一年一度全球瞩目的诺贝尔奖季拉开帷幕,生理学或医学奖是今年首个揭晓的诺贝尔奖项。
刚刚,诺贝尔基金会宣布,麻省大学医学院的Victor Ambros、麻省总医院的Gary Ruvkun获得2024年诺贝尔生理学或医学奖,获奖理由为他们在microRNAs(一组称为微小RNA,miRNA)方面的突出贡献,获奖者主要针对秀丽线虫中的microRNAs进行研究。
近几年来,miRNA的小分子成为了研究热点,这种RNA是生物体内源长度约为20—23个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。
安德森癌症研究中心(M.D.Anderson Cancer Center)的George Calin表示,“通过miRNA对疾病机制的解释解开了多年来的疑惑,这些疾病包括癌症,阿兹海默症等”,“许多文章说明miRNAs在癌症,精神分裂症,和糖尿病中都扮演着重要角色,这些发现具有深远的影响。”
miRNAs最先被发现的功能之一是其在发育转化中的帮助作用。来自全球的科学家们通过果蝇,鱼类,小鼠中的基因表达分析,发现miRNAs及其靶标常常会出现组织互斥RNA表达,尤其是来自同一祖先的相邻组织。这说明miRNAs能通过抑制遗漏转录(leaky transcripts),加强转录的基因表达程序。
有趣的是这种模式不仅适用于转录,也适用于选择性剪接,比如说果蝇能在肠道,大脑和表皮上表达原肌球蛋白-1(tropomyosin-1)的一种细胞质亚型,但是肌肉中却不会出现,并且这种亚型会被肌肉特异性的miRNA:miR-1靶定。
相比之下,三种肌肉表达的亚型却缺乏miR-1结合位点,而且这种特性保守性强,在整个脊椎动物中都有。因此这种能产生细胞质肠道/大脑/表皮亚型,却在肌肉细胞中缺失的错剪接事件,也许能通过miRNA介导的抑制作用纠正。
2009年,麻省理工的研究人员对斑马鱼胚胎进行了细胞类型敏感基因表达谱分析,发现这并不是一种鲜明的互斥模式,而是一种非关联miRNAs和其靶标重叠表达倾向,这说明miRNAs并不只是通过转录调控加强了模式,而是具有更多主要的作用。事实上,在斑马鱼中,强转录,广泛表达的肌动蛋白转录能通过肌肉特异性miRNAs进行空间调控。
作为缓冲剂,miRNAs能调控同一信号通路的激活因子和抑制因子,比如在斑马鱼中,miR-430既调控Nodal信号途径中Nodal的同源基因Squint,也调控Squint的抑制因子Lefty。当miR-430表达水平下降时,Nodal信号的增强会因为它的抑制因子表达升高而受到制约。而当miR-430基因缺失时,斑马鱼胚胎对Nodal配体的很小的波动也会非常敏感。因此,有些miRNA象miR-430一样同时调控激活和抑制因子来降低它们的绝对浓度,调控它们的相对水平来维持最优的信号效果,同时避免了意想不到的有害的信号波动。
可以说,miRNA的作用是“Working anytime anywhere”,对它的研究也呈现出白热化的状态。不管是什么研究方向,科研工作者纷纷挤入miRNA研究之门。
2019年全球miRNA市场规模为2.154亿美元,预计将从2020年的2.548亿美元增长到2027年的6.132亿美元,2020-2027年复合年增长率为13.4%。2020 年市场将呈现18.30%的惊人增长。
miRNA因其在诊断和治疗癌症、肝脏疾病、神经系统疾病、传染病、冠心病和代谢疾病等慢性疾病方面的益处而得到广泛认可。例如,就癌症而言,过度表达的miRNA 通常被认为是癌基因。其中一些在某些癌细胞中表达水平非常低,通常可以阻止肿瘤的发展。这些miRNA组称为肿瘤抑制miRNA。Let-7是这些肿瘤抑制miRNA之一。因此,miRNA在各种慢性疾病中的治疗潜力是增加此类药物需求并推动市场增长的主要因素之一。
参考资料:
https://www.fortunebusinessinsights.com/zh/industry-reports/microrna-market-101237