Nagroda Nobla z medycyny za odkrycie mikroRNA

Szwedzki Instytut Karolinska przyznał tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny dwóm amerykańskim biologom, którzy odkryli nową klasę maleńkich cząsteczek RNA, które odgrywają kluczową rolę w regulacji genów.

Publikacja: 07.10.2024 15:18

Laureaci tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii

Laureaci tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii

Foto: Christine Olsson / TT / Code 10430 TT News Agency/via REUTERS

Pierwszy z laureatów, 70-letni Victor R. Ambros, jest profesorem biologii rozwojowej na University of Massachusetts Medical School w Worcester w stanie Massachusetts. Razem z drugim tegorocznym laureatem Nagrody Nobla z dziedziny medycyny, Garym Bruce’em Ruvkunem, biologiem molekularnym w Massachusetts General Hospital i profesorem genetyki w Harvard Medical School w Bostonie, w 1993 roku opublikował w prestiżowym czasopiśmie „Cell” odkrycie jednoniciowej cząsteczki regulatorowego RNA niekodującego białek w organizmie niepasożytniczego nicienia Caenorhabditis elegans. Pięć lat później naukowcom udało się zsekwencjonować jego genom, czyli odczytać pełną sekwencję nukleotydów w DNA. C. elegans jest także pierwszym organizmem wielokomórkowym, którego konektom – czyli kompletna sieć połączeń neuronalnych u gatunków, które nie posiadają ośrodkowego układu nerwowego – został dzięki użyciu mikroskopii elektronowej rozrysowany w trójwymiarową mapę struktury nerwów.

Nagroda Nobla za odkrycie mikroRNA

Nagroda Nobla za odkrycie mikroRNA

PAP

W odkryciu mikroRNA pomógł mały nicień

Badany przez zespół Victora Ambrosa i Gary’ego Ruvkuna nicień Caenorhabditis elegans jest robakiem obłym, czyli bezkręgowcem bytującym głównie w glebach klimatu umiarkowanego. Ze względu na swój rozmiar (zaledwie 1 cm) i bardzo prostą fizjologię jest od połowy XX wieku organizmem modelowym w badaniach rozwoju, homeostazy (samoregulacji procesów biologicznych) oraz apoptozy (destrukcji) własnych komórek. Dla naukowców ważne jest, że C. elegans jest łatwy w hodowli laboratoryjnej. Jego cykl życiowy wynosi zaledwie 56 godzin. Ma bardzo prostą budowę genetyczną: składa się z pięciu par chromosomów autosomalnych, jednego lub dwóch chromosomów X oraz ok. 20,5 tys. genów kodujących białka. W połowie lat 60. ubiegłego wieku nad tym nicieniem rozpoczęli trzej amerykańscy naukowcy: Sydney Brenner, Robert Horvitz i John Sulstone. Wszyscy oni otrzymali Nagrodę Nobla z medycyny w 2002 roku. Horvitz wspomagał także późniejsze badania tegorocznego laureata Nagrody Nobla z medycyny Victora Ambrosa. Obaj odkryli, że dla prawidłowego rozwoju larw C. elegans kluczowy jest gen lin-4, odpowiadający za postępującą represję białka LIN-14. Naukowcy doszli do wniosku, że zmutowane nicienie z niedoborami genu lin-4 miały jednocześnie wysoki poziom LIN-14 i wykazywały defekty w synchronizacji rozwoju. Wywnioskowano z tego, że lin-4 nie tylko nie koduje białka regulatorowego, ale sprzyja powstawaniu małych cząsteczek RNA o długości 22 i 61 nukleotydów. Profesor Ambros nazwał te cząsteczki lin-4S (krótki) i lin-4L (długi). Analiza ich sekwencji wykazała, że ​​lin-4S był częścią lin-4L.

Badania Ambrosa i Ruvkuna wyjaśniają nową zasadę regulacji genów, która ma kluczowe znaczenie dla rozwoju wszystkich organizmów wielokomórkowych, w tym także człowieka

Kolejne odkrycia w 2000 roku potwierdziły, że Ambros i Ruvkun faktycznie odkryli cząsteczki mikroRNA o funkcjach istotnych dla procesu dziedziczenia i rozwoju komórek. Za swoje osiągnięcia profesor Ambros został wybrany do Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych w 2007 roku, a doktor Ruvkun został w 2019 roku wybrany na członka Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego.

Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii od 2012 roku

Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii od 2012 roku

PAP

MikroRNA kluczem do walki z rakiem

Jak ważne są odkrycia biologów Ambrosa i Ruvkuna dla medycyny? Ich badania wyjaśniają nową zasadę regulacji genów, która ma kluczowe znaczenie dla rozwoju wszystkich organizmów wielokomórkowych, w tym także człowieka. Różnice pomiędzy różnymi typami naszych komórek zależą od tego, czy regulacje genowe przebiegają prawidłowo. Jeżeli następują zaburzenia tego procesu, dochodzi do rozwoju chorób nowotworowych i autoimmunologicznych, takich jak np. cukrzyca. Zgodnie z naszą obecną wiedzą ludzki genom koduje ponad 1000 mikroRNA ważnych dla jego rozwoju i funkcjonowania. Poznanie, jak kodowane genomowo mikroRNA reguluje poziom translacji w komórce, jest kluczowe w walce z rakiem i chorobami immunologicznymi. Może ono bowiem działać poprzez komplementarne parowanie do RNA kodującego białka (najczęściej w niekodującym rejonie 3’), które prowadzi do całkowitej degradacji transkryptomu, czyli określonego zestawu mRNA w komórce lub poprzez częściowe parowanie zasad z początkowym fragmentem miRNA (2–8 nt). Skutkiem tego drugiego procesu jest częściowa degradacja transkryptomu. Dlatego niepozorne mikroRNA pełnią fundamentalną rolę regulatorową dla stabilności matrycowego RNA i ekspresji genów. Odkrycie biologów Ambrosa i Ruvkuna ma szczególne znaczenie dla rozwoju systemu wczesnej profilaktyki w onkologii. Określenie poziomu ekspresji poszczególnych mikroRNA pozwoli na wczesne wykrywanie nowotworów, wybór ich leczenia oraz prognozowanie ich rozwoju i rokowań dla pacjenta.

Zgodnie z naszą obecną wiedzą ludzki genom koduje ponad 1000 mikroRNA ważnych dla jego rozwoju i funkcjonowania. Poznanie, jak kodowane genomowo mikroRNA reguluje poziom translacji w komórce, jest kluczowe w walce z rakiem i chorobami immunologicznymi

Dzięki obserwacji niektórych wzmożonych ekspresji genów i identyfikacji markerów charakterystycznych dla poszczególnych fenotypów nowotworowych już dzisiaj możemy wcześniej odkrywać choroby przed ich fizjologiczną manifestacją w stadium zaawansowanym. A to oznacza, że dzięki wcześniej postawionej diagnozie można zastosować skuteczniejsze metody terapeutyczne i znacznie wydłużyć życie chorych lub nawet całkowicie uchronić ich przed przewlekłą lub potencjalnie śmiertelną chorobą. Przykładem może być wzmożona ekspresja miR-21, która jest cząsteczką mikroRNA występującą w komórkach prostaty zmienionych nowotworowo. Dlatego poszukiwanie ekspresji różnych cząstek mikroRNA będzie miało w przyszłości znaczący potencjał diagnostyczny przy wczesnym wykrywaniu nowotworu.

Pierwszy z laureatów, 70-letni Victor R. Ambros, jest profesorem biologii rozwojowej na University of Massachusetts Medical School w Worcester w stanie Massachusetts. Razem z drugim tegorocznym laureatem Nagrody Nobla z dziedziny medycyny, Garym Bruce’em Ruvkunem, biologiem molekularnym w Massachusetts General Hospital i profesorem genetyki w Harvard Medical School w Bostonie, w 1993 roku opublikował w prestiżowym czasopiśmie „Cell” odkrycie jednoniciowej cząsteczki regulatorowego RNA niekodującego białek w organizmie niepasożytniczego nicienia Caenorhabditis elegans. Pięć lat później naukowcom udało się zsekwencjonować jego genom, czyli odczytać pełną sekwencję nukleotydów w DNA. C. elegans jest także pierwszym organizmem wielokomórkowym, którego konektom – czyli kompletna sieć połączeń neuronalnych u gatunków, które nie posiadają ośrodkowego układu nerwowego – został dzięki użyciu mikroskopii elektronowej rozrysowany w trójwymiarową mapę struktury nerwów.

Pozostało 84% artykułu
Czym jeździć
Technologia, której nie zobaczysz. Ale możesz ją poczuć
Materiał Promocyjny
BaseLinker uratuje e-sklep przed przestojem
Tu i Teraz
Skoda Kodiaq - nowy wymiar przestrzeni
Nauka
Nagrody Nobla 2024: Przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii
Nauka
Konflikt o NCBR. Naukowcy chcą interwencji Donalda Tuska
Nauka
Na Międzynarodową Stację Kosmiczną wyruszyła "misja ratunkowa"
Nauka
Frombork Future Festival – wyjątkowe miejsce, wyjątkowe atrakcje