Za odkrycie mikroRNA (miRNA) oraz wykazanie jego roli w regulacji genów Victor Ambros i Gary Ruvkun otrzymali w tym roku nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny. “Medycyna zmierza do tego, żeby leczenie było spersonalizowane dla każdego pacjenta’’ – komentuje prof. Paweł Krzesiński z Wojskowego Instytutu Medycznego.
Victor Ambros badając DNA nicienia, (Caenorhabditis elegans) odkrył w nim istnienie krótkiej sekwencja RNA (fragment DNA), którą nazwano później mikroRNA. Natomiast Gary Ruvkun wykazał, że ta krótka sekwencja, w odróżnieniu od powszechnie znanego mRNA (messenger-RNA, również fragment DNA) nie przekazuje kodów do produkcji białek, za to wpływa na funkcję innych genów poprzez łączenie się z mRNA i blokowanie produkcji białek. W 1993 roku odkrycie to nie wzbudziło ekscytacji w świecie nauki, ponieważ dotyczyło robaków. Tymczasem nagroda Nobla jest przyznawany za odkrycia, które przynoszą “największe korzyści ludzkości”, co często oznacza, że tylko dalsze badania i rozwój technologii pokażą, jak przełomowe i trwałe jest dane osiągnięcie.
W 2000 roku, gdy Ruvkun zidentyfikował inne mikroRNA, obecne w całym królestwie zwierząt i również u ludzi, doceniono znaczenie odkrycia tego mechanizmu i uznano je za przełomowe. Odkrycie miRNA zmieniło rozumienie mechanizmu regulacji genów również w organizmach wielokomórkowych. Od 2000 roku wiedza o miRNA przeszła intensywną ewolucję, prowadząc do wielu przełomowych odkryć i zastosowań, które przyczyniły się do przyznania Victorowi Ambrosowi i Gary’emu Ruvkunowi Nagrody Nobla.
W ciągu następnych dekad naukowcy zidentyfikowali setki miRNA u ludzi i innych organizmów. Odkryto, że miRNA reguluje około jednej trzeciej wszystkich genów w genomie ludzkim, co sugeruje ich kluczową rolę w kontrolowaniu procesów biologicznych, takich jak rozwój, różnicowanie komórek oraz odpowiedź na stresy środowiskowe. Badania wykazały znaczną rolę miRNA w chorobach i terapiach medycznych. Nieprawidłowa regulacja miRNA jest powiązana z wieloma chorobami, w tym nowotworami, chorobami sercowo-naczyniowymi i zaburzeniami neurologicznymi. Odkrycie to przyczyniło się do opracowywania terapii opartych na miRNA, które mogą działać jako biomarkery diagnostyczne oraz jako cel w terapii genowej. Na przykład, miRNA są wykorzystywane do przewidywania prognozy rozwoju chorób nowotworowych i są testowane jako potencjalne cele w terapiach przeciwnowotworowych. Odkryto również, że miRNA mogą blokować komunikację kodów mRNA lub powodować ich degradację, cop wpływa na produkcję białek w komórce. Ponadto, miRNA mogą regulować wiele genów jednocześnie umożliwiając precyzyjną kontrolę złożonych sieci genetycznych.
W międzyczasie nowo rozwinięte technologie i narzędzia do analizy miRNA, takie jak sekwencjonowanie nowej generacji, umożliwiły badaczom dokładne profilowanie miRNA w różnych tkankach i warunkach. Postępy te przyczyniły się do lepszego zrozumienia roli miRNA w zdrowiu i chorobie. Otworzyły również nowe możliwości terapeutyczne, na przykład poprzez dostarczanie syntetycznych miRNA lub inhibitorów miRNA jako formy leczenia. W rezultacie, odkrycie miRNA poszerzyło rozumienie biologii molekularnej i znalazło zastosowanie w badaniach nad nowymi terapiami, a to czyni je kluczowym elementem współczesnej medycyny.
“Choć dopiero odkrywamy te cząsteczki, możliwe jest ich bardzo szerokie zastosowanie” – mówi prof. Arkadiusz Lubas z Kliniki Chorób Wewnętrznych, Nefrologii i Dializoterapii w Wojskowym Instytucie Medycznym – “Wiemy na przykład, że niektóre cząsteczki mikroRNA biorą udział w przeroście mięśnia sercowego i niewydolności serca. Niektóre zaś spotykamy w zaburzeniach czynności nerek i chorobach neurodegeneratywnych”
Zdaniem prof. Pawła Krzesińskiego, kierownika Kliniki Kardiologii i Chorób Wewnętrznych w Wojskowym Instytucie Medycznym, to odkrycie zwiększy arsenał skutecznych rozwiązań dla pacjentów, które działają w sposób wyjątkowo precyzyjny, przez co jest duża szansa, że nowe sposoby leczenia będą całkowicie bezpieczne dla pacjenta. Jeżeli mechanizm działania danego miRNA odpowiada tylko za jeden proces, to leczenie będzie wpływać właśnie na ten proces, a leki nie będą działać tam, gdzie nie powinny. “Medycyna zmierza do tego, żeby leczenie było spersonalizowane dla każdego pacjenta. Być może będziemy mogli śledzić przebieg choroby. Czyli jeśli dowiemy się, że dynamika wzrostu lub obniżenie miRNA wiąże się ze zmianą w zakresie przebiegu choroby nowotworowej, to będzie to pewien marker tego, jak przebiega choroba i jak skuteczne jest leczenie. Zamiast wykonywać pacjentowi co pół roku tomografię jamy brzusznej, będziemy mogli badać prosty marker, który to określa. Mamy już określone takie markery białkowe w niektórych chorobach, jak na przykład w raku piersi, ale potrzebujemy jeszcze skuteczniejszych markerów dla wszystkich nowotworów” – wyjaśnia profesor Krzesiński. I dodaje – “Uważam, że to jest kolejne osiągnięcie nauki, które uczy pokory. Natura jest tak sprytna i stworzyła tak złożone mechanizmy, że nawet jak dokonamy jednego odkrycia, to musimy być świadomi, że jeszcze gdzieś są kolejni gracze w komórce i być może nie znamy pewnych zależności jeszcze na tyle dobrze, żeby wszystkie terapie były skuteczne.”
Victor Ambros urodził się w 1953 roku w Hanover, w stanie New Hampshire, USA. Uzyskał tytuł doktora w Massachusetts Institute of Technology, gdzie studiował pod kierunkiem Davida Baltimore’a, laureata Nagrody Nobla z 1975 roku. Tam rozpoczął swoje badania nad genetyką i biologią molekularną, skupiając się na robaku Caenorhabditis elegans. W latach 90. pracując na Uniwersytecie Harvarda i później w Dartmouth College, Victor Ambros wraz z zespołem dokonał odkrycia miRNA
Gary Ruvkun urodził się w 1952 roku w Berkeley, w Kalifornii i tam też ukończył studia na Uniwersytecie Kalifornijskim. Następnie zdobył tytuł doktora w dziedzinie biologii na Harvard University. W ramach swojej pracy doktorskiej badał genetyczne mechanizmy u Caenorhabditis elegans. To właśnie tam współpracował z Ambrosem, co doprowadziło do odkrycia kluczowych funkcji miRNA w regulacji genów. Ruvkun kontynuował badania nad mechanizmami genetycznymi u C. elegans, co doprowadziło do dalszych odkryć związanych z miRNA oraz genami kontrolującymi starzenie się. Jego badania nad szlakami sygnalizacyjnymi insuliny i regulacją starzenia wpłynęły na zrozumienie mechanizmów długowieczności i metabolizmu.
