Nagroda Nobla z medycyny za odkrycie mikroRNA (WIDEO)

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

Foto: 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

Foto: 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
Nauka
Przełomowe ustalenia badaczy. Odkryto życie w najbardziej „niegościnnym” miejscu na Ziemi
Nauka
Wyjątkowa pełnia już dziś. O której na niebie pojawi się Księżyc Bobrów?
Nauka
Skąd wzięły się dziwne kratery na Syberii? Badacze mają nową hipotezę
Nauka
Kiedy wybuchnie superwulkan Yellowstone? Najnowsze obliczenia amerykańskich badaczy
Materiał Promocyjny
Klimat a portfele: Czy koszty transformacji zniechęcą Europejczyków?
Nauka
Ewolucja na oczach naukowców. Niezwykłe wyniki 30-letniego eksperymentu