诺奖2024｜解读：miRNA与许多疾病有关，为什么药物很难落地？

·miRNA可能有许多目标，许多miRNA可以控制一种疾病的目标。它与疾病控制的关系是“一对多”或“多对一”。因此，miRNA不能像免疫疗法和抗体疗法那样准确地治疗疾病。miRNA的治疗容易产生脱靶或副作用。如何准确高效地将miRNA交付给特定组织也迫切需要解决。

·miRNA和mRNA是“药物和靶向”的关系，如果把miRNA当作“药物”，那么mRNA就是“靶向”。MiRNA通过与靶向mRNA的互补匹配，对转录后的基因表达进行负调节，导致mRNA降解或翻译抑制。

瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院于北京时间10月7日（Karolinska Institute）诺贝尔大会宣布，在美国马萨诸塞大学医学院授予2024年诺贝尔生理学或医学奖。（University of Massachusetts Medical School）维克多·安布罗斯（Victor Ambros）还有美国哈佛医学院（Harvard Medical School）加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun），对microRNA(简称miRNA)及其在转录后基因调节中的作用进行表彰。

有些人对这一消息感到惊讶，包括安布罗斯本人。2006年，安德鲁·法尔（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）安布罗斯认为RNAi包括miRNA，因为它在RNAi领域做出的贡献是指一些双链小RNA可以表达沉默基因的现象)，并获得诺贝尔生理学或医学奖。还有人表示怀疑，《新英格兰医学杂志》（NEJM）“虽然miRNA被发现与许多疾病有关，甚至成为生物医学论文造假的高发地区，但目前以miRNA通道为目标的治疗药物仍处于起步阶段。”

RNAi和miRNA的联系和区别是什么？为什么基于miRNA的药物没有出现？两位诺贝尔奖获得者“奇怪”的科研生涯给了人们什么样的启发？近日，该报科技采访了北京大学未来技术学院博雅特聘教授、分子医学研究所优势汪阳明，上海交通大学特聘教授、上海市第一人民医院临床研究院副院长王宏林。

【对话】

miRNA早就应该获得诺贝奖了。

澎湃科技：您如何评价microRNA获得诺贝尔奖？您能想到这一点吗？

王宏林(上海交通大学特聘教授、上海市第一人民医院临床研究院副院长)：安布罗斯和鲁夫昆的发现揭示了一种全新的有机基因调节原理，这是生物医学领域最重要的里程碑之一。1993年12月3日，安布罗斯和鲁夫昆在著名期刊Cell发表了自己的研究小组在线昆虫。lin-4具有antisensensensens的基因“编码” RNA-关于RNA拮抗作用(转录后调控)和机制的论文揭示了上述发现。到目前为止，安布罗斯1993年的Cell文章已经被引用了18413次，而鲁夫昆1993年的Cell文章至今被引用了5651次。这个引用率很高，足以说明它的发觉知名度很高。“PubMed(生物医学文献数据库)microRNAs“对于关键词搜索，会发现有173803篇相关论文发表，这些数据充分显示了microRNAs发现的重要性，并广泛应用于各行各业。所以，我认为安布罗斯和鲁夫昆获得诺贝尔生理学或医学奖并不奇怪。

只是他们今年获得了诺贝尔奖，我没想到。我们认为今年的CAR-T(嵌入式抗原受体T细胞)可获奖。诺贝尔奖有自己的评选标准。多年来，miRNA一再被提名，获奖只是时间问题。他们的发现写在教科书上，写在人类科学史上。CAR-随着临床治疗的进一步推进和确认，T可能会排队等候，获奖也可能是迟早的事。

事实上，安布罗斯和鲁夫昆的发现早就应该获得诺贝尔奖了。为什么直到现在才获奖？第一个miRNA发现于1993年。lin-4“只有在线虫中才发现，这种miRNA在其他物种中并没有得到证实，而且当时只发现了这种miRNA，所以科学界认为它没有普遍的调控意义。另外，早在1984年，一生致力于antisensense。 RNA(反义RNA)美国科学家Harold RNA干扰现象在Weintraub中被发现（RNA interference，简称RNAi，是一种双链结构非编码小RNA影响和沉默靶基因表达的现象。一九九三年，RNAi已被许多实验室广泛应用于沉默基因，学术界可能认为MiRNA和RNAi有重叠之处，两者都通过小型RNA来调节基因表达。此外，miRNA在调控机制上的发现在当时非常具有前瞻性，所以并没有引起很多科学家的关注。此后，miRNA的相关研究基本上处于停滞状态。1993年至2000年，我在PubMed上查阅了一篇关于microRNAs的研究论文。

直到2000年，这件事迎来了转机——鲁夫昆实验室在线虫中发现了第二条miRNA“let-7"这是一个3''，它有21个核苷酸长度非编码miRNA，通过靶向lin-41基因。 UTR减少 lin-41的表述与lin-4的调控机制相同。在果蝇、斑马鱼、海胆和人类中，鲁夫昆再次证明了let-7在物种中的保守性。此后，许多其它科学家也进行了相关研究，发现miRNA广泛存在于哺乳动物中。到目前为止，随着现代测序技术的发展，研究人员已经发现了超过1000个miRNA。

汪阳明(北京大学未来技术学院博雅特聘教授、分子医学研究所优势)：事实上，我对miRNA今年获得诺贝尔奖感到惊讶。很久以前，我以为安布罗斯和鲁夫昆应该获得诺贝尔奖，但是随着时间的推移，这种期待逐渐平静下来。RNAi于2006年获得诺奖，实际上与miRNA调控基因的机制有一些交流。所以我一直认为，要等到miRNA在应用上取得重大突破——比如在某一场景中起到重要作用(比如mRNA在新冠肺炎疫情中起着重要作用)，它才会获得诺贝尔奖，比如基于miRNA制药，治愈一些人类疾病。但沉下心来想一想，我觉得miRNA是值得的。这一发现是在1993年发生的，当时大家对基因的认识还没有深入，认为它是蛋白质。他们的发现突然打破了这个概念，改变了人们对基因的理解——影响线虫重要表型(细胞增殖)的不是蛋白质，而是不能再小的RNA。

澎湃科技：安布罗斯说他没想到会得奖。因为RNAi在2006年获得了诺贝尔奖，他觉得自己已经包括了miRNA。miRNA和RNAi有什么区别？mRNA和mRNA在2020年获得诺贝尔奖有什么区别？

王宏林：在RNAi获得诺贝尔奖后，miRNA再次获得诺贝尔奖，这表明miRNA的独特性仍然值得认可。核糖核酸在生物体内（RNA）分为两类：一类是参与编码蛋白质的RNA，可以引导合成蛋白质的信使RNA。（mRNA）；另外一种是RNA无法编码蛋白质，即非编码RNA。在非编码RNA中，miRNA是一种。由于其长度较短，仅由21-23个核苷酸组成，因此被称为细微的RNA。（miRNA）。

正如安布罗斯所说，影响mRNA的miRNA方法实际上包含在RNAi中。miRNA和RNAi(例如siRNA)都是通过小片段RNA介导的基因表达进行调节。但是它们的制度和生物意义是不同的。RNAi通常是外源(即体外生成)双链RNA，通过完全互补结合特定的mRNA，导致mRNA完全降解，从而具有更强的靶向性。miRNA是内源产生的，通常是3'非翻译区域，通过与靶mRNA相结合的部分互补。（UTR），对其翻译进行抑制或造成轻微降解。单一miRNA可以调节一组mRNA，因此通常会影响多个基因和通道，在更广泛的生物过程中起到调节作用。在有机体中，miRNA的调控机制具有很强的创新性。

RNAi和miRNNA都会影响mRNA，当RNAi被发现时，科学界并不清楚有机体内源会产生具有基因调节作用的miRNA。由于miRNA是由内源产生的，从进化论的角度来看，miRNA在基因表达或疾病控制方面更加合理，而RNAi的方法相对人工化。以后我们做RNA影响的时候，希望这两种方法都可以使用。基于这两种方法产生的商品目的基本相同。

miRNA和mRNA是“药物和靶向”的关系，如果把miRNA当作“药物”，那么mRNA就是“靶向”。MiRNA通过与靶向mRNA的互补匹配，对转录后的基因表达进行负调节，导致mRNA降解或翻译抑制。

为什么药物没有落地？

澎湃科技：每个人对miRNA都有一些疑问。举例来说，它与许多疾病有关，但还没有临床产品。您觉得这个怎么样？

王宏林：我想大家说的“没有临床商品”，是指虽然miRNA与很多疾病(如癌症、神经退行性疾病等)密切相关。)，但尚未成功应用于临床治疗的商品。若体内的miRNA高或低，可在体外生成miRNA，递入体内，或生成小型RNA片段拮抗miRNA，抑制特定的miRNA功能，从而起到治疗作用。现在，能够发挥这种功效的备选药物分子在临床上是正在进行的。Ⅱ阶段性的，但是真正已经应用到临床上的还很少见。2000年，这一领域有5篇文章，随后不断上升。2021年达到顶峰，发表了2万篇左右的文章，从那以后一直在下降。原因可能是没有临床应用疾病治疗，大家的热情都降温了。

如果要把miRNA作为一种药物，还有很长的路要走。有许多原因。第一，miRNA的调控比较复杂。miRNA可能有许多目标，许多miRNA可以调节一种疾病的目标。换言之，它与疾病控制的关系是“一对多”或“多对一”。所以miRNA不能像免疫疗法、抗体疗法那样精确、简单地治疗疾病。同样，miRNA的治疗也容易产生脱靶或副作用。另外，送货系统是一个技术难题，如何准确、高效地将miRNA送到特定的靶组织急需解决。

在我看来，未来基于miRNA的治疗可能不会成为我们关注的重要发展方向。由于人体内有超过1000个miRNA，可以阻止单个miRNA的功能，其他miRNA也可以起到同样的补偿作用，从而提高特定靶点治疗疾病的复杂性。我们的研究小组做了一些探索，发现一个特定的基因可以同时控制30-40个miRNA的转录。从结构上看，这30-40个miRNA可以控制一种疾病的发生和发展。换言之，针对某一特定基因的靶向操作，可以控制30-40个miRNA的表述，完成一种疾病的治疗。通过RNA的影响来抑制某一基因的mRNA表达，将来可能会成为一种治疗疾病的方法。但是它并不直接针对miRNA。

如今，基于miRNA的诊断方法已经得到了广泛的应用。比如肿瘤细胞会分泌外泌体，包括miRNA，所以有些miRNA可以用来诊断心血管疾病、肾炎和神经退行性疾病，比如肿瘤转移、肿瘤恶性或肿瘤早期发现。此外，循环miRNA可用于诊断心血管疾病、肾炎和神经退行性疾病。未来，miRNA将是疾病早期发现的重要产品研发方向。

汪阳明：很多科学家，包括我刚进入这一领域的时候，实际上对miRNA的应用抱有很大的期望。为什么呢？首先，miRNA是自然界发展了数亿年的产物，毒性小。其次，随着化学合成技术的进步，很容易产生小RNA，所以它可以被广泛使用。许多基于miRNA开发的诊断试剂盒已在临床上使用。但是这么长时间，我们还没有得到一种基于miRNA的药物，我也没有想到。

我认为可能有三个原因：第一，开发任何药物都很困难，本来就需要很长时间。除非遇到新冠这样的特殊时期，或者某些疾病无法治愈，否则必须投入资源快速形成药物。其次，siRNA药物取得了巨大的成功。现在已经批准了6种药物。很多人认为可以用外源引入的小RNA作为药物，不需要找到细胞中表达的miRNA。第三，对制药行业来说，一般的作用机制越清晰越好。RNAi的作用机制非常清晰，因为它是为基因设计的。然而，我们仍然不知道miRNA是如何工作的。它针对许多基因。然而，它的缺点恰好是优势。它可能会抑制许多基因。这样的网络微调可能会有更好的效果。如果miRNA控制了多个基因，miRNA在某些疾病中仍然表达不正常，那么miRNA就成了目标。RNAi的开发依赖于某种明确的基因，所以很多产品都是针对遗传病的。

现在很难预测miRNA在治疗哪些疾病方面更有优势。即便不能直接形成药物，也有可能在再生生物学中使用。以前有人发现，把miRNA和其他基因放在一起，可以帮助细胞变成多能干细胞，相当于重新编程，有的甚至可以把胶原纤维变成神经细胞，将来可以用来治疗疾病。韩国有一家企业使用miRNA来促进胰岛细胞的增殖和分化，如果是直接应用于疾病，就有可能治疗糖尿病。以前也有一些企业开发肝纤维化、丙型肝炎、心力衰竭等治疗方法。

澎湃科技：未来miRNA研究领域还有哪些发展方向？

王宏林：在miRNA领域，还有许多方面值得探索，包括：1、研究miRNA前体编码多肽。作为传统认为没有编码能力的RNA分子，miRNA前体最近的研究表明，它还具有编码多肽的能力。从2009年开始，我们的研究小组对microRNA进行了研究，从最初的“非编码”到发现microRNA前体的“编码”多肽或蛋白质，用了15年时间，发表了5篇代表性论文。研究表明：非编码RNA编码的多肽具有很强的免疫调节功能，是一种潜在的药物分子，是miRNA的2.0版本。我们发现非编码RNA编码的多肽有望治愈神经退行性疾病，在自身免疫性疾病领域也具有良好的治疗价值，如治疗慢性炎症，包括关节炎、炎症性肠病、红斑狼疮、银屑病、多发性硬化症等。另外，在机制上，什么时候miRNA前体变成多肽，什么时候变成miRNA和多肽表达的新调节方法，在人体系统和病理学中的作用还有待研究。

2、更加精确的功能分析。探索miRNA在细胞中的更具体的作用机制，尤其是在复杂疾病中。

3、传递技术的突破。目前研究的重点是如何有效、准确地将miRNA或其抑制剂传递到特定的组织或细胞。

4、临床治疗多样化。MiRNA诊断(如循环miRNA、外泌体RNA)、愈合后及治疗的潜力仍有待挖掘，尤其是如何将其转化为具体的临床工具。

汪阳明：这个领域还有许多有趣的发展趋势。首先，作为诊断疾病治疗的方向，我们应该继续研究如何找到合适的用途，比如作为标记或药物，我认为方法应该是创新的；第二，基础科学中有一些问题需要解决。举例来说，miRNA对基因的调节受环境、细胞状态等影响，各种因素如何参与其中？三是miRNA是否会影响人体内细胞与细胞之间的通信分子，许多人对此进行了研究，但是需要更加严格的研究。四是miRNA的作用方法真的是这样吗？或许有一天，它会通过网络(多个基因)发挥作用而被推翻。也许这是通过一件非常奇怪的事情发挥作用。

让那些脚踏实地做科研的人好好做下来。

澎湃科技：每个人都很容易从个人天才中获得诺贝尔奖。安布罗斯在获得拉斯克奖的演讲中表示，他觉得科学是由普通人或团队完成的。如何理解他的观点？

王宏林：安布罗斯获得诺贝尔奖与他在博士阶段和博士后阶段的实验室有很大关系。他的博士生导师戴维·巴尔的摩尔（David Baltimore）博士后导师鲍勃·霍维茨是诺奖得主。（Bob Horvitz）又是诺贝尔奖得主，安布罗斯的诺贝尔奖最早也来自于其博士后导师。由于他们在自己的科学研究领域拥有高质量的平台、更好的眼光和更高的起点，诺贝尔奖获得者更多地来自诺贝尔奖获得者实验室。鲁夫昆博士后的导师也是霍维茨。他们的研究方向是美丽线虫的发展阶段，在博士后阶段有很好的基础和启发。安布罗斯和都鲁夫昆站在巨人的肩膀上。如果他们是普通的研究人员，很难获得这样的资源。

诺贝尔奖很重要，代表了研究的前瞻性，但不可避免。作为一名普通的研究人员，尤其是生物医学领域的研究人员，我认为专注于临床问题的处理非常重要。从临床上发现患者亟待解决的问题，取出实验室基于临床问题的研究成果，与生物医药公司合作，形成产品来应对患者的困难。我认为这是我们应该走的路。

安布罗斯认为科学进步不是依靠天才，而是由普通人组成的团队共同完成的，这在现代科学界非常重要。科学研究的复杂性通常需要跨学科合作，团队的力量不容忽视。他的观点警告我们，我们应该重视团队合作和跨领域交流，而不是孤军奋战。每个人都可以在团队中发挥自己的特长，共同促进科学发现。

天赋很重要，但科学研究更需要团队，需要努力，需要坚持。我以前的同事李宇教授，也毕业于美国马萨诸塞大学医学院，安布罗斯。他告诉我，医学院成立了一个研究所，主要从事RNA探索，克雷格·梅洛，2006年诺贝尔奖获得者。（Craig Mello）正在这所研究所工作。该研究所引入了安布罗斯进行miRNA的相关研究，起初别人并不认同他的工作，安布罗斯曾经没有科研费用，用二手设备进行测试。。以下是安布罗斯获得诺贝尔奖后与学生及其爱人的几张照片(李宇教授提供)。

汪阳明：不管一个人有多优秀，TA的分析和观点都不会全面。作为一个聪明人，安布罗斯并不是每个人都会在他当时的情况下做出继续研究miRNA的决定，许多人可能会退出。对我们的生物学研究团队来说，我非常认同他所说的团队是非常重要的。对于天才与普通人的区别，我并不特别认同。“天才”和“普通人”是相对的概念。把获得诺贝尔奖的科学家和没有获得诺贝尔奖的科学家放在一起，你可能会认为前者是天才，后者是普通人；在那些没有获得诺贝尔奖的科学家中，你可能会认为天才出生在一所著名的学校，而其他人都是普通人。社会应该做的就是让那些想要脚踏实地做科研的人，不管是天才还是普通人，都能做好，不功利，不贴标签。

我认为做科学有三个特点：创造性、诚实、扎实。诚实意味着不要造假；扎实意味着在发现一个问题后，一步一步地证明自己的假设，得出令人信服的结论。创造性的发现是每个基础研究科学家的愿望。每个人都希望有一天能做出一个发现，大大进一步推进自己的领域。有时我看到一篇别人发表的论文，会有一种恨自己的感觉——为什么TA想到了，我没想到。我认为这是一种创造性的发觉。这种发现需要运势，也需要理解的改变。很多重大科学发现，多年来一直默默无闻，并没有立即得到当时科学界的认可。相信在今天，也有很多发现被忽略了。

创造性的想法是一件非常困难的事情，因为每个人都会受到经验、视野和资源的限制。若非常功利地对待创新，则不可能产生创新。另外，创新发现需要文化土壤，中国科学文化的发展时间还不够长。当然，中国到目前为止的发展水平并不是任何国家都能达到的。我们现在正在做的科学研究，硬件设施和环境都很好，下一步就是做出创新发现。

澎湃科技：鲁夫昆有一个特殊的经历:本科毕业后，他没有直接上学。他先去植树公司工作，然后去南美洲玩。用现在的话来说，gap(间隔)已经两年了。现在我们经常提到学术界的“试卷”。在这样的环境下，许多年轻人想知道他们是否可以通过。你觉得这个问题怎么样？

王宏林：在现代社会，尤其是高度竞争的学术环境中，鲁夫昆的经历显示出个人探索和反思的价值。人生中任何积极成长的经历，即使与科学研究无关，也有助于创新思维、坚持科学态度、坚持不懈决心的形成。许多时候跳出象牙塔，看问题会更清楚。古语有云：“博览群书，不如行万里路”，许多科学灵感存在于大自然中，存在于生活中，存在于与人交流中。死读书通常不利于大科研。尽管学术界普遍存在“内卷”现象，但年轻人可以在适当的时候选择gap来调节情绪，开阔视野，获得新的经验。gap年可以帮助人们重新思考自己的爱好和未来规划，这可能不会影响他们的学术生涯和科学生涯，但可能会带来新的动力和灵感。关键在于个人如何把握这段时间，做出真正有价值的探索。

跨学科经验也很重要。鲁夫昆还学习农业，准备提高植物的抗虫性和产量。但是现在很多团队沉迷于自己的小圈子，并没有真正跳出来。这可能和我们小时候的教育有关。有些人从小就被教育“对窗外的事充耳不闻，只读圣贤书”。事实上，他们应该鼓励孩子做更多的学习之外的事情。

汪阳明：年青时想做什么就做什么，也许会有意想不到的收获。想到gap却做不到，一个重要原因就是家人不支持。年青人面临着许多期望，比如毕业后几年内要找到一份好工作，结婚生子。这一期望在各国都有。为何有人可以gap，是因为他们有意愿，过去还有存款。要不要gap，其实是个人的选择。也许有些人认为gap以后回归科研是一件非常困难的事情，但实际上并非如此。大学毕业后，我的导师先去了高中教书。后来，他觉得很无聊。他获得了威斯康星大学的博士学位，然后在哈佛大学获得了医学学位。最后，他没有学医，而是做了科学研究，因为他认为科学研究是最有趣的。不管做什么事，都要靠内驱力。

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