從RNA干擾現(xiàn)象到諾貝爾獎(jiǎng)

從RNA干擾現(xiàn)象到諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?006諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予兩名美國(guó)人一一安德魯■菲爾和克雷格■梅洛，他們發(fā)現(xiàn)了控制基因信息流動(dòng)的基本機(jī)制，因RNA干擾（RNAi）的發(fā)現(xiàn)而入選。他們從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到獲獎(jiǎng)才8年時(shí)間，這在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上實(shí)屬罕見(jiàn)，這也是諾貝爾獎(jiǎng)首次不發(fā)給一個(gè)擁有答案的研究。RNA干擾已先后在不同生物中被發(fā)現(xiàn)，它的機(jī)制為我們提出了更多需要解答的問(wèn)題，為基因技術(shù)研究提供了令人興奮的可能性。更重要的是科研人員也從中獲得了更多思維空間。關(guān)鍵詞：RNA干擾;諾貝爾獎(jiǎng);基因技術(shù)研究;思維空間FromRNAInterferencephenomenontoNobelPrizeAbstract:ApairofAmericans-AndrewFireandCraigMellowontheNobelPrizeinmedicineorphysiologyfor2006fortheirdiscoveryoftheRNAinterference.Theyfoundthebasicmechanismaboutthecontrolofthegeneflowofinformation.Itwasonly8yearssincetheirscientificdiscoveryswitchedtothereward,whichwasamazinginthehistoryoftheNobelPrize,theNobelPrizewasgiventoaresearchunresolvedforthefirsttime.RNAinterferencewasobtainedfromdifferentorganismsoneafteranother,themechanismoffereduslotsofproblemstoansweranditwasworthbeingexcitingtodothegenetechnologystudy.What’smore,ourresearchercouldgetmorethinkingspacefromit.Keywords:RNAinterference;NobelPrize;genetechnologystudy;thinkingspace0、?刖言自1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被提出，生物學(xué)家將研究的重點(diǎn)都放在DNA層面，并認(rèn)為RNA在生命過(guò)程中的作用僅僅是將遺傳信息從DNA傳遞到蛋白，就象蜂群中的雄蜂般沒(méi)有創(chuàng)意。直到上世紀(jì)70年代，部分研究者開(kāi)始認(rèn)識(shí)到RNA會(huì)影響生物體的整個(gè)生命活動(dòng)。但限于科技的發(fā)展，在隨后的幾十年里有關(guān)RNA工作的進(jìn)度比較緩慢，不過(guò)各項(xiàng)投入在逐年遞增。自2000年以來(lái)RNA的研究已經(jīng)有六年被Science雜志列入世界十大科技進(jìn)展，尤其是RNAi領(lǐng)域，2006年還摘得諾貝爾獎(jiǎng)的殊榮，這充分說(shuō)明了RNA的研究在當(dāng)前生物學(xué)領(lǐng)域的核心地位［1］。RNA干擾是指用20多個(gè)核苷酸組成的短的雙鏈RNA(siRNA)代替?zhèn)鹘y(tǒng)反義核酸進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后基因沉默，已經(jīng)迅速而廣泛地應(yīng)用到基因功能，基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制研究等熱門(mén)領(lǐng)域，并為基因治療開(kāi)辟了新的途徑⑵。“RNA干擾〃已成為時(shí)尚名詞，甚至有人大聲宣稱(chēng)：RNA干擾時(shí)候已經(jīng)到來(lái)。但是對(duì)于RNA干擾是否真能給人類(lèi)帶來(lái)的諸多效應(yīng)，更有待于作進(jìn)一步的探究［3］。1RNAi的生物學(xué)研究背景1.1RNAi的發(fā)現(xiàn)RNAi現(xiàn)象早在1993年就有報(bào)道：將產(chǎn)生紫色素的基因轉(zhuǎn)入開(kāi)紫花的矮牽牛中，希望得到紫色更深的花，可是事與愿違，非但沒(méi)有加深紫色，反而成了白色。當(dāng)時(shí)認(rèn)為這是矮牽牛本來(lái)有的紫色素基因和轉(zhuǎn)入的外來(lái)紫色素基因都失去了功能，稱(chēng)這種現(xiàn)象是“共抑制"。1995年，康奈爾大學(xué)的SuGuo博士用反義RNA阻斷線(xiàn)蟲(chóng)基因表達(dá)的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反義RNA(antisenseRNA)和正義RNA(senseRNA)都阻斷了基因的表達(dá)，他們對(duì)這個(gè)結(jié)果百思不得其解。直到1998年，AndrewFire的研究證明，在正義RNA阻斷了基因表達(dá)的試驗(yàn)中，真正起作用的是雙鏈RNA。這些雙鏈RNA是體外轉(zhuǎn)錄正義RNA時(shí)生成的。于是提出了RNAi這個(gè)詞［4］。RNA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。目前普遍認(rèn)為，RNAi作用的分子機(jī)制，是通過(guò)雙鏈RNA(dsRNA)的介導(dǎo)特異地降解靶mRNA,抑制相應(yīng)基因的表達(dá)?，F(xiàn)已初步闡明dsRNA介導(dǎo)的同源性靶mRNA降解過(guò)程主要分為兩步：第一步(起始階段)是較長(zhǎng)dsRNA在ATP參與下被RNasem樣的特異核酸酶切割加工成21~23nt的由正義和反義鏈組成的小干擾RNA(smallinterferingRNAsiRNA)。第二步(效應(yīng)階段)是siRNA在ATP參與下被RNA解旋酶解旋成單鏈，并由其中反義鏈指導(dǎo)形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)。1.3RNAi的應(yīng)用前景[6]依據(jù)RNA干擾現(xiàn)象，科學(xué)家建立了RNA干擾技術(shù)，即人為設(shè)計(jì)合成針對(duì)某特定基因序列的dsRNA來(lái)關(guān)閉或抑制該基因的表達(dá)。但RNA干擾已被證實(shí)是一種特異、高效、經(jīng)濟(jì)的使基因表達(dá)受抑的技術(shù)手段。它可有效地將靶基因的表達(dá)水平降到一個(gè)低的水平，甚至于完全的清除。美國(guó)麻省理工大學(xué)醫(yī)學(xué)中心PhillipZamore預(yù)言“RNA干擾將在哺乳動(dòng)物細(xì)胞遺傳學(xué)上引起革命性的變化。〃人們不再需要花6個(gè)月的時(shí)間設(shè)法去關(guān)閉某個(gè)基因的表達(dá)，利用這項(xiàng)技術(shù)，可以在一周之內(nèi)就可關(guān)閉10個(gè)基因。1.3.1研究基因功能與使用基因敲除技術(shù)來(lái)檢測(cè)基因功能相比，RNAi技術(shù)卻能方便，快捷的達(dá)到這一目的，即使是在一般條件的實(shí)驗(yàn)室也可開(kāi)展這項(xiàng)工作。利用RNAi技術(shù)，科學(xué)家已對(duì)幾乎全部線(xiàn)蟲(chóng)基因(大約19000個(gè)基因)功能進(jìn)行分析檢測(cè)。Wianny也報(bào)道用dsRNA來(lái)阻斷小鼠早期胚胎特異基因，包括卵母細(xì)胞的c-mos和早期胚胎E-cadherin及GFP轉(zhuǎn)基因的表達(dá)。1.3.2抗病毒作用我們可將病毒在復(fù)制中起關(guān)鍵作用的基因作為目標(biāo)設(shè)計(jì)dsRNA來(lái)抑制病毒的復(fù)制。自1986年植物學(xué)家首次利用轉(zhuǎn)入煙草花葉病毒(TMV)的核衣殼(CP)基因?qū)胫仓昱嘤隹共《局仓旰?，已培育了一大批抗病毒植株。在植物的轉(zhuǎn)基因試驗(yàn)中，經(jīng)常發(fā)生基因沉默。因此，對(duì)轉(zhuǎn)基因沉默機(jī)制的探索可以為在轉(zhuǎn)基因研究中避免基因沉默提供對(duì)策。1.3.4基因治療RNAi作用的高度特異性有可能特異地抑制致病的等位基因的表達(dá)而達(dá)到治療目的，但又不影響正常等位基因。Wilda等在白血病細(xì)胞K562試驗(yàn)中，用對(duì)M-BCR/ABL融合基因特異的siRNA轉(zhuǎn)染K562細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)K562細(xì)胞中相應(yīng)的mRNA被清除，并出現(xiàn)強(qiáng)烈的細(xì)胞凋亡現(xiàn)象。2RNAi帶來(lái)的辨證科學(xué)思維RNAi發(fā)現(xiàn)獲諾貝爾獎(jiǎng)的原因諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)自有諾貝爾獎(jiǎng)之日起，一直堅(jiān)持著一條不成文的''慣例〃，那就是研究成果要經(jīng)過(guò)數(shù)十年實(shí)踐驗(yàn)證才有資格入選，然后前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，RNAi自發(fā)現(xiàn)到獲獎(jiǎng)只用了八年時(shí)間，所以這種破例必然有它獨(dú)特之處。［7］引用諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)主席戈蘭■漢松的話(huà)說(shuō)：''我們?yōu)橐环N基本機(jī)制的發(fā)現(xiàn)頒獎(jiǎng)。這種機(jī)制已被全世界的科學(xué)家證明是正確的，是給它發(fā)個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)的時(shí)候了?！ǘZ貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)在評(píng)價(jià)Fire和Mello的研究成果時(shí)說(shuō)：''他們的發(fā)現(xiàn)能解釋許多令人困惑、相互矛盾的實(shí)驗(yàn)觀(guān)察結(jié)果，并揭示了控制遺傳信息流動(dòng)的自然機(jī)制。這開(kāi)啟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。〃［7］諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)發(fā)布的公報(bào)指出，RNA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。RNA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RNA進(jìn)行控制。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)指出，RNA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。RNAi的發(fā)現(xiàn)展現(xiàn)出的科研人員應(yīng)具備的品質(zhì)通過(guò)查閱有關(guān)安德魯■菲爾和克雷格■梅洛的個(gè)人資料，我們不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)好的科研人員除了必須具備基本的嚴(yán)謹(jǐn)，敏銳，縝密，細(xì)致等基本等思維模式和做事態(tài)度之外，還有很重要的就是要有一個(gè)靜態(tài)的心理狀態(tài)，菲爾在卡內(nèi)基學(xué)會(huì)工作的18年間都一直在研究RNAi作用機(jī)制，同時(shí)指導(dǎo)博士生和博士后。另外，濃厚的興趣和強(qiáng)烈的好奇心也是科研人員所應(yīng)該具備的，在馬薩諸塞州大學(xué)工作的梅洛與在卡內(nèi)基學(xué)會(huì)工作的菲爾就因?yàn)楹闷嫘暮团d趣驅(qū)使他們?cè)谝黄痖_(kāi)展了一系列合作研究。最后，菲爾和梅洛敏銳的觀(guān)察力和敢于創(chuàng)新的品質(zhì)使得他們1998在《自然》雜志上共同發(fā)表了有關(guān)發(fā)現(xiàn)RNAi機(jī)制的論文，被同行稱(chēng)為''近一段時(shí)間來(lái)分子生物學(xué)最激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)之一氣2.3RNAi發(fā)現(xiàn)給其它領(lǐng)域的研究提供了新的思路RNAi是生物學(xué)科之間求異性思維的結(jié)果，單一學(xué)科很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。菲爾和梅洛針對(duì)Guo的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，極具針對(duì)性的從中篩選出相同和不同的條件，最終才有RNAi這一劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)。［8］-［如］今，環(huán)境、計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)等等領(lǐng)域同生物密切相關(guān)，許多交叉學(xué)科已經(jīng)應(yīng)運(yùn)而生，諸如生物信息學(xué)，環(huán)境微生物等等，RNAi的發(fā)現(xiàn)將促使各領(lǐng)域的工作者充分運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)和交叉專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，并結(jié)合哲學(xué)中同中求異和異中求同的方法，最終更好的為人類(lèi)造福。3RNAi留下的社會(huì)思考3.1理性對(duì)待RNAi的現(xiàn)有成果RNAi技術(shù)將和納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)一樣，成為21世紀(jì)世界科技前沿與主導(dǎo)技術(shù)，人類(lèi)將進(jìn)入到RNA干擾的新時(shí)代。美國(guó)康乃狄格大學(xué)的遺傳學(xué)家瑞南說(shuō)：“RNA是把DNA的性能再擴(kuò)大，它似乎什么都可做氣試想如果我們遵循科學(xué)技術(shù)發(fā)展最一般的規(guī)律的話(huà)，RNA干擾時(shí)代真的會(huì)這么快來(lái)到嗎？科學(xué)家對(duì)RNAi的了解到底有多深？RNAi技術(shù)能在人類(lèi)身上安全實(shí)現(xiàn)嗎？科學(xué)家們說(shuō)，RNAi技術(shù)尚停留在實(shí)驗(yàn)階段，所以針對(duì)愛(ài)滋病，癌癥等疾病的疫苗還不能夠研究出來(lái)，更不用提產(chǎn)業(yè)化，而科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化才會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)繁榮oRNAi真正進(jìn)入尋常百姓家還需一定時(shí)日，因此，我們必須有清醒的認(rèn)識(shí)。3.2RNAi引發(fā)的針對(duì)高新技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的戰(zhàn)略早在十幾年前，就有人預(yù)言，21世紀(jì)是生物的世紀(jì)，新的時(shí)代帶來(lái)了新的機(jī)遇。RNAi在世界水平的研究正處于起步時(shí)期，而在中國(guó)的研究雖然也有開(kāi)展，但是涉及的范圍還是比較少的，那么如何在如此激烈的高新技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中搶占制高點(diǎn)呢？我們應(yīng)該首先創(chuàng)造一個(gè)綜合教育的平臺(tái)。近年國(guó)家加大了教育制度的改革，實(shí)行部分高校強(qiáng)強(qiáng)合并，為培養(yǎng)全面發(fā)展的綜合性人才提供良好的外部環(huán)境，但是還不成熟，應(yīng)在發(fā)展的過(guò)程中作出相應(yīng)的完備。其次，我們應(yīng)該努力促進(jìn)邊緣學(xué)科的興起。正如前所說(shuō)，將重心放在學(xué)科和學(xué)科之間的整合方面，使多學(xué)科多流派持不同學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)的研究人員的思想相互碰撞，往往產(chǎn)生新的聯(lián)想和獨(dú)到的見(jiàn)解，產(chǎn)生創(chuàng)新性科學(xué)理論與方法。再次，我們應(yīng)該調(diào)整科研人員自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)并要以求異性思維工作的核心。最后，我們還應(yīng)有科技前沿和創(chuàng)新兩大意識(shí)，醫(yī)學(xué)工作者有無(wú)創(chuàng)新意識(shí)及此意識(shí)的強(qiáng)弱是直接影響到他能否作出知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的前提和基礎(chǔ)。如果不能及時(shí)的了解前沿的領(lǐng)域，不能與世界接軌，我們也很難有所建樹(shù)。綜上所述，舉RNAIi對(duì)肝病的治療為例，中國(guó)肝病攜帶者及患者占世界很大的比例，利用RNAi干擾現(xiàn)象相關(guān)技術(shù)生產(chǎn)合適的疫苗，我們有基因上的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵S多保存完好的家系在國(guó)內(nèi)都有，至于后期能否生產(chǎn)出來(lái)，我們就需要做到上面幾點(diǎn)，這樣既能真正對(duì)自己負(fù)責(zé)，又能掌握新技術(shù)。4小結(jié)與結(jié)論任何高新技術(shù)的產(chǎn)生，都是科研工作者前期辛勤工作的結(jié)果，這過(guò)程中我們必須保持清醒的頭腦，具備一切科研人員應(yīng)該具備的各種品質(zhì)。正如RNA干擾的發(fā)現(xiàn)，以及它所帶來(lái)的成就，這些統(tǒng)統(tǒng)告訴我們：思考+付出+機(jī)遇有時(shí)候就等于成功。參考文獻(xiàn)1.JRMinkel程中軍.RNA的遺傳地位[J].科學(xué)（北京）SCIENTIFICAMERICAN,2005,8.2.SharpPA,ZamorePD;RNAinterference[M].Science;2000:15-23.陳忠斌,于樂(lè)成，王升啟.RNA干擾作用(RNAi)研究進(jìn)展[J].中國(guó)生