2024年10月7日，瑞典卡羅琳醫學院宣布，將今年的諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家Victor Ambros 和Gary Ruvkun，以表彰他們在發現微小RNA（microRNA）及其在基因調控中的作用方面做出的開創性貢獻。這項突破性發現揭示了生命調控的一個全新維度，對我們理解生命過程有深遠影響。

來自麻薩諸塞大學醫學院的Victor Ambros 和來自波士頓市麻省總醫院及哈佛醫學院的Gary Ruvkun 榮獲2024 年諾貝爾生理學及醫學獎（圖片來源：諾貝爾生理學或醫學獎委員會）

microRNA 基因表現的新調控者

要理解這項發現的重要性，我們需要先了解基因表現的基本過程。

在生物學中，DNA 中的遺傳訊息透過一系列步驟最終產生蛋白質，這些蛋白質是執行生命功能的主要分子。而Ambros 和Ruvkun 的發現為這個過程增添了一個新的調控層面。

每個細胞都含有相同的染色體組，因此擁有完全相同的基因集合。細胞類型特異性功能的產生是由於在每種細胞類型中只有特定的一部分基因被活化（圖片來源：諾貝爾生理學或醫學獎委員會。插圖：Mattias Karlén）

他們發現的微小RNA 是一類很短的RNA 分子，通常只有20~24 個核苷酸長。這些微小分子不會產生蛋白質，而是透過影響其他RNA 分子來調節基因的活動。

我們可以把微小RNA 比喻成一個精密的「音量調節器」。就像我們可以透過調節音響的音量旋鈕來控制聲音的大小，微小RNA 能夠精確地調節基因表現的強度和時間。

從線蟲到人類的驚人發現

如今，這項重大發現源自於Ambros 和Ruvkun 對一種非常簡單的動物——線蟲的研究。在1980 年代，Ambros 和Ruvkun 在研究線蟲生長相關的生理機制時，偶然發現了一個奇怪的「指揮官」。這個「指揮官」就是lin-4 基因。

通常，基因的工作是指導細胞製造蛋白質，就像工廠裡的設計圖。但是，lin-4 這個「指揮官」不一樣，它不製造蛋白質，而是產生了一個很短的RNA 分子。更有趣的是，這個短小的RNA 分子似乎能夠影響另一個基因lin-14 的工作。

這就好比在一個大工廠裡，發現了一個小小的開關，居然能控制整個生產線的運作！

1993 年，Ambros 和Ruvkun 分別發表論文，解釋了這個神奇的控制過程。

他們發現lin-4 RNA 就像一把鑰匙，能夠與lin-14 基因產生的信使RNA（也就是mRNA，注意其縮寫容易與microRNA 混淆）的某些部分完美匹配。當這把「鑰匙」插入「鎖孔」後，就會阻止lin-14 產生蛋白質。

科學家在研究lin-4 和lin-14 這兩個基因時，發現了一件很有趣的事。 lin-4 基因產生的一小段microRNA，就像一個微型密碼，而這個密碼剛好能部分匹配lin-14 基因末端的一些重複片段。這就像是發現了兩個基因之間的秘密通信方式（圖片來源：諾貝爾生理學或醫學獎委員會。插圖：Mattias Karlén）

microRNA 的發現就像是揭示了生命中的一個隱藏開關，為我們理解生命如何精確地調控自己開啟了一扇新的大門。

然而，這個發現一開始並沒有引起太多關注。

直到2000 年，Ruvkun 的實驗室發現了第二個名為let-7 的微小RNA。讓科學家們興奮的是，let-7 不僅存在於線蟲中，還在人類和其他動物中被發現。

這意味著，微小RNA 調控機制在動物演化中具有普遍性和重要性。

微小RNA的廣泛作用

隨著研究的深入，科學家發現微小RNA 參與調控生物體發育和生理過程的各個層面：

1.在動物的成長過程中，微小RNA 幫助控制各個發育階段的精確時間。例如，在線蟲從幼蟲到成蟲的轉變過程中，lin-4 和let-7 扮演關鍵角色。微小RNA 也參與決定細胞的命運。它們可以穩定特定細胞類型的特徵，同時抑制其他細胞類型的基因表現。這對於維持組織的正常功能至關重要。

顯示動物發育異常的線蟲lin-4 和lin-14 突變體。 lin-4 突變體重複執行細胞譜系的發育程序，導致體內累積卵子但沒有形成外陰部；而lin-14 突變體型較小，缺乏幼蟲期發育。線蟲圖像改編自(Ambros, 2008)

2.在成年生物體內，微小RNA 幫助維持各種組織的穩態。它們像一個精密的平衡器，確保細胞內各種基因的表達量保持在適當的範圍內。

3.當生物遇到環境壓力時，某些微小RNA 也能幫助細胞做出適當的反應。它們可以迅速調整基因表達，使細胞能夠應對外部變化。

從實驗室到臨床 微小RNA 的醫學應用

科學家已發現，微小RNA 的異常與多種疾病有關，包括癌症、心臟病和神經系統疾病等。這為疾病的診斷和治療提供了新的思路。

在診斷方面，某些微小RNA 可以作為疾病的生物標記。例如，透過檢測血液中某些微小RNA 的水平，醫生可能在未來更早發現某些癌症。這種非侵入性的檢測方法有望革新疾病的早期診斷。

在治療方面，科學家正在探索透過調節特定微小RNA 的活性來治療疾病。例如，在某些癌症中，一些微小RNA 的表達異常升高，而另一些則異常降低。透過恢復這些微小RNA 的正常水平，可能會達到抑制腫瘤生長的效果。

微小RNA 在再生醫學領域也展現出潛力。研究表明，透過操控某些微小RNA，可以影響幹細胞的分化方向，這為組織修復和器官再生提供了新的可能性。

microRNA 從被人冷落到未來可期

微小RNA 的發現為我們揭示了生命的一個新維度。就像我們發現了一個調控基因的隱藏開關，這個發現讓我們對生命的複雜性有了新的體會。

但是，我們對微小RNA 的了解還遠遠不夠。

未來，科學家將繼續探索微小RNA 的作用機制，尋找更多與疾病相關的微小RNA。同時，如何將實驗室的發現轉化為臨床應用，也是重要的研究方向。我們可以期待，基於微小RNA 的新型診斷工具和治療方法將持續出現。

此外，微小RNA 研究也可能為其他領域帶來啟發。例如，在農業中，透過調控植物的微小RNA，可能培育出抗病蟲害或適應氣候變遷的新品種。在環境保護方面，微小RNA 可能成為監測生態系健康狀況的新工具。

2024 年諾貝爾生理學或醫學獎的頒發，不僅是對Ambros 和Ruvkun 個人成就的肯定，更是對整個微小RNA 研究領域的認可。隨著研究的深入，微小RNA 領域必將繼續為生命科學和醫學帶來更多驚喜和突破。

今天看似無關緊要的發現，可能成為未來改變世界的突破。這就是科學的魅力所在，也是激勵我們不斷探索的動力。