诺奖2024｜解读：miRNA与众多疾病相关，药物为何难落地？

·一个miRNA可能有很多个靶点，一个疾病的靶点可能由很多个miRNA来调控。它和疾病调控的关系是“一对多”或“多对一”。所以miRNA治疗疾病不能像免疫治疗、抗体治疗那样精准。miRNA的治疗容易产生脱靶效应或副作用。如何将miRNA精确、有效地递送到特定组织也亟待解决。

·miRNA与mRNA是“药与靶”的关系，如果把miRNA看作“药”，mRNA就是“靶”。miRNA通过与靶向mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA的降解或翻译抑制。

北京时间10月7日，瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院（Karolinska Institute）的诺贝尔大会宣布，将2024年诺贝尔生理学或医学奖授予美国马萨诸塞大学医学院（University of Massachusetts Medical School）的维克多·安布罗斯（Victor Ambros）和美国哈佛医学院（Harvard Medical School）的加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun），以表彰他们发现了microRNA（简称miRNA）及其在转录后基因调控中的作用。

10月7日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2024年诺贝尔生理学或医学奖公布现场，屏幕显示奖项得主美国科学家维克托·安布罗斯（左）和加里·鲁夫昆（右）的照片。图片来源：新华社

一些人对这个消息感到惊讶，其中也包括安布罗斯本人。2006年，安德鲁·法尔（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）因在RNAi（RNA干扰，指某些双链小RNA能够沉默基因表达的现象）领域做出的贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖，安布罗斯觉得RNAi涵盖了miRNA。也有人表示质疑，《新英格兰医学杂志》（NEJM）发表评论称，“尽管miRNA被发现与众多疾病相关，甚至成为生物医学类论文造假重灾区，但目前以miRNA通路为靶点的治疗药物仍处于早期阶段。”

RNAi和miRNA有何联系和区别？基于miRNA的药物为何迟迟未出现？两位诺奖得主“奇怪”的科研生涯给人何种启示？近日，澎湃科技采访了上海交通大学特聘教授、上海市第一人民医院临床研究院执行副院长王宏林，和北京大学未来技术学院博雅特聘教授、分子医学研究所所长汪阳明。

【对话】

“miRNA早就应该获诺奖了”

澎湃科技：你怎么评价microRNA获得诺奖？你能想到这个发现今年获奖吗？

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执行副院长）：安布罗斯和鲁夫昆的发现揭示了一种全新的生命体基因调控原理，是生物医学领域的最为重要的里程碑之一。1993年12月3日，安布罗斯和鲁夫昆“背靠背”在知名期刊Cell发表了他们各自课题组在线虫lin-4基因“编码”小RNA具有antisense RNA-RNA拮抗作用（转录后调控）及机制的论文，揭示了上述发现。安布罗斯1993年的Cell文章迄今为止被引用18413次，而鲁夫昆1993年的Cell文章至今被引用5651次。这是非常高的引用率，足以说明其发现影响力之大。在PubMed（生物医学文献数据库）上以“microRNAs”为关键词搜索，会发现发表的相关论文有173803篇，这样的数据足够说明microRNAs发现的重要性，以及在各个领域的广泛应用。因此，我认为安布罗斯和鲁夫昆获得诺贝尔生理学或医学奖并非意外。

只不过他们今年拿到诺奖，我没有想到。我们以为今年CAR-T（嵌合抗原受体T细胞）有可能获奖。诺奖有自己的评选标准，miRNA多年来反复被提名，获奖是迟早的事情。他们的发现是被写在教科书上，写在人类科学史上的发现。CAR-T也许会排排队，随着临床应用的进一步推进和确认，获奖或许也是迟早的事情。

其实安布罗斯和鲁夫昆的发现早就应该获得诺奖了。为什么到现在才获奖呢？1993年发现的第一个miRNA“lin-4”只在线虫中发现，在其他物种中还没有被证实存在，而且当时只发现了这一个miRNA，因此科学界认为它不具有普遍的调控意义。另外，早在1984年，一生致力于antisense RNA（反义RNA）研究的美国科学家Harold Weintraub就发现了RNA干扰现象（RNA interference，简称RNAi，是一种具有双链结构的非编码小RNA干扰并沉默靶基因表达的现象）。1993年，RNAi已经被很多实验室广泛用来沉默基因，学术界可能认为miRNA与RNAi有重叠之处，两者都通过小RNA来调控基因表达。还有，在调控机制上miRNA的发现当时有很强的前瞻性，因此并未引起很多科学家的重视。此后一段时间，miRNA的相关研究基本处于停滞状态。我在PubMed上查，1993年到2000年以microRNAs为关键词的研究论文一篇都没有。

直到2000年，事情迎来了转机——鲁夫昆实验室在线虫中发现了第二条miRNA“let-7”，这是一条具有21个核苷酸长度的非编码miRNA，通过靶向lin-41基因的3’ UTR降低 lin-41的表达，与lin-4的调控机制相同。鲁夫昆又证明了let-7在物种中的保守性，它在果蝇、斑马鱼、海胆和人类中都有表达。这以后，很多其他的科学家也开展了相关的研究，发现miRNA在哺乳动物中广泛存在。迄今为止，随着现代测序技术的发展，科研人员已经发现了1000多个miRNA。

汪阳明（北京大学未来技术学院博雅特聘教授、分子医学研究所所长）：miRNA在今年获得诺奖，其实我是比较惊讶的。很早以前我就觉得安布罗斯和鲁夫昆应该拿诺奖了，但随着时间的推移，这种期望慢慢归于平静。2006年，RNAi获得诺奖，实际上和miRNA调控基因的机制有些相通。所以我一直觉得可能要等到miRNA在应用上取得重大突破——比如基于miRNA做成一种药，治愈了人类的某些疾病，或者在某个场景下发挥了重大的作用（比如mRNA在新冠疫情中发挥了重大作用），它才会获得诺奖。但是沉下心来去想，我觉得miRNA是值得的。他们做出这个发现是在1993年，那时大家对基因的理解还不深入，认为它就是蛋白质。他们的发现一下子把这个观念打破了，改变了大家对基因的认识——影响线虫重要表型（细胞增殖）的东西不是蛋白质，而是小得不能再小的RNA。

澎湃科技：安布罗斯说自己也没想到会获奖，因为2006年RNAi获得诺奖，他觉得已经涵盖了miRNA。miRNA和RNAi有什么区别？和2020年获得诺奖的mRNA又有什么区别？

王宏林：RNAi获得诺奖后，miRNA再次获得诺奖，说明miRNA的独特性仍然值得认可。生物体内的核糖核酸（RNA）分为两种：一种是参与编码蛋白质的RNA，能指导合成蛋白质的信使RNA（mRNA）；另一种是不能编码蛋白质的RNA，即非编码RNA。miRNA正是非编码RNA中的一种。由于它的长度很短，仅有21-23个核苷酸组成，因此被称作微小RNA（miRNA）。

如安布罗斯所说，miRNA干扰mRNA的方式实际上涵盖在RNAi中。miRNA和RNAi（如siRNA）都是通过小片段RNA介导的基因表达调控。但它们的机制和生物学意义有所不同。RNAi一般为外源性（也就是体外合成）双链RNA，通过完全互补结合特定mRNA，导致mRNA的完全降解，因此具有更强的靶向性。miRNA则是内源性产生，通常通过部分互补结合到靶mRNA的3'非翻译区（UTR），抑制其翻译或导致轻度降解。单个miRNA可调控一组mRNA，因此通常影响多个基因和通路，在更广泛的生物过程中扮演调控角色。miRNA在生命体中的调控机制具有非常强的创新性。

RNAi和miRNNA都干扰mRNA，RNAi被发现的时候，科学界还不知道生命体内源性会产生具有基因调控作用的miRNA。由于是内源性产生的，从进化论的角度来说miRNA在基因表达或疾病的调控方面更具科学性，而RNAi的方法相对人工化。将来我们做RNA干扰时，希望这两种方式都可用。基于这两种方法产生的产品目的基本上是一样的。

miRNA与mRNA是“药与靶”的关系，如果把miRNA看作“药”，mRNA就是“靶”。miRNA通过与靶向mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA的降解或翻译抑制。

为何药物迟迟不落地？

澎湃科技：大家对miRNA也有一些疑问。比如它和很多疾病相关，但是还没有临床产品。你对此怎么看？

王宏林：我想大家说的“还没有临床产品”，是指尽管miRNA与许多疾病（如癌症、神经退行性疾病等）密切相关，但还没有成功应用于临床治疗的产品。如果人体内的miRNA高了或低了，我们可以在体外合成miRNA，递送进体内，或者合成小RNA片段拮抗miRNA，抑制特定miRNA的功能，从而起到治疗的作用。目前，能发挥这样作用的候选药物分子有处于临床Ⅱ期阶段的，但真正已经运用到临床的还不多见。2000年，这个领域的文章数量有5篇，然后不断上升，2021年达到顶峰，发表了约2万篇，之后一直下降。原因可能就在于没有临床上对疾病治疗的应用，大家的热情冷却下来了。

若要将miRNA作为一种药物，路还很漫长。原因有很多。首先，miRNA的调控比较复杂。一个miRNA可能有很多个靶点，一个疾病的靶点可能由很多个miRNA来调控。也就是说，它和疾病调控的关系是“一对多”或“多对一”。所以miRNA治疗疾病不能像免疫治疗、抗体治疗那样精准、简单。也是因此，miRNA的治疗容易产生脱靶效应或副作用。此外，递送系统是一个技术难题，如何将miRNA精确、有效地递送到特定靶组织亟待解决。

我认为未来基于miRNA的治疗或许不是我们关注的重要发展方向。因为人体有1000多个miRNA，阻止单一的miRNA的功能，可能有别的miRNA会补偿性发挥同样的功能，增加了针对特定靶点治疗疾病的复杂性。我们课题组做过一些探索，发现一个特定基因能够同时调控30-40个miRNA的转录，从结构上推测，这30-40个miRNA均可调控一种疾病的发生和发展。也就是说靶向操纵某个特定基因，可以调控30-40个miRNA的表达，实现对一种疾病的治疗。通过RNA干扰的方法抑制某个基因的mRNA表达，将来有可能成为疾病治疗的一种方法。但它并不直接靶向miRNA。

现在基于miRNA的诊断方法已经有很多应用。比如肿瘤细胞会分泌外泌体，其中就包含miRNA，因此某些miRNA可以用于肿瘤转移、肿瘤恶性程度，或肿瘤的早期诊断。另外，循环miRNA可以用于心血管疾病、肾病和神经退行性疾病的诊断。未来miRNA在疾病的早期诊断会是一个重要的产品开发方向。

汪阳明：很多科学家，包括我一开始进入这个领域时，其实对miRNA的应用抱有很大的期望。为什么呢？第一，miRNA是自然界演化了亿万年的产物，毒性小。第二，随着化学合成技术的提高，合成小RNA是很容易的事情，所以它可以被大规模应用。基于miRNA开发的诊断试剂盒，很多已经在临床上应用了。但这么长时间里，我们还没有得到一个基于miRNA的药物，我也没想到。

我觉得可能有三个原因：其一，开发任何一个药物都非常困难，本来就需要很长时间。除非遇到新冠这样特殊的时期，或者某种疾病无药可治，不得不投入资源快速形成药物。其二，siRNA药物大获成功，现在已经有6款药物获批，很多人觉得用外源引入的小RNA做药就可以，不需要找细胞里表达的miRNA。其三，对于制药行业来说，一般作用机制越清楚越好。RNAi的作用机制非常清楚，因为它就是针对某个基因设计的。但大家还不知道miRNA具体是如何起作用的，它靶向很多个基因。不过它的劣势正好也是优势，它可能抑制很多个基因，这样一种网络形式的微调，也许能有更佳的疗效。如果多个基因受miRNA调控，miRNA又在某种疾病中异常表达，那么miRNA就成为靶点。而开发RNAi的产品依赖于某一个明确的基因，所以很多产品都针对遗传性疾病。

现在不好预测miRNA对哪些疾病的治疗更有优势。即使它不能直接形成药物，在再生生物学中可能会有用途。过去有人发现，把miRNA和其它基因放在一起，可以帮助把细胞变成多能干细胞，相当于重编程，有些甚至能把纤维细胞变成神经细胞，将来可以用来治疗疾病。如果说是在疾病上的直接应用，韩国有个公司在用miRNA促进胰岛细胞的增殖和分化，有可能治疗糖尿病。过去还有一些公司在开发肝脏纤维化、丙型肝炎、心衰等疗法。

澎湃科技：未来miRNA研究领域还有哪些发展方向？

王宏林：miRNA领域还有很多值得探索的方面，包括：1、miRNA前体编码多肽的研究。miRNA前体作为传统认为不具备编码能力的RNA分子，最近研究发现其也具有编码多肽的能力。我们课题组从2009年起研究microRNA，从开始的“非编码”到发现microRNA的前体“编码”多肽或蛋白用了15年时间，发表了5篇代表性论文。我们研究发现：非编码RNA编码的多肽具有很强的免疫调节功能，是潜在新药分子，是miRNA的2.0版本。我们发现非编码RNA编码的多肽有望治疗神经退行性疾病，在自身免疫性疾病领域也有很好的治疗价值，比如治疗慢性炎症，包括关节炎、炎症性肠病、红斑狼疮、银屑病、多发性硬化症等。此外，在机制上miRNA前体何时成为多肽，何时成为miRNA及多肽表达的新调控方式，在人体生理和病理中的作用有待研究。

2、更精准的功能解析。探索miRNA在细胞内的更具体作用机制，尤其是在复杂疾病中的角色。

3、递送技术的突破。如何有效、精准地递送miRNA或其抑制剂到特定的组织或细胞，是当前研究的重点。

4、多样化的临床应用。miRNA在诊断（如循环miRNA，外泌体RNA）、预后以及治疗中的潜力仍有待发掘，尤其是如何将其转化为具体的临床工具。

汪阳明：这个领域还有很多有意思的发展方向。第一，作为诊断和疾病治疗的方向仍然要继续研究，如何找到它合适的用途，比如作为标记物，或作为药物，我觉得手段要创新；第二，基础科学当中也有一些问题需要解决。比如miRNA对基因的调控受到环境、细胞状态等影响，这些因素是如何参与其中的？第三，miRNA是不是影响人体内细胞和细胞之间通讯的分子，很多人做这个方向的研究，但需要更严谨的研究。第四，miRNA的作用方式真的是这样的吗？也许有一天，它通过网络（多个基因）起作用的模式就会被推翻。可能它是通过一个很奇怪的东西起作用。

让踏踏实实做科研的人都好好做下去

澎湃科技：大家很容易就把诺奖这样的奖项归功于个人的天才。安布罗斯在获得拉斯克奖的获奖感言里说，他觉得科学是由普通人完成的，还是由团队完成的。如何理解他这个观点？

王宏林：安布罗斯能获得诺奖，和他博士阶段及博士后阶段所在的实验室有很大的关系。他的博士导师戴维·巴尔的摩（David Baltimore）是诺奖得主，博士后导师鲍勃·霍维茨（Bob Horvitz）也是诺奖得主，安布罗斯的这次诺奖工作最早也是源自于其博士后导师。诺贝尔奖获得者更多地出自于诺贝尔奖获得者实验室，因为他们在自己科学研究领域有更优质的平台，有更好的眼光和更高的起点。鲁夫昆博士后的导师也是霍维茨，他们研究的方向都是秀丽线虫的发育过程，在博士后阶段就有了很好基础和启发。安布罗斯和都鲁夫昆站在巨人的肩膀上，如果是一个普通科研人员，很难获得这样的资源。

诺贝尔奖很重要，代表研究的前瞻性，但可遇不可求。作为普通科研人员，尤其是生物医药领域的研究人员，我认为聚焦于解决临床问题很重要，从临床上发现病人亟待解决的问题，把实验室基于临床问题的研究成果拿出来与生物医药公司合作，形成产品来解决病人的疾苦，我觉得这是我们要走的路。

安布罗斯认为科学进步不是依赖天才，而是由普通人组成的团队共同完成的，这种观点在现代科学界尤为重要。科学研究的复杂性往往需要跨学科合作，团队的力量不可忽视。他的这种观点提醒我们要注重团队合作和跨领域交流，而不是单打独斗。每个人在团队中都能发挥特长，共同推动科学发现。

天资很重要，但是科学研究更需要团队、需要勤奋、需要坚持。我前同事李宇教授，博士也毕业于安布罗斯目前就职的美国马萨诸塞大学医学院。他告诉我，该医学院成立了一个专门从事RNA研究的研究所， 2006年诺奖获得者克雷格·梅洛（Craig Mello）就在这个研究所工作。该研究所引进了安布罗斯开展miRNA的相关研究，一开始别人不认可他的工作，安布罗斯一度没有科研经费，用二手设备做实验。下面提供几张安布罗斯获得诺奖后和学生及他爱人的照片（李宇教授提供）。  

汪阳明：不管一个人多伟大，TA的观察和观点都不会是全面的。安布罗斯是一个聪明人，并不是任何一个人在他当时的处境下，都会做出继续研究miRNA的决定，很多人可能就退出了。我很认可他说的团队很重要，对于我们生物学的研究团队来说，这一点尤其重要。我不是特别认同对天才和普通人的区分。“天才”和“普通人”都是相对的概念，把获得诺贝尔奖和没有获得诺贝尔奖的科学家放在一起，你可能认为前者是天才，后者是普通人；在那些没有获得诺贝尔奖的科学家中，你可能又认为出身名校的是天才，其他是普通人。社会应该做的是让想踏踏实实做科研的人，不管天才还是普通人，都能好好地做下去，不要功利，不要贴标签。

我认为做科学需要具备三个特征：有创造性、诚实、扎实。诚实就是不要造假；扎实就是发现一个问题之后一步一步地去证明自己的假设，获得令人信服的结论。有创造性的发现是每一个基础研究科学家都有的渴望，我们都希望有一天做出一个发现，把所在领域大大向前推进一步。有时候我看到别人发表的一篇论文，会有种痛恨自己的感觉——为什么TA想到了，我没想到。我想这就是有创造性的发现。这样的发现需要运气，也需要认知的改变。很多重大的科学发现，都默默无闻了很多年，没有立即被当时的科学界认可。相信在今天，也有很多发现是被忽视的。

有创造性的想法是一件很难的事，因为每个人都会受到经历、眼界、资源的限制。如果非常功利地对待创新，是不可能产生创新的。另一方面，创新发现需要文化土壤，中国科学文化发展的时间还不够长。当然中国发展到今天这样的程度，也不是任何一个国家都能做到的，我们现在正在做的科研，科研的硬件设施和环境都很好，下一步就是做出创新的发现。

澎湃科技：鲁夫昆有一个特别的经历：本科毕业后没有直接升学，先去植树公司工作，然后游遍南美洲。用现在的话讲就是gap（间隔）了两年。我们现在常提到学术界“卷”，在这样的环境下，很多年轻人疑问能不能gap。你对这个问题怎么看？

王宏林：鲁夫昆的经历显示了个人探索与反思的价值，这在现代社会中，尤其是高度竞争的学术环境中，显得弥足珍贵。人生任何积极成长的经历，哪怕跟科研不相关，对创新性思维、坚持科学的态度、持之以恒的决心的形成都有帮助。很多时候跳出象牙塔，看问题会更加清楚。有句老话是“读万卷书，不如行万里路”，很多科学灵感存在于自然界、存在于生活中，存在于和人的交流之中。“死读书”往往不利于做出大科研。尽管学术界“内卷”现象普遍，年轻人可以在适当时候选择gap来调整心态、拓展视野、获取新经验。gap年可以帮助人们重新思考自己的兴趣与未来规划，不一定会影响学术生涯、科学生涯，反而可能带来新的动力与灵感。关键是个人如何把握好这个时间，做真正有意义的探索。

交叉的学科经历也很重要。鲁夫昆还学过农业，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，没有真正跳出来。这或许和我们小时候受的教育有一定的关系，一些人从小被教育“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”，其实应该鼓励小孩子多做学习之外的事。

汪阳明：年轻的时候想做什么就去做，说不定会有意外的收获。想gap但是做不到，一个重要的原因是家庭不支持。年轻人面临很多期望，比如毕业后几年内应该找一个好工作，结婚生孩子。这种期待在各个国家都有。为什么有人能gap，是因为自己有意愿，过去又有积蓄。要不要gap，其实是个人的选择。可能有人觉得gap之后再回到科研是一件很难的事，其实也不是。我的导师在大学毕业后先去了高中教书，后来觉得不好玩，考到威斯康星大学做博士，后来又在哈佛大学获得医学学位。最后他没有当医生，而是做了科研，因为他觉得最有意思的还是科研。无论做什么事情，都要靠内驱力。