Bu yılın Nobel Tıp Ödülü, onlarca yıl önce solucanları incelerken mikroRNA adı verilen küçük genetik materyal parçalarını keşfeden ve hücrelerdeki gen ifadesini etkilemedeki rollerini çözmeye başlayan iki biyoloğa ortak olarak verildi.
Massachusetts Üniversitesi Chan Tıp Fakültesi'nden Victor Ambros ve Harvard Tıp Fakültesi ve Massachusetts Genel Hastanesi'nden (MGH) Gary Ruvkun, Karolinska Enstitüsü'ndeki Nobel Meclisi'nin bu sabahki basın açıklamasında belirttiğine göre "mikroRNA'nın keşfi ve transkripsiyon sonrası gen düzenlemesindeki rolü" nedeniyle ödülü aldı.
Covid aşısının öncüsü olan buluş
MikroRNA'lar, DNA tarafından kodlanan protein yapım talimatlarını taşıyan ve geçen yıl ilk COVID-19 aşılarını mümkün kıldığı için Nobel Ödülü'ne layık görülen haberci RNA'lar (mRNA'lar) ile aynı nükleotid bazlarından yapılır.
Ancak, mikroRNA'lar çok daha kısadır, tipik olarak 20 ila 25 nükleotid arasındadır ve hücrede farklı bir rol oynar: Genlerden transkripsiyona uğrayan belirli mRNA'lara bağlanarak, bu mRNA'ların proteinlere çevrilip çevrilmeyeceğini etkilerler. Bu molekül sınıfının bulunması, mikroRNA'ların bir organizmanın gelişimindeki ve daha yakın zamanda, mikroRNA'ların sıklıkla düzensizleştiği kanser gibi hastalıklardaki rollerini ortaya çıkarmak için yeni bir alan başlattı .
Nobel Komitesi üyesi Olle Kämpe, duyurudan sonra yaptığı açıklamada, iki bilim insanı arasında eşit olarak paylaştırılacak olan 11 milyon İsveç kronu (yaklaşık 1,06 milyon dolar) tutarındaki ödülün, mRNA'ların kendilerinin moleküler akrabalar tarafından modüle edilebileceği keşfini onurlandırdığını söyledi. "Bu, hiç kimsenin beklemediği, tamamen yeni bir fizyolojik mekanizma ve merak araştırmasının çok önemli olduğunu gösteriyor."
Heyecan verici
Nobel, "mikroRNA alanında çalışan bizler için çok heyecan verici bir haber" diyor Sussex Üniversitesi'nde gelişimsel nörobiyolog olan ve 2000'lerin başında Ruvkun'un bir konuşmasını dinledikten sonra gen düzenleyicileri incelemeye başlayan Claudio Alonso. "Bu tamamen yeni gen düzenleme katmanının keşfinin 1990'ların sonlarında, 2000'lerin başlarında gerçekleşebilmesi, moleküler biyolojide keşfedilmeyi bekleyen daha birçok sürpriz olduğunu ortaya koydu."
1980'lerde Ambros ve Ruvkun, 2002 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü paylaşan Robert Horvitz'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştılar. Orada, hücre ve dokuların bir hayvana nasıl dönüştüğünü göstermek için model organizma olarak kullanılan yuvarlak solucan Caenorhabditis elegans'ı incelediler. Özellikle de DNA'larında anormal şekilde gelişmelerine yol açan belirli mutasyonlar taşıyan solucanlar üzerinde araştırma yürüttüler.
Bilim insanları, lin-4 adı verilen bir genin, bir şekilde, başka bir gen olan lin-14'ün ifadesini engelliyor gibi göründüğünü bulmuşlardı. Ancak, iki bilim insanı kendi laboratuvarlarını kurmak için ayrılıncaya kadar veri paylaşmadılar ve nasıl olduğunu keşfetmediler. 1993'te, Ambros'un Harvard Üniversitesi'ndeki grubu ve Ruvkun'un MGH ve Harvard Tıp Fakültesi'ndeki grubu, lin-4'ün herhangi bir protein kodlamayan ve lin-14'e tamamlayıcı bir diziye sahip olan kısa bir RNA molekülü ürettiğini ortaya çıkardı , bu da ikincisinin mRNA'sına bağlanabileceği anlamına geliyor.
Ambros, bugün öğleden sonra düzenlenen bir basın toplantısında, eşi Rosalind "Candy" Lee'nin kendisine hediye ettiği kaplan desenli bir gömlek giyerek gazetecilere, "Bu mikroRNA'nın başka bir geni bu kadar hassas bir şekilde düzenlemesi için genomdaki yalnızca 22 bazda yeterli bilgi bulunması şaşırtıcıydı" dedi. Lee, 1993'te iki önemli makaleden birinin uzun süreli bilimsel işbirlikçisi ve ortak yazarıydı.
Bu makaleler, lin-4'ün lin-14'ün protein yapmasını nasıl engelleyebileceğine dair bir açıklama ve genlerin hücreler içinde etkili bir şekilde açılıp kapatılabileceği yeni bir yol sağladı. Ancak 7 yıl sonra Ruvkun, lin-4 mikroRNA'sından farklı olarak hayvanlar alemindeki organizmalarda yaygın olarak bulunan let-7 adlı başka bir mikroRNA keşfedene kadar bunun bir tuhaflık olduğu düşünülüyordu.
Kampe, bu sonuçların yayınlanmasının çok daha fazla ilgi çektiğini ve biyologların o zamandan beri on binlerce mikroRNA kodlayan gen tanımladığını söylüyor. "Biraz tuhaf görünen iki solucana bakıyorlardı ve nedenini anlamaya karar verdiler ve sonra gen düzenlemesi için tamamen yeni bir mekanizma keşfettiler ve bence bu harika."
Kanser ve iskelet bozuklukları
Son 20 yılda araştırmacılar, mikroRNA'ların sadece bitki ve hayvanlarda normal gelişimdeki rolünü değil, kanser ve iskelet bozuklukları gibi hastalıklardaki rolünü de incelediler. Friedrich Miescher Biyomedikal Araştırma Enstitüsü'nde biyokimyacı olan Witold Filipowicz, "MikroRNA yollarının bileşenleri düzinelerce hastalıkta mutasyona uğruyor" diyor. Bu bulguları klinik uygulamalar için kullanma girişimleri henüz geç aşama klinik denemelerine ulaşmadı ve bazı çalışmalar bildirilen toksik yan etkiler nedeniyle durduruldu. Ancak Filipowicz ve diğerleri, mikroRNA tabanlı tedavilerin geleceği konusunda iyimser olduklarını söylüyorlar.
Araştırmacılar Science'a Nobel'in sözde temel araştırma ve model organizmalar için bir başka zafer olduğunu söylüyor. "Basit solucan C. elegans üzerindeki çalışmanın hala Nobel Ödülleri ile sonuçlanması dikkat çekici," diyor 1990'larda ve 2000'lerde mikroRNA üzerinde çalışan ancak daha sonra politikacı olan Hollandalı moleküler biyolog Ronald Plasterk. "Sadece 959 hücreden oluşan bu basit hayvanda çok fazla temel biyoloji keşfedildi."
Rochester Üniversitesi'nden biyokimyacı Lynne Maquat da bu görüşe katılıyor ve COVID-19 aşılarına yol açan mRNA araştırmaları örneğinde olduğu gibi, "Halkın bu [alanların] onlarca yıldır yapım aşamasında olduğunu ve nihayetinde insan sağlığına ve insanlığa fayda sağlayacağını fark etmesini umuyorum" diyor.
Ruvkun, bu sabah Nobel Ödülü temsilcisiyle yaptığı bir sohbette, çalışmanın meraktan kaynaklandığını vurguladı. "O sırada 'bu Nobel Ödülü kazanacak' diye düşünmüyorduk, 'bu gerçekten ilginç' diye düşünüyorduk" dedi ve bu alana 'katılmak inanılmaz bir zevkti' diye ekledi.
Bu yılki ödül, RNA üzerine yapılan araştırmaların Nobel kazandığı en az beşinci yıl oldu. Bu ve geçen yılki ödüllere ek olarak, RNA ipliklerinin belirli genleri susturduğu bir süreç olan RNA interferansını keşfeden araştırmacılar 2006'da kazandı ve RNA'nın enzimler olarak rolü üzerine yapılan araştırmalar 1989'da tanındı. mRNA'nın keşfi, 1965'te Fizyoloji veya Tıp alanında Nobel Ödülü'nü aldı.