北京時間10月7日，“2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎”獲獎名單揭曉。瑞典斯德哥爾摩卡羅林斯卡學(xué)院（Karolinska Institute）的諾貝爾大會宣布，將該獎項授予美國馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院（University of Massachusetts Medical School）的維克多·安布羅斯（Victor Ambros）和美國哈佛醫(yī)學(xué)院（Harvard Medical School）的加里·魯夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他們發(fā)現(xiàn)了microRNA(簡稱miRNA）及其在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控中的作用。他們將共享1100萬瑞典克朗獎金（約合 745萬元人民幣）。
▲Victor Ambros和Gary Ruvkun
什么是miRNA
Victor Ambros和Gary Ruvkun的研究，為生物學(xué)領(lǐng)域帶來了革命性的變化。那么，什么是microRNA呢？
同一個人的所有細(xì)胞都包含相同的染色體，但不同的細(xì)胞類型，如肌肉和神經(jīng)細(xì)胞，卻有著非常不同的特性，這些差異是如何產(chǎn)生的？答案在于基因調(diào)控，它使不同的細(xì)胞產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。
MiRNA是一種小分子RNA（核糖核酸），它們在細(xì)胞中起著重要的調(diào)控作用。雖然名字聽起來很復(fù)雜，但我們可以用簡單的例子來理解其功能。
▲microRNA的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)出乎意料，揭示了基因調(diào)控的一個新維度
想象一下，你的身體就像一個繁忙的工廠，而細(xì)胞就是工廠里的工人。在這個工廠里，每個工人（蛋白質(zhì)）都有自己的任務(wù)，而這些任務(wù)是由工廠的設(shè)計圖（基因）來決定的。當(dāng)設(shè)計圖上的信息被讀取出來后，就會產(chǎn)生一系列的指令（mRNA，信使RNA（messenger RNA）的縮寫），告訴工人具體要做什么工作。
MiRNA就像是工廠中的質(zhì)量控制員。當(dāng)一些工人可能做得過多或過少的時候，MiRNA就會來檢查并調(diào)整他們的工作量。具體來說，MiRNA能夠綁定到那些指令（mRNA）上，并告訴它們：“停一停，現(xiàn)在不需要這么多這種類型的工人。” 這樣就可以確保工廠運行得既有效率又不會出錯。
“在微小RNA（miRNA ）之前，人們進(jìn)行藥物研發(fā)，主要針對蛋白的調(diào)控。有了微小RNA，人們意識到調(diào)控體內(nèi)生命活動，可以‘提前’到蛋白形成之前?！北本┐髮W(xué)藥學(xué)院化學(xué)生物學(xué)系教授張力勤介紹，這為藥物提供了一種全新的類別，為藥物開發(fā)開拓了新領(lǐng)域，這只是它的獲獎實至名歸的原因之一。
現(xiàn)在已知人類基因組編碼超過1000個miRNA，兩位科學(xué)家令人驚訝的發(fā)現(xiàn)揭示了基因調(diào)控的全新維度。事實證明，MiRNA對于生物體的發(fā)育和功能至關(guān)重要。
干細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑
miRNA對維持干細(xì)胞糖代謝水平和調(diào)控體細(xì)胞重編程中的代謝轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。例如，miR-290簇通過靶向抑制DNA甲基結(jié)合蛋白Mbd2，進(jìn)而促進(jìn)干細(xì)胞代謝水平和體細(xì)胞重編程?。
miRNA在干細(xì)胞分化過程中起重要作用。特定的miRNA能夠決定細(xì)胞的分化方向以及分化時相，如miR-181控制哺乳動物造血細(xì)胞分化為B細(xì)胞?。
▲miRNA的合成及功能圖例
干細(xì)胞源性外泌體通過傳遞miRNA實現(xiàn)細(xì)胞間的通訊，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞功能，在創(chuàng)面愈合、關(guān)節(jié)損傷等修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用?。
在干細(xì)胞的調(diào)控中，多種具體的miRNA扮演著重要角色。其中，?miR-290簇?通過靶向抑制DNA甲基結(jié)合蛋白Mbd2，解除其對癌基因Myc的抑制，進(jìn)而促進(jìn)干細(xì)胞的代謝水平和體細(xì)胞重編程?。
此外，?miR-34a?被發(fā)現(xiàn)可以作為干細(xì)胞分化全能性的調(diào)控劑，影響干細(xì)胞的分化潛能?。在免疫調(diào)節(jié)方面，?miR-1?在多發(fā)性肌炎中呈低表達(dá)，并與系統(tǒng)性紅斑狼瘡的易感基因相關(guān)，表明其也參與了干細(xì)胞的調(diào)控過程?。這些miRNA通過不同的機(jī)制，共同參與了干細(xì)胞的多能性維持、分化調(diào)控以及代謝調(diào)節(jié)等關(guān)鍵過程，對于干細(xì)胞的正常功能和疾病治療具有重要意義。
miRNA：在干細(xì)胞治療中展現(xiàn)出巨大潛力?
?調(diào)控干細(xì)胞特性?：miRNA參與調(diào)控干細(xì)胞的增殖、分化等過程，對干細(xì)胞特性具有重要影響。miRNA能夠調(diào)節(jié)包括代謝、生長、發(fā)育、免疫等在內(nèi)的各種生物學(xué)功能，對細(xì)胞行為產(chǎn)生廣泛影響?。例如，miR-34a能夠限制多能干細(xì)胞獲得擴(kuò)增的細(xì)胞命運潛力，其缺陷可擴(kuò)展干細(xì)胞具有同時發(fā)育成為胚胎和胚外譜系的發(fā)展?jié)摿?。
?增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)?：miRNA還參與調(diào)節(jié)干細(xì)胞的免疫抑制功能。如間充質(zhì)干細(xì)胞在受到炎癥因子刺激后，上調(diào)miR-155的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)其對T細(xì)胞增殖的抑制作用?。例如，干細(xì)胞源性外泌體中的miRNA通過細(xì)胞間通訊調(diào)節(jié)靶細(xì)胞功能，在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用?。
?促進(jìn)組織修復(fù)與再生?：通過調(diào)節(jié)干細(xì)胞功能，miRNA有助于促進(jìn)受損組織的修復(fù)與再生，為治療多種疾病提供新途徑?。
研究人員于今年5月1日在《干細(xì)胞研究與治療》（Stem Cell Research & Therapy）上發(fā)表了他們的研究結(jié)果，確定了干細(xì)胞分泌的幾種microRNA（miRNA），這些miRNA有助于推動子宮組織中細(xì)胞的生長和增殖。
從干細(xì)胞定向分化到免疫調(diào)節(jié)，再到組織修復(fù)與再生，microRNA的研究成果正在轉(zhuǎn)化為治療血液疾病、神經(jīng)退行性疾病、心臟病等頑疾的新策略。展望未來，我們有理由相信，隨著對microRNA機(jī)制的深入理解，細(xì)胞治療將更加安全、有效，為無數(shù)患者帶來康復(fù)的希望，開啟個性化醫(yī)療的新篇章。
