從脫氧核糖核酸（DNA）到核糖核酸（RNA）再到蛋白質，遺傳學的“中心法則”用3種物質精準而簡潔地描述了遺傳信息傳遞過程。這是所有生命活動調控的基礎。

隨著科學研究的不斷深入，科學家發現了新問題。“中心法則”描述的DNA、RNA、蛋白質這3種物質在數量上并沒有和預期的一致。人的蛋白質編碼基因大約有2萬個，但蛋白質的種類卻超過5萬個；在所有的RNA中，98%都是沒有編碼蛋白質的非編碼RNA。新問題引發了新思考：這些不參與編碼的RNA，到底發揮了什么作用？

2012年前后，我和科研團隊發現，越來越多的研究表明，這些非編碼RNA在生命活動調控的各個方面發揮著重要作用。

我曾參加過“人類基因組計劃”，看到這些研究深受啟發。研究非編碼RNA對了解生命調控的本質不可或缺，這個領域不僅重大，也是生命科學研究的前沿熱點。國際上相關研究剛剛起步，中國科學家一定有機會走在前面！


中國科學院院士、中國科學院生物物理研究所研究員陳潤生

于是，我萌生了提出國家自然科學基金重大研究計劃的想法。因為該計劃支持某一個領域方向，持續時間長，有利于科研人員厚積薄發產出重大成果。

經過層層遴選，2014年，“基因信息傳遞過程中非編碼RNA的調控作用機制”重大研究計劃立項。科學家們凝練出核心科學問題的4個方向，包括與遺傳信息傳遞過程相關的非編碼RNA，特別是長非編碼RNA基因的鑒定與功能解析；與遺傳信息傳遞相關的非編碼RNA的生成、加工、修飾及代謝機制；非編碼RNA與其他生物分子的相互作用、調控網絡及其結構基礎；非編碼RNA研究的新方法和新技術。

接下來，在該重大研究計劃的支持下，我國科學家圍繞這些科學問題開展了艱苦卓絕的攻堅，并且取得了一系列亮眼的成果。

例如，科研人員發現了許多新的非編碼RNA，其中包括os-piRNA、SPA lncRNA、risiRNA、bktRNA等4類新型非編碼RNA，以及內含子自連型、內含子套索型、外顯子—內含子連接型等3種新亞型環形RNA。同時，科研人員還通過一系列研究揭示了它們生成、代謝與行使功能的多種重要分子機制。

這些工作不僅是孤立地發現了一些非編碼RNA，還把這些新發現的RNA歸成不同類別，使原創成果由“點”構成了“面”。

科研人員創建了非編碼RNA研究急需的新技術與新方法，包括15種RNA和蛋白質互作研究新技術以及17種RNA修飾研究新技術。這些原創性技術突破為深入解析非編碼RNA的結構、修飾和功能奠定了方法學基礎，其中多項技術解決了領域瓶頸問題，達到了國際領跑水平。

“工欲善其事，必先利其器”，正是這些新技術的發展大力推動了非編碼RNA的原創研究進程。原創技術與原創成果二者相輔相成、缺一不可，成為我國在這一領域收獲的“硬幣兩面”。

與此同時，科研人員為進一步利用非編碼RNA治療疾病和提高農業生產開展了探索，面向國家重大需求，為保障我國的國民健康和糧食安全奠定了基礎。例如，在醫學方面，科學家通過建立一套整合組學策略，發現了多個參與調控不同生物學過程的肝癌相關非編碼RNA。

特別是科學家發現了新的基于血清的微小RNA的肝癌標志物，并于2022年成功實現技術轉讓，在臨床上開展應用推廣，主要用于肝癌、小肝癌、早期肝癌、甲胎蛋白（AFP）陰性肝癌的早期診斷。

在農業方面，科學家揭示了非編碼RNA調控水稻光敏不育和生長發育的關鍵作用。圍繞水稻中雄性育性受光照調控的現象，科研團隊在非編碼RNA中尋找答案，最終發現，決定水稻光敏感雄性不育的關鍵因素是長非編碼RNA——PMS1T，其點突變即可導致水稻光敏不育。這項發現解決了困擾水稻育種學科30多年的關鍵科學問題。

今天，我們可以自信地說，中國非編碼RNA研究實現了跨越發展，已經走上了國際舞臺，并且初步確立了我國在非編碼RNA研究領域的國際領先地位。

（作者系中國科學院院士、中國科學院生物物理研究所研究員陳潤生，甘曉整理）

來源: 科學報國正當時

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