2006年諾貝爾生醫獎－意外的干擾

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Oct 10, 2006
編輯 Jun-An Chen 報導

2006年諾貝爾生醫獎桂冠由兩位美國科學家 Andrew Z. Firer 和 Craig C. Mello 共同掄元，以表彰他們發現 RNAi 干擾基因表達的現象。
長久以來，科學家公認的分子生物學中心教條為－雙股DNA為基本的遺傳物質，雙股DNA會先轉錄成單股RNA，單股RNA接著再轉譯成蛋白質來執行實質的生理功能。大部分的學者也認為，單股RNA充其量也只不過是扮演串場DNA變成蛋白質的中場配角，很少有科學家會將想到RNA也有可能會直接參與調控基因的表達。
1998年時，Fire 和 Mello 發現將 unc-22 基因的同義單股RNA或反義單股RNA微注射至線蟲的胚胎裡，都無法觀察到線蟲因 unc-22 基因被調控後的表現型 (phenotype)。有趣的是，當他們將這兩段序列互補的單股RNA黏合成為雙股RNA時，再將這段雙股RNA注射至胚胎，竟然可以忠實地干擾 unc-22 的基因表達。他們首度將這個意外發現的”基因沈默”現象稱之為－ RNA干擾 (RNA interference, RNAi)，並且將這個實驗結果發表於 Nature [1]。在這篇期刊論文裡，他們大膽地假設 RNAi 的干擾現象可能是普遍存在於各種生物體裡的防禦機制。隨後不久，Mello 也小心地實驗證明 RNAi 的干擾機制主要是藉由雙股RNA忠實地干擾其標地的訊息RNA (mRNA)之基因表達 [2]。
有趣的是，Fire 和 Mello 從發現 RNAi 的干擾現象到奪得諾貝爾桂冠僅僅花了八年的時間。筆者認為主要的原因有三:
ㄧ、 RNAi 的技術近年來已被廣泛地引用在取代”基因剔除”的技術，這項技術可以大量的節省研究人員的研究時間和經費。隨著各項模式生物的基因組陸續完成定序，使用 RNAi 干擾的技術更可以完成一次大規模掃蕩剔除所有功能性基因的雄心壯志 [3]。
二、 這五年來，微RNA (micro RNA, miRNA) 紅到發紫的研究熱潮也加速 Fire 和 Mello 掄元桂冠的速度。 miRNA是生物體內自行合成的一段長髮夾型單股RNA，miRNA並不會被轉譯成蛋白質，相反地，miRNA會經由類似 RNAi 的抑制基因表達機制來調控生物體本身的生理功能 [4]。鑑定 miRNA在何時表達，何處調控已儼然成為最熱門的研究之一。
三、 結合 RNAi 干擾的技術與 miRNA的生理作用機制，可以提供未來以 RNAi 干擾的技術來治療人類癌症或退化性疾病的基石。 RNAi 干擾的臨床應用已初步在長尾獼猴上被證明有效 [5]，未來實質應用在人類疾病的治療上應是指日可待。
繼2002年後，2006年諾貝爾生醫獎再度頒發給以”線蟲“作為研究題材的學者，讓這個看似不起眼的小蟲再次成為當紅炸子雞!或許不久的將來，線蟲學者又會再次風光地回到斯德哥爾摩的頒獎台上!
原始論文:
1. Fire, A. et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391, 806-11 (1998).
2. Montgomery, M. K., Xu, S. & Fire, A. RNA as a target of double-stranded RNA-mediated genetic interference in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A 95, 15502-7 (1998).
3. Kamath, R. S. et al. Systematic functional analysis of the Caenorhabditis elegans genome using RNAi. Nature 421, 231-7 (2003).
4. Kloosterman, W. P. & Plasterk, R. H. The Diverse Functions of MicroRNAs in Animal Development and Disease. Dev Cell 11, 441-50 (2006).
5. Zimmermann, T. S. et al. RNAi-mediated gene silencing in non-human primates. Nature 441, 111-4 (2006).