Από τα …σκουλήκια στα microRNA και στη μελλοντική θεραπεία καρκίνων- Μία απίστευτη ιστορία πίσω από το φετινό Νόμπελ Ιατρικής

«Έβλεπαν δυο σκουλήκια που φαίνονταν αστεία κι αποφάσισαν να καταλάβουν τί συμβαίνει. Κι ανακάλυψαν έναν εντελώς νέο μηχανισμό για τη ρύθμιση των γονιδίων! Νομίζω ότι αυτό είναι εξαίσιο». Με αυτά τα λόγια, ο Όλε Κέμπε, της Επιτροπής των βραβείων, ανακοίνωσε την απονομή του Νόμπελ Ιατρικής φέτος στους δύο Αμερικανούς γενετιστές Βίκτορ Άμπρος και Γκάρι Ράβκαν.

Οι δύο σπουδαίοι επιστήμονες, που η αρχή της ερευνών τους έγινε πριν από 30 χρόνια, ανακάλυψαν τα microRNA, μια κατηγορία μικροσκοπικών μορίων RNA, που εκτελούν πλήθος εργασίες, συμμετέχουν σε εξελικτικά άλματα, όπως η αύξηση του όγκου του εγκεφάλου των ανθρώπων, αλλά ευθύνονται και για την εμφάνιση καρκίνων και άλλων ασθενειών.

Η θεραπευτική αξιοποίηση των microRNA είναι ακόμη στα σπάργανα, αλλά οι ερευνητές βάσιμα προσδοκούν ότι δεν θα αργήσει η ημέρα που θα αξιοποιηθούν για τον εντοπισμό και τη θεραπεία ασθενειών. Ήδη κάποια φάρμακα microRNA βρίσκονται σε φάση ανάπτυξης

Αναλυτικά από το NATURE:

Το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2024 απονέμεται σε δύο γενετιστές που ανακάλυψαν τα microRNA, μια κατηγορία μικροσκοπικών μορίων RNA τα οποία συμμετέχουν στον έλεγχο του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν τα γονίδια στους πολυκύτταρους οργανισμούς.

Ο Βίκτορ Άμπρος, ο οποίος εργάζεται στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στο Γούστερ, και ο Γκάρι Ράβκαν του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης, στη Βοστώνη, μοιράζονται το βραβείο των 11 εκατομμυρίων σουηδικών κορόνων (1 εκατομμύριο δολάρια ΗΠΑ), που απονεμήθηκε από την Επιτροπή Νόμπελ, του Ινστιτούτου Καρολίνσκα της Στοκχόλμης.

Τα MicroRNA εκτελούν ένα πλήθος εργασίες σε πολύπλοκους οργανισμούς, από την εμβρυϊκή ανάπτυξη έως την κυτταρική φυσιολογία. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτά συμμετείχαν σε εξελικτικά άλματα, όπως η αύξηση του όγκου του εγκεφάλου των ανθρώπων και ότι ευθύνονται για την εμφάνιση καρκίνων και άλλων ασθενειών.

Μιλώντας χθες σε συνέντευξη Τύπου, ο Ράβκαν είπε ότι ανυπομονεί να παραλάβει το Νόμπελ του στην επίσημη τελετή. Έλαβε μια πρόγευση του πανηγυρικού εορτασμού όταν συνόδευσε στο ταξίδι στη Στοκχόλμη τον βιοχημικό του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης, Τζακ Σόστακ, ο οποίος μοιράστηκε το Νόμπελ Ιατρικής του 2009. «Ξέρουν πώς να κάνουν πάρτι», είχε πει ο Ράβκαν.

Έρευνα σε σκουλήκια

Οι Άμπρος και Ράβκαν, 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, τα οποία εμπλέκονται στην ανάπτυξη του Νηματώδους σκώληκα Caenorhabditis elegans. Οι μεταλλάξεις σε αυτά τα γονίδια εμποδίζουν τα έμβρυα των σκουληκιών να αναπτυχθούν σωστά. Ο Άμπρος διαπίστωσε ότι το γονίδιο lin-4 εμποδίζει κατά κάποιο τρόπο τη δραστηριότητα του γονιδίου lin-14, αλλά δεν ήταν σαφές με ποιον τρόπο. Δουλεύοντας σε ξεχωριστά εργαστήρια, ο Άμπρος ξεκίνησε να χαρτογραφήσει το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή του lin-4, ενώ ο Ράβκαν αρχικά επικεντρώθηκε στο lin-14.

Όταν ο Άμπρος απομόνωσε το γονίδιο lin-4, ανακάλυψε με έκπληξη ότι δεν κωδικοποιούσε μια πρωτεΐνη, αλλά παρήγαγε έναν εντυπωσιακά βραχύ κλώνο RNA. Η εργασία του Ράβκαν 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.

Επί χρόνια, η ανακάλυψη αυτή θεωρήθηκε ως μια ιδιορρυθμία μοναδική για τους Νηματώδεις σκώληκες, χωρίς μεγάλη σύνδεση με άλλους οργανισμούς. Αυτή η άποψη καταρρίφθηκε το 2000, όταν η ομάδα του Ράβκαν εντόπισε ένα άλλο microRNA του C. elegans που, σε αντίθεση με το lin-4, μοιράζονται οι άνθρωποι, τα ποντίκια και το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου ζωικού βασιλείου.

Στη συνέντευξη Τύπου, ο Ράβκαν θυμήθηκε τη στιγμή που ανακάλυψε ότι τα microRNA δεν υπάρχουν μόνο στα σκουλήκια. Κάνοντας ένα διάλειμμα από τη σύνταξη μιας αίτησης επιχορήγησης, χρησιμοποίησε ένα αργό μόντεμ για να ελέγξει εάν η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος, που βρισκόταν ακόμα σε εξέλιξη, περιείχε ένα δεύτερο microRNA που είχε εντοπιστεί στο εργαστήριό του. Η απάντηση ήταν ότι συμπίπτει με το ανθρώπινο γονιδίωμα. «Αυτό είναι υπέροχο», σκέφτηκε.

Αν και το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει εκατοντάδες microRNA (περίπου 600 διαφορετικά, περισσότερα από οποιονδήποτε άλλο οργανισμό), τον Ράβκαν ιντριγκάρει πολύ καιρό τώρα το γεγονός ότι οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά φαίνεται να έχουν απορρίψει πολλά μικρά μόρια RNA που υπάρχουν σε οργανισμούς όπως οι σκορπιοί, τα τσιμπούρια, οι αχιβάδες και η «μούσα» του εργαστηρίου του, το C. elegans. «Βρίσκονται στους πιο σκληροτράχηλους οργανισμούς στον πλανήτη και αυτό κάνει τα μικρά μας σκουλήκια σκληρτοτράχηλα», είπε.

Καθοριστική στιγμή

Η ανακάλυψη ότι τα microRNA υπάρχουν σε όλο το δέντρο της ζωής προκάλεσε επανάσταση στο γνωστικό τους πεδίο. «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. «Μέχρι τότε το πεδίο για την αναζήτηση γονιδίων ήταν υπερβολικά μεγάλο».

Μελέτες, μετά από πρόκληση μεταλλάξεων microRNA σε ποντίκια, δείχνουν ότι παίζουν κρίσιμους ρόλους στην ανάπτυξη, τη φυσιολογία, τη συμπεριφορά και άλλα χαρακτηριστικά, λέει ο Ντέιβιντ Μπάρτελ, μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Whitehead στο Κέιμπριτζ 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 πολύ γρήγορα πολύπλοκο», σχολίασε.

Ο τομέας της θεραπείας με microRNA είναι ακόμη στα σπάργανα, αλλά οι ερευνητές ελπίζουν ότι μια μέρα αυτοί οι κατ’ εξοχήν ρυθμιστές θα αξιοποιηθούν για τον εντοπισμό και τη θεραπεία ασθενειών. Κάποια φάρμακα microRNA βρίσκονται ήδη σε φάση ανάπτυξης, αλλά η παράδοση μορίων RNA στα κύτταρα ήταν μια βασική πρόκληση, λέει ο Μίσκα.

Η αναγνώριση των microRNA με το 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 τα microRNA. «Τα microRNA θεωρούνται πλέον ως μια εντελώς νέα κατηγορία γονιδιακών ρυθμιστών στο γονιδίωμά μας», λέει ο Γκίντερ Μάιστερ, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο του Ρέγκενσμπουργκ στη Γερμανία.

«Είναι ένας εντελώς νέος μηχανισμός φυσιολογίας που κανείς δεν περίμενε», δήλωσε το μέλος της επιτροπής Νόμπελ, Όλε Κέμπε, ενδοκρινολόγος στο Καρολίνσκα, κατά την ανακοίνωση του βραβείου. Το έργο τους 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 αυτό είναι εξαίσιο».

Απόδοση στα ελληνικά από το KREPORT