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為生命科學(xué)研究打開“傳送門”
2024/10/08 16:02 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 閱讀：1.1萬(wàn)
10月7日,，2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)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(xué)家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎獲獎(jiǎng),。
什么是microRNA,？它的發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了什么,？為什么此次生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)既讓人意想不到，又稱得上實(shí)至名歸,？就這些問題,，科技日?qǐng)?bào)記者連線采訪了相關(guān)領(lǐng)域研究人員。
開拓藥物研發(fā)全新領(lǐng)域
每年諾獎(jiǎng)揭曉前,，都有不同的預(yù)測(cè),。今年諾獎(jiǎng)?lì)A(yù)測(cè)的“風(fēng)向標(biāo)”，包括脂質(zhì)代謝遺傳學(xué),、大腦神經(jīng)等領(lǐng)域重磅成果,。
相較于這些領(lǐng)域，microRNA領(lǐng)域近年來(lái)發(fā)展不算火熱,，最早的相關(guān)研究可追溯到30多年前,。“微小RNA的發(fā)現(xiàn)為生命科學(xué)研究提供了得心應(yīng)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(xué)獎(jiǎng)）,。”北京大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系教授張力勤告訴記者,，microRNA這么多年后才獲得諾獎(jiǎng),，讓人有些意想不到。
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陸劍也認(rèn)為,，微小RNA的發(fā)現(xiàn)雖然應(yīng)該獲獎(jiǎng),，但在今年獲獎(jiǎng)卻出乎意料。他介紹,，這個(gè)領(lǐng)域雖然前些年發(fā)展迅猛,，但近年來(lái)“流量”和“關(guān)注度”有所下降，不屬于科學(xué)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化的大熱門,。此外,，2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了RNA干擾，二者屬于同一領(lǐng)域,，但RNA干擾從主要論文發(fā)表到獲獎(jiǎng)僅用時(shí)8年,。
“在microRNA被發(fā)現(xiàn)參與基因調(diào)控之前，人們進(jìn)行藥物研發(fā),，主要針對(duì)蛋白質(zhì)的調(diào)控,。有了microRNA,，人們意識(shí)到調(diào)控體內(nèi)生命活動(dòng)，可以‘提前’到蛋白質(zhì)形成之前,?！睆埩η谡f，這提供了一種全新的藥物類別,，為藥物研發(fā)開拓了新領(lǐng)域,，其獲獎(jiǎng)可謂實(shí)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?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程,。這個(gè)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(zhǎng)度為20—24個(gè)核苷酸,。”陸劍解釋,，此次諾獎(jiǎng)成果發(fā)現(xiàn)microRNA通過與傳遞信息的RNA結(jié)合,，“阻止”它的翻譯，進(jìn)而在細(xì)胞生長(zhǎng),、發(fā)育,、分化及應(yīng)激反應(yīng)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(xué)家如獲至寶,。“人們最初認(rèn)為,，RNA承擔(dān)信使,、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配工廠等任務(wù),。但隨著生物技術(shù)的發(fā)展,，越來(lái)越多不知道功能的RNA被發(fā)現(xiàn)，這些RNA被稱為非編碼RNA,?！睆埩η谡f，由于microRNA的發(fā)現(xiàn),，人們對(duì)RNA功能的認(rèn)知實(shí)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(wù)。
“microRNA調(diào)控還解釋了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性?！标憚φf,，一個(gè)microRNA分子能夠靶向數(shù)百個(gè)信使RNA，而一個(gè)信使RNA分子又能被多個(gè)microRNA識(shí)別,，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性確保了生命活動(dòng)的精準(zhǔn)有序,。后來(lái)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(guān)聯(lián),。
微小RNA的發(fā)現(xiàn)讓很多學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域從無(wú)到有,?！癿icroRNA開創(chuàng)了精準(zhǔn)靶向治療的先河，讓人們擁有了精確調(diào)控信使RNA的能力,?！睆埩η谡f，microRNA讓實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步助力生命科學(xué)和生物醫(yī)藥相關(guān)研究。
“microRNA有物種特異性的特點(diǎn),，即不同物種間有很大差異,。有一小部分microRNA序列及表達(dá)方式在進(jìn)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(dāng)前理解較少,?！标憚榻B，基于這一特點(diǎn),，對(duì)不保守microRNA進(jìn)行分析可以揭示microRNA的起源,、演化及與靶基因的共進(jìn)化等規(guī)律，有可能從物種演化的歷史長(zhǎng)河中發(fā)現(xiàn)生物性狀創(chuàng)新的機(jī)制,，進(jìn)一步理解生命本源,。
如果把生命科學(xué)研究比作探索宇宙，那么microRNA就如某個(gè)次元空間的“傳送門”,，因?yàn)榇蜷_了它,，人類得以刷新認(rèn)知，研究得以開疆拓土,。
“隨著信息科學(xué)的發(fā)展,，當(dāng)前結(jié)合生物信息學(xué)工具對(duì)microRNA與靶基因相互作用進(jìn)行預(yù)測(cè)的研究仍在繼續(xù)?！标憚φf,，雖然microRNA的功能已經(jīng)可以準(zhǔn)確驗(yàn)證，但非常費(fèi)工費(fèi)時(shí)，要弄清microRNA背后的龐大網(wǎng)絡(luò),，還需要龐大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)支持,。（記者 張佳星）