Нобел за медицина 2024: Виктор Амброс и Гари Рувкън за откриването на микроРНК

Американските учени проф. Виктор Амброс и проф. Гари Рувкън са носителите на Нобеловата награда за медицина за 2024 г. С обявяването на лауреатите на Нобел за медицина започна и Нобеловата седмица в Стокхолм.

Нобеловата награда за медицина за 2024 г.

"Нобеловият комитет към Каролинския институт реши да връчи Нобеловата награда за 2024 г. за медицина на проф. Виктор Амброс и на проф. Гари Рувкън за откриването на нов клас РНК молекули - микроРНК, които играят решаваща роля за генната регулация“, обяви секретарят на комитета Томас Пърлман.

Учените работят самостоятелно, но си сътрудничат.

Отличени са за откриването на фундаментален принцип, който показва как се регулира генната активност. Всяка клетка в човешкото тяло съдържа едни и същи хромозоми и един и същ набор от гени, но и от инструкции към тях. В същото време различните видове клетки имат и различни характеристики. Въпросът е как възникват различията, а отговорът е: генната регулация, която позволява на всяка клетка да избира само подходящите инструкции.

Нарушената генна регулация е причина за появата на  рак и диабет, например. Затова и разбирането за регулирането на активността на гените е от голямо значение.

Учените откриват микро РНК, които имат решаваща роля за генната регулация. Всеки от тях публикува откритието си. Двете статии излизат през 1993 г.

>>>Проф. Каталин Карико и проф. Дрю Вайсман от Университета в Пенсилвания са носителите на Нобел за медицина за 2023 г.

31 години по-късно проф. Амброс и проф. Рувкън получават най-високото отличие – Нобеловата награда за медицина.

За регулацията в клетките

Генетичната информация тече от ДНК към информационната РНК посредством процес, наречен транскрипция, а след това към клетъчните машини за производство на протеини. Там иРНК се транслират по начин, който кара протеините да се произвеждат според генетичните инструкции, които са съхранени в ДНК.

Органите и тъканите в човешкото тяло се състоят от много и различни видове клетки, които са с идентична генетична информация, съхранена в тяхната ДНК. Те обаче експресират уникални набори от протеини. Това е възможно благодарение на прецизното регулиране на генната активност, което прави възможно само правилният набор от гени да е активен във всеки специфичен тип клетка. А по този начин всяка група клетки изпълнява специализираните си функции.

Когато генната регулация се обърка, тогава се стига до сериозни заболявания каквито са автоимунните, ракът и диабетът.

Още през 60-те години на 20 век учените откриват, че специализирани протеини, известни като транскрипционни фактори, могат да се свързват с региони в ДНК и да контролират потока от генетична информация като определят кои иРНК се произвеждат. Дълго време се смята, че основните принципи на генната регулация са ясни. Така е до 1993 г., както подчертават от Нобеловия комитет, когато настоящите носители на Нобел за медицина публикуват неочкавани открития, които описват ново ниво на генна регулация. Окамва се, че то е запазено по времена цялата еволюция и има изключително значение.

Как изследването на малкия червей доведе до големия пробив

В края на 80-те години Виктор Амброс и Гари Рувкън са постдокторанти при проф. Робърт Хорвиц (Нобелова награда за медицина за 2002 г. заедно със Сидни Бренър и Джон Сълстън за откритието за генетичната регулация на развитието на органите и програмираната клетъчна смърт).

Изследват кръгъл червей C. elegans с дължина 1 милиметър, който притежава множество специализирани типове клетки (нервни и мускулни), които се срещат и в по-големите и сложно устроени животни. Това именно го прави подходящ модел за изследването на начина, по който тъканите в многоклетъчните организми се развиват.

>>>Съществуват ядрени РНК, които не се променят през целия живот

Настоящите носители на Нобел за медицина изследват два мутантни щама на червеи – lin-4 и lin-14, които показват дефекти при активиране на генетичните програми по време на развитието си. Основната задача на учените е да разберат каква е функцията на мутиралите гени.

По-късно проф. Виктор Амброс анализира lin-4 в своята лаборатория в Харвардския университет. Успява да клонира гена и стига до неочакваното откритие, че генът произвежда необичайно къса РНК молекула, на която липсва код за производство на протеин. А това предполага, че тази миниатюрна РНК от lin-4 е отговорна за инхибирането на lin-14.

В същото време проф. Гари Рувкън, който създава своя лаборатория в Масачузетската болница и Харвардското медицинско училище, изследва регулацията на гена lin-14. Той успява да докаже, че производството на иРНК от lin-14 не се инхибира от lin-4. Регулирането става на по-късен етап от процеса на генна експресия и се случва чрез спирането на производството на протеини.

Проф. Амброс и проф. Рувкън сверяват резултатите от проучванията си и така стигат до поредния пробив в науката, защото откриват нов принцип на генна регулация, медииран от неизвестен до момента тип РНК – микроРНК.

>>>Вмъкват безопасно в човешкия геном дълги участъци от ДНК

И ако в началото научната общност не обръща сериозни внимание на откритието, нещата се променят през 2000 г., когато проф. Рувкън и екипът му публикуват откритието си за друга микроРНК. Тя е кодирана от гена let-7 и за разлика от lin-4 той е силно запазен и присъства в цялото животинско царство. След това са установени стотици различни микроРНК, а днес научната общност знае, че има повече от хиляди гени за различни микроРНК при хората и че генната регулация от тях е универсална за всички многоклетъчни организми.

Основното откритие на проф. Амброс и проф. Рувкън в миниатюрния червей разкрива ново измерение на генната регулация, което има съществено значение за всички сложни форми на живот, аргументират се членовете на Нобеловия комитет за решението си да удостоят двамата американски учени с голямото отличие.

За Нобеловите лауреати за медицина за 2024 г.

Проф. Виктор Амброс е роден през 1953 г. в Хановер, Ню Хемпшир, САЩ. Докторска степен получава от Масачузетския технологичен институт през 1979 г. Там извършва и постдокторантски изследвания. През 1985-а става главен изследовател в Харвардския университет. Професор в Медицинското училище в Дартмут до 2007-а, а сега в Медицинското училище на Университета на Масачузетс.

Проф. Гари Рувкън е роден в Бъркли, Калифорния, САЩ през 1952 г. Получава докторска степен от Харвардския университет през 1982 г. До 1985 г. е постдокторант в Масачузетския технологичен институт. През същата година става главен изследовател в Масачузетската обща болница и в Харвардското медицинско училище, където сега е професор по генетика.

Първите реакции

Д-р Венсан Прево от Националния институт по здравеопазване и медицински изследвания, Франция, е категоричен, че откритието на микроРНК, което донесе Нобеловата награда за медицина за 2024 г. на проф. Амброс и проф. Рувкън, позволи нови технологични иновации като предостави възможност на учените да манипулират експресията на гени, но и да създадат нови генни терапии, които могат да контролират експресията при определени заболявания.

„Тези микроРНК се използват все повече и като биомаркери, чието измерване в биологични течности, като кръв например, е индикатор за наличието или за отсъствието на патология или за тежестта й“, споделя специалистът по неврология и ендокринология. Д-р Прево дава за пример още тестовете със слюнка, чрез които се открива наличието на ендометриоза. Определени микроРНК правят възможно наличието или отсъствието на заболяването и дори определят риска от болка за пациента по време на пристъп. МикроРНК се използват и при невродегенеративни заболявания, например, при болестта на Алцхаймер.

Директорът на FutureNeuro в Университета по медицина и здравни науки в Дъблин, Ирландия, проф. Дейвид Хеншъл разяснява, че микроРНК не са обикновени гени. За разлика от тях те играят регулаторна роля, чрез която контролират кога и как се произвеждат протеини в клетките. А при този контрол микроРНК гарантират, че протеините се произвеждат в точното време и в точните количества. „Като регулират мрежа от гени те помагат на клетките в човешкото тяло да функционират правилно. Особено важни са за мозъка. Откриването им проправи пътя към сериозен напредък в медицината. Сега те се използват за разработването на кръвни тестове за рак, изследва се още потенциалът им като терапевтични цели при множество заболявания“, казва проф. Хеншъл.

Проф. Марк Лоулър от Queen s University, Белфаст, коментира по следния начин решението на Нобеловия комитет: „Нобеловата награда за медицина отиде при двама американски учени, които откриха нов революционен начин, по който нашата генетична азбука се контролира, за да създаде различни видове клетки. Ключовото им откритие, наречено микроРНК позволява на една и съща генетична азбука да създаде клетки, които, например, се борят с инфекциите. МикроРНК са критични за развитието на забаолявания като рака и в същото време са ключови двигатели на произхода на живота. В този смисъл Нобеловата награда е напълно заслужена.“

Проф. Янош Хелър от Дъблинския университет определя работата на учените като пионерска и подчертава, че тя дава шанс за новаторски изследвания на нови терапии за опустошителни заболявания като епилепсията.