2024 年諾貝爾生理學或醫學獎的揭曉，如同夜空中綻放的璀璨煙火，照亮了生命科學的浩瀚天際。今年，這一至高榮譽被授予了兩位杰出的科學家——miRNA 的發現者，他們的成就為細胞治療鋪平了道路，開啟了生命科學的嶄新篇章。

諾獎之光，璀璨綻放

2024 年的諾貝爾生理學或醫學獎授予了維克托·安布羅斯（Victor Ambros）與加里·魯夫昆（Gary Ruvkun）。這兩位研究者的貢獻是發現了微小 RNA（microRNA），并確定了這種分子在基因表達調控中起到的重要作用。

miRNA，即微小 RNA，這個曾經鮮為人知的分子，如今成為了生命科學領域的明星。兩位獲獎者的發現，如同打開了一扇通往生命奧秘深處的大門，讓我們得以窺探細胞世界的奇妙運作。

探索 microRNA 與基因調控

我們體內的每個細胞都包含相同的遺傳信息，就像一本完整的手冊。那么，為什么肌肉細胞和神經細胞如此不同呢？答案在于基因調控。通過精確控制基因的打開和關閉，每種細胞類型都可以選擇性地使用適合它們的“說明書”。

安布羅斯和魯夫昆對不同細胞類型如何發育產生了濃厚的興趣。他們研究了一種名為秀麗隱桿線蟲的小生物。盡管這種線蟲只有 1 毫米長，但它擁有許多類似于更復雜動物的特殊細胞類型，使其成為研究多細胞生物組織發育的有用模型。

注：遺傳信息從 DNA 到 mRNA 再到蛋白質的流動。我們體內所有細胞的 DNA 中都儲存著相同的遺傳信息。這需要精確調節基因活性，以便每種特定細胞類型中只有正確的基因組合具有活性。

兩位科學家分別研究了兩種線蟲突變株 lin-4 和 lin-14。這些突變株在發育過程中表現出異常的基因激活時間。安布羅斯發現，lin-4 基因似乎是 lin-14 基因的負調控因子，但具體機制尚不清楚。

安布羅斯和魯夫昆在各自的實驗室進行了深入的研究。安布羅斯發現 lin-4 基因產生一種不編碼蛋白質的異常短的 RNA 分子。同時，Lufkun 發現 lin-14 基因的調控發生在蛋白質合成階段，而不是 mRNA 生成階段。

當兩位科學家比較他們的研究結果時，他們驚訝地發現 lin-4 的短序列與 lin-14 mRNA 的一段序列互補。進一步的實驗證實，lin-4 mRNA 通過與 lin-14 mRNA 的互補序列結合來抑制 lin-14 蛋白的合成。

這一發現揭示了一種新的基因調控原理，由一種以前未知的RNA實現——微小RNA！

注：(A) 線蟲是了解不同細胞類型如何發育的有用模式生物。(B) Ambros 和 Ruvkun 研究了 lin-4 和 lin-14 突變。Ambros 證明 lin-4 似乎是 lin-14 的負調控因子。(C) Ambros 發現 lin-4 基因編碼一種微小的 RNA，即 microRNA，它不編碼蛋白質。Ruvkun 克隆了 lin-14 基因，兩位科學家意識到 lin-4 microRNA 序列與 lin-14 mRNA 中的互補序列相匹配。

起初，這一發現并沒有在科學界引起太大反響。許多人認為，這可能只是線蟲的一種特殊現象，與人類無關。然而，在 2000 年，Lufkun 的研究小組發現了由 let-7 基因編碼的另一種微小 RNA。與 lin-4 不同，let-7 基因在整個動物界高度保守。這一發現引起了科學界的極大興趣。

如今，我們知道人類基因組編碼 1000 多種微小 RNA，由微小 RNA 介導的基因調控在多細胞生物中無處不在。一個微小 RNA 可以調節多個不同基因的表達，相反，一個基因也可能受到多個微小 RNA 的調節，從而協調和微調整個基因網絡。

注：Ruvkun 克隆了 let-7，這是編碼 microRNA 的第二個基因。該基因在進化中是保守的，現在已知 microRNA 調控在多細胞生物中是普遍存在的。

微小 RNA 的調控機制已經存在了數十億年，使越來越復雜的生物體能夠進化。研究表明，沒有微小 RNA，細胞和組織就無法正常發育。

微小 RNA 的異常調節可能導致癌癥，編碼微小 RNA 的基因突變已被發現會導致人類先天性聽力損失、眼睛和骨骼疾病。

注：microRNA 的開創性發現是出乎意料的，它揭示了基因調控的新維度。

為干細胞再生和治療鋪平道路

在當今生命科學領域，干細胞治療作為一種充滿希望的前沿療法，正吸引著眾多科學家的目光。而其中，微小 RNA（miRNA）的發現為干細胞治療帶來了新的曙光，展現出巨大的潛力。

1. 調控干細胞特性

   miRNA 在干細胞的增殖、分化等關鍵過程中發揮著至關重要的作用，深刻影響著干細胞的特性。干細胞作為具有自我更新和多向分化潛能的細胞，其行為受到精細的調控，而 miRNA 正是這一調控網絡中的關鍵節點。

   miRNA 能夠調節包括代謝、生長、發育、免疫等在內的各種生物學功能，從而對細胞行為產生廣泛影響。例如，miR-34a 能夠限制多能干細胞獲得擴增的細胞命運潛力，其缺陷可擴展干細胞具有同時發育成為胚胎和胚外譜系的發展潛力?。

   這種對干細胞特性的調控作用，為我們在干細胞治療中實現精準的細胞命運引導提供了有力的工具。通過調節特定 miRNA 的表達水平，我們可以有針對性地控制干細胞的增殖和分化方向，使其更好地適應不同疾病的治療需求。

2. 增強免疫調節

   除了調控干細胞特性，miRNA 還在調節干細胞的免疫抑制功能方面發揮著重要作用。間充質干細胞在受到炎癥因子刺激后，會上調 miR-155 的表達，進而調節其對 T 細胞增殖的抑制作用。這一過程展示了 miRNA 在干細胞與免疫系統相互作用中的關鍵角色。

   此外，干細胞源性外泌體中的 miRNA 通過細胞間通訊調節靶細胞功能，在免疫調節中發揮著重要作用。外泌體作為細胞間通訊的重要載體，攜帶了豐富的 miRNA 等生物活性分子。這些 miRNA 可以被受體細胞攝取，從而調節受體細胞的功能。在干細胞治療中，外泌體中的 miRNA 可以通過調節免疫細胞的活性，增強干細胞的免疫抑制功能，為治療免疫相關疾病提供新的策略。

3. 促進組織修復與再生

   通過調節干細胞功能，miRNA 有助于促進受損組織的修復與再生，為治療多種疾病提供了新途徑。當組織受到損傷時，干細胞可以被動員到損傷部位，通過分化為特定的細胞類型，參與組織的修復過程。而 miRNA 可以通過調控干細胞的增殖、分化和遷移等行為，促進干細胞更好地發揮其修復作用。

   例如，在心肌梗死等心血管疾病中，通過調節特定 miRNA 的表達，可以促進心肌干細胞的增殖和分化，促進心肌組織的修復，改善心臟功能。在神經損傷等疾病中，miRNA 也可以調節神經干細胞的分化方向，促進神經組織的再生。

• 細胞治療的新希望

  細胞治療作為一種前沿的醫療手段，具有巨大的潛力，可以為許多難治性疾病帶來新的希望。然而，細胞治療的發展一直面臨著諸多挑戰，其中之一就是如何精確地調控細胞的功能和命運。

  miRNA 的發現為解決這一難題提供了有力的工具。通過調控 miRNA 的表達，可以實現對細胞的精準調控，提高細胞治療的效果和安全性。

• 個性化醫療的未來

  miRNA 的獨特性質，使得它成為了個性化醫療的理想選擇。每個人的 miRNA 表達譜都有所不同，這為醫生提供了一個個性化的治療靶點。通過檢測患者的 miRNA 表達水平，醫生可以制定出更加精準的治療方案，實現個性化醫療的目標。

• 多學科的融合與創新

  miRNA 的研究涉及到生物學、醫學、化學等多個學科領域，需要不同領域的科學家們共同合作，才能推動這一領域的不斷發展。諾貝爾生理學或醫學獎的授予，將進一步促進多學科的融合與創新，為細胞治療的發展注入新的活力。

總之，miRNA 在干細胞治療中展現出了巨大的潛力。通過調控干細胞特性、增強免疫調節和促進組織修復與再生，miRNA 為干細胞治療提供了新的思路和方法。隨著對 miRNA 與干細胞相互作用機制的深入研究，我們有理由相信，miRNA 將在未來的干細胞治療中發揮更加重要的作用，為人類健康帶來更多的希望。

2024 年諾貝爾生理學或醫學獎的授予，是對兩位 miRNA 發現者的崇高敬意，也是對整個生命科學領域的巨大鼓舞。讓我們共同期待，miRNA 的研究將為細胞治療帶來更多的突破，為人類的健康事業開創更加美好的未來。

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