原標題：為生命科學研究打開“傳送門”

10月7日，2024年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎揭曉。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，科學家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎獲獎。

什么是microRNA？它的發(fā)現(xiàn)帶來了什么？為什么此次生理學或醫(yī)學獎既讓人意想不到，又稱得上實至名歸？就這些問題，科技日報記者連線采訪了相關領域研究人員。

開拓藥物研發(fā)全新領域

每年諾獎揭曉前，都有不同的預測。今年諾獎預測的“風向標”，包括脂質(zhì)代謝遺傳學、大腦神經(jīng)等領域重磅成果。

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

北京大學生命科學學院教授陸劍也認為，微小RNA的發(fā)現(xiàn)雖然應該獲獎，但在今年獲獎卻出乎意料。他介紹，這個領域雖然前些年發(fā)展迅猛，但近年來“流量”和“關注度”有所下降，不屬于科學研究和應用轉(zhuǎn)化的大熱門。此外，2006年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎頒給了RNA干擾，二者屬于同一領域，但RNA干擾從主要論文發(fā)表到獲獎僅用時8年。

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

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，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。這個過程沒有提到的microRNA到底起什么作用呢？

“microRNA是一類小的、非編碼RNA分子，長度為20—24個核苷酸。”陸劍解釋，此次諾獎成果發(fā)現(xiàn)microRNA通過與傳遞信息的RNA結合，“阻止”它的翻譯，進而在細胞生長、發(fā)育、分化及應激反應中發(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)，讓科學家如獲至寶。“人們最初認為，RNA承擔信使、轉(zhuǎn)運、裝配工廠等任務。但隨著生物技術的發(fā)展，越來越多不知道功能的RNA被發(fā)現(xiàn)，這些RNA被稱為非編碼RNA。”張力勤說，由于microRNA的發(fā)現(xiàn)，人們對RNA功能的認知實現(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。

“microRNA調(diào)控還解釋了基因調(diào)控網(wǎng)絡的復雜性。”陸劍說，一個microRNA分子能夠靶向數(shù)百個信使RNA，而一個信使RNA分子又能被多個microRNA識別，調(diào)控網(wǎng)絡的復雜性確保了生命活動的精準有序。后來人們還發(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聯(lián)。

微小RNA的發(fā)現(xiàn)讓很多學術研究領域從無到有。“microRNA開創(chuàng)了精準靶向治療的先河，讓人們擁有了精確調(diào)控信使RNA的能力。”張力勤說，microRNA讓實驗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，進一步助力生命科學和生物醫(yī)藥相關研究。

“microRNA有物種特異性的特點，即不同物種間有很大差異。有一小部分microRNA序列及表達方式在進化中是保守的（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當前理解較少。”陸劍介紹，基于這一特點，對不保守microRNA進行分析可以揭示microRNA的起源、演化及與靶基因的共進化等規(guī)律，有可能從物種演化的歷史長河中發(fā)現(xiàn)生物性狀創(chuàng)新的機制，進一步理解生命本源。

如果把生命科學研究比作探索宇宙，那么microRNA就如某個次元空間的“傳送門”，因為打開了它，人類得以刷新認知，研究得以開疆拓土。

“隨著信息科學的發(fā)展，當前結合生物信息學工具對microRNA與靶基因相互作用進行預測的研究仍在繼續(xù)。”陸劍說，雖然microRNA的功能已經(jīng)可以準確驗證，但非常費工費時，要弄清microRNA背后的龐大網(wǎng)絡，還需要龐大的計算能力和數(shù)據(jù)支持。

（記者 張佳星）