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微小 RNA，大大改变！2024 诺贝尔生医奖揭示基因调控新篇章

2024 年诺贝尔生理学或医学奖荣耀地颁发给了两位杰出的科学家——维克多·安布罗斯（Victor Ambros）和盖瑞·鲁夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他们对 microRNA 的发现和研究。他们的工作揭示了一种过去人类一无所知的基因调控机制，不仅颠覆了我们对生物学的理解，还为未来全新的医疗技术开启了大门。那么，什么是 microRNA?它是如何被发现的?又能用来治疗哪些棘手的疾病?

microRNA 是什么?

首先，让我们澄清一个常见的误解：microRN A并非我们熟知的 mRNA（信使 RNA）。microRNA，中文称为微型核糖核酸，是一种长度仅有 20～25 个核苷酸的小型 RNA 分子。与长度动辄数百甚至数千个核苷酸的 mRNA 相比，microRNA 确实名副其实地“微”。

microRNA 本身并不会被转译成蛋白质，但它在基因调控中扮演着关键角色。它能够与特定的 mRNA 结合，抑制或调节这些 mRNA 的转译，从而控制蛋白质的合成。这种调控机制被称为“转录后基因调控”（post-transcriptional gene regulation），是细胞精确控制基因表达的重要方式。

它如何调控基因表现?

在细胞中，DNA 是遗传信息的载体，但它需要通过转录和转译过程才能发挥作用。转录（transcription）是将 DNA 上的遗传信息转录到 mRNA 上，而转译（translation）则是将 mRNA上的信息转译成蛋白质。

然而，microRNA 在转录与转译之间的关键环节发挥了调控作用。它可以与目标 mRNA 分子结合，阻碍或抑制其转译过程，从而控制特定蛋白质的生成。这就像是在烹饪过程中，microRNA 扮演了一个负责调整出菜速度的协调人员，决定了哪道菜（蛋白质）应该在何时上桌（被合成）。

更有趣的是，microRNA 与 mRNA 之间并非一对一的关系。一个 microRNA 可以调控多个 mRNA，而一个 mRNA 也可能受到多个 microRNA 的影响。这种多对多的关系，使得细胞内的基因调控网络极为复杂，但也提供了极大的灵活性，让细胞能够精确地适应内外环境的变化。

microRNA 的发现经过

microRNA 的发现充满了机缘巧合。上世纪 80 年代，安布罗斯和鲁夫昆对基因在不同时序活化的机制深感兴趣。他们选择了秀丽隐桿线虫（C. elegans）作为研究对象，这种微小的线虫体长仅 0.1 厘米，但拥有肌肉、神经等多种细胞类型，且全身透明，非常适合观察和研究。

他们发现，当线虫的 lin-14 基因发生突变时，线虫会跳过幼虫的第一发育阶段，直接进入第二阶段，导致成虫体型较小。而当 lin-4 基因突变时，第一发育阶段会被延长，成虫体型较大。他们推测，lin-4 可能通过抑制 lin-14 的表现来调节线虫的发育。

经过数年的研究，安布罗斯证明了 lin-4 会产生一段不编码蛋白质的短链 RNA，这正是 microRNA。同时，鲁夫昆发现，lin-14 的 mRNA 虽然正常转录，但在转译过程中被抑制，导致基因表达受阻。两人的研究互相印证，揭示了 microRNA 如何通过结合目标 mRNA，控制基因的表达。

然而，这一重要发现并未立即引起广泛关注。当时的科学界普遍认为，这种机制可能仅存在于线虫中，对于其他生物并无意义。直到 2000 年，科学家们在多种生物中发现了类似的 microRNA，证明了这种调控机制的普遍性和重要性。

microRNA 的调控机制直到 2000 年才被证明了它的重要性。

microRNA 可以用于治疗哪些疾病?

microRNA 在生物的生命历程中扮演着重要角色，从胚胎发育、器官功能到老化过程，都与其息息相关。目前，已发现的人类 microRNA 种类可能超过 2500 种，并且这个数字还在不断增加。

在医学领域，microRNA 的发现为多种疾病的治疗带来了新的希望。

1. 癌症治疗

microRNA 与癌症的关系密切。研究发现，某些 microRNA 的异常表达可能导致细胞无限制地增殖，从而形成肿瘤。通过调节这些 microRNA 的表达，有可能抑制癌细胞的生长。目前，已有生物科技公司开始研发基于 microRNA 的抗癌疗法。

2. 神经退行性疾病

在阿兹海默症、帕金森氏症等神经退行性疾病中，microRNA 也被发现参与了病理过程。调节特定的 microRNA，有望减缓疾病的进展，改善患者的生活质量。

3. 心血管疾病

microRNA 在心肌梗塞、心脏衰竭、动脉硬化等心血管疾病中也扮演着关键角色。通过调节相关的 microRNA，有可能促进心肌细胞的再生，恢复心脏功能。

4. 其他疾病

此外，microRNA 还与先天性听力损失、眼科疾病、骨骼疾病、糖尿病、自身免疫疾病等多种疾病相关。研究者们正积极探索 microRNA 在这些领域的治疗潜力。

挑战与未来展望

尽管 microRNA 在医学上具有巨大潜力，但要将其应用于临床治疗，仍然面临着诸多挑战。

1. 脱靶效应

由于 microRNA 可以影响多个目标 mRNA，调节一个 microRNA 可能会对多个基因的表达产生影响，导致不可预测的副作用。如何提高 microRNA 疗法的精准性，减少脱靶效应，是一大难题。

2. 递送系统

microRNA 分子在体内容易被降解，如何将其稳定地运送到目标细胞或组织，是技术上的另一个挑战。需要开发高效、安全的递送系统，确保 microRNA 能够发挥预期的治疗效果。

3. 安全性和有效性评估

任何新的治疗方法都需要经过严格的安全性和有效性评估。microRNA 疗法需要经过大量的临床试验，才能最终应用于临床。

然而，这些挑战并未阻止科学家们的热情。随着技术的不断进步，我们有理由相信，microRNA 疗法将在未来为人类的健康带来重大突破。

microRNA 疗法或许将在未来带来人类医疗上的重大突破。

结语

microRNA 的发现，不仅颠覆了我们对基因表达和调控的传统认识，还为医学领域带来了革命性的变革。2024 年诺贝尔生医奖的颁发，是对安布罗斯和鲁夫昆两位科学家杰出贡献的最高肯定。

未来，随着对 microRNA 研究的不断深入，我们有望开发出更多基于 microRNA 的诊断和治疗方法，为癌症、阿兹海默症、心脏衰竭等棘手疾病带来新的希望。

如果你对生物医学领域感兴趣，或许下一个重大突破将由你来实现。microRNA 的故事告诉我们，即使是最微小的发现，也可能带来巨大的改变。