沉默是金——2006年诺贝尔生理学或医学奖成果解读
瑞典卡罗林斯卡医学院10月2日宣布,将本年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家克雷格·梅洛(Craig C. Mello)和安德鲁·法尔(Andrew Z. Fire),以表彰他们发现了核糖核酸(RNA)干扰机制。他们将分享1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金。
克雷格·梅迳?960年,1990年获美国马萨诸塞州波士顿哈佛大学生物学博士学位,现为美国马萨诸塞州大学医学院分子医学教授和霍华德·休斯医学研究所研究员。安德鲁·法尔生于1959年,1983年获美国马萨诸塞州剑桥麻省理工学院生物学博士学位。现任美国加利福尼亚州斯坦福大学医学院病理学和遗传学教授。两位科学家的发现应验了中国的俗语——“沉默是金”:因为在RNA干扰机制发现之后,医学界正研究利用RNA干扰技术直接从源头上让致病基因“沉默”,以更有效地治疗某些疾病。
■发现RNA干扰机制
诺贝尔奖评审委员会发布的公报说,法尔和梅洛获奖是因为他们“发现了控制遗传信息流动的基本机制”。公报指出,RNA干扰已被广泛用作研究基因功能的一种手段,并有望在未来帮助医学界开发出治疗疾病的新疗法。
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一般的情况是,只有在研究成果经过几十年的验证后,其研究者才有希望获得诺贝尔奖。但由于RNA干扰机制这一发现的影响十分重大,诺贝尔奖评审委员会决定仅在研究论文发表8年后,就把这个奖项授予法尔和梅洛。
RNA干扰现象是一种在进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制。将与靶基因的转录产物mRNA存在同源互补序列的双链RNA导入细胞后,能特异性地降解该mRNA,从而产生相应的功能表型缺失,这一过程属于转录后基因沉默机制。
几十年来,科学界一直认为RNA分子的作用并不比脱氧核糖核酸(DNA)大,它只需负责把基因密码“送进”细胞的蛋白质合成“工厂”中。但法尔和梅洛的研究让科学界认识到,RNA分子在细胞中发挥的作用远不止如此。双链RNA分子激活了降解mR鄄NA分子的生物化学机制,这些分子携带着遗传密码。当mRNA分子消失后,其相应的基因将变得俺聊保黄浔嗦氲牡鞍字室膊辉俸铣伞?br> ■被化石引入科学世界
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生于1960年的梅洛是被恐龙骨引入科学世界中的。梅洛的父亲是一名古生物学家,梅洛童年时经常跟着父亲在美国西部寻找化石。即使梅洛当时还是个孩子,他已经迷上了远古时代、地球历史和人类生命的起源等问题。20世纪70年代末时,作为高中生的梅洛把兴趣转移到了基因工程方面。
当时科学家刚刚克隆了人类胰岛素基因,并将其DNA插入到细菌中,这样就可以人工合成胰岛素。这一成果为那时全球几百万的糖尿病患者带来了福音,此前这些糖尿病患者都需要依靠猪和牛分泌的胰岛素来治疗。梅洛对此回忆说:“科学研究能够真正地对人类健康产生影响,这个想法激起了我的兴趣。”
梅洛的第一个实验室建立在美国马萨诸塞大学医学院,在这里,梅洛开始研究如何在胎儿发育中寻找一种更加有效的方式来阻断特定基因的表达,以确认这些基因的功能。当他把RNA注入到蠕虫体内时,发现RNA干扰作用并不受限于注射部位,它可以在蠕虫体内从一个细胞中扩散到另一个细胞中,还可以从上一代遗传到下一代。
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在与卡内基学会的安德鲁·法尔共同进行了更多的研究后,梅洛和法尔于1998年在英国《自然》杂志上发表论文指出,基因“沉默”的效果实际上是由双链RNA所引起。这一发现被同行称为“近一段时间来分子生物学最激动人心的发现之一”。
在这一发现后,许多研究显示RNA干扰作用能让植物、果蝇和人等生物中的基因“沉默”。向生物体内注入微小RNA片段,会干扰生物体本身的RNA“信使”功能,导致相应蛋白质无法合成,从而“关闭”特定基因。科学家预测,这一机制可以保护包括人类在内的生物体免受病毒侵袭。现在,科学家正利用这一机制阻断特定基因的表达以确定其功能。
在发现RNA干扰机制前,梅洛一直在研究胚胎基因学中细胞早期分化和联系的机制,这也是他所在的实验室时至今日仍旧在研究的课题。该研究显示,胚胎中细胞的位置能够决定其最终发育成哪一类组织。此外,梅洛还确认了在线虫胚胎中决定细胞命运的众多基因。梅洛所在的实验室研究人员现已分成了两个部分,一部分人研究RNA干扰作用,另一部分人研究胚胎发育,而这两个领域的成果又互为补充。
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■得奖反应
梅洛是在美国家中接到诺贝尔奖评审委员会电话的,当时是当地时间凌晨4时40分左右。梅洛对媒体表示他感到“非常惊讶”,“到现在还没回过神来”。他说:“我有预感可能得奖,但我才45岁啊,原本以为10年或20年后才会得奖呢。”梅洛说他的部分奖金将用于慈善事业。
法尔在接受媒体采访时则说,获奖的感觉真是非常美妙,“一开始,我都不敢相信,它也许是个梦,或者有人搞错了,但又想这不可能。能获奖真是太棒了”。他说:“我还是以前的我,我的人生追求仍很简单,那就是研究、科学、教学和家庭。我不想有什么改变。”
□李雯 张田勘
图为2006年诺贝尔医学奖获得者安德鲁·法尔(左)和克雷格·梅洛, 百拇医药(李雯;张田勘)