2024年诺贝尔生理学或医学奖授予Victor Ambros及Gary Ruvkun，以表彰他们“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”。为此我们邀请到南京大学生命科学学院陈熹教授，为本次诺奖进行解读。
背景引入
microRNA（简称miRNA）是一类长度约为21至25个核苷酸的RNA分子。它们通过与目标mRNA的3'非翻译区（3' -UTR）结合，调控基因表达，通常通过抑制翻译或促进mRNA降解来实现。miRNA在细胞发育、增殖、分化和凋亡等生物过程中发挥重要作用，并与多种疾病（如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病）的发生和发展密切相关。因此，miRNA不仅是研究基因调控的关键分子，也被视为潜在的生物标志物和治疗靶点。
miRNA的前世与今生
“这次诺奖揭开了microRNA的一角，是启迪性的，具有奠基性的一个工作”
20世纪90年代末，Victor Ambros 和 Gary Ruvkun在Horvitz实验室研究秀丽隐杆线虫，他们发现短RNA分子 lin-4可以与 lin-14 mRNA中的互补序列相匹配，从而抑制lin-14表达。lin-4是最早发现的miRNA，这一发现在当时并未受到重视。因为lin-4属于在进化过程中逐渐丢失的microRNA，能在线虫里找到，在其他生物中找不到，所以它被认为是低等动物的偶然现象，沉寂了7年。
“Ambros是一个很佛系的人，他就在他的线虫上做……但是Gary Ruvkun不一样，他又做了好多个物种的microRNA。”
2000年， Ruvkun研究小组发现了由 let-7 基因编码的 microRNA，这段序列高度保守，存在于整个动物界。这证明了microRNA的病理生理学意义，引起了人们的极大兴趣。
图片来源：www.nobelprize.org
microRNA发展的黄金时期
2000年以后，microRNA研究进入黄金时期，大量研究人员开始克隆和发现不同物种中的microRNA序列。2006年，二代测序技术发展，高通量技术能够测出量很低的microRNA，且测序深度更深，microRNA的检测变得更加容易。截至目前，microRNA 基因数据库 miRBase已收集到271种生物的 38,000 多个发夹结构前体和 48,860 个成熟 microRNA 基因序列。
研究者开始探索microRNA的生成机制和生物学功能，发现其在基因表达调控中的关键作用。通过microRNA的敲除和过表达，发现microRNA与多种疾病的关系，其表达水平的变化可能与疾病状态相关联。基于 microRNA 的诊断和治疗方法在代谢紊乱、心血管疾病、神经退行性疾病和癌症等疾病的开发方面正在取得进展。
microRNA的前景与未来
陈熹教授介绍，未来microRNA的研究会“往复杂系统上走，同时往转化应用上走”。
人类有几千个microRNA，一个microRNA调控几百个基因，这是一个错综复杂的网络，目前的方法通量低、工作量大而且很难解释复杂的调控网络。下一阶段，很可能就是人工智能与microRNA结合，用计算信息的方法从头合成、设计microRNA，甚至通过完全计算的方法摸清作用规律、生物学功能，把交叉的、复杂的网络鉴定出来。
此外，microRNA的发展与疾病发生发展以及农业、环境都密切相关，具有很大的应用价值。比如制药方面， “microRNA是双刃剑，它的靶基因多既是它强大的一点，也是做药的瓶颈问题”。一个microRNA能识别200个以上的基因，规范microRNA可能调控好一系列靶基因的紊乱。同时，调控的基因多也可能带来药物的副作用。未来药物开发主要涉及microRNA的精准调控，包括递送更加精准，作用更加精准，稳定性更加精准。
南大团队与microRNA
团队从“白手起家”，一步步摸索，建立了高通量测序和PCR技术平台，利用二代测序技术实现快速检测，奠定了后续研究的基础，并对多种物种的基因组进行测序来研究验证物种进化树。
他们还首次在人类血清中检测到了游离在细胞外的microRNA，这一发现挑战了传统观点，揭示了细胞外microRNA的存在及其潜在生物学意义。研究重点随之从基础功能转向探索细胞外RNA的生理和病理功能，开创了新兴的研究领域。
细胞外RNA在内分泌调控和细胞间通讯中发挥重要作用，可能作为疾病的生物标志物或治疗手段。以及细胞外RNA在体内作为微调机制应对环境变化（如温度、饮食、运动和精神压力），这些研究不仅推动了细胞外RNA领域的发展，具有开创性的意义，也为疾病治疗和诊断提供了新的思路。
教授寄语
microRNA研究需要投入大量时间精力。实验室目前主要做的是动物和细胞实验，要一代代地看下去，必须要有决心、毅力还有时间。欢迎对相关领域感兴趣的同学加入研究团队！
南京大学生命科学学院
来源 / 南京大学生命科学学院学生会
采访 / 陈鹏昊、邵宇霏
文编 / 邵宇霏
美编 / 胡笑炎
责编 / 祝安琪
