1993年，两位科学家发表了意外发现，描述了一种新的基因调控水平，这种水平被证明具有重要意义，并且在整个进化过程中都得到了保留。
2024年的诺贝尔奖单项奖金为1100万瑞典克朗，折合人民币744.117万元（瑞典克朗严重贬值了）。
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因发现微核糖核酸（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用，两位美国科学家获得2024年诺贝尔医学或生理学奖
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（北欧时报斯德哥尔摩 讯）2024年10月7日上午11：30，2024年诺贝尔生理学或医学评审委员会公布甲辰龙年获奖者为美国两位科学家：Victor Ambros（维克托·安布罗斯）和Gary Ruvkun（加里·鲁夫昆），获奖理由是因为他们发现了微小核糖核酸（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。这是一类在基因调控中起关键作用的新型微小RNA分子。他们在小线虫C.elegans中的突破性发现揭示了一种全新的基因调控原理。事实证明，这对于包括人类在内的多细胞生物至关重要，microRNA对生物的发育和功能至关重要。
诺委会专家进一步阐述：我们染色体中存储的信息可以比作是我们身体所有细胞的使用手册。每个细胞都包含相同的染色体，因此每个细胞都包含完全相同的基因集和完全相同的指令集。然而，不同类型的细胞，如肌肉细胞和神经细胞，具有非常独特的特征。这些差异是如何产生的呢？答案在于基因调控，它允许每个细胞只选择相关的指令。这确保了只在每个特定细胞类型中活跃正确的基因集。
Victor Ambros和Gary Ruvkun对不同细胞类型的发育感兴趣。他们发现了microRNA，这是一类新的、微小的RNA分子，在基因调控中起着关键作用。他们开创性的发现揭示了一个全新的基因调控原理，这对多细胞生物，包括人类，至关重要。现在已知，人类基因组编码了超过一千种microRNA。他们令人惊讶的发现揭示了一个全新的基因调控维度。microRNAs被证明对生物体的发育和功能至关重要。
北欧时报科普：什么是微RNA呢？
遗传信息通过转录过程从DNA流向信使RNA（mRNA），然后再传递给细胞中的蛋白质生产机器。在那里，mRNA被破解，根据DNA中存储的遗传指令制造出蛋白质。自20世纪中叶以来，一些最基本的科学发现已经解释了这些过程是如何运作的。
我们的器官和组织由许多不同类型的细胞构成，这些细胞的DNA中都存储着相同的遗传信息。
然而，这些不同的细胞却表达着独特的蛋白质集。这是如何实现的？
答案在于对基因活性的精确调节，以确保每种特定类型的细胞中只有正确的一套基因处于活跃状态。这使得肌肉细胞、肠细胞和不同类型的神经细胞能够执行其专门的功能。
微RNA有什么用呢？
微RNA在癌症研究中的应用尤为突出。大家知道，癌症是基因表达异常的结果，而微RNA在癌细胞中起到“开关”作用，科学家就可以用它来早期诊断癌症。
储存在我们染色体中的信息就像是我们体内所有细胞的说明书。每个细胞都包含相同的染色体，所以每个细胞都包含完全相同的一组基因和完全相同的一组指令。然而，不同的细胞类型，如肌肉细胞和神经细胞，有非常不同的特征。这些差异是如何产生的？答案在于基因调控，它允许每个细胞只选择相关的指令。这确保了在每种细胞类型中只有正确的一组基因是活跃的。
Victor Ambros和Gary Ruvkun对不同类型的细胞是如何发育的很感兴趣。他们发现了microRNA，这是一类新的微小RNA分子，在基因调控中起着至关重要的作用。他们的突破性发现揭示了一种全新的基因调控原理，这种原理对包括人类在内的多细胞生物至关重要。现在已经知道，人类基因组编码超过1000个microRNAs。他们的惊人发现揭示了基因调控的一个全新维度。事实证明，microRNA对生物体的发育和功能至关重要。
必要的调控
今年诺贝尔生理学或医学奖的重点是发现细胞中用于控制基因活动的重要调节机制。遗传信息通过一个叫做转录的过程从DNA流向信使RNA（mRNA），然后进入细胞机器生产蛋白质。在那里，mRNA被翻译，蛋白质根据储存在DNA中的遗传指令被制造出来。自20世纪中期以来，一些最基本的科学发现已经解释了这些过程是如何运作的。
我们的器官和组织由许多不同类型的细胞组成，它们的DNA中都储存着相同的遗传信息。然而，这些不同的细胞表达独特的蛋白质。这是如何做到的？答案在于基因活动的精确调控，以便在每种特定的细胞类型中只有正确的一组基因是活跃的。例如，这使得肌肉细胞、肠细胞和不同类型的神经细胞能够执行它们的特殊功能。此外，基因活动必须不断微调，以使细胞功能适应我们身体和环境的变化。如果基因调控出错，可能会导致癌症、糖尿病或自身免疫等严重疾病。因此，了解基因活性的调控是数十年来的一个重要目标。
20世纪60年代，研究表明，被称为转录因子的特殊蛋白质可以结合到DNA的特定区域，并通过决定产生哪些mRNA来控制遗传信息的流动。从那时起，成千上万的转录因子被鉴定出来，在很长一段时间里，人们认为基因调控的主要原理已经解决了。然而，在1993年，今年的诺贝尔奖获得者发表了意想不到的发现，描述了基因调控的一个新水平，结果证明其在整个进化过程中是非常重要和保守的。
小蠕虫研究带来重大突破
20世纪80年代末，Victor Ambros 和Gary Ruvkun是获得2002年诺贝尔奖的Robert Horvitz实验室的博士后。在Horvitz的实验室里，他们研究了一种相对不起眼的1毫米长的蛔虫，即秀丽隐杆线虫。尽管体积很小，秀丽隐杆线虫拥有许多特殊的细胞类型，如神经和肌肉细胞，这些细胞也存在于更大、更复杂的动物中，这使它成为研究多细胞生物中组织如何发育和成熟的有用模型。Ambros和Ruvkun对控制不同遗传程序激活时间的基因感兴趣，这些基因确保各种细胞类型在正确的时间发育。他们研究了蠕虫的两种突变株，lin-4和lin-14，它们在发育过程中表现出基因程序激活时机上的缺陷。两位获奖者想要识别突变基因并了解它们的功能。Ambros先前已经证明lin-4基因似乎是lin-14基因的负调控因子。然而，lin-14活性如何被阻断尚不清楚。Ambros和Ruvkun对这些突变体及其潜在的关系很感兴趣，并着手解开这些谜团。
博士后研究结束后，Victor Ambros在哈佛大学新成立的实验室里分析了lin-4突变体。依次绘制使基因克隆成为可能，并带来了意想不到的发现。lin-4基因产生了一个异常短的RNA分子，缺乏蛋白质生产的代码。这些令人惊讶的结果表明，这个来自lin-4的小RNA负责抑制lin-14。这是怎么实现的呢?
同时，Gary Ruvkun在麻省总医院和哈佛医学院新成立的实验室研究了lin-14基因的调控。与当时已知的基因调控的功能不同，Ruvkun表明lin-4并没有抑制lin-14mRNA的产生。这种调节似乎发生在基因表达过程的后期，通过关闭蛋白质生产。实验还发现lin-14mRNA中有一个片段是lin-4抑制lin-14所必需的。两位获奖者比较了他们的发现，得出了一个突破性的发现。短的lin-4序列与lin-14mRNA关键片段的互补序列相匹配。Ambros和Ruvkun进一步的实验表明，lin-4microRNA通过结合其mRNA中的互补序列来关闭lin-14，从而阻断lin-14蛋白的产生。一种新的基因调控原理被发现了，它是由一种以前未知的RNA——microRNA介导的！1993年，研究结果以两篇文章发表在《细胞》杂志上。
这一发现最初让整个科学界噤若寒蝉。尽管结果很有趣，但这种不寻常的基因调控机制被认为是秀丽隐杆线虫的特性，可能与人类和其他更复杂的动物无关。2000年，当Ruvkun的研究小组发表了他们发现的另一种由let-7基因编码的microRNA时，这种看法发生了变化。与lin-4不同，let-7基因是高度保守的，并且在整个动物王国中都存在。这篇文章引起了极大的兴趣，在接下来的几年里，数百种不同的microRNA被鉴定出来。今天，我们知道人类有一千多个不同的microRNA基因，microRNA对基因的调控在多细胞生物中是普遍存在的。
除了新microRNA的定位之外，几个研究小组的实验还阐明了microRNA如何产生并递送到受调节mRNAs中的互补靶序列的机制。microRNA的结合导致蛋白质合成的抑制或mRNA的降解。有意思的是，一个microRNA可以调节许多不同基因的表达，反之，一个基因可以被多个microRNA调节，从而协调和微调整个基因网络。
在植物和动物中，用于生产功能性小RNA的细胞机制也用于生产其他小RNA分子，比如作为保护植物免受病毒感染的一种手段。2006年获得诺贝尔奖的Andrew Z.Fire和Craig C.Mello描述了RNA干扰，即通过向细胞中添加双链RNA使特定的mRNA分子失活。
具有深远生理意义的微小RNA
Ambros和Ruvkun首先揭示了microRNA对基因的调控作用，这种作用已经存在了数亿年。这一机制使得越来越复杂的生物体得以进化。我们从基因研究中知道，没有microRNA，细胞和组织就不能正常发育。microRNA的异常调节可能导致癌症，在人类中发现了编码microRNA的基因突变，导致先天性听力丧失、眼睛和骨骼疾病等疾病。产生microRNA所需的一种蛋白质的突变会导致DICER1综合征，这是一种罕见但严重的综合征，与各种器官和组织的癌症有关。
Ambros和Ruvkun在秀丽隐杆线虫上的开创性发现出乎意料，揭示了基因调控的新维度，这对所有复杂的生命形式都至关重要。
获奖者简历
Victor Ambros，1953年出生于美国新罕布什尔州汉诺威。1979年从美国麻省理工学院获得博士学位，1979-1985年在麻省理工学院做博士后。他于1985年成为哈佛大学PI。1992年至2007年，他任美国达特茅斯医学院教授，目前是美国麻省大学医学院的自然科学教授。
Gary Ruvkun，1952年出生于美国加州伯克利。1982年从美国哈佛大学获得博士学位，1982年至1985年在美国麻省理工学院做博士后。他于1985年成为麻省总医院和哈佛医学院的PI，目前是遗传学教授。
基因组包含数千个基因
Victor Ambros和Gary Ruvkun发现人类基因组包含一千多个编码不同microRNA的基因。
-这首先是一个生理学奖项。Rickard Sandberg说，这是关于基因调控新维度的一项基本发现，对所有多细胞生物都很重要，并补充道：
-随着对这一过程的更多了解，您意识到在开发药物时您可以尝试挑战一个新的水平，即使它现在还不存在。
1993年首次发现
从第一个单细胞生物变成多细胞生物并且不同的细胞开始特化以来，MicroRNA在多细胞生物中已经存在了大约6亿年。
-这是在一条微小的蠕虫身上发现的，这种蠕虫只有一毫米大小，但已被证明对所有动物甚至植物都具有难以置信的重要性。里卡德·桑德伯格说，所有具有多种细胞类型的动物都使用这种机制。
-1993年发现它时，完全出乎意料。令人着迷的是，在它被发现存在于基因组中之前，它们已经进化了数亿年-并且它们调节了全新水平的基因调控，他补充道。
未来，希望能够将这一发现转化为实践——作为新药物和新疗法的基础。
-很明显，未来他们将希望利用这些知识来获得更好的药物和更好的诊断。Ricard Sandberg表示，这方面正在取得进展，但该奖项尚未奖励任何接近这一阶段的东西，尽管我们当然希望我们能够实现这一目标。
参考主要出版物
-Lee RC,Feinbaum RL,Ambros V.The C.elegans heterochronic gene lin-4encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14.Cell.1993;75(5):843-854.doi:10.1016/0092-8674(93)90529-y
-Wightman B,Ha I,Ruvkun G.Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14by lin-4mediates temporal pattern formation in C.elegans.Cell.1993;75(5):855-862.doi:10.1016/0092-8674(93)90530-4
-Pasquinelli AE,Reinhart BJ,Slack F,Martindale MQ,Kurodak MI,Maller B,Hayward DC,Ball EE,Degnan B,Müller P,Spring J,Srinvasan A,Fishman M,Finnerty J,Corbo J,Levine M,Leahy P,Davidson E,Ruvkun G.Conservation of the sequence and temporal expression of let-7heterochronic regulatory RNA.Nature.2000;408(6808):86-89.doi:10.1038/35040556
以上官方信息参考：诺贝尔医学或生理学评委会。
新闻发布会后，三位专家答记者问。（北欧时报新译科技后续整理）
北欧时报回放：2023年发现mRNA修饰，2024年是mRNA转录。
2023年的诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家卡塔林·卡里科和德鲁·魏斯曼，因为他们俩发现了mRNA修饰。
什么是mRNA修饰？这一发现有什么意义？我们用一分钟时间科普一下。
我们知道，人体免疫系统会对外来物质产生免疫，如果一段体外转录的mRNA进入体内，树突状细胞会将它识别为外来物质，并激活免疫细胞，引发炎症反应，来多少就清除多少。
但体内的mRNA却不会有这个待遇，所以它们俩者之间一定有一些区别，而卡塔林和德鲁的贡献就是发现了mRNA碱基是否含有化学修饰这一点，是其能否引发体内免疫反应的关键。
有修饰，自己人，没修饰，不认人。
有了这个发现，再改善一下mRNA递送进体内的方法和载体，就能让体内细胞定向翻译特定编码信息的mRNA，产生特定的蛋白。
如果这种蛋白是一种抗原，那么就有可能诱导体内产生免疫应答，而这就是mRNA疫苗的作用原理。
所以，这一项发现为新冠时期mRNA疫苗诞生提供了理论基础，也为将来利用mRNA进行其他疾病治疗提供了新的方向。
附：官方通稿
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