好奇者的最佳獎(jiǎng)賞：得到諾獎(jiǎng)還是發(fā)現(xiàn)的那一刻？
2024年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者：Victor Ambros（左）和Gary Ruvkun（右）
導(dǎo)讀：
“獲獎(jiǎng)工作揭示了一個(gè)全新的生理機(jī)制，沒有人預(yù)料到，完全是出乎意料的。這表明好奇心驅(qū)動(dòng)的研究非常重要。”
—— 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)委員會副主席Olle K?mpe
陳曉雪 王茜 | 撰文
Ambros1953年出生在美國新罕布什爾州的漢諾威，1975年從畢業(yè)麻省理工學(xué)院后跟隨David Baltimore研究脊髓灰質(zhì)炎病毒基因組結(jié)構(gòu)和復(fù)制，1979年從麻省理工學(xué)院獲得博士學(xué)位，當(dāng)年加入Robert Horvitz實(shí)驗(yàn)室做博士后研究。
Ruvkun比Ambros大一歲，其后加入Robert Horvitz實(shí)驗(yàn)室做博士后研究，卻晚了三年。這是因?yàn)樗膶W(xué)術(shù)之路并非線性，而是在大學(xué)畢業(yè)后有了一個(gè)分叉。Ruvkun21歲從加州大學(xué)伯克利分校畢業(yè)，先是在加州旅行了一番，后花了一年在俄勒岡的山區(qū)種樹，接著走遍了南美洲。但是，一本科普雜志，讓他幡然醒悟，決定回到學(xué)術(shù)界。在加州伯克利擔(dān)任了一年技術(shù)員之后，他于1976年進(jìn)入哈佛讀博，并在1982年獲得博士學(xué)位，隨后在 Horvitz實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識了Ambros。
當(dāng)時(shí)的研究已經(jīng)知道，秀麗隱桿線蟲的壽命雖然短，只有兩三周的時(shí)間，但是它的發(fā)育過程是高度時(shí)序性的，即每個(gè)發(fā)育階段都有精確的時(shí)間表，某些基因在特定時(shí)間點(diǎn)必須關(guān)閉或開啟才能確保正常發(fā)育，而且有些突變會導(dǎo)致小蟲子們出現(xiàn)顯著的發(fā)育缺陷。
在 Horvitz 實(shí)驗(yàn)室期間，兩個(gè)年輕人研究了秀麗隱桿線蟲的兩種基因突變體 lin-4 和 lin-14。對這兩個(gè)基因關(guān)系的研究，將二人引向了更為驚人的發(fā)現(xiàn)。
其中，lin-4 的基因突變體出現(xiàn)成蟲保留著幼蟲的皮膚，并且未能在正常階段停止蛻皮，重復(fù)出現(xiàn)幼蟲期，出現(xiàn)幼嫩的皮膚；而lin-14的基因突變體，由Horvitz 實(shí)驗(yàn)室的研究生Edwin (Chip) Ferguson發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他在培養(yǎng)lin-4突變體用于遺傳實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)突變體的形態(tài)幾乎正常，并能正常產(chǎn)卵。
因此，Ambros鑒定了lin-14的顯性等位基因，并發(fā)現(xiàn)這些等位基因在發(fā)育時(shí)間上存在與lin-4相反的缺陷——突變lin-14的幼年線蟲，會長出皺皺的皮膚。后來，在Ruvkun加入之后，二人一起克隆了lin-14基因。
但是，lin-14與lin-4兩個(gè)突變體表型之間的對應(yīng)關(guān)系，深深地勾起了Ambros的好奇。當(dāng)分別開展獨(dú)立研究，Ambros在他新建立的哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中分析了lin-4基因的突變體。他成功克隆了該基因，剛開始以為lin-4是表達(dá)一種調(diào)控蛋白，但后來發(fā)現(xiàn)，這個(gè)基因非常小，而且這個(gè)基因的產(chǎn)物不是蛋白質(zhì)，而是一個(gè)只有21個(gè)堿基的RNA分子。1993年，Ambros在Cell雜志發(fā)表了他們的成果。
而在哈佛醫(yī)學(xué)院建立的實(shí)驗(yàn)室的Ruvkun，則發(fā)現(xiàn)了為何lin-14會受到非蛋白編碼的lin-4的調(diào)控。這一工作，與Ambros的工作背靠背發(fā)表在同期的Cell雜志。兩篇文章，提出了一個(gè)全新的思想：非編碼基因調(diào)控蛋白編碼基因，影響基因表達(dá)。
但是，這一開創(chuàng)性的工作，并沒有得到足夠重視。按照諾貝爾委員會的說法，科學(xué)界對此的反應(yīng)是：“震耳欲聾的沉默”。
直到2000年，Ruvkun的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)第二個(gè)miRNA，即let-7，顯示其能阻止靶基因的表達(dá)，改變線蟲幼蟲發(fā)育的時(shí)序。而且，Ruvkun發(fā)現(xiàn)，let-7基因與lin-4不同，從果蠅到人類的一系列生物中都存在，除了植物和單細(xì)胞生物。這說明，這一分子的作用足夠保守，以至于在數(shù)百萬年的進(jìn)化過程中一直保存下來。
這篇文章成為整個(gè)miRNA研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。短短一年之后，Ambros和另外兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)在Science雜志發(fā)表文章，獨(dú)立報(bào)告了從線蟲、果蠅和人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的近100種miRNA。這三篇文章的發(fā)表，掀起了miRNA研究領(lǐng)域的熱潮。而且，在這三篇文章中，miRNA的命名規(guī)則統(tǒng)一確定了下來。
如今，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 1,000 多個(gè)人類 miRNA 基因。這些基因在正常和異常發(fā)育以及心臟病、癌癥、神經(jīng)退行性疾病和其他疾病中發(fā)揮作用。
回顧第一個(gè)miRNA的發(fā)現(xiàn)歷程時(shí)，Ambros強(qiáng)調(diào)，lin-4的發(fā)現(xiàn)持久的好奇心、運(yùn)氣、時(shí)機(jī)和同事慷慨奉獻(xiàn)的結(jié)果。
他說，在1993年，除了少數(shù)幾個(gè)朋友外，沒有人對lin-4或它的小RNA產(chǎn)物感興趣，競爭幾乎不存在，這使得他們有時(shí)間真正對lin-4的故事進(jìn)行徹底研究。
“我們覺得像lin-4這樣奇怪的基因需要格外仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)證明，而我們最自豪的正是這種細(xì)致和準(zhǔn)確。我們有足夠的自由花了將近四年的時(shí)間來完成這個(gè)項(xiàng)目，這在今天是不可想象的。”2004年1月，Ambros與他實(shí)驗(yàn)室的兩位合作伙伴Rosalind Lee和 Rhonda Feinbaum在Cell雜志的評論文章中寫道。
而在接到諾貝爾委員會電話時(shí)，Gary Ruvkun表示，他們在發(fā)現(xiàn)第一個(gè)miRNA分子時(shí)，從沒想過有一天可以獲得諾獎(jiǎng)。“我們正在研究一個(gè)奇怪的東西，這真有趣，我們只是年輕的教員，希望我們在職業(yè)生涯的下一個(gè)階段取得成功。所以，我們并沒有想到會獲得諾貝爾獎(jiǎng)，我們只是覺得這真的很有趣?！?/span>
Victor Ambros也表示，諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)給線蟲研究，他感受到了一種無聲的喜悅，因?yàn)檫@不僅僅是特定科學(xué)家的慶祝，更是慶祝這種好奇心驅(qū)動(dòng)、研究復(fù)雜遺傳學(xué)現(xiàn)象的科研方式?！澳阆Ｍ嗟乩斫膺@種現(xiàn)象是如何運(yùn)作的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)足夠新而且引發(fā)廣泛的興趣時(shí)，總是令人驚奇?！?/span>
王萌曾在Gary Ruvkun的實(shí)驗(yàn)做過5年的博士后研究，現(xiàn)在研究代謝和衰老的相互作用。她補(bǔ)充說，“Gary，Victor，包括我自己都是做遺傳的，從老祖宗孟德爾、摩爾根開始，做研究純粹是因?yàn)楹闷嫘?，想了解Why。這些年在各種因素的影響下，這樣的科學(xué)家可能越來越少了，所以我覺得介紹他們，獎(jiǎng)勵(lì)他們，是一件很有意義的事情。”
但是，miRNA的應(yīng)用之路，還依然崎嶇不平。
“你知道，還沒有什么非常接近實(shí)際應(yīng)用的東西”，諾貝爾委員會主席Gunilla Karlsson Hedestam在答記者問環(huán)節(jié)時(shí)說道。但她強(qiáng)調(diào)，擁有基本的理解是開發(fā)應(yīng)用的第一步。
“盡管目前還沒有非常明確的應(yīng)用，但使用微小RNA，理解它們，知道它們的存在，了解它們的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，總是第一步，理解基本功能的重要性，這總是邁向應(yīng)用的第一步。這可能還需要一段時(shí)間，有很多試驗(yàn)正在進(jìn)行中，不僅針對癌癥，還針對其他疾病，心血管疾病，腎臟疾病?！?span style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;text-wrap: wrap;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">Hedestam說。
諾貝爾委員會副主席Olle K?mpe教授認(rèn)為，miRNA要用于臨床，還存在許多問題，其中有兩大挑戰(zhàn)，一個(gè)是如何將miRNA遞送到正確的組織，另一個(gè)是miRNA可以結(jié)合多個(gè)目標(biāo)，因此很容易產(chǎn)生脫靶效應(yīng)。
例如，“腫瘤經(jīng)常擾亂miRNA網(wǎng)絡(luò)，它們可以通過刪除基因、突變處理miRNA的過程，或增加與miRNA結(jié)合的RNA結(jié)合蛋白的產(chǎn)量來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。有一些初步的研究正在探索是否可以通過調(diào)節(jié)RNA結(jié)合蛋白來解決這些問題，但是直接將miRNA遞送到細(xì)胞并期望只產(chǎn)生單一效果是非常困難的。”
他也提醒說，目前miRNA的研究，在經(jīng)歷了十多年的黃金周期后，正在逐漸遇冷。
于文強(qiáng)長期研究細(xì)胞核內(nèi)miRNA功能及其在通過增強(qiáng)子介導(dǎo)的基因激活作用，曾和同事提出，細(xì)胞核內(nèi)的miRNA可以通過激活增強(qiáng)子（enhancer）進(jìn)而發(fā)揮系統(tǒng)性的基因激活作用，細(xì)胞核內(nèi)miRNA激活基因表達(dá)具有更加普遍性的意義，可能是miRNA最主要的功能，只不過在miRNA抑制理論框架下，被大多數(shù)人視而不見罷了。
他介紹，從2000年到2011年，是miRNA研究的黃金期。期間，Science、Nature上集中發(fā)表了一些文章，介紹了很多腫瘤的發(fā)病過程與miRNA有很大關(guān)系。還有很多研究介紹了生殖發(fā)育與miRNA的關(guān)系。
”總之，你能想象到的，miRNA在生命中的各個(gè)過程（發(fā)育、造血、疾病等）呈現(xiàn)差異表達(dá)，發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用?！?/span>
但是，后來由于研究思路單一，甚至研究逐漸套路式，miRNA相關(guān)研究轉(zhuǎn)冷，甚至成為生物醫(yī)學(xué)類論文造假重災(zāi)區(qū)。
究其原因，于文強(qiáng)認(rèn)為，一個(gè)是人們認(rèn)為miRNA是“微調(diào)”，功能不明顯，在基因調(diào)控中沒有發(fā)揮很大的作用，被人們認(rèn)為是可有可無的角色。
而且，大部分研究都聚焦在負(fù)向調(diào)控的作用機(jī)制，千篇一律地尋找對應(yīng)的靶基因。久而久之，成為一種套路式的研究。“2011年，你能憑著miRNA申請自然基金，現(xiàn)在，你要說研究這個(gè)，基本拿不到基金?！?/span>
另外一個(gè)原因，正如諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)委員會的兩位評委所說，當(dāng)前基于miRNA還沒有具體的應(yīng)用。例如，一款有效的藥物。
于文強(qiáng)介紹，早年丹麥一家制藥公司研發(fā)了一款抗丙型肝炎病毒藥物，希望通過抑制miR-122的活性，治療丙肝——因?yàn)閙iR-122能夠促進(jìn)丙肝病毒的復(fù)制，所以通過抑制miR-122來治療丙肝病毒感染。這是首個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的miRNA類藥物，成功通過了 I 期臨床和 II 期臨床。但2012年的一項(xiàng)研究顯示，如果把miRNA-122敲除，小鼠在11個(gè)月的時(shí)候，89%的雄性小鼠會得肝癌。這提示在抑制miR-122治療丙肝病毒感染可能誘發(fā)肝癌，顯示了miRNA調(diào)控基因表達(dá)過程的復(fù)雜性。
他認(rèn)為，miRNA藥物研發(fā)困難，在于很多miRNA調(diào)控的現(xiàn)象和機(jī)制，還有許多地方?jīng)]有完全清晰?！芭e個(gè)例子，miRNA的抑制理論只默認(rèn)它在細(xì)胞漿中發(fā)揮作用，但是miRNA在細(xì)胞核中也存在，但是它們在細(xì)胞核中如何發(fā)揮作用，用抑制理論解釋不清楚。”而在miRNA抑制理論之外，一些科學(xué)家提出一些miRNA非抑制作用的理論?！澳壳斑@樣的文章目前不超過50篇，研究機(jī)制“五花八門，跟隨者不多”。
于文強(qiáng)提到，NamiRNA通過增強(qiáng)子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)激活基因的表達(dá)，是細(xì)胞核內(nèi)miRNA發(fā)揮作用的最主要途徑，也是細(xì)胞身份轉(zhuǎn)換的主要角色，有望推動(dòng)miRNA研究進(jìn)入2.0時(shí)代。值得期待的是，“miRNA此次獲得諾獎(jiǎng)，或?qū)ο嚓P(guān)研究起到促進(jìn)作用?！?/span>
“像以往，每一次獲得諾獎(jiǎng)都會引發(fā)研究熱潮，比如細(xì)胞自噬機(jī)制、PD-1，所以我相信這一次也會引發(fā)研究熱潮?！庇谖膹?qiáng)說。
