原標(biāo)題：為生命科學(xué)研究打開“傳送門”

10月7日，2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉。因發(fā)現(xiàn)微小核糖核酸（microRNA）及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中的作用，科學(xué)家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎獲獎(jiǎng)。

什么是microRNA？它的發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了什么？為什么此次生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)既讓人意想不到，又稱得上實(shí)至名歸？就這些問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者連線采訪了相關(guān)領(lǐng)域研究人員。

開拓藥物研發(fā)全新領(lǐng)域

每年諾獎(jiǎng)揭曉前，都有不同的預(yù)測(cè)。今年諾獎(jiǎng)?lì)A(yù)測(cè)的“風(fēng)向標(biāo)”，包括脂質(zhì)代謝遺傳學(xué)、大腦神經(jīng)等領(lǐng)域重磅成果。

相較于這些領(lǐng)域，microRNA領(lǐng)域近年來(lái)發(fā)展不算火熱，最早的相關(guān)研究可追溯到30多年前。“微小RNA的發(fā)現(xiàn)為生命科學(xué)研究提供了得心應(yīng)手的工具，其重要程度堪比大名鼎鼎的基因編輯工具‘CRISPR’（2020年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。”北京大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系教授張力勤告訴記者，microRNA這么多年后才獲得諾獎(jiǎng)，讓人有些意想不到。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陸劍也認(rèn)為，微小RNA的發(fā)現(xiàn)雖然應(yīng)該獲獎(jiǎng)，但在今年獲獎(jiǎng)卻出乎意料。他介紹，這個(gè)領(lǐng)域雖然前些年發(fā)展迅猛，但近年來(lái)“流量”和“關(guān)注度”有所下降，不屬于科學(xué)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化的大熱門。此外，2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了RNA干擾，二者屬于同一領(lǐng)域，但RNA干擾從主要論文發(fā)表到獲獎(jiǎng)僅用時(shí)8年。

“在microRNA被發(fā)現(xiàn)參與基因調(diào)控之前，人們進(jìn)行藥物研發(fā)，主要針對(duì)蛋白質(zhì)的調(diào)控。有了microRNA，人們意識(shí)到調(diào)控體內(nèi)生命活動(dòng)，可以‘提前’到蛋白質(zhì)形成之前。”張力勤說(shuō)，這提供了一種全新的藥物類別，為藥物研發(fā)開拓了新領(lǐng)域，其獲獎(jiǎng)可謂實(shí)至名歸。

催生一系列生物研究工具

根據(jù)中心法則，生物的遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。這個(gè)過(guò)程沒(méi)有提到的microRNA到底起什么作用呢？

“microRNA是一類小的、非編碼RNA分子，長(zhǎng)度為20—24個(gè)核苷酸。”陸劍解釋，此次諾獎(jiǎng)成果發(fā)現(xiàn)microRNA通過(guò)與傳遞信息的RNA結(jié)合，“阻止”它的翻譯，進(jìn)而在細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、分化及應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)功能。

正是這種調(diào)節(jié)功能的發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家如獲至寶。“人們最初認(rèn)為，RNA承擔(dān)信使、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配工廠等任務(wù)。但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多不知道功能的RNA被發(fā)現(xiàn)，這些RNA被稱為非編碼RNA。”張力勤說(shuō)，由于microRNA的發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)RNA功能的認(rèn)知實(shí)現(xiàn)了“破冰”，并發(fā)現(xiàn)大量非編碼RNA執(zhí)行著更重要的生命任務(wù)。

“microRNA調(diào)控還解釋了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。”陸劍說(shuō)，一個(gè)microRNA分子能夠靶向數(shù)百個(gè)信使RNA，而一個(gè)信使RNA分子又能被多個(gè)microRNA識(shí)別，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性確保了生命活動(dòng)的精準(zhǔn)有序。后來(lái)人們還發(fā)現(xiàn)，microRNA與癌癥、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病有著密切關(guān)聯(lián)。

微小RNA的發(fā)現(xiàn)讓很多學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域從無(wú)到有。“microRNA開創(chuàng)了精準(zhǔn)靶向治療的先河，讓人們擁有了精確調(diào)控信使RNA的能力。”張力勤說(shuō)，microRNA讓實(shí)驗(yàn)室的研究工具更加豐富，催生出一系列轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的工具，進(jìn)一步助力生命科學(xué)和生物醫(yī)藥相關(guān)研究。

“microRNA有物種特異性的特點(diǎn)，即不同物種間有很大差異。有一小部分microRNA序列及表達(dá)方式在進(jìn)化中是保守的（在不同物種間保持基本不變），而物種間不保守（存在較大差異）的microRNA當(dāng)前理解較少。”陸劍介紹，基于這一特點(diǎn)，對(duì)不保守microRNA進(jìn)行分析可以揭示microRNA的起源、演化及與靶基因的共進(jìn)化等規(guī)律，有可能從物種演化的歷史長(zhǎng)河中發(fā)現(xiàn)生物性狀創(chuàng)新的機(jī)制，進(jìn)一步理解生命本源。

如果把生命科學(xué)研究比作探索宇宙，那么microRNA就如某個(gè)次元空間的“傳送門”，因?yàn)榇蜷_了它，人類得以刷新認(rèn)知，研究得以開疆拓土。

“隨著信息科學(xué)的發(fā)展，當(dāng)前結(jié)合生物信息學(xué)工具對(duì)microRNA與靶基因相互作用進(jìn)行預(yù)測(cè)的研究仍在繼續(xù)。”陸劍說(shuō)，雖然microRNA的功能已經(jīng)可以準(zhǔn)確驗(yàn)證，但非常費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要弄清microRNA背后的龐大網(wǎng)絡(luò)，還需要龐大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)支持。

（記者 張佳星）