2024年諾貝爾生理醫學獎：基因調控的劃時代發現—微小RNA
2024年諾貝爾生理醫學獎：基因調控的劃時代發現—微小RNA
2024年諾貝爾生理醫學獎：基因調控的劃時代發現—微小RNA
生物醫學研究所 鄭邑荃教授
2024年諾貝爾生理醫學獎由Victor Ambros和Gary Ruvkun獲得，表彰他們在微小RNA（microRNA）領域的開創性研究。微小RNA分子的發現徹底改變學界對基因調控的理解，對生物學、醫學與遺傳學等多個領域產生深遠的影響，且微小RNA的相關研究成果至今仍在推動生醫各領域的發展。
什麼是微小RNA？
傳統上，基因的作用被認為遵循著一個線性的路徑：DNA轉錄生成RNA，RNA再被轉譯生成蛋白質，蛋白質負責執行細胞的基本功能。長期以來我們認為這種線性路徑主要由蛋白質以及DNA上的一些特定序列來控制，但Ambros和Ruvkun博士的發現為其提升了一個全新認知的層次，亦即微小RNA的調控作用。
微小RNA是一類「不編碼蛋白質」的小RNA分子，意味著它們不會製造成蛋白質；然而微小RNA可通過結合信使RNA（mRNA），抑制其轉譯成蛋白質的過程。這代表著微小RNA可以調控基因的功能與蛋白質的製造，影響基因何時及如何產生蛋白質。這一發現顛覆了我們過去對基因調控的認識，顯示RNA本身也能是基因活動的關鍵調節者。
從線蟲到人類的突破
Ambros與Ruvkun博士的研究最初是在一種簡單的生物—秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）中進行的，這種小型生物經常用於遺傳學研究。他們當時正在研究兩個與圓線蟲發育相關的基因：lin-4 和 lin-14。Ambros博士的團隊成功分離出lin-4基因，卻發現其序列並不編碼任何蛋白質，而是產生了一個短小的RNA分子。與此同時，Ruvkun博士的團隊發現這個lin-4 RNA能夠調控lin-14基因的功能。這一研究首次證明了微小RNA能夠調節基因的表現與功能。而後藉由更深入的研究，學界逐漸發現微小RNA並不僅限於線蟲，它們廣泛存在於幾乎所有的多細胞生物中，包括人類。這顯示微小RNA是跨越物種而存在的重要基因調控機制。
為何這一發現如此重要？
微小RNA的發現改變了我們對基因調控的理解。在人類中，微小RNA參與了許多重要的生物過程，包括發育、細胞分化和對環境的反應。它們在維持正常生長和功能方面至關重要，而微小RNA功能的異常會引發嚴重的健康問題。目前科學家已發現微小RNA調控著數千個基因的功能，這一調控系統失靈可能會導致多種疾病。例如：如果微小RNA無法抑制某些蛋白質的過度生成時，會引發細胞生長的失控，進而可能導致癌細胞的生成或惡化。此外，微小RNA的突變亦被發現與許多先天性疾病相關，例如：氣喘、心臟病、囊狀纖維化、糖尿病與癲癇。
微小RNA在醫學中的潛力
微小RNA的發現不僅增進了我們對生物學的認識，也為醫學研究和治療開闢了全新的可能性。目前科學家試圖藉由控制微小RNA的量，達到調控基因功能與蛋白質製造，進而治療癌症、心血管疾病、神經系統疾病等數種疾病。此外，科學家亦將微小RNA做為生物標誌，希望微小RNA能幫助醫生精確診斷疾病，制定患者個性化治療方案。然而，目前未有任何微小RNA療法獲得美國食品藥物管理局的批准，因為微小RNA的生醫應用仍面臨許多挑戰，例如：如何將微小RNA有效傳遞到目標組織、如何優化劑量、如何避免過度的免疫反應。
結語
Ambros與Ruvkun博士對微小RNA的發現，開啟了基因調控研究的新篇章，並為醫學領域的進步開拓了新的道路。雖然微小RNA在臨床應用上仍有諸多挑戰，但藉由創新的研究方法與持續累積的研究成果，微小RNA有望在診斷和治療上為人類健康帶來新的契機。