2025年5月16日晚，由mg4355线路检测官网、北京现代物理研究中心主办的“mg4355vip检测中心物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第三十九期）在mg4355vip检测中心理科教学楼108教室举行。mg4355vip检测中心讲席教授、生命科学学院院长、核糖核酸北京研究中心主任陈雪梅院士应邀讲授“核糖核酸：生物技术的前沿”。本期讲堂由mg4355线路检测官网院长、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。

生命现象依赖于脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和蛋白质。在机体细胞中，遗传信息以DNA编码的形式存在。1953年，沃森（J. Waston）和克里克（F. Crick）提出DNA是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构（因此获得1962年诺贝尔生理学或医学奖），标志着现代分子生物学的诞生。1957年，克里克进一步提出分子生物学的中心法则，即遗传信息的传递方向是从DNA到RNA，再到蛋白质，奠定了所有生命活动的调控基础。其中，RNA是遗传信息的承载者与传递者，也是生命活动的调控者；围绕其结构、代谢、功能、修饰、调控与应用开展研究，有助于人类探索生命的本质，通过认识生命、改造生命、合成生命、设计生命而提升生命的价值和意义。

储存在染色体内的信息被视为机体细胞的指令。每个细胞含有相同的染色体，即含有相同的基因组和指令集。通过精准调控基因的开启与闭合，每种细胞类型得以选择相关的指令。一种被称做转录因子的蛋白质与DNA的特定区域结合，合成相应的信使核糖核酸（简称mRNA），再以mRNA为模板，合成表达特定基因功能的蛋白质。mRNA携带的遗传信息除腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）等四种碱基之外，还包括多种化学修饰。

陈雪梅指出，mRNA技术的理论基础在于其能够编码蛋白质，进而提供一种快速且高效、经济的治疗方法

20世纪80年代，人们开发出独立于细胞培养即可产生mRNA的有效方法（被称做体外转录），加速了分子生物学在多个领域的发展。然而，体外转录的mRNA被认为是不稳定且难以传递的，会引发炎症反应，大大限制了临床应用前景。本世纪初，考里科（K. Karikó）和韦斯曼（D. Weissman）注意到，机体免疫系统的树突状细胞会将体外转录的mRNA识别为外来物，导致其激活并释放炎症信号分子。于是生产出不同的mRNA变体，每种变体的碱基都具有特定的化学修饰，并将其传递给树突状细胞。研究结果表明，当mRNA包含碱基修饰时，既能减轻炎症反应，又能增加蛋白质产量，消除了mRNA技术临床应用的关键障碍。在此基础上，针对寨卡病毒、中东呼吸综合征冠状病毒的mRNA疫苗相继被研发；新型冠状病毒感染疫情暴发后，两种编码病毒表面蛋白的碱基修饰mRNA疫苗以前所未有的速度问世。接种疫苗会激发机体形成针对特定病原体的免疫反应，使其未来再接触该病原体时能够获得免疫力。考里科和韦斯曼因“在mRNA研究上的突破性发现”被授予2023年诺贝尔生理学或医学奖。

不参与合成蛋白质、在所有RNA中占比 98%的非编码RNA曾被看做遗传信息传递过程中的“暗物质”，随着近三十年来研究的不断深入，科学家发现作为发挥调控作用的功能分子，其突变或表达异常与多种疾病的发生密切相关。仅由20～24个核苷酸组成的微小核糖核酸（简称microRNA或miRNA）正是其中一种。

陈雪梅指出，miRNA可以通过序列互补找到靶基因的转录本，并对其造成抑制

20世纪80年代末，安布罗斯（V.Ambros）和鲁夫坎（G. Ruvkun）在研究秀丽隐杆线虫时，观察到两个突变类型lin-4和lin-14在发育中表现出基因激活时间异常，确认lin-4通过与lin-14中的互补序列结合，关闭lin-14，从而阻止lin-14的蛋白质生产，由此发现了第一种miRNA（lin-4）及相关调控机制，并指出其基因调控发生在蛋白质的合成阶段，而不是mRNA的生成阶段。miRNA的发现展示了有别于蛋白质转录因子的一种新的基因调控机制，可以通过抑制mRNA的功能使细胞呈现出特定性质。2000年，鲁夫坎发现了在动物界高度保守的第二种miRNA（let-7），引起人们极大的兴趣。科学家迄今已发现，人类有超过1000种不同的miRNA，且基因调控在多细胞生物中普遍存在。安布罗斯和鲁夫坎因“发现miRNA及其在转录后基因调控中的作用” 被授予2024年诺贝尔生理学或医学奖。

陈雪梅详细阐释了植物中的转录后基因沉默，以及法尔（A. Fire）和梅洛（C. Mello）在研究秀丽隐杆线虫时所发现的RNA干扰（指一种由双链RNA（简称dsRNA）所诱发的抑制基因表达的现象，简称RNAi）机制（因此被授予2006年诺贝尔生理学或医学奖），及其在人体抗病毒免疫、农业病虫害防治等领域的实际应用。她还介绍了美国食品和药物管理局批准的第一种用于治疗罕见周围神经疾病的小干扰RNA（简称siRNA）疗法、第一种用于治疗脊髓性肌萎缩症的反义寡核苷酸（简称ASO）疗法（也是国家药品监督管理局批准的我国第一种RNA疗法），全球第一种用于杀灭科罗拉多马铃薯甲虫的dsRNA农药及能够抵御番木瓜环斑病毒的转基因番木瓜等从创新成果走向市场应用、造福人类与自然的范例。

探寻生物学与物理学的交融，追问“生命是什么？”

课后，陈雪梅就以RNA为向导的基因编辑技术、长非编码RNA、转录组RNA测序、靶向RNA的小分子药物、miRNA在肿瘤诊疗中的应用前景等问题与同学们展开交流。她坦言，随着对生物大分子和基因的研究进入精准调控阶段、以RNA为基础的生物技术前沿蓬勃发展，亟需来自物理学等其他学科的有志青年参与破解RNA修饰机制、药物靶向递送系统等瓶颈。

核物理与核技术全国重点实验室彭士香研究员、季伟助理教授，共青团mg4355vip检测中心委员会“形势与政策”课程部分学生，mg4355线路检测官网博士研究生培优计划2023级部分入选者等现场出席。

陈雪梅（一排右三）、高原宁（一排右四）表示，从认识生命、改造生命走向合成生命、设计生命，是为了使人类更健康、更快乐、更和谐