沉寂7年，终获诺奖！2024年诺贝尔医学奖公布！

2024-10-09

同一个人的所有细胞都包含相同的染色体，但不同的细胞类型，如肌肉和神经细胞，却有着非常不同的特性，这些差异是如何产生的？答案在于基因调控，它使不同的细胞产生不同的蛋白质。

近日（2024年10月7日），瑞典卡罗琳医学院宣布，美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫昆因发现微小核糖核酸（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用而获得 2024 年诺贝尔生理学或医学奖。

10月7日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2024年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，屏幕显示奖项得主美国科学家维克托·安布罗斯（左）和加里·鲁夫坎的照片（来源新华网）。

据央视新闻，当地时间 7 日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将2024年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（GaryRuvkun），表彰他们发现了微小 RNA（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。两位获奖者将平分 1100 万瑞典克朗（约合 745 万元人民币）奖金。

微小 RNA 是一类在基因调控中发挥关键作用的小型RNA分子。两位科学家的发现引入了一种新的基因调控原理，这对于多细胞生物至关重要，揭示了人类基因组编码超过一千种微小RNA。这一发现为理解生物体功能及其如何发育开辟了新的维度。

更具体的说，生物体内的核糖核酸（RNA）分为两种：一种是参与编码蛋白质的RNA，能指导合成蛋白质的信使 RNA；另一种是不能编码蛋白质的 RNA，即非编码 RNA。miRNA 正是非编码 RNA 中的一种。由于它的长度很短，仅有21-23个核苷酸组成，因此被称作微小 RNA（miRNA）。

miRNA 通过与靶 mRNA 的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致 mRNA 的降解或翻译抑制。这项发现不仅大大丰富了生物学家对基因调控的认识，而且 miRNA 被发现个体发育、细胞凋亡和癌症、糖尿病等诸多疾病中都扮演着角色。

维克托·安布罗斯 1953 年出生于美国新罕布什尔州汉诺威，1979 年获得麻省理工学院博士学位，1979 年至 1985 年在麻省理工学院做博士后研究，1985 年成为哈佛大学的首席研究员，1992 年至2007 年担任达特茅斯医学院的教授，现为马萨诸塞大学医学院伍斯特分校的 Silverman 自然科学教授。

加里·鲁夫昆 1952 年出生于美国加利福尼亚州伯克利，1982 年获得哈佛大学博士学位，1982 年至 1985 年在麻省理工学院做博士后研究，1985 年成为麻省总医院和哈佛医学院的首席研究员，现为哈佛医学院的遗传学教授。

今年的诺贝尔奖重点关注细胞中用于控制基因活动的重要调节机制的发现。遗传信息通过转录过程从 DNA 流向信使 RNA (mRNA)，然后流向细胞机制进行蛋白质生产。在那里，mRNA 被翻译，从而根据 DNA 中存储的遗传指令制造蛋白质。自 20 世纪中叶以来，一些最基本的科学发现解释了这些过程的工作原理。

我们的器官和组织由许多不同类型的细胞组成，所有细胞的 DNA 中都存储着相同的遗传信息。然而，这些不同的细胞表达着独特的蛋白质组。这是怎么可能的呢？答案在于基因活动的精确调节，以便只有正确的基因组在每种特定的细胞类型中活跃。这使得肌肉细胞、肠细胞和不同类型的神经细胞能够发挥其专门的功能。此外，必须不断微调基因活动，以使细胞功能适应我们身体和环境的变化。如果基因调控出现问题，就会导致严重的疾病，如癌症、糖尿病或自身免疫。因此，了解基因活动的调控几十年来一直是一个重要的目标。

每个细胞都含有相同的染色体组，因此拥有完全相同的基因集合。细胞类型特异性功能的产生是由于在每种细胞类型中只有特定的一部分基因被激活。

（图片来源：诺贝尔生理学或医学奖委员会。插图：Mattias Karlén）

遗传信息从 DNA 流向 mRNA 再流向蛋白质。我们体内所有细胞的 DNA 中都存储着相同的遗传信息。这需要精确调节基因活性，以便只有正确的一组基因在每种特定细胞类型中处于活性状态。

20 世纪 60 年代，人们发现一种称为转录因子的特殊蛋白质可以与 DNA 中的特定区域结合，并通过决定产生哪些 mRNA 来控制遗传信息的流动。从那时起，人们已经鉴定出数千种转录因子，长期以来人们认为基因调控的主要原理已经得到解决。

20世纪80年代末，安布罗斯和鲁夫坎研究了一种长度不到1毫米的小蠕虫秀丽线虫，并将目标对准了它的两个突变株“lin-4”和“lin-14”。巧合的是，安布罗斯已经发现，lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控者。然而，其中的抑制机制并不清楚。

直到博士后结束，安布罗斯在哈佛大学的实验室中得到了一个意想不到的发现。lin-4基因产生的一个异常短的RNA（即microRNA），恰恰是抑制lin-14的“幕后黑手”。于此同时，鲁夫坎也发现lin-4并不影响lin-14基因产生mRNA，而是抑制mRNA生产蛋白质。他还发现lin-14的mRNA有一个关键片段，是lin-4对其进行抑制的“抓手”。