炸了,”Kämpe说。“现在,在不同生物体中已经发现了数万种以上的micro RNA。”
芝加哥大学海洋生物实验室的高级科学家Joshua Rosenthal表示,microRNA的发现还有助于解释为什么许多生物尽管表现出不同的复杂程度,但基因数量却相似。
“在过去的二十年里,我们对种类繁多的生物的整个基因组进行了测序。一个令人惊讶的结果是,编码一条微小的线虫、一条鱼和一个人所需的基因数量大致相同。如果是这样的话,那么复杂性是如何产生的?”Rosenthal说。
“答案似乎在于:这些基因中的信息就像一盏灯,可以以复杂的方式打开、关闭和调暗。我们现在知道,microRNA曾经被科学家视为阻碍研究其他‘更重要’RNA的污染物而丢弃,但它却是调节几乎每个植物和动物每个组织的每个细胞基因的关键成分,”Rosenthal补充道。

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