瑞典卡罗琳医学院于 10 月 7 日宣布，将 2024 年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家 Victor Ambros（维克托·安布罗斯）和 Gary Ruvkun（加里·鲁夫昆），以表彰他们 「发现微小 RNA（microRNA）及其在后转录基因调控中发挥的作用」。他们的发现为我们理解基因调控机制提供了全新的视角，获奖可谓是实至名归。
Victor Ambros（维克托 · 安布罗斯）和 Gary Ruvkun（加里 · 鲁夫昆）共同获得2024 年诺贝尔生理学或医学奖。
图片来源：诺贝尔奖官网
热知识：
这已经是 RNA 分子研究领域的第四个诺贝尔奖。
2006 年诺贝尔生理学或医学奖——RNA 干扰（RNAi）机制；
2020 年诺贝尔化学奖——CRISPR-Cas9 基因编辑技术；
2023 年诺贝尔生理学或医学奖——核苷碱基修饰方面研究使得 COVID-19 mRNA 疫苗得以开发；
2024 年诺贝尔生理学或医学奖——发现 microRNA 及其在后转录基因调控中发挥的作用。
RNA 研究的浪潮正以不可阻挡之势席卷整个生命科学领域。
microRNA——新型基因调控分子
microRNA（miRNA）是一类由内源基因编码的 19-25 个核苷酸长的非编码单链 RNA 分子，在动植物中参与调控基因的转录后表达，第一个 miRNA 自 1993 年在突变秀丽隐杆线虫中被发现[1-2]，然而，miRNA 的一般调控功能直到 2001 年才被充分认识。目前，已经在不同物种中鉴定出数千种 miRNA，其生物合成途径如下[3]：
1) 转录：miRNA 基因在细胞核内首先被 RNA 聚合酶 II（Pol II）转录成初级 miRNA（pri-miRNA），这是一段较长的 RNA 分子。
2) 切割：pri-miRNA 随后被「微处理器」复合体（包含 DROSHA 和 DiGeorge 综合征关键区域 8 蛋白，DGCR8）切割，产生大约 60-70 个核苷酸的发夹结构前体 miRNA（pre-miRNA）。
3) 转运：pre-miRNA 由 exportin 5（XPO5）从核内运输到细胞质中。
4) 成熟：在细胞质中，pre-miRNA 被 DICER 酶进一步加工，产生成熟的 miRNA。
5) 功能：成熟的 miRNA 中的一条链（引导链）被加载到 miRNA 诱导的沉默复合体（miRISC）中，该复合体包含 DICER1 和 Argonaute（AGO）蛋白。miRISC 通过序列互补结合靶向 mRNA，并在处理体（P-bodies）中通过靶向 mRNA 的降解和翻译抑制来介导基因抑制。
miRNA 的这一生物合成途径在动植物中具有保守性，尽管在某些细节上可能存在差异。例如，在植物中，miRNA 的生物合成也涉及类似的步骤，但可能在特定的调控机制和蛋白质因子方面有所不同[4]。
microRNA的合成与作用机制图[4]
microRNA 的应用与研究前景
自从 miRNA 被发现以来，就因其在基因调控中的重要作用而受到广泛关注。miRNA 通过影响目标基因的转录后调控和基因沉默等机制，参与了细胞生长、分化、发育和凋亡等一系列关键生物过程。在动物领域的相关研究包括：发育和细胞分化、细胞凋亡、 脂类代谢、激素分泌、内源基因表达调控、疾病发生机制、疾病预测与诊断、肿瘤发生机理、病毒的免疫防御机制等，而在植物领域，miRNA 的研究包括：植物胚胎和分生组织发育、叶和花的遗传发育、核酸水平调控、病毒抵抗防御机制等。
miRNA 的这些功能和研究应用领域，不仅揭示了其在生物体中的重要角色，也为未来的治疗策略和生物技术应用提供了广阔的前景。
microRNA 应用领域
microRNA 研究方法与高通量测序
研究 miRNA 的基本方法通常包括以下步骤：
1) 表型 miRNA 鉴定：基于高通量测序或已发表的文献，确定与特定表型相关的 miRNA；
2) miRNA 靶基因预测：利用生物信息学工具，如 Targetscan、miRDB 或 PicTar，预测 miRNA 的潜在靶基因；或者通过查阅相关文献，筛选出与研究表型相关的 miRNA 和靶基因，以提高实验的成功率；
3) miRNA 实验验证：通过双荧光素酶报告基因的实验验证 miRNA 与靶基因的靶向关系；
4) 研究 miRNA 的功能。
miRNA 研究策略基本思路导图
高通量测序技术（Next Generation Sequencing，NGS）在 miRNA 的研究中扮演着至关重要的角色，可以帮助科学家深入分析样本中的 miRNA，识别并定量已知的 miRNA，发现新型有研究潜力的 miRNA。通过对原始数据进行质量控制、序列比对、差异表达分析和靶基因预测等，研究人员可以揭示 miRNA 的生物合成、功能和调控机制，以及它们在各种生物学过程中的作用。
华大科技提供专业的 DNBSEQ UMI Small RNA 测序服务，运用丰富的实践经验和专业知识，提供全方位的技术支持和解决方案，全面助力科学研究！
DNBSEQ UMI Small RNA 测序优势
实验技术经验丰富，低起始量成功率高，技术重复性高
累计已完成 350 多种不同物种的项目，常规 RNA 样本单次建库只需 100 ng，血清血浆 RNA 样本只需 20 ng；小 RNA 样本实现最低 1 ng 起始量；低起始量建库成功率达 95%。
凝胶电泳富集建库，准确选取目标 small RNA 更灵活
使用凝胶电泳方法进行 small RNA 富集建库，准确选取目标小 RNA 更灵活，去除 RNA 样品中的大分子，可适用于不同来源的 RNA 样本，血清、血浆、外泌体等微量样本经验丰富，样品类型多样，满足多角度研究需求。
实验建库引入 UMI 技术， small RNA 定量准确性提升 70%
特异性分子标签（UMI）为 8-10 nt 的短序列，可看做「条形码」，在文库构建的早期阶段连接到 cDNA 分子中，标记原始样品中的每个分子。用于减少 PCR 扩增复制引入的定量偏差，有利于获得足够的读数以进行检测。
UMI技术原理图例
Dr. Tom 系统交付，多种个性化分析任您选
采用 Dr. Tom 多组学数据挖掘系统，10 大数据库注释，多维度结果图片展示，数据图表循环挖掘。small RNA 的检测、定量、差异表达分析、靶基因预测、功能注释，深入了解 small RNA 在生物体内的表达情况和功能，助您探索 small RNA 的生物学功能。
小 RNA 分类注释
miRNA 与靶基因
互作网络图
miRNA 靶基因的 KEGG 通路注释分类统计图
聚类表达热图
更多 RNA 产品亮点
01
真核转录组测序
可选链特异性文库，提质不加价；
链特异性文库能检测反义链表达，比对率更高，定量更准确，注释、可变剪切和基因融合等结果更可靠；
转录组+蛋白质组学、转录组+代谢组学，多种关联分析，不在话下。
02
全长转录组
华大特有专利技术：多倍通量全长转录组；
超高性价比：相同数据量下获得 3-5 倍有效 reads；
更多转录本：检测转录本数量翻倍；
准确定量：UMI 技术辅助准确定量。
03
UMI Small RNA 测序
实验建库引入 UMI 技术，实现 small RNA 定量准确性提升 70%；
实验技术经验丰富，最低 1 ng 起始建库，技术重复性高；
采用最新 miRBase 数据库、KEGG 数据库。
04
长链非编码 RNA 测序
技术稳定性超高，同一样本重复建库相关性大于 0.993；
性价比高，一次测序可以得到 mRNA、lncRNA、circRNA 信息；
样本处理经验丰富，已完成万例 lncRNA 样本。
参考文献：
[1] Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell. 1993;75(5):843-854.
[2] Wightman B, Ha I, Ruvkun G. Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans. Cell. 1993;75(5):855-862.
[3] Lin S, Gregory RI. MicroRNA biogenesis pathways in cancer. Nat Rev Cancer. 2015 Jun;15(6):321-33.
[4] Ha M, Kim VN. Regulation of microRNA biogenesis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014 Aug;15(8):509-24.
内容审核：潘成
项目审核：朱超敏
题图来源：诺贝尔奖官网
热门跟贴