2024年诺贝尔生医奖 美国微型核糖核酸2学者获殊荣

2024年诺贝尔生医奖由美国麻大陈氏医学院(UMass Chan Medical School)教授安布罗斯(左)、哈佛大学医学院教授鲁夫昆(右)共享。图为两人在获知得奖后于麻大合影。(路透)

诺贝尔生医奖颁给美国发展生物学家安布罗斯(Victor Ambros)、鲁夫昆(Gary Ruvkun),表彰他们发现微型核糖核酸(microRNA)以及他们在转录后基因调控中扮演的角色,2位学者发现了基因活动如何受到调控的基本原理。

诺贝尔声明稿指出,染色体内储存的资讯可比拟为人体所有细胞的使用手册,每一个细胞拥有相同的染色体,因此每个细胞有同样的基因且获得同样的指令,然而事实是,不同型态的细胞有不同的特征,例如肌肉及神经细胞的特征就相当不同,为何会有这些不同?答案就在于基因调控(gene regulation),基因调控让每个细胞能只选择相关的指令。

安布罗斯及鲁夫昆对不同细胞类型如何发展感兴趣,发现microRNA,microRNA在基因调控中扮演重要角色,他们的发现展现了全新的基因调控原理,对于人类在内的多细胞生物来说相当重要。

miRNA的意外发现及其功能,可以追溯到 20 世纪 80 年代,当时两位博士都是麻州理工学院的博士后研究员,研究lin-4和lin-14基因如何发挥作用调节线虫的发育时间,原本以为lin-4 应该也是一种调控蛋白质,但是一年后,安布罗斯成功分离了lin-4。并且惊讶的发现,该基因物质不是预期的标准调节蛋白,而是一条只有22 个核苷酸的微小非蛋白编码 RNA 链,但是它的影响力却颇大,在其他线虫物种中是保守进一步研发发现它非常的小,可以控制线虫的幼虫按正常步骤发育形,要是lin-14基因突变,则会导致幼虫过早成熟。

lin-14成为第1个被发现的微小RNA,两位博士于1993年将自己的发现刊登在《细胞》杂志上,但是在当时,这份论文看来更像是一件生物奇闻,而不是突破,部分原因是lin-4基因只存在于线虫中。

到了1999 年,其他的生物学家也发现性质类似的微小RNA,并且同一年,鲁夫昆获有了双重发现,他在线虫中发现了第二种微小RNA: let-7,并且let-7在整个动物界(包括人类)中都存在。这也就证明微,微小RNA不仅限於单一种类的线虫。

自从这项发现以来,研究人员开始寻找人类也具备的微小RNA,时至今日已鉴定出近 2,000 个人类具备的微小RNA,并且它们负责调节一半以上的人类基因。

科学家逐渐了解,这些微小RNA与植物和动物的各种重要发育和生理过程有关。目前,微小RNA已确定与多种正常生理活动,或是异常病理活动有关,包括胚胎发育、血球特化、肌肉功能、心脏病和病毒感染的机率等等。

在植物中,微小RNA也参与了多种发育和生理转变,也就是我们所说的「作物驯化」,这解释了玉米是如何从大刍草驯化成玉米,在这过程中,微小RNA发挥关键作用。

安布罗斯(Victor Ambros)1953年出生于美国新罕布夏州汉诺瓦。他于1979年在麻省理工学院(MIT)获得博士学位,并于1979至1985年在该校进行博士后研究。他于1985年成为哈佛大学的主要研究员,1992至2007年间担任达特茅斯医学院教授,目前是麻萨诸塞大学医学院的自然科学教授。

鲁夫昆(Gary Ruvkun)1952年出生于美国加州柏克莱。他于1982年在哈佛大学获得博士学位,并于1982至1985年在麻省理工学院担任博士后研究员。他于1985年成为麻省综合医院及哈佛医学院的主要研究员,现任哈佛医学院遗传学教授。