2024 年諾貝爾生理學或醫學獎授予了兩位發現microRNA 的遺傳學家,microRNA 是一類微小的 RNA 分子,有助於控制基因在多細胞生物中的表現。埃文卡拉威& 凱瑟琳桑德森 Ewen Callaway & Katharine Sanderson發表在最新一期權威期刊《自然》(Nature)的<<基因調節「microRNA」榮獲諾貝爾醫學獎>
指出,Victor Ambros 和 Gary Ruvkun 發現了一類在控制基因表現中扮演關鍵角色的微小分子。
參與了進化的飛躍,它們與癌症的發生有關
在伍斯特馬薩諸塞大學醫學院工作的維克多·安布羅斯(Victor Ambros) 和波士頓馬薩諸塞州總醫院(MGH) 的加里·魯夫昆(Gary Ruvkun) 分享了卡羅林斯卡諾貝爾大會頒發的1,100 萬瑞典克朗(100 萬美元)獎金研究所在斯德哥爾摩。
MicroRNA 在複雜的生物體中執行多種任務,從胚胎發育到細胞生理學。研究人員推測它們參與了進化的飛躍,例如人類大腦的膨脹,並且它們與癌症和其他疾病的發生有關。
魯夫昆在 10 月 7 日的新聞發布會上表示,他期待在今年稍後的官方頒獎典禮上獲得諾貝爾獎。當他與麻省總醫院生物化學家傑克·索斯塔克(Jack Szostack)一起前往斯德哥爾摩旅行時,他預覽了一場喧鬧的慶祝活動,傑克·索斯塔克與他分享了2009 年醫學諾貝爾獎。 「他們知道如何參加派對,」魯夫昆說。
與蠕蟲一起工作
Ambros 和 Rovkun 是同一組的博士後研究員,於 1993 年發表了他們的第一個關鍵發現。他們發現了兩個基因——lin-4和lin-14——與秀麗隱桿線蟲的發育有關。這些基因的突變會阻礙蛔蟲胚胎的正常發育。 Ambros 發現lin-4基因以某種方式阻斷了lin-14基因的活性,但尚不清楚如何阻斷。 Ambros 在不同的實驗室工作,開始繪製負責產生lin-4 的基因圖譜,而 Ruvkun 最初專注於lin-14。
如何獲得諾貝爾獎:什麼樣的科學家獲得獎牌?
當 Ambros 鑑定出lin-4基因時,他驚訝地發現它並沒有編碼蛋白質,而是產生一條有趣的短鏈 RNA。 Ruvkun 對lin-14基因(確實編碼一種蛋白質)的研究幫助完成了這幅圖景。研究人員發現,lin-4 RNA 鏈(後來稱為 microRNA)附著在一段lin-14信使 RNA 上,阻止蛋白質透過翻譯過程產生。
多年來,這項發現被視為蛔蟲特有的怪癖,與其他生物體沒有太大關聯。這種觀點在 2000 年被打破,當時 Ruvkun 的團隊發現了另一種秀麗隱桿線蟲microRNA,與lin-4不同,它為人類、小鼠和動物界的大多數其他動物所共有。
在記者會上,Ruvkun 回憶起他發現 microRNA 並非蠕蟲獨有的那一刻。由於需要在家中撰寫資助申請分散注意力,他使用慢速撥號數據機來檢查人類基因組草案(仍在研究中)是否包含他的實驗室描述的第二種 microRNA。 “它回來與人類基因組匹配,就像‘天哪,這太棒了’,”他說。
儘管人類基因組包含數百種microRNA(大約600 種不同的microRNA,比任何其他生物體都多),但Ruvkun 長期以來一直對人類和其他哺乳動物似乎拋棄了蝎子、蜱蟲等生物體中存在的許多小RNA分子這一事實感興趣。 「[它們存在於]地球上最厲害的生物體內——這使得我們的小蠕蟲變得很厲害,」他說。
分水嶺時刻
microRNA 在整個生命樹中保守的發現引起了該領域的爆炸性進展。英國劍橋大學的 RNA 生物學家 Eric Miska 說:“那是一個分水嶺,每個人都意識到……我們完全錯過了基因調控的整個層面。” “我們尋找基因的篩子太大了。”
馬薩諸塞州劍橋懷特海德研究所的分子生物學家 David Bartel 表示,對小鼠體內 microRNA 進行突變的研究表明,它們在發育、生理、行為和其他特徵中發揮關鍵作用。但弄清楚單一分子的確切作用卻很棘手。單一 microRNA 及其近親可以改變數百個不同基因的活性,並且許多基因由多個 microRNA 控制。 「它很快就會變得複雜,」巴特爾補充道。
基因組中的一類全新的基因調節因子
microRNA 療法領域仍處於起步階段,但研究人員希望有一天能利用這些主調節因子來識別和治療疾病。 Miska 說,microRNA 藥物正在開發中,但將 RNA 分子輸送到細胞一直是關鍵挑戰。
microRNA 獲得諾貝爾獎對一些研究人員來說是一個令人驚訝的驚喜。 2006年,諾貝爾委員會將醫學或生理學獎授予兩名研究人員,以表彰他們發現小幹擾RNA,這些小幹擾RNA透過不同的機制調節基因,是繼microRNA之後發現的。德國雷根斯堡大學生物化學家 Gunter Meister 表示:“MicroRNA 基因現在被視為我們基因組中的一類全新的基因調節因子。”
「這是一種沒人預料到的全新生理機制,」委員會成員、卡羅林斯卡醫學院內分泌學家 Olle Kämpe 在頒獎典禮上說道。他補充說,這項工作強調了好奇心在研究中的重要性。 「他們看著兩條看起來有點滑稽的蠕蟲,並決定了解其中的原因。然後他們發現了一種全新的基因調控機制。我覺得那很美。
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