瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院宣布，將2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家安德魯·法爾和克雷格·梅洛，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了核糖核酸干擾機(jī)制。

同往年一樣，2006年的獲獎(jiǎng)?wù)呓視詢(xún)x式在位于“諾貝爾路1號(hào)”的卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院“諾貝爾論壇樓”內(nèi)舉行。不少人早早趕來(lái)目睹這一激動(dòng)人心的時(shí)刻，人群中有好些是東方面孔的亞洲留學(xué)生。

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)發(fā)布的公報(bào)說(shuō)，法爾和梅洛獲獎(jiǎng)是因?yàn)樗麄?ldquo;發(fā)現(xiàn)了控制遺傳信息流動(dòng)的基本機(jī)制”，這一機(jī)制為控制基因信息提供了基礎(chǔ)性的依據(jù)。公報(bào)指出，核糖核酸干擾已被廣泛用作研究基因功能的一種手段，并有望在未來(lái)幫助科學(xué)家開(kāi)發(fā)出治療疾病的新療法。

法爾生于1959年，現(xiàn)在是美國(guó)斯坦福大學(xué)遺傳學(xué)和病理學(xué)教授。1960年出生的梅洛目前在美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院任教。1998年，兩位教授和其他科學(xué)家在《自然》雜志上共同發(fā)表論文宣布，他們發(fā)現(xiàn)了核糖核酸具有可以干擾基因的機(jī)制。

核糖核酸干擾機(jī)制的發(fā)現(xiàn)使得科學(xué)家可以對(duì)侵入細(xì)胞的病毒核糖核酸進(jìn)行控制。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)指出，核糖核酸干擾機(jī)制將來(lái)有望應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域，用來(lái)開(kāi)發(fā)針對(duì)病毒感染、心血管疾病和癌癥等的新療法。近來(lái)有動(dòng)物研究結(jié)果顯示，可利用核糖核酸干擾機(jī)制使高血脂基因“沉默”。

2006年的獲獎(jiǎng)?wù)吣挲g偏低，他們從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到獲獎(jiǎng)還不足10年的時(shí)間，這在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上還屬罕見(jiàn)。諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委在現(xiàn)場(chǎng)解析2006年的獲獎(jiǎng)成果時(shí)說(shuō)：這是諾貝爾獎(jiǎng)首次不發(fā)給一個(gè)擁有答案的研究，相反，核糖核酸干擾機(jī)制為我們提出的是更多需要解答的問(wèn)題，為基因技術(shù)研究提供了令人興奮的可能性。

兩位獲獎(jiǎng)?wù)咴诿绹?guó)的家中接到諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)的電話(huà)通知時(shí)，其中一位教授由于驚愕不已，兩次把電話(huà)掛掉。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)第三次撥通電話(huà)后才得以完整地轉(zhuǎn)達(dá)了這個(gè)好消息。

“幕后使者”左右基因沉默

有人這樣比喻：DNA是電影膠卷，核糖核酸是放映機(jī)，蛋白質(zhì)是在銀幕上播放的電影。那么，放映的過(guò)程就是“基因表達(dá)”。

“安德魯·法爾和克雷格·梅洛的重大發(fā)現(xiàn)，為人類(lèi)對(duì)生命的研究開(kāi)辟了一個(gè)非常廣闊的領(lǐng)域。有些科學(xué)家認(rèn)為，他們的這一研究成果好像宇宙學(xué)中的暗能量，是生物研究的一個(gè)全新世界。他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)是名副其實(shí)的。”中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所蛋白質(zhì)工程實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)際人類(lèi)基因組組織委員陳潤(rùn)生研究員評(píng)價(jià)說(shuō)。

轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中往往會(huì)遇到這樣的情況：外源基因存在于生物體內(nèi)，并未丟失或損傷，但該基因不表達(dá)或表達(dá)量極低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為基因沉默。

其實(shí)早在20世紀(jì)70年代，人們就認(rèn)識(shí)到了核糖核酸會(huì)影響生物體的整個(gè)生命活動(dòng)。但當(dāng)時(shí)人們對(duì)于核糖核酸的理解，還僅限于生物體的基因是由DNA(脫氧核糖核酸)通過(guò)轉(zhuǎn)錄形成信使核糖核酸，隨后翻譯形成蛋白質(zhì)才能起作用。

1990年，科學(xué)家為了加深矮牽牛花的紫色，將添加過(guò)量的合成色素的基因拷貝入細(xì)胞，結(jié)果事與愿違，不僅轉(zhuǎn)入的基因未表達(dá)，而且自身的色素合成也減弱了，轉(zhuǎn)基因的花出現(xiàn)了白色或全白色，當(dāng)時(shí)他們把該現(xiàn)象稱(chēng)作共抑制。后來(lái)在對(duì)真菌、線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、老鼠等動(dòng)物細(xì)胞的進(jìn)一步研究中，這種現(xiàn)象也得到了確認(rèn)。

1998年，科學(xué)家才真正認(rèn)識(shí)到這種分子的力量。“核糖核酸干擾”現(xiàn)象是在線(xiàn)蟲(chóng)試驗(yàn)中觀察到的，安德魯·法爾和克雷格·梅洛將外源的雙鏈核糖核酸加入到線(xiàn)蟲(chóng)的基因中，發(fā)現(xiàn)它能抑制特定基因表達(dá)相應(yīng)的蛋白質(zhì)，首次證明此過(guò)程屬轉(zhuǎn)錄后的“基因沉默”，并證明了小核糖核酸分子是某些基因抑制現(xiàn)象的“幕后使者”。

全新基因被發(fā)現(xiàn)

生物體的這一機(jī)制被安德魯·法爾和克雷格·梅洛揭示之后，科學(xué)家推論，這一機(jī)制本身應(yīng)是為生物體內(nèi)部服務(wù)的。果然，科學(xué)家隨后發(fā)現(xiàn)，生物體體內(nèi)本身也存在這種產(chǎn)生雙鏈核糖核酸的基因，只不過(guò)一直沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)而已。

這種核糖核酸就叫做小核糖核酸基因，也是生物體遺傳密碼的一部分。這種核糖核酸基因?qū)嶋H上是內(nèi)源性的。以前人們一致認(rèn)為核糖核酸最后的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，這種傳統(tǒng)意義上的由DNA產(chǎn)生單鏈核糖核酸的基因現(xiàn)在通常的叫作編碼基因；但小核糖核酸基因的發(fā)現(xiàn)讓人們認(rèn)識(shí)了另外一類(lèi)基因，它們的最終產(chǎn)物是核糖核酸。小核糖核酸就是其中一種，小核糖核酸是雙鏈的，較一般核糖核酸短得多，它能對(duì)細(xì)胞和基因的很多行為進(jìn)行控制，可指導(dǎo)染色體中的物質(zhì)形成正確的結(jié)構(gòu)。這些最終產(chǎn)物是核糖核酸的基因叫作非編碼基因。目前在高等生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的非編碼基因數(shù)量越來(lái)越多。從核糖核酸干擾現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)對(duì)核糖核酸調(diào)控的一套全新的機(jī)制，是這幾年生物學(xué)中的重大革命。

雖然小核糖核酸的作用機(jī)制目前還未完全搞清，但在線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、植物細(xì)胞及動(dòng)物卵細(xì)胞的研究中已證實(shí)，直接導(dǎo)入或轉(zhuǎn)染入細(xì)胞的小核糖核酸通過(guò)特異性的幾種酶的作用，可進(jìn)一步形成核糖核酸誘導(dǎo)基因沉默的復(fù)合體。這些復(fù)合體能特異性地與靶向信使核糖核酸結(jié)合并進(jìn)入再循環(huán)，進(jìn)而形成不斷放大的瀑布式放大效應(yīng)，從而使核糖核酸干涉作用在短時(shí)間內(nèi)即可迅速有效抑制有害基因蛋白質(zhì)或多肽的合成。

核糖核酸干擾機(jī)制的發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)人們發(fā)現(xiàn)了一種全新的基因?？茖W(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)，非編碼基因的數(shù)量是非常大的，在高等生物體內(nèi)，科學(xué)家們認(rèn)為非編碼基因的數(shù)量可以和編碼基因相比擬。這個(gè)發(fā)現(xiàn)使得我們?nèi)祟?lèi)對(duì)基因的研究，從只有一個(gè)蛋白質(zhì)的世界，現(xiàn)在變成了核糖核酸和蛋白質(zhì)兩個(gè)功能元件組成的兩種元件世界。這讓我們?nèi)祟?lèi)對(duì)各種生物的了解變得更加豐富，更加多樣，并且能更好的說(shuō)明生命的復(fù)雜性和多樣性。

科學(xué)家認(rèn)為，成千上萬(wàn)非編碼蛋白質(zhì)的核糖核酸分子組成了巨大的分子網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)著細(xì)胞中的生命活動(dòng)，這好比宇宙中的暗物質(zhì)，將為基因組和生命科學(xué)研究提供重新審度細(xì)胞及其演化過(guò)程的新思路。

讓致病基因“沉寂”

核糖核酸干擾又有什么用呢？有跡象表明，某些小核糖核酸分子能夠通過(guò)引導(dǎo)基因打開(kāi)或者關(guān)閉來(lái)決定某一個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)，這將會(huì)對(duì)引誘細(xì)胞形成某種特定類(lèi)型的組織產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。近年的研究發(fā)現(xiàn)，用這種方法，可以導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)無(wú)法合成，從而“關(guān)閉”特定基因，控制入侵細(xì)胞的病毒。這給人們看到了治療艾滋病和癌癥的新希望。

科學(xué)家利用核糖核酸干擾對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行特異性地表達(dá)沉默，通過(guò)觀察其表達(dá)被抑制后細(xì)胞乃至生物體從形態(tài)到各項(xiàng)生理生化的變化來(lái)推導(dǎo)該基因的功能。2003年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，病毒中也存在這種基因，現(xiàn)在幾乎所有的生物中都被證明存在這樣的非編碼基因。

目前，核糖核酸干擾現(xiàn)象的后續(xù)研究實(shí)際上是朝著兩個(gè)方向發(fā)展的：一是基礎(chǔ)研究方面，繼續(xù)研究在生物體內(nèi)存在的核糖核酸基因的功能、調(diào)控機(jī)制以及和蛋白質(zhì)(編碼基因)的關(guān)系；二是深入研究核糖核酸干擾現(xiàn)象，把核糖核酸干擾現(xiàn)象用到可能應(yīng)用的情況，比如說(shuō)醫(yī)療實(shí)踐，例如用于抑制腫瘤的和其他疾病的基因。

這種技術(shù)還被用于基因治療研究，很多醫(yī)學(xué)研究也正在利用這種技術(shù)，希望直接從源頭上抑制致病基因，以治療癌癥甚至艾滋病等重大疾病。正是由于核糖核酸干涉技術(shù)有望從“根”上治病療疾，致使病基因靜寂關(guān)閉，所以人們自然渴求盡快應(yīng)用于臨床。但目前此項(xiàng)新技術(shù)研究大都來(lái)源于離體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)則剛剛開(kāi)始，真正應(yīng)用于人類(lèi)疾病的防治尚待時(shí)日，還需要科學(xué)家廣泛深入和細(xì)致持久的研究。

諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給僅僅發(fā)表8年的成果，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)給世界帶來(lái)的巨大影響和變革。雖然對(duì)于核糖核酸的研究現(xiàn)在還存在許多不成熟的地方，但隨著人類(lèi)對(duì)其認(rèn)識(shí)程度的提高，這項(xiàng)技術(shù)終將會(huì)使人類(lèi)受益。