突破性發現microRNA 解答基因調控機制兩美國科學家獲諾貝爾醫學獎

責任編輯：徐樂釗 2024-10-07 23:44:44原創來源：香港商報網

瑞典卡羅琳醫學院7日宣布，將2024年諾貝爾醫學獎授予美國科學家安布羅斯與魯夫坎，以表彰他們發現微小核糖核酸(microRNA)及其在轉錄後基因調控中的作用。評獎委員會指出，兩人發現microRNA，這是一類在基因調控中起重要作用的新型小RNA分子，揭示了一種全新的基因調控原理，對包括人類在內的多細胞生物至關重要，為基因調控揭示了一個全新的維度。

對理解身體運作至關重要

諾貝爾委員會指出，基因資訊透過轉錄（transcription）過程，從DNA流向信使RNA (mRNA)，然後流向細胞機制以產生蛋白質。mRNA在這裏進行調控，以便蛋白質根據DNA內儲存的基因指令來製造。

評獎委員會成員、卡羅琳醫學院教授林納爾松表示，基因調控是一個非常重要的基礎機制，兩名科學家的工作是一項非常重要的基礎性發現，揭示了一種之前未被理解的機制，這對於理解我們身體的運作至關重要。

在1993年，安布羅斯和魯夫坎發表了令人意想不到的發現，描述了基因調控的新水平，結果證明這種調控非常重要。他們發現的微小核糖核酸（microRNA）是一種新型的微小RNA分子，在基因調控中發揮着至關重要的作用。

數十年來，了解基因活動的調控一直是重要目標。如果基因調控出現問題，可能會導致癌症、糖尿病或自體免疫等嚴重疾病。

如果沒有microRNA，細胞和組織就無法正常發育。異常調控可能導致癌症，並且人體內發現的microRNA基因編碼突變，會導致先天性聽力損失、眼睛和骨骼異常等症狀。

諾貝爾委員會在細述兩人的研究時說：「儲存在我們人體染色體中的資訊，可以比喻為我們體內所有細胞的使用手冊。每個細胞都包含相同的染色體，因此每個細胞都包含完全相同的基因組和完全相同的指令集。」

然而，不同的細胞類型，例如肌肉細胞和神經細胞，均具有不同的特徵。這兩位科學家一生都在研究這些差異是如何產生的。

諾貝爾委員會說：「答案就在於基本調控，該機制允許每個細胞只選擇相關的指令。這確保了每種細胞類型中，只有正確的基因組是活躍的。」

安布羅斯和魯夫坎的發現，有助於揭示人類基因組編碼超過1000個microRNA。

隱桿線蟲成研究突破關鍵

安布羅斯及魯夫坎研究名為秀麗隱桿線蟲（C. elegans）的蛔蟲。這種蛔蟲體型偏小，長約1毫米，但擁有大量特殊細胞類型，是學者研究多細胞生物中組織如何發育和成熟的對象。儘管體型微小，這種蟲擁有許多特殊的細胞類型，例如神經和肌肉細胞，這些細胞也存在於體型更大、更複雜的動物中，使其成為研究多細胞生物之組織如何發育和成熟的有用模型。

蛔蟲內的lin-4和lin-14兩種基因引起兩人關注，安布羅斯發現lin-4似乎能抑制lin-14。他其後作研究，發現lin-4基因產生一種異常短的RNA分子，該分子缺乏蛋白質生成的代碼。

魯夫坎同時研究lin-14基因的調控，成果顯示lin-4並非抑制lin-14 mRNA的產生，而是發生在基因表現過程後期，透過停止蛋白質生產來實現。而lin-14 mRNA其中一個片段為抑制lin-4的關鍵。

諾貝爾委員會說明基因調控一旦出現問題，可能導致癌症等疾病。諾貝爾獎X平台

RNA成近年諾獎熱門

去年的諾貝爾醫學獎授予了mRNA技術的開發者匈牙利科學家卡里科和美國同事魏斯曼。這也是連續兩年諾貝爾生理學和醫學獎被授予與基因相關的領域。

此外，從2006年的RNAi，到2020年的CRISPR，再到2024年的microRNA，小分子RNA領域也已經3次獲得諾貝爾獎。

諾獎授予microRNA的基礎研究工作，也有望推動相關的藥物在臨床上的應用。有學者表示，由於不能表達蛋白質，microRNA曾被認為是細胞轉錄中的「廢物」，現在兩位諾獎獲獎者的工作首次發現了microRNA在基因轉錄調控中的重要作用，意義重大。雖然microRNA幾乎參與了細胞中所有重要的生物學過程，與眾多疾病密切相關，但目前以microRNA為靶點的治療藥物研發仍處於早期階段。

此外，目前處於臨床研究階段的microRNA靶點，包括心衰治療的mir132、丙型肝炎（miR-122）等，均尚無明確進展。一個microRNA可同時靶向多種細胞中的多個基因片段，其表達量、位置和時間的差異會帶來不同的調控結果，複雜的microRNA作用機制可能是困擾其臨床轉化的主要因素之一。