發現微RNA，為何能獲盧保獎？

一年一度、備受矚目的盧保獎，照例率先公佈了生理學或醫學獎獲獎名單。

據新華社報導，瑞典卡羅琳醫學院10月7日宣佈，美國科學家辛捷士·岩布路斯和蓋瑞·魯夫坎因發現微小核糖核酸（簡稱微RNA）及其在轉錄後基因調控中的作用而獲得2024年盧保生理學或醫學獎。

這項新發現，對於攻克哪些疾病具有啟發，對人類生活又有何作用？

一種全新的基因調控原理

微RNA或許讓人們感到陌生，但它是生命活動中的重要分子。生命體，如人體有不同的細胞和組織，如肌肉、心臟、大腦，需要由不同的細胞中的染色體（DNA）中的信息來發出指令，編碼產生蛋白質。

產生不同組織和蛋白質的根源在於基因調控，它允許每個細胞只選擇相關的指令，從而確保每種細胞類型中只有正確的基因組是活躍的。

過去認為，RNA有兩類，一種參與編碼蛋白質，即指導合成蛋白質的信使RNA，另一種是不能編碼蛋白質的RNA，稱為非編碼RNA，微RNA是非編碼RNA中的一種。它的長度很短，僅有21-23個核苷酸，故稱為微RNA（miRNA）。

岩布路斯和魯夫坎發現，微RNA是一類在基因調控中起關鍵作用的新型微小分子，並且也間接或直接參與了基因編碼。微RNA與一種或多種信使RNA（mRNA）分子部分互補，從而下調基因表達，包括翻譯抑制。

因此，他們開創性地揭示了一種全新的基因調控原理，後者對包括人類在內的多細胞生物至關重要。

在20世紀80年代，岩布路斯和魯夫坎在秀麗隱杆線蟲中研究了兩種突變的基因lin-4和lin-14。在此之前，岩布路斯已經證明lin-4基因似乎是lin-14基因的負調節因子。然而，lin-14活性是如何被阻斷的尚不清楚。

之後，岩布路斯和魯夫坎又進行了進一步的實驗，表明lin-4微RNA 通過與mRNA 中的互補序列結合來關閉lin-14微RNA，從而阻斷lin-14蛋白的產生。這是一種新的以前未被發現的基因調控原理，由一種以前未知的RNA類型，即微RNA 介導。1993年，這些結果發表在《細胞》雜誌的兩篇文章中。

然而，如同所有新發現和新生事物出現一樣，最初科學界對此保持了沉默，因為這與傳統的從DNA到RNA再到蛋白質的路徑和原則並不一樣，而且一些研究人員認為，這隻不過是秀麗隱杆線蟲的一個基因調控特點，可能與人類和其他更複雜的動物無關。

但在2000年，魯夫坎團隊又發現了由let-7基因編碼的另一種微RNA，之後其他研究人員也發現了多種微RNA，而且單個微RNA 可以調節許多不同基因的表達，相反，單個基因可以被多個微RNA調節，從而協調和微調整個基因網絡。這些發現逐漸改變了人們的看法。現在已知人類基因組編碼，有超過1000個微RNA在起作用。

不只利於預防和治療癌症

發現微RNA有什麼用？

概括地講，微RNA對生物體的發育和功能具有本質上的重要性，可以解釋很多疾病原理，因而可以用以治療疾病，研發疫苗和藥物，還可用以調控作物生長，增加作物產量。

首先，微RNA基因調控已經存在於自然界數億年。這種機制使越來越複雜的生物體能夠更精緻地演化，如促進人的演化，因為沒有微RNA，細胞和組織就無法正常發育，人的肌肉或神經細胞從胚胎期就不能正常發育。

其次，通過微RNA調控可以找到治療疾病的線索和途徑。let-7是目前研究最為廣泛的微RNA之一，研究人員發現，這一微基因在多種腫瘤中表達下調。而且，let-7能夠靶向高遷移率蛋白A2（HMGA2）從而抑制細胞增殖，發揮抑癌基因的作用，有利於預防和治療癌症。

同時，研究發現分化程度越低的細胞，let-7表達水平越低，因而有望作為低分化腫瘤的標誌物，也成為診斷和治療癌症的標誌。更新的研究發現，let-7與食道癌放化療敏感性密切相關，也提供了食道癌治療的新方向和線索。

不只是癌症，許多疾病也與微RNA有關。編碼微RNA的基因突變可導致先天性聽力損失、眼睛和骨骼等器官的疾病。與微RNA相關的一種蛋白質發生突變會導致胸膜肺母細胞瘤家族性腫瘤易感綜合徵（DICER1），是一種罕見但嚴重的綜合徵，與各種器官和組織的癌症有關。

同樣，微RNA也與植物生長有關，由於其有抑制病毒的作用，可以用來保護植物免受病毒感染，以增加作物產量。

總之，微RNA雖小，但不可小覷，其發現對於人類的生命健康與生存發展，都具有深遠意義。

撰稿 / 張田勘（科普作者）