Znamy laureatów Nobla z medycyny. Odkryli, jak organizm kontroluje aktywność genów

Amerykańscy biolodzy Victor Ambros i Gary Ruvkun zostali tegorocznymi laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii - ogłosił w poniedziałek w Sztokholmie Komitet Noblowski. Doceniono ich za "odkrycie mikroRNA i jego roli w regulacji aktywności genów po transkrypcji". Jeden z laureatów ma polskie pochodzenie.

Nobel z medycyny 2024 za odkrycie mikroRNA

Jak wyjaśnił Komitet Noblowski, Victor Ambros oraz Gary Ruvkun odkryli mikroRNA (miRNA), nową klasę małych cząsteczek RNA, która odgrywa kluczową rolę w regulacji aktywności genów. MikroRNA mają fundamentalne znaczenie dla rozwoju i funkcjonowania organizmów, w tym - człowieka.

Nagrodą w wysokości 11 mln koron szwedzkich (ok. 4,2 mln zł) laureaci podzielą się po równo.

Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny dotyczy odkrycia kluczowego mechanizmu regulacyjnego wykorzystywanego w komórkach do kontrolowania aktywności genów. Informacje genetyczne przepływają z DNA do informacyjnego RNA (mRNA) poprzez proces zwany transkrypcją, a następnie do maszynerii komórkowej do produkcji białek. Tam mRNA są tłumaczone, tak aby białka były wytwarzane zgodnie z instrukcjami genetycznymi zapisanymi w DNA. Od połowy XX wieku kilka najbardziej fundamentalnych odkryć naukowych wyjaśniło, jak działają te procesy.

- czytamy w uzasadnieniu decyzji.

Kim są laureaci nagrody Nobla 2024 w dziedzinie medycyny?

Victor Ambros urodził się w 1953 roku w Hanover, New Hampshire, USA. Doktorat obronił w Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, w 1979 roku, gdzie również prowadził badania w ramach stażu podoktorskiego w latach 1979-1985. Został głównym badaczem na Uniwersytecie Harvarda, Cambridge, MA w 1985 roku. Był profesorem w Dartmouth Medical School w latach 1992-2007, a obecnie jest profesorem nauk przyrodniczych Silverman w University of Massachusetts Medical School w Worcester, MA.

Co ciekawe, badacz ma polskie pochodzenie.

Byłem pierwszym naukowcem w mojej rodzinie. Mój tata był imigrantem z Polski. Przybył do Stanów Zjednoczonych tuż po drugiej wojnie światowej i spotkał moją mamę. Pobrali się, przeprowadzili na farmę w Vermont i zaczęli uprawiać ziemię. Moje rodzeństwo i ja dorastaliśmy pośród krów i świń, i pomagaliśmy siać i zbierać kukurydzę, w pracach tego rodzaju

- wspominał Ambros w maju 2013 r. na łamach "Journal of Cell Biology".

Gary Ruvkun urodził się w Berkeley, Kalifornia, USA w 1952 roku. Uzyskał tytuł doktora na Uniwersytecie Harvarda w 1982 roku. Był stypendystą postdoktoranckim w Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, w latach 1982-1985. Został głównym badaczem w Massachusetts General Hospital i Harvard Medical School w 1985 roku, gdzie obecnie jest profesorem genetyki.

Za co przyznano tegorocznego Nobla z medycyny? 

Na lekcjach biologii uczymy się, że informacje przechowywane w naszych chromosomach można porównać do "instrukcji obsługi" wszystkich komórek w naszym ciele. Rzeczą, która zafascynowała tegorocznych noblistów Victora Ambrosa i Gary'ego Ruvkuna, było pytanie o to, jak rozwijają się różne typy komórek - choć każda komórka zawiera dokładnie takie same genetyczne "instrukcje", to powstają z nich skrajnie różne komórki, jak np. mięśniowe i nerwowe.

Za te różnice odpowiada regulacja genów, która stoi na straży aktywowania właściwego zestawu genów we właściwym typie komórki. Ambros i Ruvkun odkryli mikroRNA - nową klasę maleńkich cząsteczek RNA, która okazała się kluczowa dla procesu regulacji genów. Dzięki temu zyskaliśmy świadomość zasad, według których regulowane są geny w organizmach wielokomórkowych, czyli m.in. u ludzi. Dziś wiemy, że ludzki genom koduje ponad tysiąc mikroRNA.

To jest odkrycie, które zmieniło zupełnie nasze postrzeganie pewnych mechanizmów zachodzących w komórkach. Mechanizmy te dotyczą ekspresji genów, czyli tego, jak działają nasze geny. Zanim opisano te cząsteczki, wydawało nam się, że jeżeli gen ulega ekspresji, to zawsze jej efektem w przypadku genów strukturalnych będzie białko

- powiedziała PAP prof. dr hab. n. med. Agata Filip z Zakładu Genetyki Nowotworów z Pracownią Cytogenetyczną Uniwersytetu Medycznego w Lublinie.

Dodała, że Amerykanie wykazali tę regulację u nicienia Caenorhabditis elegans. Potem stwierdzono występowanie mikroRNA nie tylko u tego bezkręgowca, ale u bardzo wielu gatunków, w tym też u ludzi. Okazało się również, że istnieje wiele genów, które właśnie w ten sposób są regulowane.

"Dzięki temu odkryciu nasza wiedza o regulacji ekspresji genów bardzo się powiększyła. W tej chwili przyjmuje się, że ponad jedna trzecia genów człowieka jest właśnie regulowana za pomocą cząsteczek mikroRNA” - oceniła prof. Filip.

Zaznaczyła, że dzięki temu wiadomo, że nieobecność jakiegoś białka jest nie musi być związana tylko z uszkodzeniem genu. Gen może być prawidłowy, a gdy zaburzone są cząsteczki mikroRNA, to one decydują, że prawidłowe białko nie występuje w organizmie.

Ta malutka cząsteczka może regulować nawet do kilkudziesięciu różnych genów

– podkreśliła ekspertka.

 Jej zdaniem kolejną ważną kwestią dotyczącą mikroRNA jest fakt, że te cząstki występują nie tylko w komórkach, ale też krążą w płynach ustrojowych.

Możemy je badać w krwi obwodowej, surowicy krwi, ślinie, mleku, moczu albo w płynie mózgowo rdzeniowym. Poziom mikroRNA jest tam podobny jak w organach, w których stwierdzamy zaburzenia tych cząsteczek. Na przykład jeżeli mamy do czynienia z procesem nowotworowym i wiemy, jak powinien wyglądać profil mikroRNA w komórkach nowotworowych, to analiza płynów ustrojowych pacjenta wskaże poziom mniej więcej odpowiadający temu, co się dzieje w komórkach. To umożliwia nieinwazyjne badania, bo nie musimy wykonywać biopsji

- poinformowała prof. Agata Filip.

Oceniła, że poziom mikroRNA we krwi jest ważną informacją. Po pierwsze na jego podstawie można stwierdzić chorobę, po drugie pozwala przewidywać, jak będzie przebiegało jakieś schorzenie i jak na chorego zadziała terapia.

MikroRNA to małe cząsteczki, ale bardzo dużo zmieniły w naszej wiedzy o podstawowej ekspresji genów. A ta wiedza bardzo szybko przełożyła się na badania osób chorych. Zaburzenia tych cząsteczek są obserwowane nie tylko w nowotworach, ale też na przykład w chorobach neurodegeneracyjnych i autoimmunologicznych, jak cukrzyca. W bardzo wielu chorobach stosuje się już profilowanie ekspresji mikroRNA

- zaznaczyła naukowczyni.

Narzędzie do walki z alzheimerem i parkinsonem?

O wadze nagrodzonego w tym roku odkrycia mówił prof. Paweł Krzesiński, kierownik Kliniki Kardiologii i Chorób Wewnętrznych WIM-PIB podczas poniedziałkowego spotkania, organizowanego przez Centrum Współpracy i Dialogu Uniwersytetu Warszawskiego.

Odkrycie mikroRNA – to pojawienie się nowego gracza, który się pojawił w regulacji funkcji komórkowej, co pokazało nam, że mamy nowe szanse, bo możemy oddziaływać na cząsteczki mikroRNA, aby leczyć pacjentów

– podkreślił.

Dodał, że teraz można badać te cząsteczki jako markery pewnych chorób, np. nowotworowych, a także chorób strukturalnych serca czy zaburzeń pracy innych organów. "Możemy też wpływać na te cząsteczki, modyfikując pewne procesy. Są już na bardzo zaawansowanych etapach badań takie cząsteczki dla różnych chorób w zakresie wirusowego zapalenia wątroby typu C” – poinformował Krzesiński.

Wskazał, że jest już dostępny na polskim rynku lek wpływający na metabolizm złych cząsteczek cholesterolu. „Możemy już oferować pacjentom w Polsce lek oparty na tak nowoczesnych technologiach, który realnie obniża ryzyko sercowo-naczyniowe. Czyli ratujemy życie dzięki temu odkryciu” – podkreślił ekspert.

„Dziś wiemy, że jeden hormon odpowiada za wiele rzeczy. Być może będzie tak, że odkryjemy mechanizm konkretnej cząsteczki mikroRNA, która reguluje dane procesy i będziemy mogli ją albo zwiększyć, albo zmniejszyć” – powiedział prof. Arkadiusz Lubas z Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie. I wymienił kilka chorób, w rozwoju których mikro RNA odgrywają znaczącą rolę.

Wiemy na przykład, że niektóre cząsteczki mikro RNA biorą udział w przeroście mięśnia sercowego i niewydolności serca. Niektóre spotykamy w zaburzeniach czynności nerek, kłębuszków nerkowych, cewek nerkowych. Również w chorobach neurodegeneracyjnych spotykamy różne stężenia cząsteczek mikro RNA. Niektóre są odpowiedzialne za rozwój alzheimera i parkinsona. Być może modyfikacja ilości tych mikroRNA – dodanie lub zmniejszenie – wpłynie na to, że tych chorób będzie mniej i będziemy mogli te choroby leczyć

– wyraził nadzieję Lubas. I zapewnił, że mikroRNA ma bardzo szerokie zastosowanie.

Dobre wieści dla badaczy RNA

Z kolei prof. Andrzej Dziembowski z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej (IIMCB) w Warszawie podkreślił, że wyróżnienie Victora Ambrosa i Gary’ego Ruvkuna to dobra informacja dla innych badaczy zajmujących się RNA, bo ubiegłoroczny Nobel również dotyczył tej dziedziny (przyznano go twórcom technologii mRNA, która stała się podstawą opracowania skutecznych szczepionek przeciwko COVID-19).

Kolejny Nobel, rok po roku dla badaczy RNA, dotyczący mechanizmów regulacji, które w przyszłości mogą prowadzić do opracowania leków i terapii pokazuje, jak bardzo nasza dziedzina rozwijała się w ostatnich latach. To również dobra wiadomość dla wielu Polaków, z których wielu bada RNA

- podkreślił badacz.

Katarzyna Florencka

Źródło: PAP