2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓 为细胞治疗照亮前路

2024 年诺贝尔生理学或医学奖的揭晓，如同夜空中绽放的璀璨烟火，照亮了生命科学的浩瀚天际。今年，这一至高荣誉被授予了两位杰出的科学家——miRNA 的发现者，他们的成就为细胞治疗铺平了道路，开启了生命科学的崭新篇章。

诺奖之光，璀璨绽放

2024 年的诺贝尔生理学或医学奖授予了维克托·安布罗斯（Victor Ambros）与加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）。这两位研究者的贡献是发现了微小 RNA（microRNA），并确定了这种分子在基因表达调控中起到的重要作用。

miRNA，即微小 RNA，这个曾经鲜为人知的分子，如今成为了生命科学领域的明星。两位获奖者的发现，如同打开了一扇通往生命奥秘深处的大门，让我们得以窥探细胞世界的奇妙运作。

探索 microRNA 与基因调控

我们体内的每个细胞都包含相同的遗传信息，就像一本完整的手册。那么，为什么肌肉细胞和神经细胞如此不同呢？答案在于基因调控。通过精确控制基因的打开和关闭，每种细胞类型都可以选择性地使用适合它们的“说明书”。

安布罗斯和鲁夫昆对不同细胞类型如何发育产生了浓厚的兴趣。他们研究了一种名为秀丽隐杆线虫的小生物。尽管这种线虫只有 1 毫米长，但它拥有许多类似于更复杂动物的特殊细胞类型，使其成为研究多细胞生物组织发育的有用模型。

注：遗传信息从 DNA 到 mRNA 再到蛋白质的流动。我们体内所有细胞的 DNA 中都储存着相同的遗传信息。这需要精确调节基因活性，以便每种特定细胞类型中只有正确的基因组合具有活性。

两位科学家分别研究了两种线虫突变株 lin-4 和 lin-14。这些突变株在发育过程中表现出异常的基因激活时间。安布罗斯发现，lin-4 基因似乎是 lin-14 基因的负调控因子，但具体机制尚不清楚。

安布罗斯和鲁夫昆在各自的实验室进行了深入的研究。安布罗斯发现 lin-4 基因产生一种不编码蛋白质的异常短的 RNA 分子。同时，Lufkun 发现 lin-14 基因的调控发生在蛋白质合成阶段，而不是 mRNA 生成阶段。

当两位科学家比较他们的研究结果时，他们惊讶地发现 lin-4 的短序列与 lin-14 mRNA 的一段序列互补。进一步的实验证实，lin-4 mRNA 通过与 lin-14 mRNA 的互补序列结合来抑制 lin-14 蛋白的合成。

这一发现揭示了一种新的基因调控原理，由一种以前未知的RNA实现——微小RNA！

注：(A) 线虫是了解不同细胞类型如何发育的有用模式生物。(B) Ambros 和 Ruvkun 研究了 lin-4 和 lin-14 突变。Ambros 证明 lin-4 似乎是 lin-14 的负调控因子。(C) Ambros 发现 lin-4 基因编码一种微小的 RNA，即 microRNA，它不编码蛋白质。Ruvkun 克隆了 lin-14 基因，两位科学家意识到 lin-4 microRNA 序列与 lin-14 mRNA 中的互补序列相匹配。

起初，这一发现并没有在科学界引起太大反响。许多人认为，这可能只是线虫的一种特殊现象，与人类无关。然而，在 2000 年，Lufkun 的研究小组发现了由 let-7 基因编码的另一种微小 RNA。与 lin-4 不同，let-7 基因在整个动物界高度保守。这一发现引起了科学界的极大兴趣。

如今，我们知道人类基因组编码 1000 多种微小 RNA，由微小 RNA 介导的基因调控在多细胞生物中无处不在。一个微小 RNA 可以调节多个不同基因的表达，相反，一个基因也可能受到多个微小 RNA 的调节，从而协调和微调整个基因网络。

注：Ruvkun 克隆了 let-7，这是编码 microRNA 的第二个基因。该基因在进化中是保守的，现在已知 microRNA 调控在多细胞生物中是普遍存在的。

微小 RNA 的调控机制已经存在了数十亿年，使越来越复杂的生物体能够进化。研究表明，没有微小 RNA，细胞和组织就无法正常发育。

微小 RNA 的异常调节可能导致癌症，编码微小 RNA 的基因突变已被发现会导致人类先天性听力损失、眼睛和骨骼疾病。

注：microRNA 的开创性发现是出乎意料的，它揭示了基因调控的新维度。

为干细胞再生和治疗铺平道路

在当今生命科学领域，干细胞治疗作为一种充满希望的前沿疗法，正吸引着众多科学家的目光。而其中，微小 RNA（miRNA）的发现为干细胞治疗带来了新的曙光，展现出巨大的潜力。

1. 调控干细胞特性

   miRNA 在干细胞的增殖、分化等关键过程中发挥着至关重要的作用，深刻影响着干细胞的特性。干细胞作为具有自我更新和多向分化潜能的细胞，其行为受到精细的调控，而 miRNA 正是这一调控网络中的关键节点。

   miRNA 能够调节包括代谢、生长、发育、免疫等在内的各种生物学功能，从而对细胞行为产生广泛影响。例如，miR-34a 能够限制多能干细胞获得扩增的细胞命运潜力，其缺陷可扩展干细胞具有同时发育成为胚胎和胚外谱系的发展潜力‌。

   这种对干细胞特性的调控作用，为我们在干细胞治疗中实现精准的细胞命运引导提供了有力的工具。通过调节特定 miRNA 的表达水平，我们可以有针对性地控制干细胞的增殖和分化方向，使其更好地适应不同疾病的治疗需求。

2. 增强免疫调节

   除了调控干细胞特性，miRNA 还在调节干细胞的免疫抑制功能方面发挥着重要作用。间充质干细胞在受到炎症因子刺激后，会上调 miR-155 的表达，进而调节其对 T 细胞增殖的抑制作用。这一过程展示了 miRNA 在干细胞与免疫系统相互作用中的关键角色。

   此外，干细胞源性外泌体中的 miRNA 通过细胞间通讯调节靶细胞功能，在免疫调节中发挥着重要作用。外泌体作为细胞间通讯的重要载体，携带了丰富的 miRNA 等生物活性分子。这些 miRNA 可以被受体细胞摄取，从而调节受体细胞的功能。在干细胞治疗中，外泌体中的 miRNA 可以通过调节免疫细胞的活性，增强干细胞的免疫抑制功能，为治疗免疫相关疾病提供新的策略。

3. 促进组织修复与再生

   通过调节干细胞功能，miRNA 有助于促进受损组织的修复与再生，为治疗多种疾病提供了新途径。当组织受到损伤时，干细胞可以被动员到损伤部位，通过分化为特定的细胞类型，参与组织的修复过程。而 miRNA 可以通过调控干细胞的增殖、分化和迁移等行为，促进干细胞更好地发挥其修复作用。

   例如，在心肌梗死等心血管疾病中，通过调节特定 miRNA 的表达，可以促进心肌干细胞的增殖和分化，促进心肌组织的修复，改善心脏功能。在神经损伤等疾病中，miRNA 也可以调节神经干细胞的分化方向，促进神经组织的再生。

• 细胞治疗的新希望

  细胞治疗作为一种前沿的医疗手段，具有巨大的潜力，可以为许多难治性疾病带来新的希望。然而，细胞治疗的发展一直面临着诸多挑战，其中之一就是如何精确地调控细胞的功能和命运。

  miRNA 的发现为解决这一难题提供了有力的工具。通过调控 miRNA 的表达，可以实现对细胞的精准调控，提高细胞治疗的效果和安全性。

• 个性化医疗的未来

  miRNA 的独特性质，使得它成为了个性化医疗的理想选择。每个人的 miRNA 表达谱都有所不同，这为医生提供了一个个性化的治疗靶点。通过检测患者的 miRNA 表达水平，医生可以制定出更加精准的治疗方案，实现个性化医疗的目标。

• 多学科的融合与创新

  miRNA 的研究涉及到生物学、医学、化学等多个学科领域，需要不同领域的科学家们共同合作，才能推动这一领域的不断发展。诺贝尔生理学或医学奖的授予，将进一步促进多学科的融合与创新，为细胞治疗的发展注入新的活力。

总之，miRNA 在干细胞治疗中展现出了巨大的潜力。通过调控干细胞特性、增强免疫调节和促进组织修复与再生，miRNA 为干细胞治疗提供了新的思路和方法。随着对 miRNA 与干细胞相互作用机制的深入研究，我们有理由相信，miRNA 将在未来的干细胞治疗中发挥更加重要的作用，为人类健康带来更多的希望。

2024 年诺贝尔生理学或医学奖的授予，是对两位 miRNA 发现者的崇高敬意，也是对整个生命科学领域的巨大鼓舞。让我们共同期待，miRNA 的研究将为细胞治疗带来更多的突破，为人类的健康事业开创更加美好的未来。

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