随着新型冠状病毒疫苗问世而受到关注的RNA（核糖核酸）研究非常活跃。人类现已明白，让RNA的化学结构发生变化的RNA修饰会影响包括基因工作方式在内的广泛生命现象，也有可能是疾病的原因。东京大学的铃木勉教授等正在努力阐明RNA修饰，以便将其能够应用于疾病治疗。
2023年诺贝尔生理学或医学奖被授予美国宾夕法尼亚大学非常勤教授卡塔琳·考里科（Katalin Karikó）和该校教授德鲁·韦斯曼（Drew Weissman）。二人开发了新冠状病毒疫苗中不可或缺的信使核糖核酸（mRNA）基础技术。该技术正是从RNA修饰研究中诞生的。
生物体内的细胞合成蛋白质时，并非直接读取DNA的基因序列，而是产生mRNA作为DNA序列的复制，并以mRNA为基础合成蛋白质。考里科等发现，通过改变mRNA的部分化学结构的RNA修饰，在作为疫苗接种时可以避免过度的免疫反应，还能增加蛋白质的合成量。这就是上述两位科学家开发的基本技术。
细胞内除了mRNA以外，还存在其他各种RNA。介导蛋白质合成的转运核糖核酸（tRNA）就是其中之一。铃木教授等发现，通过在tRNA上接附半乳糖和甘露糖等糖类修饰，可以调节蛋白质的合成速度，并于2023年11月在美国科学杂志《细胞（CELL）》上发表了相关成果。tRNA的糖键合结构是已故西村暹博士等在约50年前发现的，但其作用长期以来一直是一个谜。
此次，铃木教授等成功地确定了将糖接附到tRNA上的酶的基因。当破坏了实验动物鱼的这种基因后，发现鱼的生长受到了阻碍。表明鱼在正常生长时需要对蛋白质合成速度进行适当调节。铃木教授等还研究了许多其他RNA修饰，并于2022年在英国科学杂志《自然》上发表了在tRNA上接附磷酸的修饰的相关发现。
至今为止，在各种生物体中已发现大约150种RNA修饰，其中80%是tRNA。许多疾病被认为是由RNA修饰异常引起的。例如，难治性线粒体疾病MELAS中的基因突变会导致接附在tRNA上的氨基酸牛磺酸修饰急剧减少。铃木教授等在世界上首个报告了RNA修饰异常导致疾病的案例。目前，除MELAS之外的研究也在推进进之中。
临床试验证实，给MELAS患者服用大剂量牛磺酸可以改善症状，并已投入实际使用。但仅限于对症治疗。铃木教授等正在研究治本的方法。
铃木教授表示“tRNA最终也将成为药物”。RNA修饰有多种类型和功能，要加快研究的步伐，分析技术的进步也很重要。预计到2040〜2050年左右，由RNA修饰导致的疾病治疗技术有望实际应用和获得普及。
研究迎来“第２个黄金期”
RNA修饰的研究已有约半个世纪的历史，日本也做出了很大的贡献。其代表性成果就是已故古市泰宏和三浦谨一郎二人在1970年代发现的mRNA“帽结构”。该结构存在于RNA的末端，与mRNA的稳定性等有关，也被应用到了新冠病毒mRNA疫苗中。1970～80年代是RNA修饰研究的“黄金时代”，当时发现了在RNA中存在诸多RNA修饰。
在约150种RNA修饰中，80%以上是在20世纪发现的，但研究各种RNA修饰的作用还存在实验技术方面的障碍。
随着2003年人类基因组破译完成，DNA和基因的研究迅速发展。2010年左右，能够高速、大量分析DNA和RNA序列的“新一代测序仪”开始普及，RNA修饰研究再次活跃。铃木教授评论道“经历了寒冬时节之后，我们迎来了第2个黄金期”。
对改变DNA链缠绕在周围的蛋白质和DNA本身化学结构的修饰研究先行取得进展，并因此产生了“表观遗传学”科学领域。修饰可改变基因的工作方式，并与各种生命现象和疾病关联起来。在发现DNA双螺旋结构的70年后，生物学步入了揭开复杂的RNA修饰的时代。
日文：越川智瑛、《日经产业新闻》、2023/12/1
中文：JST客观日本编辑部
