解讀諾貝爾醫學獎成果RNA幹擾機制和醫學應用

2020-11-27 生物谷

解讀諾貝爾醫學獎成果RNA幹擾機制和醫學應用

來源:東北網 2006-10-03 22:46



  年輕的獲獎者

  2006年10月2日,現年47歲的Andrew  Z.  Fire和45歲的Craig  C.  Mello由於在RNAi(RNA  interference,RNAi)及基因沉默現象研究領域的傑出貢獻而今年諾貝爾醫學獎獲得者,且獲獎日期距其研究發表僅8年時間,獲獎速度之快亦令人嘆為觀止。頒獎委員會評價:「他們發現了控制基因信息流通的基本機制,  解釋了困惑這一研究者們許久的難題。」  「像在清晨突然打開窗簾,然後一切都一目了然了」。



  RNAi的殊榮

  2001年,隨著人類基因組測序的完成,針對其它多種生物的基因組測序計劃也相繼開展起來。在未來的一段時間內,科學界將不會出現比人類基因組測序更矚目的技術。有人將人類基因組測序稱為「21世紀科學發展史上的裡程碑」、「生物學領域最重要的成就之一」。然而時隔不久,同一年在哺乳動物中發現的RNAI掀起了一場風暴,而且愈演愈烈。《Science》雜誌將RNAi稱為「2002年的重大突破」(Couzin,2002)。然而,更加令人吃驚和興奮的是,4年以後的今天,這項技術的始作俑者,Andrew  Fire和Craig  Mello就因此獲得2006年諾貝爾醫學獎。

  一項全新的技術在提出後短短幾年就得到諾貝爾獎的青睞和肯定,此前是絕無僅有的,這也足見RNAi在醫學領域的開創性意義和極大的應用前景。



  RNAi的身世

  科學家們最早在植物(Napoli等,1990)和脈孢菌(Neurospora  crassa)  (Cogoni和Macino,1997)中發現了dsRNA誘導的RNA沉默現象。RNAi在這些機體中作為抗病毒的防禦體系而發揮作用。雖然在上述發現中,轉基因病毒可以編碼具有沉默功能的基因片斷,並在複製過程中產生dsRNA,但針對RNA沉默現象的決定性發現還是由Andrew  Fire和Craig  Mello首先完成的。早在幾年前,在線蟲中進行反義RNA實驗時,Guo和Kemphues就觀察到正義RNA也具有很高的基因沉默活性(Guo和Kemphues,1995)。後來Andrew  Fire和Craig  Mello通過實驗闡明了這一反常現象:將反義RNA和正義RNA同時注射到秀麗隱杆線蟲(Caenorhabditis  elegans)比單獨注射反義RNA誘導基因沉默的效率高10倍。由此推斷,dsRNA觸發了高效的基因沉默機制並極大降低了靶mRNA水平(Fire等,1998)。人們將這一現象命名為RNAi  (見綜述:Arenz和Schepers,2003)。



  RNAi的機制

  基因所攜帶遺傳信息(即單個基因的具體功能)的傳遞是通過名為信使RNA的分子進入細胞蛋白合成「工廠」而實現的,而基因功能的研究方法一直是研究工作的攔路虎。Fire和Mello通過線蟲實驗證實:某些分子觸發了特定基因上RNA的破壞,導致蛋白無法合成,出現「基因沉默」,而這一過程便被稱為RNAi。天然的RNAi現象存在於植物動物和人類等真核生物的體內,在調解基因活力和預防病毒感染方面起到重要作用。同時他們還發現了有效關閉基因表達的方法,這樣當某一特定基因被「沉默」後,其功能便反向的體現出來了。



  RNAi的運用

  RNAi主要通過在轉錄後(post-transcriptional)水平阻斷基因的表達,並藉此研究基因的功能。同時它為我們提供了一個治療疾病的新途徑。比如,我們可以按擬定的方式來關閉(shutting  off)非必需或致病基因的功能。從理論上說,若能關閉致病基因的表達則很多疾病將被治癒。動物實驗已證明,可以通過RNAi的方法使導致血膽固醇升高的基因「沉默」;病毒性疾病,眼疾,心血管代謝性疾病等方面的臨床試驗也正在進行中;這一方法為病毒性肝炎、愛滋病和腫瘤等人類頑疾的治療指了一條新路。

  隨著人們對多種生物體基因組序列了解的深入,RNAi技術可以幫助我們更細緻地了解複雜的生理學過程。RNAi技術與基因組學、蛋白質組學和功能蛋白質組學密切相關,因此,  RNAi本身可作為一項實驗技術為生物工程及製藥業等相關行業服務,從而在更深更廣的領域發揮其作用。  

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