Νόμπελ Ιατρικής: Τι είναι το microRNA που χάρισε το βραβείο στους Αμπρος και Ράφκαν

Δύο αμερικανοί επιστήμονες, οι Βίκτορ Αμπρος (Victor Ambros) και Γκάρι Ράφκαν (Gary Ruvkun), μοιράζονται το εφετινό Νομπέλ Ιατρικής για την ανακάλυψη «του microRNA και του ρόλου του στην μετα-μεταγραφική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης», σύμφωνα με την επίσημη ανακοίνωση της επιτροπής του περίβλεπτου βραβείου η οποία έγινε σήμερα λίγο μετά το μεσημέρι.

Τι σημαίνει όμως αυτή η ανακάλυψη και γιατί κρίθηκε ότι αξίζει την μέγιστη επιστημονική τιμή; Εχει σημασία εδώ να θυμίσουμε ότι αν και έχει επικρατήσει το βραβείο να ονομάζεται «Νομπέλ Ιατρικής», ολόκληρος ο τίτλος του βραβείου είναι «Νομπέλ Ιατρικής ή Φυσιολογίας» και θα ήταν σωστό να πούμε ότι οι δύο φετινοί βραβευθέντες λαμβάνουν το Νόμπελ Φυσιολογίας καθώς αποκάλυψαν έναν μηχανισμό απολύτως απαραίτητο για τη ζωή.

Ροή πληροφορίας

Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή: το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από τρισεκατομμύρια κύτταρα και κάθε ένα από αυτά διαθέτει το ίδιο DNA. Δηλαδή, το ίδιο γενετικό υλικό, την ίδια συνταγή για τη δημιουργία του καθενός από εμάς η οποία προέκυψε από την σύντηξη του ωαρίου της μητέρας μας και του σπερματοζωαρίου του πατέρα μας. Παρά το γεγονός ότι τα κύτταρα διαθέτουν ολόκληρη την γενετική πληροφορία, δεν χρησιμοποιούν παρά μόνο αυτή που χρειάζονται ανάλογα με την λειτουργία τους. Παραδείγματος χάριν, άλλα γονίδια χρειάζεται να ενεργοποιήσουν τα κύτταρα του μυϊκού ιστού προκειμένου να μπορούμε να περπατούμε και να χρησιμοποιούμε τα χέρια μας και άλλα τα κύτταρα στο εσωτερικό του εντέρου για να γίνει σωστά η απορρόφηση των τροφών. Ανεξαρτήτως γονιδίου ωστόσο η ροή της πληροφορίας σε ένα κύτταρο είναι κοινή: η πληροφορία για τη σύνθεση μιας πρωτεϊνης (πχ, αιμοσφαιρίνης για να μπορούμε να αναπνέουμε, ή μυοσίνης για να έχουμε λειτουργικούς μύες) εδράζει μεν στο DNA, αλλά δεν αξιοποιείται στον πυρήνα του κυττάρου όπου βρίσκεται το DNA. Εκεί το τμήμα του DNA που αντιστοιχεί σε μια επιθυμητή πρωτεϊνη, μεταγράφεται σε mRNA (messengerRNA) το οποίο βγαίνει από τον πυρήνα και κατευθύνεται στα σημεία όπου γίνεται η μετάφρασή του στην συγκεκριμένη πρωτεϊνη.

Ο Βίκτορ Αμπρος (71 ετών) είναι σήμερα καθηγητής Φυσικών Επιστημών στη Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Μασσαχουσέτης στο Ουόρτσεστερ

Πρόβλημα ζωτικής σημασίας

Το πώς από τα 20.000 και πλέον γονίδια που υπάρχουν στο ανθρώπινο γενετικό υλικό, κάθε κύτταρο αξιοποιεί μόνο αυτά που του χρειάζονται για τη σύνθεση των πρωτεϊνών του αποτέλεσε ένα από τα βασικότερα προβλήματα της βιολογίας. Και η αλήθεια είναι ότι για ένα διάστημα στα τέλη του 20ου αιώνα είχε θεωρηθεί ότι το πρόβλημα είχε λυθεί καθώς είχε ανακαλυφθεί ένα πλήθος μεταγραφικών παραγόντων (μορίων πρωτεϊνικής φύσης τα οποία προσδένονται στο DNA και πυροδοτούν την μεταγραφή). Χάρη στη δουλειά των δύο φετινών βραβευθέντων όμως , αποδείχθηκε ότι η λύση δεν ήταν ολοκληρωμένη!

Από τα πειραματόζωα…

Και οι δυο τους εργάστηκαν με το πειραματόζωο Caenorhabditis elegans, έναν μικροσκοπικό σκουλήκι (νηματώδης σκώληκας με μήκος ενός χιλιοστού) αποτελούμενο από 1000 περίπου κύτταρα τα οποία εμφανίζουν εξειδίκευση. Διαθέτει, δηλαδή, το πειραματόζωο αυτό νευρικό, πεπτικό, γεννητικό σύστημα με τα αντίστοιχα κύτταρά τους. Δύο στελέχη του C. elegans μελετούσαν, οι Αμπρος και Ράφκαν, τα lin-4 και lin-14. Το πρώτο στέλεχος ήταν μακρύτερο του κανονικού και το δεύτερο πολύ κοντύτερο. Τέτοιου είδους αλλαγές προκύπτουν όταν απορρυθμίζεται η έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων και οι δύο νεαροί τότε μεταδιδακτορικοί φοιτητές αποφάσισαν να αναζητήσουν τους μοριακούς μηχανισμούς που θα εξηγούσαν αυτή η διαφορά μήκους των πειραματοζώων σε σχέση με τα κανονικά στελέχη.

Ο Γκάρι Ράφκαν (72 ετών) είναι σήμερα καθηγητής Γενετικής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ

…μέχρι τον άνθρωπο

Αρχικά, το 1993, ο Αμπρος παρατήρησε ότι το γονίδιο lin-4 δεν οδηγούσε στη δημιουργία πρωτεϊνης, αλλά ενός μικρού μορίου RNA (microRNA). Σε συνεργασία με τον Ράφκαν, διαπίστωσαν ότι το μικροσκοπικό αυτό RNA έβαζε φρένο στην σύνθεση της πρωτεϊνης lin-14 η οποία είναι απαραίτητη για την απόκτηση του κανονικού μήκους του πειραματοζώου. Με άλλα λόγια διαπίστωσαν ότι το lin-4 λειτουργούσε ως ένας παράγοντας ελέγχου της μετάφρασης των πρωτεϊνών, κάτι που δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ ως τότε. Το πόσο αναπάντεχο ήταν αυτό το εύρημα, (το να έχει δηλαδή ρυθμιστικό ρόλο στην πρωτεϊνοσύνθεση ένα μόριο RNA και μάλιστα εξαιρετικά μικροσκοπικό), φαίνεται και από το γεγονός ότι αρχικά θεωρήθηκε ότι επρόκειτο για μια ιδιορρυθμία του C. elegans. Σήμερα όμως γνωρίζουμε ότι στον ανθρώπινο οργανισμό υπάρχουν τουλάχιστον 1000 διαφορετικά λειτουργικά microRNA τα οποία ελέγχουν το ποιες πρωτεϊνες θα συντεθούν και πότε.

Η σημασία της ανακάλυψης

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανακάλυψη των Αμπρος και Ραφκαν κρίθηκε τόσο σημαντική ώστε να αξίζει το Νομπέλ: επειδή αποκάλυψαν μια ακόμη δικλείδα ασφαλείας η οποία επιτρέπει την υγιή ανάπτυξη και λειτουργία των οργανισμών, του ανθρώπου συμπεριλαμβανομένου.
Εχουμε συνηθίσει οι ανακοινώσεις των βραβείων Νομπέλ να συνοδεύονται από τις εφαρμογές τους. Αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει τέτοιου είδους εφαρμογή, όπως παραδείγματος χάριν ένα φάρμακο βασισμένο στα ευρήματα των Αμπρος και Ράφκαν. Αλλά αυτό δεν μικραίνει την αξία της ανακάλυψής τους. Αντιθέτως! Η κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τη λειτουργία του κυττάρου, δηλαδή η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί η ζωή είναι το πρώτο και θεμελιώδες βήμα για οποιαδήποτε μελλοντική εφαρμογή.