诺贝尔生理学或医学奖,作为科学界的最高荣誉之一,见证了人类在生命科学领域的重大突破。
图1 2024年该奖项授予了科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun,表彰他们揭示了微小RNA(microRNA)的存在和作用,彻底改变了我们对基因表达调控的理解。
这一研究打开了基因调控的新大门,对生物学和医学的理解产生了深远影响。
在发现microRNA之前,大家普遍认为,基因表达调控主要由蛋白质控制,而RNA的主要功能是作为遗传信息的传递工具,从DNA转录到mRNA,再从mRNA翻译成蛋白质。
而microRNA的发现颠覆了基因表达由蛋白质主导的传统观念,揭示了RNA能直接参与基因调控,而不仅是作为遗传信息中介。这开启了RNA功能研究的新篇章,并引发RNA生物学革命。microRNA研究显示,基因调控是复杂层级网络,通过调节表达强度和时机,细胞能够灵活应对环境,对生物体发育、细胞周期调控等至关重要。此外,microRNA的发现还促进了siRNA和piRNA等小分子RNA的研究,它们在基因沉默、免疫和染色质修饰等方面有重要作用,极大的推动了生物学发展。
我们可以将细胞比作一个“蛋白质工厂”,microRNA则是工厂中的“管理员”。当工厂生产过量蛋白质时,microRNA会下达“停产”命令,或直接销毁蛋白质生产的“菜谱”(即mRNA),从而控制蛋白质的产量。这一机制确保细胞资源的有效利用,同时维持生物体的平衡。
从基础到应用:microRNA的潜力
1. 基础生物学的意义
microRNA通过与特定mRNA结合,控制后者的稳定性和翻译效率。如Ruvkun的研究揭示了let-7 microRNA在多个动物中调控基因网络的保守性,证明了microRNA的作用贯穿了生命复杂性全过程。
2. 医学应用的前景
①癌症诊断和治疗:microRNA在许多癌症中表现出异常表达(如miR-21在乳腺癌中的过度表达)。基于microRNA的生物标志物检测方法,能帮助实现早期癌症诊断。
②免疫系统调节:某些microRNA(如miR-150)在B细胞和T细胞的分化过程中发挥核心作用。通过调节这些microRNA的活性,科学家可能开发治疗免疫疾病的新方法。
3. 药物研发和基因编辑
当前研究正在探索如何使用microRNA模拟物和抑制剂来恢复正常的基因调控状态。结合基因编辑技术(如CRISPR/Cas9),未来可能实现对基因调控的精准干预。
从最初的偶然发现到成为基因调控领域的核心内容,microRNA的研究历程展现了科学探索的魅力。2024年诺贝尔生理学或医学奖授予了Victor Ambros和Gary Ruvkun,这一殊荣无疑是对他们个人在科学领域卓越成就的肯定,该成果不仅揭示了遗传调控的新层面,也为未来生物医学研究带来了无限可能。
诺贝尔生理学或医学奖过去10年得主名单
2023年
美国科学家Katalin Karikó和Drew Weissman获奖,“发现核苷基修饰,开发出了有效的对抗COVID-19的mRNA疫苗”
2022年
瑞典科学家Svante Pääbo获奖,“在已灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现”。
2021年
美国科学家David Julius、Ardem Patapoutian获奖,“发现温度和触觉的受体”。
2020年
美英三位科学家Harvey J. Alter、Michael Houghton和Charles M. Rice获奖,“发现丙型肝炎病毒”。
2019年
美英三位科学家William G. Kaelin Jr、Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza获奖,“发现了细胞如何感知和适应氧气的可用性”。
2018年
美国科学家James P. Allision和日本科学家Tasuku Honjo获奖,“发现了抑制负面免疫调节的癌症疗法”。
2017年
三位美国科学家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young获奖,“发现了调控昼夜节律的分子机制”。
2016年
日本科学家Yoshinori Ohsumi获奖,“发现了细胞自噬机制”。
2015年
中国科学家屠呦呦获奖,“有关疟疾新疗法的发现”;另外两位获奖科学家为爱尔兰的William C. Campbell和日本的Satoshi ōmura,“有关蛔虫寄生虫感染新疗法的发现”。
2014年
美国及挪威三位科学家John O'Keefe、May-Britt Moser和Edvard I. Moser获奖,“发现构成大脑定位系统的细胞”。