ミンミン・クレッシーがQbitAIの奥飛寺からレポート | WeChat公式アカウントQbitAI

2024年のノーベル生理学・医学賞が発表されました。

この栄誉を受けたのは、ともに米国出身のビクター・アンブロス氏とゲイリー・ラブカン氏です。

彼らはマイクロRNAの存在を発見し、遺伝子制御におけるその重要な役割を明らかにしました。

多くの深刻な疾患（がん、糖尿病、自己免疫疾患など）におけるマイクロRNAの作用機序を詳細に研究することで、科学者はより多くの新しい標的を発見し、より多くの新しい診断ツールや治療法を開発できることを知っておくことは重要です。

ノーベル賞委員会は次のように述べた。

彼らの研究結果は、遺伝子制御の全く新しい側面を明らかにしています。マイクロRNAはヒトを含む生物にとって極めて重要です。

彼らは賞金1100万スウェーデンクローナ（約744万元）を分け合うことになる。

特筆すべきは、二人ともポスドク研究中に、同じくノーベル賞受賞者のハワード・ロバート・ホロヴィッツ氏の指導を受けていたことである。

二人は2008年、マイクロRNAの発見によりラスカー基礎医学賞も共同受賞しました。ラスカー賞は、この賞が「ノーベル賞の予測因子」であるという世間の認識を改めて裏付けるものとなりました。

遺伝子制御のより隠されたメカニズムの予期せぬ発見

人間の染色体に保存されている情報は、体内のすべての細胞のマニュアルに例えることができます。

各細胞には同じ染色体が含まれているため、各細胞にはまったく同じ遺伝子セットとまったく同じ指示セットが含まれています。

しかし、筋細胞や神経細胞など、異なる種類の細胞はそれぞれ非常に異なる特性を持っています。

これらの違いはどのようにして生じたのでしょうか?

その答えは遺伝子制御にあります。遺伝子制御は、各細胞が適切な指示のみを選択できるようにします。これにより、各細胞タイプにおいて正しい遺伝子のみが活性化されます。

マイクロRNAは遺伝子制御において重要な役割を果たします。

遺伝情報は転写と呼ばれるプロセスで DNA からメッセンジャー RNA (mRNA) に流れ、その後タンパク質に翻訳されます。

20 世紀半ば以降、いくつかの最も基本的な科学的発見により、これらのプロセスがどのように機能するかが説明されました。

人間の臓器や組織は多くの異なる種類の細胞で構成されており、これらすべての細胞の DNA には同じ遺伝情報が保存されています。

しかし、なぜ異なる細胞は異なるタンパク質を発現するのでしょうか?

答えは、それぞれの特定の細胞タイプで適切な遺伝子だけが活性化されるように、遺伝子活動を正確に制御することにあります。

遺伝子調節の問題は、がん、糖尿病、自己免疫疾患などの深刻な病気につながる可能性があります。

1960年代、科学者たちは転写因子の特定のタンパク質がDNAの特定の領域に結合し、どのmRNAが生成されるかを決定することで遺伝情報の流れを制御できることを発見しました。それ以来、数千もの転写因子が同定されてきました。

これはかつて遺伝子制御の主なメカニズムであると考えられていました。

1993年になって初めて、ビクター・アンブローズらが偶然、線虫Caenorhabditis elegansにマイクロRNA （miRNA）が存在することを発見しました。

これは体長約1ミリメートルの透明な体を持つ非寄生性の線虫です。しかし、その体には神経細胞や筋細胞など、大型で複雑な動物にも見られる多くの細胞種が含まれており、多細胞生物の発生を研究する上で重要なモデルとなっています。

アンブローズのチームは当初、線虫Caenorhabditis elegansの発達におけるlin-4遺伝子の役割を研究したいと考えていた。

当初、lin-4遺伝子は調節タンパク質をコードすると考えられていましたが、実験結果ではlin-4遺伝子産物は小さなRNA分子であることが示され、これは従来の理解と矛盾していました。

さらに、lin-4 からの小さな RNA 分子も lin-14 遺伝子を抑制することができます。

しかし、その根底にあるメカニズムは何でしょうか?

一方、同じ指導者の下で学んだラフクン氏も、Caenorhabditis elegans lin-14における遺伝子調節の研究を行っている。

彼は、lin-14 mRNA の生成を阻害したのは lin-4 ではなく、その制御は遺伝子発現の後期段階で起こり、タンパク質生成を阻害することによって達成されることを発見しました。

この実験では、阻害効果に重要な役割を果たす lin-14 mRNA の断片も明らかになりました。

2 つの研究チームの結果を比較すると、lin-4 で見つかった小さな RNA 配列は、lin-14 mRNA の重要な断片配列と相補的であることがわかりました。

これは、この小さな RNA 分子が lin-14 タンパク質を直接制御することを示しています。

1993 年に、これら 2 つの研究が Cell 誌に掲載されました。

しかし、当時、この現象は学界から大きな注目を集めませんでした。なぜなら、この現象は線虫Caenorhabditis elegansに特有なものであり、人間や他の高等動物とは無関係であると考えられていたからです。

2000年、ラフクン氏のチームは、線虫Caenorhabditis elegansにおける遺伝子調節に重要な役割を果たす別のmiRNA分子let-7を発見した。

let-7 遺伝子は人間を含む高等動物に広く存在することを知っておくことは重要です。

このことは学界に大きな衝撃を与え、潮目が変わり、科学者たちはさまざまな生物における miRNA 分子のさらなる探索と研究を始めました。

その後数年間で、数百種類のmiRNAが発見されました。現在までに、ヒトにおいては1,000種類以上のmiRNAが知られています。

彼は名門校出身だったが、ハーバード大学からは好かれなかった。

ビクター・アンブロスは、1953 年にニューハンプシャー州ハノーバーで生まれたアメリカの発生生物学者です。

1975年、MITで生物学の学士号を取得しました。同年、デビッド・ボルティモアは、レトロウイルスの発見につながる逆転写酵素の発見と単離により、ノーベル生理学・医学賞を受賞しました。

その後、アンブローズはボルチモアで博士課程の学生となり、わずか 4 年で博士号を取得し、MIT で博士研究を続けました。

アンブローズの博士研究員時代の指導者であるハワード・ロバート・ホロヴィッツも後にノーベル賞受賞者となった。

ホロウィッツは、臓器発生とプログラム細胞死の遺伝子制御機構の発見により、2002年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。アンブローズはホロウィッツの最初のポスドク研究員でした。

ロバート・ホロウィッツは 1947 年生まれで、アンブローズよりわずか 6 歳年上であることは特筆に値します。

1985年、博士研究員研究を終えたアンブローズはハーバード大学の助教授になった。

しかし、二人のノーベル賞受賞者から指導を受け、優秀な成績を収めていたにもかかわらず、ハーバード大学は彼を歓迎せず、終身在職権を得ることができませんでした。1992年、彼はダートマス大学医学部に転校しました。

ちょうど1年後の1993年、アンブローズとハーバード大学の同僚による研究がCell誌に掲載されました。

具体的には、線虫の成長に極めて重要な lin-4 遺伝子が、調節タンパク質をコードしているのではなく、長さが 22 および 61 ヌクレオチドの小さな RNA 分子を生成することを予期せず発見しました。

lin-4 によって生成される小さな RNA 分子は、最初に知られたマイクロ RNA です。

2007 年、アンブローズは米国科学アカデミーの会員に選出され、2008 年には、彼とラフクン氏はマイクロ RNA の発見によりラスカー基礎医学研究賞を共同で受賞しました。

現在、アンブローズはマサチューセッツ大学医学部の分子医学プログラムでシルバーマン自然科学教授を務めています。

ゲイリー・ラブカン氏はマサチューセッツ総合病院の分子生物学者であり、ハーバード大学医学部の遺伝学教授です。

ラフクン氏は1952年にカリフォルニア州バークレーで生まれ、カリフォルニア大学バークレー校（UCB）で学士号を取得しました。

博士課程在学中、ラフクンはハーバード大学のフレデリック・M・オーズベルの研究室で細菌の窒素固定遺伝子に関する研究を行った。

ラフクン氏は博士課程を修了後、アンブローズ氏と同様にポスドク研究を続けることを選択し、その間 2 人の指導教員の指導を受けました。

その一人は、アンブローズの博士研究員であり、MITの教授でもあるロバート・ホロウィッツだった。

もう一人、当時ハーバード大学教授で、DNA配列を決定する手法の開発により1980年のノーベル化学賞を受賞したウォルター・ギルバート氏もいた。

Rufkun 自身の話に戻ると、Ambrosio の記事と同じ Cell 号に、彼の研究の 1 つも掲載されており、これも lin-4 に関連していました。

その後、ラフクンは lin-4 の詳細を明らかにし、標的の翻訳の制御が標的メッセンジャー RNA との不完全な塩基対形成によって達成されることを発見しました。

2000年、ラフクンは線虫Caenorhabditis elegansにおいて2つ目のマイクロRNAであるlet-7を発見しました。同年後半、ラフクンはマイクロRNAの制御が他の動物（ヒトを含む）にも普遍的であることも発見しました。

関連する2つの論文は、それぞれCellサブジャーナルとNatureに掲載されました。

その後、ラフクン氏の研究室は、哺乳類のニューロン由来のマイクロRNAを含む、さらに多くのマイクロRNAを特定しました。

2007 年、Rufkun は miRNA と相互作用して遺伝子制御機能を発揮するタンパク質補因子を発見しました。

アンブロジオ氏が米国科学アカデミーに選出された翌年の2008年、ラフクン氏も選出されました。同年、二人はノーベル賞の「先駆け」とされるラスカー基礎医学賞を共同で受賞しました。

両学者には多くの中国人の弟子がいたことも特筆に値します。

ザ・インテレクチュアルによると、北京大学分子医学研究所の研究員である劉英氏は、ゲイリー・ラフカン氏の研究室で博士研究員として研究を行ったという。

中国科学技術大学生命科学学院教授のGuang Shouhong氏は、10年以上にわたり線虫（C. elegans）の研究に携わってきました。その間、Ambrose氏とRufkun氏とは幾度となく出会い、幾度となく指導と支援を受けてきました。年功序列で言えば、Rufkun氏の孫弟子と言えるでしょう。

参考リンク： [1]https://www.nobelprize.org/pr... [2]https://en.wikipedia.org/wiki...\_Ambros [3]https://en.wikipedia.org/wiki...\_Ruvkun