Scientist examining a sample in a lab with DNA sequencing gel in the background.
2024 年諾貝爾生理學或醫學獎榮耀地頒發給了兩位傑出的科學家——維克多·安布羅斯（Victor Ambros）和蓋瑞·魯夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他們對 microRNA 的發現和研究。他們的工作揭示了一種過去人類一無所知的基因調控機制，不僅顛覆了我們對生物學的理解，還為未來全新的醫療技術開啟了大門。那麼，什麼是 microRNA？它是如何被發現的？又能用來治療哪些棘手的疾病？
首先，讓我們澄清一個常見的誤解：microRN A並非我們熟知的 mRNA（信使 RNA）。microRNA，中文稱為微型核糖核酸，是一種長度僅有 20～25 個核苷酸的小型 RNA 分子。與長度動輒數百甚至數千個核苷酸的 mRNA 相比，microRNA 確實名副其實地「微」。
microRNA 本身並不會被轉譯成蛋白質，但它在基因調控中扮演著關鍵角色。它能夠與特定的 mRNA 結合，抑制或調節這些 mRNA 的轉譯，從而控制蛋白質的合成。這種調控機制被稱為「轉錄後基因調控」（post-transcriptional gene regulation），是細胞精確控制基因表達的重要方式。
在細胞中，DNA 是遺傳信息的載體，但它需要通過轉錄和轉譯過程才能發揮作用。轉錄（transcription）是將 DNA 上的遺傳信息轉錄到 mRNA 上，而轉譯（translation）則是將 mRNA上的信息轉譯成蛋白質。
然而，microRNA 在轉錄與轉譯之間的關鍵環節發揮了調控作用。它可以與目標 mRNA 分子結合，阻礙或抑制其轉譯過程，從而控制特定蛋白質的生成。這就像是在烹飪過程中，microRNA 扮演了一個負責調整出菜速度的協調人員，決定了哪道菜（蛋白質）應該在何時上桌（被合成）。
更有趣的是，microRNA 與 mRNA 之間並非一對一的關係。一個 microRNA 可以調控多個 mRNA，而一個 mRNA 也可能受到多個 microRNA 的影響。這種多對多的關係，使得細胞內的基因調控網絡極為複雜，但也提供了極大的靈活性，讓細胞能夠精確地適應內外環境的變化。
microRNA 的發現充滿了機緣巧合。上世紀 80 年代，安布羅斯和魯夫昆對基因在不同時序活化的機制深感興趣。他們選擇了秀麗隱桿線蟲（C. elegans）作為研究對象，這種微小的線蟲體長僅 0.1 公分，但擁有肌肉、神經等多種細胞類型，且全身透明，非常適合觀察和研究。
他們發現，當線蟲的 lin-14 基因發生突變時，線蟲會跳過幼蟲的第一發育階段，直接進入第二階段，導致成蟲體型較小。而當 lin-4 基因突變時，第一發育階段會被延長，成蟲體型較大。他們推測，lin-4 可能通過抑制 lin-14 的表現來調節線蟲的發育。
經過數年的研究，安布羅斯證明了 lin-4 會產生一段不編碼蛋白質的短鏈 RNA，這正是 microRNA。同時，魯夫昆發現，lin-14 的 mRNA 雖然正常轉錄，但在轉譯過程中被抑制，導致基因表達受阻。兩人的研究互相印證，揭示了 microRNA 如何通過結合目標 mRNA，控制基因的表達。
然而，這一重要發現並未立即引起廣泛關注。當時的科學界普遍認為，這種機制可能僅存在於線蟲中，對於其他生物並無意義。直到 2000 年，科學家們在多種生物中發現了類似的 microRNA，證明了這種調控機制的普遍性和重要性。
microRNA 在生物的生命歷程中扮演著重要角色，從胚胎發育、器官功能到老化過程，都與其息息相關。目前，已發現的人類 microRNA 種類可能超過 2500 種，並且這個數字還在不斷增加。
在醫學領域，microRNA 的發現為多種疾病的治療帶來了新的希望。
microRNA 與癌症的關係密切。研究發現，某些 microRNA 的異常表達可能導致細胞無限制地增殖，從而形成腫瘤。通過調節這些 microRNA 的表達，有可能抑制癌細胞的生長。目前，已有生物科技公司開始研發基於 microRNA 的抗癌療法。
在阿茲海默症、帕金森氏症等神經退行性疾病中，microRNA 也被發現參與了病理過程。調節特定的 microRNA，有望減緩疾病的進展，改善患者的生活質量。
microRNA 在心肌梗塞、心臟衰竭、動脈硬化等心血管疾病中也扮演著關鍵角色。通過調節相關的 microRNA，有可能促進心肌細胞的再生，恢復心臟功能。
此外，microRNA 還與先天性聽力損失、眼科疾病、骨骼疾病、糖尿病、自身免疫疾病等多種疾病相關。研究者們正積極探索 microRNA 在這些領域的治療潛力。
儘管 microRNA 在醫學上具有巨大潛力，但要將其應用於臨床治療，仍然面臨著諸多挑戰。
由於 microRNA 可以影響多個目標 mRNA，調節一個 microRNA 可能會對多個基因的表達產生影響，導致不可預測的副作用。如何提高 microRNA 療法的精準性，減少脫靶效應，是一大難題。
microRNA 分子在體內容易被降解，如何將其穩定地運送到目標細胞或組織，是技術上的另一個挑戰。需要開發高效、安全的遞送系統，確保 microRNA 能夠發揮預期的治療效果。
任何新的治療方法都需要經過嚴格的安全性和有效性評估。microRNA 療法需要經過大量的臨床試驗，才能最終應用於臨床。
然而，這些挑戰並未阻止科學家們的熱情。隨著技術的不斷進步，我們有理由相信，microRNA 療法將在未來為人類的健康帶來重大突破。
microRNA 的發現，不僅顛覆了我們對基因表達和調控的傳統認識，還為醫學領域帶來了革命性的變革。2024 年諾貝爾生醫獎的頒發，是對安布羅斯和魯夫昆兩位科學家傑出貢獻的最高肯定。
未來，隨著對 microRNA 研究的不斷深入，我們有望開發出更多基於 microRNA 的診斷和治療方法，為癌症、阿茲海默症、心臟衰竭等棘手疾病帶來新的希望。
如果你對生物醫學領域感興趣，或許下一個重大突破將由你來實現。microRNA 的故事告訴我們，即使是最微小的發現，也可能帶來巨大的改變。