2024年诺贝尔生理医学奖获得者：Victor Ambros（左）和Gary Ruvkun（右）
导读：
“获奖工作揭示了一个全新的生理机制，没有人预料到，完全是出乎意料的。这表明好奇心驱动的研究非常重要。”
—— 诺贝尔生理学或医学奖委员会副主席Olle Kämpe
陈晓雪 王茜 | 撰文
Ambros1953年出生在美国新罕布什尔州的汉诺威，1975年从毕业麻省理工学院后跟随David Baltimore研究脊髓灰质炎病毒基因组结构和复制，1979年从麻省理工学院获得博士学位，当年加入Robert Horvitz实验室做博士后研究。
Ruvkun比Ambros大一岁，其后加入Robert Horvitz实验室做博士后研究，却晚了三年。这是因为他的学术之路并非线性，而是在大学毕业后有了一个分叉。Ruvkun21岁从加州大学伯克利分校毕业，先是在加州旅行了一番，后花了一年在俄勒冈的山区种树，接着走遍了南美洲。但是，一本科普杂志，让他幡然醒悟，决定回到学术界。在加州伯克利担任了一年技术员之后，他于1976年进入哈佛读博，并在1982年获得博士学位，随后在 Horvitz实验室认识了Ambros。
当时的研究已经知道，秀丽隐杆线虫的寿命虽然短，只有两三周的时间，但是它的发育过程是高度时序性的，即每个发育阶段都有精确的时间表，某些基因在特定时间点必须关闭或开启才能确保正常发育，而且有些突变会导致小虫子们出现显著的发育缺陷。
在 Horvitz 实验室期间，两个年轻人研究了秀丽隐杆线虫的两种基因突变体 lin-4 和 lin-14。对这两个基因关系的研究，将二人引向了更为惊人的发现。
其中，lin-4 的基因突变体出现成虫保留着幼虫的皮肤，并且未能在正常阶段停止蜕皮，重复出现幼虫期，出现幼嫩的皮肤；而lin-14的基因突变体，由Horvitz 实验室的研究生Edwin (Chip) Ferguson发现，当时他在培养lin-4突变体用于遗传实验时，发现有一个突变体的形态几乎正常，并能正常产卵。
因此，Ambros鉴定了lin-14的显性等位基因，并发现这些等位基因在发育时间上存在与lin-4相反的缺陷——突变lin-14的幼年线虫，会长出皱皱的皮肤。后来，在Ruvkun加入之后，二人一起克隆了lin-14基因。
但是，lin-14与lin-4两个突变体表型之间的对应关系，深深地勾起了Ambros的好奇。当分别开展独立研究，Ambros在他新建立的哈佛大学实验室中分析了lin-4基因的突变体。他成功克隆了该基因，刚开始以为lin-4是表达一种调控蛋白，但后来发现，这个基因非常小，而且这个基因的产物不是蛋白质，而是一个只有21个碱基的RNA分子。1993年，Ambros在Cell杂志发表了他们的成果。
而在哈佛医学院建立的实验室的Ruvkun，则发现了为何lin-14会受到非蛋白编码的lin-4的调控。这一工作，与Ambros的工作背靠背发表在同期的Cell杂志。两篇文章，提出了一个全新的思想：非编码基因调控蛋白编码基因，影响基因表达。
但是，这一开创性的工作，并没有得到足够重视。按照诺贝尔委员会的说法，科学界对此的反应是：“震耳欲聋的沉默”。
直到2000年，Ruvkun的实验室发现第二个miRNA，即let-7，显示其能阻止靶基因的表达，改变线虫幼虫发育的时序。而且，Ruvkun发现，let-7基因与lin-4不同，从果蝇到人类的一系列生物中都存在，除了植物和单细胞生物。这说明，这一分子的作用足够保守，以至于在数百万年的进化过程中一直保存下来。
这篇文章成为整个miRNA研究的转折点。短短一年之后，Ambros和另外两个研究团队同时在Science杂志发表文章，独立报告了从线虫、果蝇和人类细胞中发现的近100种miRNA。这三篇文章的发表，掀起了miRNA研究领域的热潮。而且，在这三篇文章中，miRNA的命名规则统一确定了下来。
如今，人们已经发现了 1,000 多个人类 miRNA 基因。这些基因在正常和异常发育以及心脏病、癌症、神经退行性疾病和其他疾病中发挥作用。
回顾第一个miRNA的发现历程时，Ambros强调，lin-4的发现持久的好奇心、运气、时机和同事慷慨奉献的结果。
他说，在1993年，除了少数几个朋友外，没有人对lin-4或它的小RNA产物感兴趣，竞争几乎不存在，这使得他们有时间真正对lin-4的故事进行彻底研究。
“我们觉得像lin-4这样奇怪的基因需要格外仔细的实验证明，而我们最自豪的正是这种细致和准确。我们有足够的自由花了将近四年的时间来完成这个项目，这在今天是不可想象的。”2004年1月，Ambros与他实验室的两位合作伙伴Rosalind Lee和 Rhonda Feinbaum在Cell杂志的评论文章中写道。
而在接到诺贝尔委员会电话时，Gary Ruvkun表示，他们在发现第一个miRNA分子时，从没想过有一天可以获得诺奖。“我们正在研究一个奇怪的东西，这真有趣，我们只是年轻的教员，希望我们在职业生涯的下一个阶段取得成功。所以，我们并没有想到会获得诺贝尔奖，我们只是觉得这真的很有趣。”
Victor Ambros也表示，诺贝尔奖奖励给线虫研究，他感受到了一种无声的喜悦，因为这不仅仅是特定科学家的庆祝，更是庆祝这种好奇心驱动、研究复杂遗传学现象的科研方式。“你希望更多地理解这种现象是如何运作的，当发现足够新而且引发广泛的兴趣时，总是令人惊奇。”
王萌曾在Gary Ruvkun的实验做过5年的博士后研究，现在研究代谢和衰老的相互作用。她补充说，“Gary，Victor，包括我自己都是做遗传的，从老祖宗孟德尔、摩尔根开始，做研究纯粹是因为好奇心，想了解Why。这些年在各种因素的影响下，这样的科学家可能越来越少了，所以我觉得介绍他们，奖励他们，是一件很有意义的事情。”
但是，miRNA的应用之路，还依然崎岖不平。
“你知道，还没有什么非常接近实际应用的东西”，诺贝尔委员会主席Gunilla Karlsson Hedestam在答记者问环节时说道。但她强调，拥有基本的理解是开发应用的第一步。
“尽管目前还没有非常明确的应用，但使用微小RNA，理解它们，知道它们的存在，了解它们的调控网络，总是第一步，理解基本功能的重要性，这总是迈向应用的第一步。这可能还需要一段时间，有很多试验正在进行中，不仅针对癌症，还针对其他疾病，心血管疾病，肾脏疾病。”Hedestam说。
诺贝尔委员会副主席Olle Kämpe教授认为，miRNA要用于临床，还存在许多问题，其中有两大挑战，一个是如何将miRNA递送到正确的组织，另一个是miRNA可以结合多个目标，因此很容易产生脱靶效应。
例如，“肿瘤经常扰乱miRNA网络，它们可以通过删除基因、突变处理miRNA的过程，或增加与miRNA结合的RNA结合蛋白的产量来实现这一点。有一些初步的研究正在探索是否可以通过调节RNA结合蛋白来解决这些问题，但是直接将miRNA递送到细胞并期望只产生单一效果是非常困难的。”
他也提醒说，目前miRNA的研究，在经历了十多年的黄金周期后，正在逐渐遇冷。
于文强长期研究细胞核内miRNA功能及其在通过增强子介导的基因激活作用，曾和同事提出，细胞核内的miRNA可以通过激活增强子（enhancer）进而发挥系统性的基因激活作用，细胞核内miRNA激活基因表达具有更加普遍性的意义，可能是miRNA最主要的功能，只不过在miRNA抑制理论框架下，被大多数人视而不见罢了。
他介绍，从2000年到2011年，是miRNA研究的黄金期。期间，Science、Nature上集中发表了一些文章，介绍了很多肿瘤的发病过程与miRNA有很大关系。还有很多研究介绍了生殖发育与miRNA的关系。
”总之，你能想象到的，miRNA在生命中的各个过程（发育、造血、疾病等）呈现差异表达，发挥关键调控作用。”
但是，后来由于研究思路单一，甚至研究逐渐套路式，miRNA相关研究转冷，甚至成为生物医学类论文造假重灾区。
究其原因，于文强认为，一个是人们认为miRNA是“微调”，功能不明显，在基因调控中没有发挥很大的作用，被人们认为是可有可无的角色。
而且，大部分研究都聚焦在负向调控的作用机制，千篇一律地寻找对应的靶基因。久而久之，成为一种套路式的研究。“2011年，你能凭着miRNA申请自然基金，现在，你要说研究这个，基本拿不到基金。”
另外一个原因，正如诺贝尔生理学或医学奖委员会的两位评委所说，当前基于miRNA还没有具体的应用。例如，一款有效的药物。
于文强介绍，早年丹麦一家制药公司研发了一款抗丙型肝炎病毒药物，希望通过抑制miR-122的活性，治疗丙肝——因为miR-122能够促进丙肝病毒的复制，所以通过抑制miR-122来治疗丙肝病毒感染。这是首个进入临床试验的miRNA类药物，成功通过了 I 期临床和 II 期临床。但2012年的一项研究显示，如果把miRNA-122敲除，小鼠在11个月的时候，89%的雄性小鼠会得肝癌。这提示在抑制miR-122治疗丙肝病毒感染可能诱发肝癌，显示了miRNA调控基因表达过程的复杂性。
他认为，miRNA药物研发困难，在于很多miRNA调控的现象和机制，还有许多地方没有完全清晰。“举个例子，miRNA的抑制理论只默认它在细胞浆中发挥作用，但是miRNA在细胞核中也存在，但是它们在细胞核中如何发挥作用，用抑制理论解释不清楚。”而在miRNA抑制理论之外，一些科学家提出一些miRNA非抑制作用的理论。“目前这样的文章目前不超过50篇，研究机制“五花八门，跟随者不多”。
于文强提到，NamiRNA通过增强子调控网络激活基因的表达，是细胞核内miRNA发挥作用的最主要途径，也是细胞身份转换的主要角色，有望推动miRNA研究进入2.0时代。值得期待的是，“miRNA此次获得诺奖，或将对相关研究起到促进作用。”
“像以往，每一次获得诺奖都会引发研究热潮，比如细胞自噬机制、PD-1，所以我相信这一次也会引发研究热潮。”于文强说。
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