剛剛，刚刚2024年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉！年诺
北京時間10月7日下午5點30分許，生理2024年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。学或晓新学网美國科學家Victor Ambros和Gary Ruvkun獲獎，医学以表彰他們“發現microRNA及其在轉錄後基因調控中的奖揭作用”。 2024年的闻科諾貝爾獎單項獎金為1100萬瑞典克朗，與2023年持平，刚刚合人民幣744.117萬元。年诺
今年的生理諾貝爾獎授予了兩位科學家，以表彰他們發現了調控基因活動的学或晓新学网基本原理。
儲存在我們染色體中的医学信息就像是我們體內所有細胞的說明書。每個細胞都包含相同的奖揭染色體，所以每個細胞都包含完全相同的闻科一組基因和完全相同的一組指令。然而，刚刚不同的細胞類型，如肌肉細胞和神經細胞，有非常不同的特征。這些差異是如何產生的？答案在於基因調控，它允許每個細胞隻選擇相關的指令。這確保了在每種細胞類型中隻有正確的一組基因是活躍的。
Victor Ambros和Gary Ruvkun對不同類型的細胞是如何發育的很感興趣。他們發現了microRNA，這是一類新的微小RNA分子，在基因調控中起著至關重要的作用。他們的突破性發現揭示了一種全新的基因調控原理，這種原理對包括人類在內的多細胞生物至關重要。現在已經知道，人類基因組編碼超過1000個microRNAs。他們的驚人發現揭示了基因調控的一個全新維度。事實證明，microRNA對生物體的發育和功能至關重要。
必要的調控
今年諾貝爾生理學或醫學獎的重點是發現細胞中用於控製基因活動的重要調節機製。遺傳信息通過一個叫做轉錄的過程從DNA流向信使RNA （mRNA），然後進入細胞機器生產蛋白質。在那裏，mRNA被翻譯，蛋白質根據儲存在DNA中的遺傳指令被製造出來。自20世紀中期以來，一些最基本的科學發現已經解釋了這些過程是如何運作的。
我們的器官和組織由許多不同類型的細胞組成，它們的DNA中都儲存著相同的遺傳信息。然而，這些不同的細胞表達獨特的蛋白質。這是如何做到的？答案在於基因活動的精確調控，以便在每種特定的細胞類型中隻有正確的一組基因是活躍的。例如，這使得肌肉細胞、腸細胞和不同類型的神經細胞能夠執行它們的特殊功能。此外，基因活動必須不斷微調，以使細胞功能適應我們身體和環境的變化。如果基因調控出錯，可能會導致癌症、糖尿病或自身免疫等嚴重疾病。因此，了解基因活性的調控是數十年來的一個重要目標。
遺傳信息從DNA流動到mRNA再到蛋白質。人體內所有細胞的DNA中都儲存著相同的遺傳信息。這需要對基因活動進行精確的調控，以便在每種特定的細胞類型中隻有正確的一組基因是活躍的。圖片來源：諾貝爾生理學或醫學獎 委員 會。
20世紀60年代，研究表明，被稱為轉錄因子的特殊蛋白質可以結合到DNA的特定區域，並通過決定產生哪些mRNA來控製遺傳信息的流動。從那時起，成千上萬的轉錄因子被鑒定出來，在很長一段時間裏，人們認為基因調控的主要原理已經解決了。然而，在1993年，今年的諾貝爾獎獲得者發表了意想不到的發現，描述了基因調控的一個新水平，結果證明其在整個進化過程中是非常重要和保守的。
小蠕蟲研究帶來重大突破
20世紀80年代末，Victor Ambros 和Gary Ruvkun是獲得2002年諾貝爾獎的Robert Horvitz實驗室的博士後。在Horvitz的實驗室裏，他們研究了一種相對不起眼的1毫米長的蛔蟲，即秀麗隱杆線蟲。盡管體積很小，秀麗隱杆線蟲擁有許多特殊的細胞類型，如神經和肌肉細胞，這些細胞也存在於更大、更複雜的動物中，這使它成為研究多細胞生物中組織如何發育和成熟的有用模型。Ambros和Ruvkun對控製不同遺傳程序激活時間的基因感興趣，這些基因確保各種細胞類型在正確的時間發育。他們研究了蠕蟲的兩種突變株，lin-4和lin-14，它們在發育過程中表現出基因程序激活時機上的缺陷。兩位獲獎者想要識別突變基因並了解它們的功能。Ambros先前已經證明lin-4基因似乎是lin-14基因的負調控因子。然而，lin-14活性如何被阻斷尚不清楚。Ambros和Ruvkun對這些突變體及其潛在的關係很感興趣，並著手解開這些謎團。
（A）秀麗隱杆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突變體。Ambros已經證明lin-4似乎是lin-14的負調節因子。（C）Ambros發現lin-4基因編碼一種微小的RNA（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。圖片來源：諾貝爾生理學或醫學獎委員會。
博士後研究結束後，Victor Ambros在哈佛大學新成立的實驗室裏分析了lin-4突變體。依次繪製使基因克隆成為可能，並帶來了意想不到的發現。lin-4基因產生了一個異常短的RNA分子，缺乏蛋白質生產的代碼。這些令人驚訝的結果表明，這個來自lin-4的小RNA負責抑製lin-14。這是怎麽實現的呢?
同時，Gary Ruvkun在麻省總醫院和哈佛醫學院新成立的實驗室研究了lin-14基因的調控。與當時已知的基因調控的功能不同，Ruvkun表明lin-4並沒有抑製lin-14 mRNA的產生。這種調節似乎發生在基因表達過程的後期，通過關閉蛋白質生產。實驗還發現lin-14 mRNA中有一個片段是lin-4抑製lin-14所必需的。兩位獲獎者比較了他們的發現，得出了一個突破性的發現。短的lin-4序列與lin-14 mRNA關鍵片段的互補序列相匹配。Ambros和Ruvkun進一步的實驗表明，lin-4 microRNA通過結合其mRNA中的互補序列來關閉lin-14，從而阻斷lin-14蛋白的產生。一種新的基因調控原理被發現了，它是由一種以前未知的RNA——microRNA介導的！1993年，研究結果以兩篇文章發表在《細胞》雜誌上。
這一發現最初讓整個科學界噤若寒蟬。盡管結果很有趣，但這種不尋常的基因調控機製被認為是秀麗隱杆線蟲的特性，可能與人類和其他更複雜的動物無關。2000年，當Ruvkun的研究小組發表了他們發現的另一種由let-7基因編碼的microRNA時，這種看法發生了變化。與lin-4不同，let-7基因是高度保守的，並且在整個動物王國中都存在。這篇文章引起了極大的興趣，在接下來的幾年裏，數百種不同的microRNA被鑒定出來。今天，我們知道人類有一千多個不同的microRNA基因，microRNA對基因的調控在多細胞生物中是普遍存在的。
Ruvkun克隆了第二個編碼microRNA的基因let-7。該基因在進化過程中是保守的，現在已知microRNA調控在多細胞生物中是普遍存在的。。圖片來自：諾貝爾生理學或醫學獎委員會。
除了新microRNA的定位之外，幾個研究小組的實驗還闡明了microRNA如何產生並遞送到受調節mRNAs中的互補靶序列的機製。microRNA的結合導致蛋白質合成的抑製或mRNA的降解。有意思的是，一個microRNA可以調節許多不同基因的表達，反之，一個基因可以被多個microRNA調節，從而協調和微調整個基因網絡。
在植物和動物中，用於生產功能性小RNA的細胞機製也用於生產其他小RNA分子，比如作為保護植物免受病毒感染的一種手段。2006年獲得諾貝爾獎的Andrew Z. Fire和Craig C. Mello描述了RNA幹擾，即通過向細胞中添加雙鏈RNA使特定的mRNA分子失活。
具有深遠生理意義的微小RNA
Ambros和Ruvkun首先揭示了microRNA對基因的調控作用，這種作用已經存在了數億年。這一機製使得越來越複雜的生物體得以進化。我們從基因研究中知道，沒有microRNA，細胞和組織就不能正常發育。microRNA的異常調節可能導致癌症，在人類中發現了編碼microRNA的基因突變，導致先天性聽力喪失、眼睛和骨骼疾病等疾病。產生microRNA所需的一種蛋白質的突變會導致DICER1綜合征，這是一種罕見但嚴重的綜合征，與各種器官和組織的癌症有關。
Ambros和Ruvkun在秀麗隱杆線蟲上的開創性發現出乎意料，揭示了基因調控的新維度，這對所有複雜的生命形式都至關重要。
microRNAs的開創性發現出乎意料，揭示了基因調控的新維度。圖片來自：諾貝爾生理學或醫學獎委員會。
獲獎者簡曆
Victor Ambros，1953年出生於美國新罕布什爾州漢諾威。1979年從美國麻省理工學院獲得博士學位，1979-1985年在麻省理工學院做博士後。他於1985年成為哈佛大學PI。1992年至2007年，他任美國達特茅斯醫學院教授，目前是美國麻省大學醫學院的自然科學教授。
Gary Ruvkun，1952年出生於美國加州伯克利。1982年從美國哈佛大學獲得博士學位，1982年至1985年在美國麻省理工學院做博士後。他於1985年成為麻省總醫院和哈佛醫學院的PI，目前是遺傳學教授。
2023年——美國科學家Katalin Karikó和Drew Weissman獲獎，獲獎理由是“發現核苷基修飾，開發出了有效的對抗COVID-19的mRNA疫苗”。
2022年——瑞典科學家Svante P??bo獲獎，獲獎理由是“在已滅絕古人類基因組和人類進化方麵的發現”。
2021年——美國科學家David Julius、Ardem Patapoutian獲獎，獲獎理由是“發現溫度和觸覺的受體”。
2020年——美英三位科學家Harvey J. Alter、Michael Houghton和Charles M. Rice獲獎，獲獎理由是“發現丙型肝炎病毒”。
2019年——美英三位科學家William G. Kaelin Jr、Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza獲獎，獲獎理由是“發現了細胞如何感知和適應氧氣的可用性”。
2018年——美國科學家James P. Allision和日本科學家Tasuku Honjo獲獎，獲獎理由是“發現了抑製負麵免疫調節的癌症療法”。
2017年——三位美國科學家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young獲獎，獲獎理由是“發現了調控晝夜節律的分子機製”。
2016年——日本科學家Yoshinori Ohsumi獲獎，獲獎理由是“發現了細胞自噬機製”。
2015年——中國科學家屠呦呦獲獎，獲獎理由是“有關瘧疾新療法的發現”；另外兩位獲獎科學家為愛爾蘭的William C. Campbell和日本的Satoshi ōmura，獲獎理由是“有關蛔蟲寄生蟲感染新療法的發現”。
2014年——美國及挪威三位科學家John O'Keefe、May-Britt Moser和Edvard I. Moser獲獎，獲獎理由是“發現構成大腦定位係統的細胞”。
——從1901年到2023年，諾貝爾生理學或醫學獎共頒發了114次。未頒發的9年分別是1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941、1942年。
——114次頒獎中，40次為單獨獲獎者，35次為2人共享，39次為3人共享。
——從1901年至2023年，共227人獲獎。
——最年輕的獲獎者是加拿大科學家Frederick G. Banting，1923年因“發現胰島素”獲獎，時年31歲。
——最年長的獲獎者是美國科學家Peyton Rous，1966年因“發現腫瘤誘導病毒”獲獎，時年87歲。
——227位諾貝爾生理學或醫學獎得主中，有13位女性。分別是1947年的Gerty Cori、1977年的Rosalyn Yalow、1983年的Barbara McClintock、1986年的Rita Levi-Montalcini、1988年的Gertrude B. Elion、1995年的Christiane Nüsslein-Volhard、2004年的Linda B. Buck、2008年的Fran?oise Barré-Sinoussi、2009年的Elizabeth H. Blackburn和Carol W. Greider、2014年的May-Britt Moser、2015年的屠呦呦，以及2023年的Katalin Karikó。其中，Barbara McClintock獨享當年的生理學或醫學獎。
——截至2023年，無人獲得過諾貝爾生理學或醫學獎2次及以上。
——自1974年始，諾貝爾獎委員會章程明確規定，諾貝爾獎不頒發給去世科學家，除非去世發生在諾獎委員會發布獲獎公告之後。2011年諾貝爾生理學或醫學獎是迄今為止唯一的例外。當時諾獎委員會發現，當年獲獎者之一Ralph Steinman，在獲獎消息公布三天前已經去世。諾獎委員會研究章程後宣布，諾貝爾獎仍然頒發給Ralph Steinman，因為組委會發布獲獎公告時並不知曉他的去世消息。
——諾獎史上的“家庭”諾獎。
夫婦：Gerty Cori和Carl Cori夫婦獲得1947年的諾貝爾生理學或醫學獎；May-Britt Moser和Edvard I. Moser夫婦獲得2014年的諾貝爾生理學或醫學獎；
父子：Hans von Euler-Chelpin獲得1929年的諾貝爾化學獎，其子Ulf von Euler獲得1970年的諾貝爾生理學或醫學獎；Sune Bergstr?m獲得1982年的諾貝爾生理學或醫學獎，其子Svante P??bo獲得2022年的諾貝爾生理學或醫學獎。
兄弟：Jan Tinbergen獲得1969年的諾貝爾經濟學獎，其弟Nikolaas Tinbergen獲得1973年的諾貝爾生理學或醫學獎。
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