微小RNA：小小的基因調控者

生命是宇宙中的一大奇跡，控制生命生生不息的密碼是基因。那么，又是什么在控制基因？科學 家發現RNA是基因調控的主要參與者，微小RNA是其中之一。美國科學家維克托·安布羅斯和加里·魯夫坎是微小RNA的發現者，他們因此獲得了2024年諾貝爾生理學或醫學獎。

微小RNA的發現，為我們理解生命的奧秘開啟了一扇嶄新的大門。

什么是微小RNA

RNA的中文名為核糖核酸，它們是生物體內一類極其重要的生物大分子。RNA不僅種類繁多，而且其結構也比DNA（脫氧核糖核酸）要復雜得多。RNA在蛋白質生物合成中扮演著 重要角色，對基因表達和細胞功能進行調 節，并在生物進化中起重要作用。

在微小RNA被發現之前，科學家對基因調 控已經進行了長期研究。基因調控是生物體 內控制基因表達的機制，是遺傳學研究的重 要領域。傳統觀念認為，基因調控的主要過 程是基因的轉錄和信使RNA的翻譯。然而，隨 著研究不斷深入，人們逐漸意識到，基因調 控遠比想象的復雜。如今，科學家已經認識 到，微小RNA在基因調控中發揮著不可或缺的 作用。

微小RNA是RNA大家族中的一員，它們是 由19～24個核苷酸組成的單鏈分子，其長度 只有7納米左右。它們雖然不直接編碼蛋白 質，但是在調控基因方面能力非凡。科學家 估計，在哺乳動物的基因中，大約有30%編碼 蛋白質的基因受到微小RNA的調控。有趣的是，一個微小RNA可以調控許多不同基因的表達，而一個基因也可能受到多個微小RNA的調 控，這種默契的配合讓生命的運轉更加精確 和高效。

目前，科學家在生物體內發現了數千種 微小RNA。從綠油油的植物到活蹦亂跳的動物，從低等的細菌到高等的人類，微小RNA 無處不在。從細胞的分化凋亡到機體的生長 發育，從植物的茁壯成長到動物的免疫防 御，都有微小RNA忙碌的“身影”。可以說，微小RNA是生命大戲中不可或缺的重要角色。

發現微小RNA

早在20世紀80年代末，安布羅斯和魯夫 坎就在諾貝爾獎得主羅伯特·霍維茨的實驗 室，對秀麗隱桿線蟲展開了細致研究。

秀麗隱桿線蟲是一種不起眼的小蠕蟲， 但正是它們促成科學家對微小RNA的發現。這 種線蟲體形微小，僅約1毫米長，但是它們擁 有復雜的細胞類型和發育過程，是研究多細 胞生物組織發育和成熟的理想模型。

兩人以無盡的耐心與敏銳的洞察力，在 研究過程中發現了一些有著先天性缺陷的線 蟲。這些線蟲存在兩種突變基因，其代號分 別為lin-4和lin-14。進一步的實驗揭示了驚人的秘密：lin-4基因編碼生成了一種很小的 RNA分子，這種分子只有21個核苷酸，它雖然 不編碼蛋白質，卻能夠抑制lin-14基因的活 性，影響線蟲的發育進程。這一發現標志著 微小RNA作為基因調控者首次出現在人們的視 野中。

兩人的研究成果于1993年發表在美國出 版的《細胞》雜志上，但當時這一發現并未 引起科學界的重視。科學家普遍認為這只是 線蟲特有的基因調控機制，與其他動物（包 括人類）的關系不大。

2000年，魯夫坎的研究小組發現了另一 種微小RNA，它是由let-7基因編碼生成的。這些微小RNA可以抑制腫瘤，降低癌癥對人體的傷害。更令人驚奇的是，這種微小RNA在所 有動物體內都存在。由于涉及癌癥這一普遍 關注的疾病，安布羅斯和魯夫坎的發現終于 引起了科學界的廣泛關注，極大推動了微小 RNA研究領域的發展。

微小RNA的現實應用

微小RNA目前主要應用于醫學領域，正在 為疾病的診斷和治療提供新思路。

在診斷方面，某些微小RNA可以作為疾病的生物標志物。例如，微小RNA可以用于滴血識別癌癥，通過檢測血液中某些微小RNA的水 平，醫生可以更早地發現某些癌癥。這種無 創的檢測方法有望革新癌癥的早期診斷。

在治療方面，科學家正在探索通過調節 人體內微小RNA的數量來治療疾病。比如，有些癌癥會讓某些微小RNA變得太多或太少，如 果能讓它們恢復正常，就可能讓腫瘤變小甚 至消失。

除了癌癥外，微小RNA還與多種遺傳病密切相關。例如，如果微小RNA的編碼基因發生突變，可能導致微小RNA的功能異常，從而令人出現先天性聽力損失、視力障礙、骨骼異 常等癥狀。通過基因編輯技術修復那些突變 基因，可讓患者聽力和視力得到改善，骨骼 逐漸堅韌。

此外，微小RNA還在再生醫學領域展現出潛力。研究表明，通過操控某些微小RNA，可 以影響干細胞的分化方向，從而讓組織修復 和器官再生。例如，微小RNA可以促進心肌細 胞的分化，為心臟病的治療提供新方法。在 神經系統疾病治療中，微小RNA可以促進神經 細胞的再生和修復，治療帕金森病、阿爾茨 海默病等疾病。

微小RNA的未來影響

微小RNA的發現為基礎科學研究帶來了新 的機遇和挑戰。科學家可以通過研究微小RNA 的作用機制，深入了解基因調控的奧秘，揭 示生命的本質。例如，研究微小RNA與其他基 因調控機制的相互作用，可以更好地理解細 胞的生長、分化、凋亡等生理過程。

微小RNA的研究不僅推動了科學的發展， 其臨床意義正在迅速顯現。目前，已有多個 基于微小RNA的靶向治療藥物進入臨床試驗階 段，有望在未來成為癌癥治療的重要手段。 未來，科學家將繼續探索微小RNA的作用機制，尋找更多與疾病相關的微小RNA。

此外，微小RNA研究也可能為其他領域帶 來啟發。例如，在農業中，通過調控植物的 微小RNA，可能培育出抗病蟲害或適應氣候變化的新品種。在環境保護方面，微小RNA可協 助人們監測生態系統的微妙變化，守護大自 然的健康與平衡。

微小RNA的發現與研究，不僅為我們揭示 了基因調控的新維度，更讓我們對生命這一 宇宙間最為復雜的存在，有了更為深刻與細 膩的理解。在未來的歲月里，這項研究將繼 續引領我們探索生命的奧秘，解開更多關于 生命本質的謎題。

獲獎者簡介

維克托·安布羅斯，1953年出生于美國 新罕布什爾州，1979年獲得麻省理工學院博 士學位，并于1979年至1985年期間從事博士 后研究，2007年當選為美國國家科學院院 士，現任職馬薩諸塞大學醫學院教授。

加里·魯夫坎，1952年出生于美國加利 福尼亞州，1982年獲得哈佛大學博士學位， 2008年當選為美國國家科學院院士，現為哈 佛大學醫學院遺傳學教授。

小詞典

1.DNA即脫氧核糖核酸，是生物細胞內攜帶有合成RNA和蛋白質所必需的遺傳信息的一種核酸， 是生物體發育和正常運作必不可少的生物大分子。

2.核苷酸是一類由嘌呤堿或嘧啶堿、核糖或脫氧核糖以及磷酸等三種物質組成的化合物，又稱 核甙酸。它主要參與構成核酸，許多單核苷酸具有多種重要的生物學功能，如三磷酸腺苷（ATP）與 能量代謝有關。