同卵双胞胎为何不相同？看了2024年诺贝尔生理学或医学奖研究，你就有了答案
学术
科学
2024-10-08 07:08
美国
Bringing medical advances from the lab to the clinic.
关键词：大数据分析；诺贝尔奖；生理学或医学奖；2024“安安和倩倩是双胞胎，长得一模一样，但为什么性格完全不一样？”
我儿子经常问我这个问题，安安和倩倩是他的好朋友，同卵双生。（同卵双生，意味着他们有共同的DNA；但他们的性格大不相同，又意味着他们的DNA表达受到了调控，其中最重要的调控通路就在miRNA调控）
对于这个问题，刚刚获得2024年诺贝尔生理学或医学奖的Victor Ambros和Gary Ruvkun博士的研究，会给予准确的回答。我们先来一起学习这项令人振奋的研究；文末做出“同卵双生不相同”的解释，一起看看和您想的是否一样吧。▲朋友圈满屏都是：斩获2024年诺奖的Victor Ambros和Gary Ruvkun博士2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓：Victor Ambros和Gary Ruvkun因发现miRNA的基因调控作用获奖2024年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun，以表彰他们在发现微小RNA（microRNA, miRNA）及其在转录后基因调控中的作用方面的杰出贡献。这一发现揭示了基因活性调控的基本原理，对理解多细胞生物的发育和功能具有深远影响【1】。人类每个细胞都包含相同的染色体和基因组，但肌肉细胞和神经细胞等不同细胞类型却具有截然不同的特性。这种差异源于基因调控机制，使每个细胞只激活与其功能相关的基因。这种精确的基因表达调控确保了细胞的正常功能，而一旦调控失常，可能导致癌症、糖尿病和自身免疫等严重疾病。
在上世纪80年代末，Victor Ambros和Gary Ruvkun在Robert Horvitz教授的实验室从事博士后研究。他们选择了一种名为秀丽隐杆线虫（C. elegans）的1毫米长的小型线虫作为研究对象。尽管体型微小，这种线虫拥有与复杂生物相似的神经和肌肉细胞，使其成为研究多细胞生物发育的理想模型。两位科学家关注的是控制不同细胞类型发育时间的基因。他们研究了两个突变体lin-4和lin-14，这些突变体在发育过程中基因程序的激活时间上出现了缺陷。Ambros先前的研究表明，lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控者，但其具体机制尚不清楚。
在哈佛大学建立自己的实验室后，Ambros成功克隆了lin-4基因，发现它产生了一种异常短小的RNA分子，并不编码蛋白质。这一令人惊讶的结果暗示，lin-4的短RNA可能通过某种方式抑制lin-14。与此同时，Ruvkun在麻省总医院和哈佛医学院的实验室研究lin-14基因的调控机制。他发现，lin-4并未抑制lin-14的mRNA产生，而是阻碍了其蛋白质的生成。这种调控似乎发生在基因表达的后期阶段。通过合作，两位科学家发现lin-4的短RNA序列与lin-14 mRNA的特定区域互补。进一步的实验证实，lin-4 miRNA通过与lin-14 mRNA结合，阻断了lin-14蛋白的产生。这一发现揭示了一种全新的基因调控原理，由一种此前未知的RNA类型--miRNA介导。
最初，科学界对这一发现反应平淡，认为这可能只是线虫的特例。然而，2000年，Ruvkun的团队发现了另一种miRNA，由let-7基因编码。令人惊讶的是，let-7基因在动物界广泛存在。这一发现引起了科学界的极大兴趣，随后几年内，科学家们识别出了数百种不同的miRNA。如今，我们知道人类基因组中编码着超过一千种miRNA，且这种基因调控方式在多细胞生物中普遍存在。miRNA的发现开辟了基因调控的新领域，对于理解生物体的发育、功能和疾病具有重要意义。
miRNA的基因调控机制在数亿年的进化过程中一直发挥着作用，促进了复杂生物的进化。研究表明，没有miRNA，细胞和组织无法正常发育。从疾病发生机制角度，miRNA的异常调控可能导致癌症，而人类中编码miRNA的基因突变已被发现会引发先天性听力损失、眼部和骨骼疾病。miRNA生成所需蛋白质的突变也与DICER1综合征有关，这是一种罕见但严重的癌症相关综合征。虽然同卵双生子（单卵双胞胎）拥有几乎完全相同的DNA序列，但他们仍然可能在外貌、性格、健康状况等方面表现出差异。这些差异主要归因于环境因素和表观遗传学调控，而microRNA（miRNA）的基因调控作用是其中的最重要机制之一。2024年诺贝尔生理学或医学奖得主Victor Ambros和Gary Ruvkun发现，miRNA是一类小的非编码RNA分子，能够通过与特定的信使RNA（mRNA）结合，抑制其翻译或促进其降解，从而在转录后水平调控基因表达。尽管同卵双生子具有相同的基因序列，但miRNA的表达和功能可能受到不同环境因素的影响，如营养、压力、感染和其他生活经历。- 环境影响：不同的生活环境和经历会导致miRNA表达的差异。这种差异可在发育过程中累积，导致表型上的不同。
- 随机变异：在细胞分裂和发育过程中，基因表达的随机性也会引起miRNA水平的微小差异，影响细胞功能。
- 表观遗传修饰：DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传变化可调节miRNA基因的活性，导致基因表达的差异。
miRNA介导的基因调控，加上环境和表观遗传学因素的影响，使得即使在基因组相同的个体之间，也可能出现显著的生理和表型差异。Ambros和Ruvkun在秀丽隐杆线虫中的开创性发现，揭示了基因调控的全新维度，对生命科学领域产生了深远影响。他们的研究不仅深化了我们对基因表达调控的理解，还为治疗各种疾病提供了新的思路。“他们的突破性发现揭示了基因调控的全新原理，对多细胞生物，包括人类，都是至关重要的。”随着对miRNA功能的深入研究，科学家们正在探索其在疾病诊断和治疗中的潜力。miRNA可能成为新的生物标志物，用于早期检测癌症等疾病。此外，基于miRNA的疗法有望为难治性疾病提供新的治疗途径。Ambros和Ruvkun的发现证明，基础研究的力量不可估量。正是他们对线虫中基因调控机制的好奇心和坚持不懈，才开启了基因调控研究的新纪元。
与此同时，钟南山院士的“培养诺奖得主，中国不缺苗子缺“土壤””【2】的警告仍不过时！让科学家有无忧的生活、稳定的基金，他们才能形成独立的选题、凭兴趣爱好或者仅仅人类最原始的探索欲，去揭示这个世界的奥秘。因为我们现在看到的是，一些学者因为miRNA获得诺奖，一些学者却在用miRNA大肆造假发论文。难道也是因为环境所致miRNA调控造成的表观遗传改变？！
让真正喜欢科研的人才去做科研，是最最最重要的土壤！
（以miRNA + 撤稿为检索，高居榜首的撤稿作者）
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（👆同样都是研究miRNA，有人拿诺奖，有人来造假；咋回事呢？哦，因为环境所致miRNA调控造成的表观遗传改变！）【1】 https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/【2】 https://www.chinanews.com.cn/gn/2011/06-01/3080850.shtml
作者：Dr. Mark；助理：ChatGPT；编辑：Jessica，微信号：Healsanq。美国Healsan Consulting(恒祥咨询)，于2016年创建于美国首都大华府地区，专长于Healsan医学大数据分析（Healsan™）、及基于大数据的Hanson临床科研培训（HansonCR™）和医学编辑服务（MedEditing™）。主要为医生科学家、生物制药公司和医院科研处等提供分析和报告，成为诸多机构的“临床科研外挂”。点击👆；From Bench to Bedside, Healsan Paves the Path.（点击👆图片，进入自己感兴趣的专辑。或点击“资源”，浏览本公众号所有资源。）
