小身材大能量的miRNA缘何摘奖

10月7日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2024年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，屏幕显示奖项得主的照片 新华社 发

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。它们若出了问题，就可能导致疾病。20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（m iRNA）及其在转录后基因调控中的作用。昨天，两位科学家获得2024年诺贝尔生理学或医学奖。

证据扎实的实验

“miRNA后来被证实参与了生物体中几乎所有生物学过程的调控。因此，第一次发现miRNA的这两位科学家获诺贝尔奖可谓实至名归。”复旦大学生科院教授郑丙莲说，维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎两位科学家利用遗传学手段研究聚焦生物体个体发育，从线虫的发育过程中找到干扰幼虫向成虫转变的miRNA，开启了当时全新的非编码RNA研究领域，对发育、遗传、基因编辑等领域都有很大贡献。“两位科学家极具前瞻眼光，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miRNA具有大能量这一特点。”

随着人类和其他模式生物基因组测序完成，科学家后来在绝大部分真核生物（包括植物和动物等各种生命体）中发现了成千上万种miRNA。“miRNA是一种很小的分子，仅有20多个碱基。但是小身材有大能量，它们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。”郑丙莲解释，科学家后来发现，人体内一些miRNA功能失调时就可能生病。植物也一样，miRNA影响着它们种子萌发、开枝散叶、结实、抗病与抗逆的方方面面。

生命科学的蓝海

miRNA是非编码RNA中最早被发现、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。miRNA的发现，对生命科学有着深远的影响。科学家除了为它们绘制图谱，还发现一个miRNA可以调节许多不同基因的表达，一个基因也可以被多个miRNA调节。没有miRNA，细胞和组织就不会正常发育；miRNA的异常调控可能导致机体出现癌症、先天性听力损失、眼和骨骼疾病以及多种罕见病。

围绕miRNA，国内科学家也在开展不少颇具影响力的研究。北京大学生命科学学院陈雪梅教授团队最早发现植物中的miRNA需要被甲基化修饰，鉴定了给miRNA做甲基化修饰的酶，随后在人类等动物体中发现这一现象是保守的；清华大学戚益军教授的课题组最早揭示了不同类型的miRNA在植物体内的分拣机制，随后证明动物的miRNA也有类似机制；郑丙莲团队则围绕负责产生miRNA的酶的调控机制展开研究。如今，特定的miRNA已经在疾病治疗和生物育种领域得到广泛应用。

上海健康医学院基础医学院副教授崔春红认为，这次诺奖是个非常好的风向标。人类基因组DNA中仅有1%—2%是蛋白编码基因，绝大部分DNA以非编码形式发挥功能，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，目前已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。随着科学研究的不断推进，我们发现了非编码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，它们到底是如何发挥作用的，我们仍知之甚少。”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。”

本报记者 易蓉