2024诺贝尔生理学或医学奖揭秘miRNA及其在转录后基因调控中的作用

曾被哈佛放弃，与诺奖失之交臂，终获得2024年诺贝尔生理学或医学奖

文章来源：细胞智谷 作者：RainForest 细胞智谷

刚刚，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分许，2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。美国科学家Victor Ambros及美国科学家Gary Ruvkun获奖，以表彰他们“ 发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”。

microRNA（简称miRNA）虽微小，但能力巨大，可以调控基因表达，对细胞功能、疾病发生及治疗策略均能产生深远影响。

01 miRNA的起源

miRNA的发现可以追溯到30年前。

1993年，维克托·安博斯（Victor Ambros）在深入研究线虫（一种常用的生物学模型生物）的发育过程时，意外发现了一种能够负调控特定mRNA（信使RNA）活性的机制。

这种机制最初被观察到能够影响lin-14 mRNA的活性，随后被证实是由一种特殊的RNA片段——即后来的miRNA所介导的。

这一发现如同一把钥匙，打开了RNA在基因调控中全新作用的大门。在此之前，科学家们普遍认为RNA只是DNA和蛋白质之间的“信使”，而安博斯的发现彻底颠覆了这一观念。

他揭示了miRNA通过不完全的碱基配对来调控靶基因的表达，从而实现了对基因表达的精细调控。

在哈佛大学担任助理教授的岁月里，维克托·安博斯完成了那些如今为他赢得殊荣、而在当时却颇为前卫的研究成果。遗憾的是，他的卓越贡献并未得到哈佛大学当年的赏识，因此未能获得终身教职，最终只能默默告别了这所学府。

有趣的是，几乎同一时期，他的同事加里·鲁弗肯 （Gary Rovkun） 探索出了 lin-4 的3’UTR调控机制。

二者的发现共同开启了miRNA研究的新纪元，为后来的miRNA研究奠定了基础，更为整个生物学领域带来了新的研究视角和思路。

随着研究的深入，越来越多的miRNA被鉴定出来，并且发现它们广泛存在于各种生物体中，包括人类。

尽管安博斯曾因发现miRNA而一度被提名诺贝尔生理或医学奖，但最终未能获奖。当然，这并不影响miRNA作为生物学领域的一项重要发现而广受关注。

在过去的几十年里，科学家们对miRNA的生物发生、功能、编码基因结构以及靶向序列特异性等方面取得了长足的进步。

02 miRNA是什么？

miRNA是一类内源编码的、长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA，相当于DNA或mRNA分子的一小段，它们占哺乳动物基因组的2%左右。

但是它的概念复杂，希望笔者能够尽量用简洁的语言来介绍清它。

miRNA的形成过程相当复杂。

它首先从一个较长的初级转录物（pri-miRNA）开始，经过一系列的剪切和加工，最终变成成熟的miRNA。这个过程中，miRNA的结构也从最初的双链逐渐转变为单链，以便更好地发挥其调控功能。

那么，miRNA究竟是如何工作的呢？

它的主要任务是找到并结合到那些需要被调控的基因上，这些基因被称为靶mRNA。当miRNA与靶mRNA的序列部分互补时，它们就会紧密结合在一起。这种结合会抑制靶mRNA的翻译过程，或者导致其被降解，从而调控基因的表达水平。

通过这种方式，miRNA能够参与调控多种生物过程，包括细胞增殖、分化、凋亡以及代谢等。

据科学家推测，miRNA可能调节着人类三分之一的基因，这意味着它们在维持生物体正常生理功能和疾病发生发展中都发挥着关键作用。

03 miRNA的广泛作用

01药物开发

基于miRNA的疗法是一种新兴的治疗策略，旨在通过恢复或抑制特定miRNA的功能来治疗疾病。

针对miR-122的靶向治疗已经在临床试验中显示出对丙型肝炎病毒（HCV）复制的抑制作用。

02参与疾病发生

miRNA与众多疾病的发生和发展存在着密切的联系，这些疾病包括但不限于癌症、心血管疾病、老年痴呆症以及糖尿病。

鉴于miRNA在体液中不仅稳定存在，而且还易于通过各类技术手段进行检测，因此它们被视为生物标志物的理想选择。

在癌症中，一个显著的特征是miRNA表达的整体下调，医生则可以通过对特定miRNA表达水平的检测，来对疾病进行诊断，评估患者的预后情况，并监测治疗效果。

以miR-21为例，它是目前研究最为深入的癌基因miRNA标志物之一，已在多种癌症中发现其呈现过表达状态。

03药物功效和安全性评估

miRNA也参与了不同器官在药物诱导的毒性中的作用，因此可以利用它们来评估药物的安全性和有效性。

在药物性肝损伤的检测中，已经鉴定出指示肝损伤的肝特异性miRNA，如miR-122。

End写在文末

让我们恭喜Victor Ambros和Gary Ruvkun荣膺此殊荣。他们的发现不仅是科学界的里程碑，更是对人类智慧与探索精神的最好诠释。

在此，我们也向所有为科学事业默默奉献的科学家们致以崇高的敬意。正是有了你们的努力和坚持，我们才能不断揭开自然界的神秘面纱，推动人类文明的进步。

愿人类拥有更多福祉和惊喜。