瑞典卡罗琳斯卡医学院10月2日宣布,将2006年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家安德鲁 · 法尔(Andrew Z. Fire,见下图)和克雷格 · 梅洛(Craig C. Mello),以表彰他们发现一种关闭特定基因作用的方法。
RNA干扰(RNAi)展现了基因技术应用的光明前景。双链的RNA分子可用来使人体、动物及植物体中的特定基因保持“沉默”。将这类导致基因沉默的RNA分子导入细胞,就会激活RNA干扰机制而使具有相同遗传密码的信使RNA(mRNA)降解。
这种方法目前已成为生物学和生物医学领域的一种重要研究工具,今后,它还很有可能在临床医学和农业科学等众多领域得到广泛应用。最近公布的几项研究结果表明,基因“沉默”技术在人类细胞和实验动物体内都获得成功。例如,最近的试验证实,将致沉默作用的RNA分子注入动物体内,结果使造成血液高胆固醇浓度的基因“沉默”了。
各种对致沉默作用的RNA开发计划正在进行之中,目前主要是在医疗方面,欲将其用于治疗病毒感染、心血管疾病、癌症、内分泌失调以及其他一些疾病。
本年度诺贝尔奖得主所发现的是控制基因信息流程的一种基本机制。人类的基因组通过从细胞核里的DNA向细胞质中的蛋白质合成装置发出生产蛋白质的指令运作,这些指令由信使RNA传送。
1998年,安德鲁 · 法尔(Andrew Z. Fire)和克雷格 · 梅洛(Craig C. Mello)公布了他们发现的一种能从特定基因降解mRNA的方式,这种他们称之为“RNA干扰”的机制会在细胞中的RNA分子以双链形式出现时激活。双链RNA分子所激活的生化机制就是将带有与其相同遗传密码的mRNA分子降解。随着mRNA分子的消失,相应基因便“沉默”了,其所编码的蛋白质也就无法生成。
植物、动物、人类都存在RNA干扰现象,这对于基因表达的调节、参与对病毒感染的防御、跳跃基因的控制具有非常重要的意义。RNA干扰作为研究基因功能的一种方法已被广泛应用于基础科学,很有可能产生出新的疾病治疗方法。
RNA干扰在抗病毒方面具有重要作用,尤其在低等生物中表现明显。许多病毒含有双链RNA的遗传密码,当这类病毒感染细胞时,注入的RNA分子会立即与一种叫做Dicer的核酸内切酶结合。随后,RNA诱导沉默复合体(RISC)激活,使病毒RNA降解,细胞便幸免于感染。除了这种防御机能以外,人类这样的高等生物还产生了各种有效的免疫防御机制,如抗体、杀伤细胞和干扰素等。
所谓跳跃基因,亦叫做转座子(transposons),是能在基因组中移动的DNA序列,存在于所有的生物体内。如果这类基因跳入到一个不适当的位点,会对细胞造成损害。许多转座子的运作是先将其DNA拷贝成RNA,然后逆转录成DNA,再插入到基因组的另一个位点上。这类RNA分子往往有部分呈双链状,RNA干扰能以其为目标。这样,RNA干扰能保护基因组免受转座子的影响。