科学探索|从发表论文到斩获诺奖,他们只用了8年( 二 )
有趣的是,当他们将mRNA与反义RNA一同注射进线虫体内后,这些小虫子展现出了奇特的抽搐动作,就好像它们缺乏这种关键的肌肉蛋白一样 。这是为什么呢?
研究人员们发现,这是因为mRNA和能够与之互补的反义RNA能形成双链RNA结构,而这正是关键所在 。Fire与Mello后续又做了一系列研究,注射了许多针对不同基因的双链RNA,每一个实验都清晰地表明,双链RNA能影响到相应基因的表达,就好像这个基因被“沉默”了一样 。因此,这些基因无法生产出所编码的蛋白质 。
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1998年,两名科学家将他们的发现发表在了《自然》杂志上 。这一发现能简洁、清楚地回答过去许多令人困惑,甚至是互相矛盾的实验结果,也立刻引起了研究领域的重视 。
希望之旅
Fire和Mello指出,只有注射与基因序列一致,或是高度接近的双链RNA,才能有效地对基因产生沉默 。这原本可能是生物体的抗病毒机制,却在演化的长河中被用做调控自身基因的手段 。
在接下来的几年里,科学家们对RNAi的机制做了更详细的阐述——原来双链RNA会结合一个叫做Dicer的蛋白复合体,然后被它切成碎片 。另一个叫做RISC的蛋白复合体会结合这些双链RNA碎片,去掉其中的一条链,然后使用另一条链去检测细胞里的其它mRNA 。一旦检测到与之互补的mRNA,就会对其进行剪切,使之降解 。基因传递出去的遗传信息就是这样被沉默的 。
机制的阐明让我们能够用极为简便的方法,对生物的基因进行调控 。科学家们开始使用双链RNA分子,来沉默特定的基因,从而研究它们的功能 。在生物学和生物医药领域的基础研究上,它得到了极为广泛的应用,加速了科学的发展 。
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▲RNAi的作用机制,让人们看到了实际应用的潜力(图片来源:Copyright ? The Nobel Committee for Physiology or Medicine 。Illustration: Annika Rohl)
更重要的是,它让我们看到了通过“基因沉默”治疗疾病的希望 。正如诺贝尔奖官方新闻稿中所说的那样,“RNAi已经在基础科研中得到了广泛的应用,能用以研究基因的功能 。它还有望在未来带来全新的疗法 。”
“我相信这个技术会在未来的10年里,在抗癌疗法领域得到非常广泛的应用 。”时任冷泉港实验室主席,美国科学院院士Bruce Stillman大胆猜测 。
一盆冷水
人们的乐观并不是没有理由:在诺贝尔奖颁发RNAi技术的5年前,我们就完成了人类基因组草图的测序工作 。许多研究人员早就开始在哺乳动物细胞里尝试应用RNAi,生物技术公司如雨后春笋般相继问世,争当第一款RNAi新药的发明人 。
这背后的逻辑也很容易理解 。许多疾病是由于致病蛋白的出现所导致,而常规小分子药物的作用机理,正是结合这些蛋白,抑制其功能 。使用RNAi技术则有望抑制它们的表达,将这些致病蛋白扼杀在萌芽之中 。由于双链RNA非常容易合成,倘若这一治疗思路能够成功,人们就不再需要繁琐的药物筛选工作,还能规避致病蛋白的“无成药性”难题 。因此,生物医药行业对RNAi疗法有着极为高涨的研发热情,一些知名医药公司也开始涉足其中 。整个领域充满了热火朝天的干劲,首款RNAi疗法的问世似乎就在眼前 。
但在激情褪去后,问题才逐渐浮现出来 。其中,研究人员们无法解决的一大难题,在于如何仅在需要的细胞里启动RNAi的流程 。更糟糕的是,在泛起的泡沫中,许多人误将高估值当作是成功的保障,一系列疗法仅仅在实验室中做了初步的验证,就匆忙地进入到人体试验 。
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