mRNA 修飾技術(shù)和關(guān)于冷、熱、觸覺感受過程的分子機(jī)制的研究

今年是諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第 112 次頒獎(jiǎng)，歷屆得主中，有 12 位女科學(xué)家獲得殊榮：遺傳學(xué)家芭芭拉·麥克林托克 (Barbara McClintock) 是首位沒有共同得獎(jiǎng)?wù)叩呐�性科學(xué)家，我國女科學(xué)家屠呦呦 2015 年因抗瘧藥 artemisinin 和 Dihydroartemisinin 的發(fā)現(xiàn)獲獎(jiǎng)。

圖 2. 左 1: 芭芭拉·麥克林托克; 左 2: 屠呦呦; 右 1: 班廷; 右 2: 勞斯^[1]

拉斯克獎(jiǎng)共有 3 個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)、臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)以及醫(yī)學(xué)科學(xué)特別成就獎(jiǎng)。在該獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得者中，有很多人同時(shí)也獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，因此又被稱為諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)。

今年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)特別引人關(guān)注的兩位學(xué)者是匈牙利裔美籍科學(xué)家卡林柯 (Katalin Karikó) 和美國科學(xué)家魏斯曼 (Drew Weissman)，2021 年 9.24 日拉斯克獎(jiǎng)宣布將臨床醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)授予兩位科學(xué)家。

獲獎(jiǎng)理由：之前的研究認(rèn)為，進(jìn)入細(xì)胞的mRNA會(huì)被免疫系統(tǒng)識(shí)別為病毒遺傳物質(zhì)而清除掉，從而誘發(fā)嚴(yán)重的免疫反應(yīng)，但tRNA不會(huì)引發(fā)機(jī)體過度的免疫應(yīng)答。Karikó和Weissman 通過 mRNA 修飾技術(shù)，使修飾過的 mRNA 可以像 tRNA一樣免于免疫系統(tǒng)的攻擊，并且翻譯出特定的蛋白質(zhì)。兩位科學(xué)家的突破研究使 Covid-19 mRNA 疫苗得以被快速研發(fā)，新冠全球大流行中，mRNA 疫苗拯救了千千萬萬的生命。

2021 年諾貝爾獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，兩位科學(xué)家戴維·朱利葉斯 (David Julius) 和阿登·帕塔普蒂安 (Ardem Patapoutian) 被授予這一獎(jiǎng)項(xiàng)，以表彰他們?cè)谌祟惛兄�疼痛和溫度的機(jī)制研究方面所做出的貢獻(xiàn)。

■ 溫度感受器

辣椒素可激活神經(jīng)細(xì)胞，引起疼痛感，那么它究竟是如何發(fā)揮這種功能的。David Julius 等創(chuàng)建了一個(gè)多個(gè) DNA 片段組成的文庫，這些 DNA 片段與表達(dá)能對(duì)疼痛、熱和觸摸做出響應(yīng)(圖 4)。他們推測(cè)，該基因庫中的某個(gè)DNA 片段，可編碼一種能夠?qū)�辣椒素做出反�?yīng)的蛋白質(zhì)，最后他們發(fā)現(xiàn)了辣椒素敏感基因。這個(gè)基因編碼了的一種離子通道蛋白，后面被命名為 TRPV1 (辣椒素受體)。TRPV1 的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)重大突破，引領(lǐng)了解其他溫度敏感受體的新潮流。

圖 4. 使用辣椒中的辣椒素來識(shí)別 TRPV1 (一種由高溫激活的離子通道)^[3]

■ 關(guān)于壓力感受器

雖然溫度感覺的機(jī)制正在逐步展開，但機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)化為觸覺和壓力感的機(jī)制仍不清楚。Ardem Patapoutian 等人發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)胞系，當(dāng)單個(gè)細(xì)胞被微管戳到時(shí)，可以發(fā)出可測(cè)量的電信號(hào) (圖 5)。Patapoutian 等人在后面的研究中成功地識(shí)別出了一個(gè)基因，該基因的沉默使細(xì)胞對(duì)微管被戳?xí)r不敏感。這個(gè)力敏離子通道，命名為“Piezo1”。

圖 5. 使用培養(yǎng)的機(jī)械敏感細(xì)胞來識(shí)別由機(jī)械力激活的離子通道^[3]

今年的諾貝爾獎(jiǎng)得主的突破性發(fā)現(xiàn)，讓人們了解了熱、冷和機(jī)械力如何觸發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，關(guān)于它的研究集中在闡明這些受體在各種生理過程中的各種功能，并用于開發(fā)治療各種疾病的方法。

關(guān)于諾獎(jiǎng)，今天就介紹到這里了。無論是今年備受關(guān)注的 mRNA 修飾技術(shù)還是今年諾獎(jiǎng)得主關(guān)于冷、熱、觸覺感受過程的分子機(jī)制的研究，他們的發(fā)現(xiàn)都讓這個(gè)世界更美好，歷史會(huì)記住他們，這些發(fā)現(xiàn)將為人類未來的生活帶來更多的可能性。

參考文獻(xiàn)

1. The Nobel Prize amounts.

2. Namit Chaudhary, Drew Weissman, Kathryn A Whitehead, et al. mRNA vaccines for infectious diseases: principles, delivery, and clinical translation. Nat  Rev Drug Discov. 2021 Aug 25;1-22.

3. Nobelforsamlingen, The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. Scientific Background Discoveries of receptors for temperature and touch.

4. NOBEL PRIZES AND LAUREATES.