科学家新视野-「微型核糖核酸」获诺贝尔奖:从实验室到临床应用的新契机

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今年诺贝尔生理医学奖颁给麻州大学教授维克托.安布罗斯(Victor Ambros)和哈佛医学院教授加里.鲁夫昆(Gary Ruvkun),表扬他们发现微型核糖核酸(microRNA)及其调控基因表达的机制,改变了我们过往对基因调控和致病机转的认识,同时开启了突破性的医疗应用。

目前已知微型核糖核酸会影响胚胎发育和调控各种生理功能,有缺陷或是数量过多、过少的微型核糖核酸,会引起癌症、心血管疾病和神经退化等各式疾病,微型核糖核酸有望成为未来治疗疾病的标靶或当作诊断的标记。

安布罗斯与鲁夫昆研究秀丽隐杆线虫的发育生物学,首先发现线虫体内的一个基因「lin-4」,可以透过微型核糖核酸,抑制另一种蛋白质「LIN-14」的产生。原本以为微型核糖核酸调控基因的方式,仅线虫体内才有,但鲁夫昆在2000年发现人类基因中也有类似线虫的微型核糖核酸,接着其他学者陆续发现,缺少特定的微型核糖核酸可能会造成慢性淋巴球白血病,于是与人类疾病有关的微型核糖核酸更受瞩目,开启了更多微型核糖核酸与疾病的研究。

研究显示,某些微型核糖核酸,例如「miR-34a」和「let-7」,能抑制肿瘤,有些微型核糖核酸(例如「miR-10b」)则会促进癌细胞生长。根据这些研究开发药物,例如模拟微型核糖核酸的药物,或拮抗剂,已成为治疗癌症等疾病的新方向。

目前,已有数种不同疾病的微型核糖核酸药物进入临床试验,包括治疗慢性C型肝炎和治疗心脏衰竭的拮抗剂。微型核糖核酸也可以是多种疾病的生物标记,因为细胞会分泌微型核糖核酸至细胞外的血液和其他体液中,研发可检测体外微型核糖核酸的试剂,成为生技业的重点之一,理想情况下有助各类疾病的早期筛检、病理诊断、药效监测和预后评估。

然而,微型核糖核酸的药物应用仍面临诸多挑战,因为我们还尚未完全理解每一个微型核糖核酸会结合哪些目标基因,所以难以全面性的了解其功能,及评估药物的副作用。此外,因为微型核糖核酸的研究众多,不同研究的取样和技术方法差异大,还需要更多实验去验证微型核糖核酸用于诊断疾病的精准度与可靠性。

未来,人工智慧(AI)的技术有望协助处理大量的微型核糖核酸研究数据,结合其他多层次的生物学数据,如转录体学、蛋白体学和影像资料,进一步提高诊断准确性,并推动个人化精准医疗的发展。

其实2006年得到诺贝尔生理医学奖的两位学者费尔(Andrew Fire)与梅洛(Craig Mello),1998年时也是因研究线虫而发现核糖核酸干扰(RNAi)的机制。如今核糖核酸干扰与微型核糖核酸这两个研究领域都获奖,除了它们的医疗潜力外,对生物基因调控机制的基础研究也是一种鼓励,让人们看到微型核糖核酸,从实验室到临床医学应用所带来的新契机。