MicroRNA: Η πρωτοποριακή ανακάλυψη που οδήγησε στο Νόμπελ Ιατρικής – Τι είναι η γονιδιακή ρύθμιση
Στους Victor Ambros και Gary Ruvkun απονεμήθηκε το Νόμπελ Ιατρικής 2024, για την ανακάλυψη του microRNA. Πρόκειται για μία πρωτοποριακή ανακάλυψη που έγινε πριν τρεις δεκαετίες, αλλά χρειάστηκε να περάσει αρκετός καιρός για να γίνει αποδεκτή από την επιστημονική κοινότητα.
Διαβάστε σχετικά: Δύο Αμερικανοί επιστήμονες τιμήθηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής
Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στα χρωμοσώματά μας μοιάζουν με… εγχειρίδιο οδηγιών για όλα τα κύτταρα του σώματός μας. Κάθε κύτταρο περιέχει τα ίδια χρωμοσώματα, επομένως περιέχει ακριβώς το ίδιο σύνολο γονιδίων και ακριβώς το ίδιο σύνολο οδηγιών. Ωστόσο, διαφορετικοί τύποι κυττάρων, όπως τα μυϊκά και τα νευρικά κύτταρα, έχουν πολύ διαφορετικά χαρακτηριστικά.
Πώς προκύπτουν όμως αυτές οι διαφορές; Η απάντηση βρίσκεται στη γονιδιακή ρύθμιση, η οποία επιτρέπει σε κάθε κύτταρο να επιλέγει μόνο τις σχετικές οδηγίες. Αυτό εξασφαλίζει ότι μόνο το σωστό σύνολο γονιδίων είναι ενεργό σε κάθε κυτταρικό τύπο.
Η γονιδιακή ρύθμιση μέσω microRNA, που ανακαλύφθηκε από τους Ambros και Ruvkun, λειτουργεί εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Ο μηχανισμός αυτός οδήγησε στην εξέλιξη όλο και πιο πολύπλοκων οργανισμών. Είναι άλλωστε γνωστό από τις έρευνες ότι τα κύτταρα και οι ιστοί δεν αναπτύσσονται κανονικά χωρίς microRNAs. Η μη φυσιολογική ρύθμιση από τα microRNA μπορεί να συμβάλει στον καρκίνο, ενώ στον άνθρωπο έχουν βρεθεί μεταλλάξεις σε γονίδια που κωδικοποιούν τα microRNAs, προκαλώντας καταστάσεις όπως η συγγενής απώλεια ακοής, οι οφθαλμικές και σκελετικές διαταραχές. Μεταλλάξεις σε μία από τις πρωτεΐνες που απαιτούνται για την παραγωγή microRNA οδηγούν στο σύνδρομο DICER1, ένα σπάνιο αλλά σοβαρό σύνδρομο που συνδέεται με καρκίνο σε διάφορα όργανα και ιστούς.
Το χρονικό της ανακάλυψης
Στα τέλη της δεκαετίας του 1980, ο Victor Ambros και ο Gary Ruvkun ήταν μεταδιδακτορικοί συνεργάτες στο εργαστήριο του Robert Horvitz, ο οποίος τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ το 2002, μαζί με τους Sydney Brenner και John Sulston.
Στο εργαστήριο του Horvitz, μελέτησαν ένα σκουλήκι μήκους 1 mm, το C. elegans. Παρά το μικρό του μέγεθος, το C. elegans διαθέτει πολλούς εξειδικευμένους τύπους κυττάρων, όπως νευρικά και μυϊκά κύτταρα που βρίσκονται και σε μεγαλύτερα, πιο πολύπλοκα ζώα, γεγονός που το καθιστά χρήσιμο για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται και ωριμάζουν οι ιστοί στους πολυκύτταρους οργανισμούς.
Οι Ambros και Ruvkun ενδιαφέρθηκαν για τα γονίδια που ελέγχουν το χρόνο ενεργοποίησης των διαφόρων γενετικών προγραμμάτων, εξασφαλίζοντας ότι οι διάφοροι κυτταρικοί τύποι αναπτύσσονται τη σωστή στιγμή. Μελέτησαν δύο μεταλλαγμένα στελέχη σκουληκιών, το lin-4 και το lin-14, που εμφάνιζαν ελαττώματα στο συγχρονισμό της ενεργοποίησης γενετικών προγραμμάτων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Οι βραβευθέντες ήθελαν να ταυτοποιήσουν τα μεταλλαγμένα γονίδια και να κατανοήσουν τη λειτουργία τους. Ο Ambros είχε δείξει προηγουμένως ότι το γονίδιο lin-4 φαινόταν να είναι αρνητικός ρυθμιστής του γονιδίου lin-14. Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο παρεμποδίζεται η δραστηριότητα του lin-14 ήταν άγνωστος. Οι Ambros και Ruvkun γοητεύτηκαν από τα ευρήματα και την πιθανή σχέση τους και ξεκίνησαν να επιλύσουν αυτά τα μυστήρια.
Τα δημοσιευμένα αποτελέσματα αντιμετωπίστηκαν αρχικά με… εκκωφαντική σιωπή από την επιστημονική κοινότητα. Ο ασυνήθιστος μηχανισμός γονιδιακής ρύθμισης θεωρήθηκε ιδιαιτερότητα του C. elegans, πιθανώς άσχετη με τον άνθρωπο. Η αντίληψη αυτή άλλαξε το 2000, όταν η ερευνητική ομάδα του Ruvkun δημοσίευσε την ανακάλυψη ενός άλλου microRNA, που κωδικοποιείται από το γονίδιο let-7. Σε αντίθεση με το lin-4, το γονίδιο let-7 ήταν εξαιρετικά συντηρημένο και παρόν σε όλο το ζωικό βασίλειο. Το άρθρο προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον και τα επόμενα χρόνια εντοπίστηκαν εκατοντάδες διαφορετικά microRNA.
Σήμερα, είναι γνωστό ότι υπάρχουν περισσότερα από χίλια γονίδια για διαφορετικά microRNAs στον άνθρωπο και ότι η γονιδιακή ρύθμιση από microRNA είναι καθολική μεταξύ των πολυκύτταρων οργανισμών.
Πηγή: nobelprize.org