圖/The Nobel Committe for Physiology or Medicine
今年諾貝爾生醫獎,由研究小分子核糖核酸(microRNA)的兩名美國科學家拿下。microRNA大約是頭髮直徑縮小100萬倍,將如何打開疾病治療新頁?
2024年諾貝爾生醫獎於10月7日公布,今年70歲的美國發育生物學家安布羅斯(Victor Ambros)和72歲的美國分子生物學家魯夫昆(Gary Ruvkun),因發現「小分子核糖核酸(microRNA)及調控基因功能的基本原理」,獲得本次諾貝爾生醫獎殊榮。
會後,台灣科技媒體中心特別邀請中研院分子生物研究所研究員陳俊安、陽明交大生化暨分子生物研究所特聘教授許翺麟、陽明交大生命科學系暨基因體科學研究所教授俞震亞,以及陽明交大生化暨分子生物研究所助理教授張崇德,共4名研究microRNA的專家進行研究解析。
超迷你!microRNA尺寸約頭髮直徑縮小100萬倍
過往生命科學的中心法則認為,遺傳訊息從DNA轉錄成mRNA,後續再轉譯成蛋白質是「單向」的過程,而RNA只是小配角。陳俊安表示,這次安布羅斯和魯夫昆之所以會得獎,正是因為他們的研究顛覆了過往的中心法則,讓大家知道microRNA(miRNA)在調控基因表現中,扮演著至關重要的角色。
安布羅斯和魯夫昆在實驗中於透明的「秀麗隱桿線蟲」體內,發現了長度超短的microRNA。而這個短短的microRNA,可以透過轉錄後調控蛋白質產量,進而改變生長發育,成為在DNA序列之外,增加生物體複雜度的重要因素之一。兩人的microRNA的研究結果於1993年發表,今年獲得諾貝爾生醫獎。
microRNA的大小是1根頭髮的直徑縮小約100萬倍,約21個核苷酸大(約7奈米),尺寸「超迷你」。陳俊安指出,過去一開始以為,僅有線蟲等構造較為單純的生物才有microRNA,但陸續發現不少構造較為複雜的物種,甚至是人類身上也都可以找到microRNA。俞震亞表示,人類就有約1,000~2,000個microRNA,可見它對生物體的重要性。
藥物研發重要標的!microRNA有望治療神經退化、心血管、癌症?
microRNA雖然超迷你,功能卻十分強大。例如因為microRNA容易分泌到細胞外,抽血即可檢測,適合用於預測和治療漸凍症(ALS)等退化性神經疾病,也有望應用在阿茲海默症、巴金森氏症及心血管疾病的治療。許翺麟說,近幾年microRNA主要鎖定治療C型肝炎,目前在臨床試驗中,未來也有望治療癌症腫瘤、病毒感染等疾病。
然而陳俊安表示,microRNA從研發階段到實際治療疾病,目前仍有2大障礙難以被克服:
1.microRNA影響的蛋白質功能過於廣泛,無法瞄準導致發生「脫靶效應(off-target effects)」,嚴重恐造成不可逆的基因突變。
2.microRNA容易累積在肝臟中,較難被運送至目標器官或組織。
張崇德也指出,microRNA雖有機會成為治療疾病的利器,但他也坦言,水能載舟亦能覆舟,基因調控數量大就有可能出現嚴重副作用。像過去即有治療肝癌的MRX34,以及治療C型肝炎的RG-101等藥物,在研發過程中雖展現療效,但也同時出現不少嚴重副作用而停止研發。不過他認為,因microRNA的應用面向和潛力,和幹細胞一樣都非常廣,未來仍有高機率成為藥物研發的重要標的。