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第B0008版:新知·发现
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2006年10月3日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
从源头上让致病基因“沉默”
美国两名科学家获今年诺贝尔生理学或医学奖
  ■本报通讯员 李雯

  

  美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛荣膺本年度诺贝尔生理学或医学奖,两位科学家的发现应验了中国的老话——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。

  RNA干扰机制

  控制遗传信息流动

  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,并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。

  一般来讲,只有在研究成果经过几十年的验证后,科学家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,科学家一直认为RNA分子的作用并不比DNA(脱氧核糖核酸)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激活了降解mRNA分子的生物化学机制,这些分子携带着遗传密码。当mRNA消失后,与其相应的基因变得“沉默”,被其编码的蛋白质也不再合成。

  诺获得主

  被化石引入科学世界

  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,作为高中生的梅洛把兴趣转移到了基因工程方面。

  当时科学家才克隆了人类胰岛素基因,并将其DNA(脱氧核糖核酸)插入到细菌中,这样就可以人工合成无限多的胰岛素。这一成果为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胰岛素来治病。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注入到蠕虫当中时,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,还可以从这一代遗传到下一代。

  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、果蝇和人等众多生物中的基因“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,科学家们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,这也是实验室时至今日仍旧在研究的课题。他领导的研究显示,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。梅洛的实验室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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