Ο Victor Ambros και ο Gary Ruvkun εντόπισαν μια κατηγορία μικροσκοπικών μορίων που έχουν κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης.
Το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2024 απονεμήθηκε σε δύο γενετιστές που ανακάλυψαν τα microRNAs, μια κατηγορία μικροσκοπικών μορίων RNA που βοηθούν στον έλεγχο του τρόπου με τον οποίο τα γονίδια εκφράζονται στους πολυκύτταρους οργανισμούς.
Ο Victor Ambros, ο οποίος εργάζεται στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στο Worcester, και ο Gary Ruvkun στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης (MGH) στη Βοστώνη μοιράζονται το βραβείο των 11 εκατομμυρίων σουηδικών κορωνών (1 εκατομμύριο δολάρια ΗΠΑ), που απονεμήθηκε από τη Συνέλευση Νόμπελ στην Karolinska Ινστιτούτο στη Στοκχόλμη.
Τα MicroRNA εκτελούν ένα πλήθος εργασιών σε πολύπλοκους οργανισμούς, από την εμβρυϊκή ανάπτυξη έως την κυτταρική φυσιολογία. Οι ερευνητές έχουν υποθέσει ότι συμμετείχαν σε εξελικτικά άλματα, όπως ο διογκωμένος εγκέφαλος των ανθρώπων, και ότι έχουν εμπλακεί στην εμφάνιση καρκίνων και άλλων ασθενειών.
Μιλώντας σε συνέντευξη Τύπου στις 7 Οκτωβρίου, ο Ruvkun είπε ότι ανυπομονεί να λάβει το Νόμπελ του στην επίσημη τελετή αργότερα φέτος.
Εργαστείτε με σκουλήκια
Οι Ambros και Rovkun, οι οποίοι ήταν μεταδιδακτορικοί ερευνητές στην ίδια ομάδα, δημοσίευσαν τις πρώτες βασικές ανακαλύψεις τους το 1993. Εντόπισαν δύο γονίδια, που ονομάζονται lin-4 και lin-14 – που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του στρογγυλού σκουλήκι Caenorhabditis elegans. Οι μεταλλάξεις σε αυτά τα γονίδια εμποδίζουν τα έμβρυα στρογγυλών σκουληκιών να αναπτυχθούν σωστά. Ο Ambros διαπίστωσε ότι το γονίδιο lin-4 μπλοκάρει κατά κάποιο τρόπο τη δραστηριότητα του γονιδίου lin-14 , αλλά δεν ήταν σαφές πώς. Δουλεύοντας σε ξεχωριστά εργαστήρια, ο Ambros ξεκίνησε να χαρτογραφήσει το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή του lin-4, ενώ ο Ruvkun αρχικά επικεντρώθηκε στο lin-14.
Όταν ο Ambros αναγνώρισε το γονίδιο lin-4, ανακάλυψε με έκπληξη ότι δεν κωδικοποιούσε μια πρωτεΐνη, αλλά παρήγαγε έναν εντυπωσιακά κοντό κλώνο RNA. Η εργασία του Ruvkun στο γονίδιο lin-14 – το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη – βοήθησε να ολοκληρωθεί η εικόνα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο κλώνος RNA lin-4, που αργότερα ονομάστηκε microRNA, προσκολλάται σε ένα τμήμα του αγγελιοφόρου RNA του lin-14, εμποδίζοντας την παραγωγή της πρωτεΐνης μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως μετάφρασης.
Για χρόνια, η ανακάλυψη θεωρείτο ως μια ιδιορρυθμία μοναδική για τους στρογγυλούς σκώληκες, χωρίς μεγάλη σχέση με άλλους οργανισμούς. Αυτή η άποψη καταρρίφθηκε το 2000, όταν η ομάδα του Ruvkun εντόπισε ένα άλλο microRNA του C. elegans που, σε αντίθεση με το lin-4, το μοιράζονταν οι άνθρωποι, τα ποντίκια και το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου ζωικού βασιλείου.
Στη συνέντευξη Τύπου, ο Ruvkun θυμήθηκε τη στιγμή που ανακάλυψε ότι τα microRNA δεν ήταν μοναδικά για τα σκουλήκια. Χρειαζόμενος απόσπαση της προσοχής από τη σύνταξη μιας αίτησης επιχορήγησης στο σπίτι, χρησιμοποίησε ένα μόντεμ αργής κλήσης για να ελέγξει εάν το πρόχειρο ανθρώπινο γονιδίωμα – ακόμα υπό κατασκευή – περιείχε ένα δεύτερο microRNA που είχε περιγράψει το εργαστήριό του. «Επιστρέφει ταιριάζοντας με το ανθρώπινο γονιδίωμα, ήταν σαν «άγια σκατά αυτό είναι υπέροχο», είπε.
Αν και το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει εκατοντάδες microRNAs (περίπου 600 διαφορετικά, περισσότερα από οποιονδήποτε άλλο οργανισμό), ο Ruvkun ενδιαφέρεται για πολύ καιρό από το γεγονός ότι οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά φαίνεται να έχουν εκτοξεύσει πολλά μικρά μόρια RNA που υπάρχουν σε οργανισμούς όπως οι σκορπιοί, τα τσιμπούρια, αχιβάδες και η μούσα του εργαστηρίου του C. elegans. «Βρίσκονται στους πιο κακούς οργανισμούς στον πλανήτη – και αυτό κάνει τα μικρά μας σκουλήκια κακά», είπε.
Στιγμή απορροής
Η ανακάλυψη ότι τα microRNA διατηρούνται σε όλο το δέντρο της ζωής προκάλεσε την έκρηξη του πεδίου. «Αυτή ήταν μια στιγμή ορόσημο όπου όλοι συνειδητοποίησαν ότι μας έλειπε εντελώς αυτό το επίπεδο γονιδιακής ρύθμισης», λέει ο Έρικ Μίσκα, βιολόγος RNA στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Το κόσκινο μας για την αναζήτηση γονιδίων ήταν πολύ μεγάλο».
Μελέτες που μεταλλάσσουν τα microRNA σε ποντίκια δείχνουν ότι παίζουν κρίσιμους ρόλους στην ανάπτυξη, τη φυσιολογία, τη συμπεριφορά και άλλα χαρακτηριστικά, λέει ο David Bartel, μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Whitehead στο Cambridge της Μασαχουσέτης. Αλλά το να καταλάβουμε πώς ακριβώς δρουν τα μεμονωμένα μόρια ήταν δύσκολο. Ένα μόνο microRNA και οι στενοί συγγενείς του μπορούν να αλλάξουν τη δραστηριότητα εκατοντάδων διαφορετικών γονιδίων και πολλά γονίδια ελέγχονται από περισσότερα από ένα microRNA. «Γίνεται πολύπλοκο πολύ γρήγορα», προσθέτει ο Bartel.
Ο τομέας της θεραπείας με microRNA είναι ακόμη στα σπάργανα, αλλά οι ερευνητές ελπίζουν ότι μια μέρα θα αξιοποιήσουν αυτούς τους κύριους ρυθμιστές για τον εντοπισμό και τη θεραπεία ασθενειών. Υπάρχουν φάρμακα microRNA υπό ανάπτυξη, αλλά η παράδοση μορίων RNA στα κύτταρα ήταν μια βασική πρόκληση, λέει ο Miska.
Η αναγνώριση των microRNA με βραβείο Νόμπελ ήταν μια ευπρόσδεκτη έκπληξη για ορισμένους ερευνητές. Το 2006, η επιτροπή Νόμπελ απένειμε το βραβείο Ιατρικής ή Φυσιολογίας σε δύο ερευνητές για την ανακάλυψη μικρών παρεμβαλλόμενων RNA, τα οποία ρυθμίζουν τα γονίδια μέσω διαφορετικού μηχανισμού και ανακαλύφθηκαν μετά από microRNA. «Τα γονίδια MicroRNA θεωρούνται πλέον ως μια εντελώς νέα κατηγορία γονιδιακών ρυθμιστών στο γονιδίωμά μας», λέει ο Gunter Meister, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο του Regensburg, Γερμανία.
«Είναι ένας εντελώς νέος φυσιολογικός μηχανισμός που κανείς δεν περίμενε», δήλωσε το μέλος της επιτροπής Olle Kämpe, ενδοκρινολόγος στην Karolinska, κατά τη διάρκεια της ανακοίνωσης του βραβείου. Η εργασία υπογραμμίζει τη σημασία της περιέργειας στην έρευνα, πρόσθεσε. «Έβλεπαν δύο σκουλήκια που έμοιαζαν λίγο αστεία και αποφάσισαν να καταλάβουν γιατί. Και τότε ανακάλυψαν έναν εντελώς νέο μηχανισμό για τη ρύθμιση των γονιδίων. Νομίζω ότι είναι όμορφο.”
Κάντε εγγραφή στο ενημερωτικό μας δελτίο.
