诺贝尔获奖的微 RNA 发现，让癌症研究现曙光

把 DNA 指令转化为身体构成部分的细胞成分类似瑞士手表的零部件：微小、精细、专业化——且复杂。要是任何部件缺失或者损坏，手表就会停止运转。

荣获 2024 年诺贝尔生理学或医学奖的科学家们发现并描述了那只“手表”中一个此前无人理解的部件——微 RNA。在获奖者——伍斯特马萨诸塞大学陈医学院的维克多·安布罗斯和波士顿马萨诸塞综合医院的加里·鲁夫昆发现它之前，科学家们对控制细胞制造蛋白质的过程的理解并不完整。

什么是微 RNA？

他们知道 DNA 以化学形式包含相当于计算机代码的“指令”。他们也知道信使 RNA（mRNA）将这些指令携带到被称为核糖体的细胞“蛋白质工厂”。但他们不明白这个过程何时、为何或如何会被中断。

这就是微 RNA 起作用的地方。这种分子之所以有“微”这个前缀，是因为人体内约一千种不同的版本所含的化学“字母”比 mRNA 少得多。但这些小字母却发挥着重要作用。通过与 mRNA 结合，它们本质上“卡住了齿轮”并停止蛋白质的生产。这一看似简单的行为使它们发挥了巨大的作用。这意味着微 RNA 有助于控制特定蛋白质应在何时以及生产多少。

这一基本任务有助于对蛋白质的生产进行微调。这很关键，因为尽管每个细胞的 DNA 中都包含相同的遗传指令，但当微 RNA 开启或关闭蛋白质生产时，每个细胞也能制造出许多高度专业化的蛋白质，改变所制造的蛋白质的类型和数量。因此，我们的身体基于同一套指令，但通过微 RNA 至关重要的“开/关”功能进行调整，产生了数量惊人的复杂多样的蛋白质。

荣获诺贝尔奖的发现：微小 RNA

与许多重大发现一样，安布罗斯和鲁夫昆从小处着手。他们正在研究一种名为秀丽隐杆线虫的小蠕虫，科学家将其用作研究“模型”，因为其相对较少的基因数量为他们提供了足够的不同功能进行研究，但也不会复杂到令他们无从下手。

20 世纪 80 年代末，安布罗斯和鲁夫昆是罗伯特·霍维茨在麻省理工学院实验室的研究员。霍维茨与悉尼·布伦纳和约翰·萨尔斯顿一起，于 2002 年获得诺贝尔奖。他们对充当不同基因程序“定时开关”的基因特别感兴趣，这些基因程序控制着特定细胞类型的发育时间。两种蠕虫突变株——lin-4 和 lin-14 ——在开启和关闭此类基因程序方面显示出缺陷。但他们不知道如何或为什么。

他们各自继续提出这些问题，从自己的研究实验室开始。搬到哈佛的安布罗斯“绘制出”了产生lin-4突变体的基因图谱。在此过程中，他发现了意想不到的事情。lin-4基因产生了一个非常短的 RNA 分子，缺乏蛋白质生产的代码。这一发现表明，小 RNA 以某种方式对其进行了抑制。但他不知道如何抑制的。

与此同时，在马萨诸塞州综合医院和哈佛医学院建立实验室的鲁夫昆进行了实验，结果表明——与他的预期不同——lin-4 并没有关闭 lin-14 的 mRNA 生产。在蛋白质生成过程的后期阶段，一定有其他未知的机制在起作用。

当安布罗斯和鲁夫昆交流看法时，他们取得了一个重要的突破：他们注意到短的 lin-4 序列与 lin-14 mRNA 中的特定互补片段相匹配，就像锁和钥匙一样契合。进一步的实验表明，lin-4 微 RNA 与这些片段结合，阻止了 lin-14 蛋白质的生成。通过这样做，他们展示了一种新的基因调控方法——在他们的 关键出版物 之后，这一方法遭到了漠视。

2000 年，当鲁夫昆发现了由 let-7 基因编码的另一种微 RNA 时，情况有了变化。与 lin-4 不同，let-7 基因不只存在于 秀丽隐杆线虫 中，因此引起了更广泛的兴趣。从那时起，科学家们在人类中发现了一千多个产生不同微 RNA 的基因，并表明所有多细胞生物都使用微 RNA 来控制蛋白质的生成。

MicroRNA 在癌症研究中的作用

科学家们也在进一步了解microRNA 在疾病中发挥的作用。例如，其功能缺陷可能在多种癌症中产生影响。这是有道理的，因为癌症本质上是细胞的无序增殖，而 microRNA 在这个过程中可以发挥巨大的作用。一直在开展工作以确定哪些 microRNA 分子与特定癌症相关，比如甲状腺癌。

随着科学家们持续深入了解约一千种 microRNA 分子中的每一种在控制蛋白质生成方面的具体作用，他们将更有可能找到理解——并期望能治疗——更多疾病，包括癌症的办法。要修理一块手表，首先必须了解其每个微小部件的作用。microRNA 的发现和正在进行的研究提供了这样的知识。

在加入《发现》杂志之前，保罗作为一名科学记者工作了 20 多年，专门从事美国生命科学政策以及全球科学职业问题的研究。他的作品见于包括《科学新闻》《科学》《自然》和《科学美国人》在内的出版物中。