Nobelovu cenu za medicínu dostali vědci za objev mikroRNA

Laureáty Nobelovy ceny za medicínu a fyziologii se stali Victor Ambros a Gary Ruvkun za objev mikroRNA a její roli v regulaci genů.

Letošní Nobelovu cenu dostali dva vědci za objev základního principu regulace genové aktivity. Popsali totiž takzvanou mikroRNA – část lidského genetického materiálu, který byl dlouho považovaný za „zbytečný“. Až práce Ambrose, Ruvkuna a jejich následovníků ale ukázala, že tyto maličké molekuly hrají klíčovou roli v řadě procesů – včetně vzniku nemocí, jako je rakovina.

Informace uložené v lidských chromozomech jsou vlastně jakýsi návod k použití pro všechny buňky v těle. Když vědci do tohoto mikroskopického světa poprvé nahlédli, narazili na záhadu: Každá buňka totiž obsahuje ty stejné chromozomy, takže každá buňka obsahuje přesně stejnou sadu genů a přesně stejný soubor instrukcí. Ale přesto mají různé typy buněk, například ty svalové a nervové, velmi odlišné vlastnosti. Jak tyto rozdíly vznikají?

Nahrávám video

Odpověď spočívá v genové regulaci, která umožňuje každé buňce vybrat si jen příslušné instrukce. A právě to vede k tomu, že v každém typu buňky je aktivní pouze správná sada genů a buňky se umí specializovat.

Když Ambros a Ruvkun studovali, jak se vyvíjejí různé typy buněk, objevili mikroRNA, novou třídu malých molekul RNA. Jejich převratný objev odhalil zcela nový princip genové regulace, který se ukázal jako zásadní pro mnohobuněčné organismy, včetně člověka.

Díky jejich výzkumu se teď ví, že lidský genom kóduje více než tisíc mikroRNA. Ukazuje se, že mikroRNA jsou zásadně důležité pro vývoj a fungování organismů.

Laureáti Nobelových cen za medicínu
Zdroj: Nobelprize.org

Začalo to červem

Od roku 1993 začali letošní laureáti Nobelovy ceny vydávat studie, které popsaly, jakou roli mikroRNA má u výše popsané genové regulace. Jejich výsledky byly nečekané: do té doby nikdo nepředpokládal, že právě tato úroveň genové regulace je velmi významná a navíc zachovaná v průběhu evoluce napříč mnoha druhy zvířat.

Ambros s Ruvkunem se poprvé setkali v osmdesátých letech, kdy oba pracovali jako postdoktorandi v laboratoři Roberta Horvitze. Tento přírodovědec v Bostonu zkoumal nenápadného tvorečka – asi milimetr dlouhého půdního červa, hlístici jménem háďátko obecné. Profesor Horvitz za to později, konkrétně roku 2002, dostal Nobelovu cenu. Svou fascinaci pozoruhodným tvorem přenesl i na své studenty.

Háďátko obecné
Zdroj: ČT24

Háďátko je sice malé, ale šikovné. Má mnoho specializovaných typů buněk, jako jsou nervové a svalové buňky, které se vyskytují i u větších a složitějších živočichů. A protože je malé a jednoduché, stalo se ideálním organismem, na němž se dá ukázat, jak se vyvíjejí a dozrávají tkáně u mnohobuněčných organismů.

Ambros a Ruvkun se zajímali o geny, které řídí načasování aktivace různých genetických programů a zajišťují, že se různé typy buněk vyvíjejí ve správný čas. Využívali proto zmutované červy, u nichž narazili rovnou na několik podivností, které souvisely s neobvykle krátkými molekulami RNA. Oba mladí vědci zkoumali jinak zmutovaná háďátka, ale oba naráželi na stejné podivnosti ohledně této malé RNA.

Když své poznatky sladili, zjistili, že objevili úplně nový způsob genové regulace – a také nový neznámý typ RNA, který pro jeho velikost pojmenovali mikroRNA. Popsali to v odborném časopise Cell roku 1993. Čekali nadšenou reakci vědecké komunity – a dostalo se jim jen mlčení.

Příliš divné, příliš malé

Jiným vědcům se tyto výsledky moc nezdály. Hlavně proto, že tento mechanismus nikdy předtím jinde nepozorovali, ho zpočátku považovali za zvláštnost spojenou jen s háďátkem. Že by stejný způsob regulace buněk mohl fungovat také u jiných tvorů, či dokonce člověka, to bylo vnímáno jako velmi bizarní úvaha.

Na ocenění čekali Ruvkun s Ambrosem dlouhých sedm let. To se jim totiž povedlo popsat další typ mikroRNA, ale tentokrát ne u hlístic. Tento typ se nacházel v celé živočišné říši. To přivedlo další vědce k zájmu o podobné maličkaté kousky RNA. Díky tomu se během dalších let povedlo popsat stovky dalších mikroRNA. V současné době jich u člověka vědci identifikovali více než tisíc a hlavně zjistili, že regulace genů pomocí mikroRNA je mezi mnohobuněčnými organismy univerzální.

Nahrávám video

K čemu to je

Regulace genů pomocí mikroRNA, kterou poprvé odhalili Ambros a Ruvkun, probíhá už stovky milionů let. Právě tento mechanismus totiž patří k těm, které umožnily evoluci stále složitějších organismů. Bez ní se buňky a tkáně normálně nevyvíjejí. A to vedlo vědce a lékaře k dalším výzkumům, jež prokázaly, že její role může mít i praktický význam pro celou řadu oborů v medicíně.

Špatná regulace mikroRNA totiž může přispívat ke vzniku rakoviny. U lidí se našly například mutace v genech kódujících mikroRNA, které způsobují stavy, jako je vrozená ztráta sluchu či oční a kosterní poruchy. A mutace v jednom z proteinů potřebných pro produkci mikroRNA dokonce vedou k syndromu DICER1, vzácnému, ale závažnému syndromu spojenému s rakovinou různých orgánů a tkání.

A to už vedlo k významnému pokroku, který pomáhá spoustě nemocných. Pokroku už lékaři dosáhli ve vývoji diagnostiky a terapie na bázi mikroRNA u onemocnění, jako jsou metabolické poruchy, kardiovaskulární onemocnění, neurodegenerativní stavy a rakovina.

Pátrání po životě v kosmu

Ani to ale nejsou všechny možnosti mikroRNA. Od roku 2000 totiž tým Garyho Ruvkuna pracuje na malém přístroji pro sekvenování nukleových kyselin, jenž je založený právě na využití mikroRNA.

Ten by měl letět v budoucnu na Mars. Detekoval a sekvenoval by tam DNA nebo RNA. Hlavním cílem tohoto přístroje bude ověřit teorii, že život na bázi DNA nebo RNA se mohl vyměňovat mezi Zemí a Marsem, možná už na počátku vývoje Sluneční soustavy.

Loňský rok

Loni prestižní ocenění za medicínu a fyziologii, s nímž se pojí odměna ve výši 11 milionů švédských korun (24,5 milionu korun), získali Maďarka Katalin Karikóová a Američan Drew Weissman, kteří položili základy pro vývoj mRNA vakcín proti nemoci covid-19.

Nobelova cena za fyziologii a lékařství se do letoška předávala 114krát a získalo ji 227 odborníků. Ocenění bude tento týden znát své laureáty ještě za fyziku, chemii, za literaturu a za mír, příští týden v pondělí pak také za ekonomii. Ceny budou slavnostně předány 10. prosince, v den výročí úmrtí švédského vynálezce dynamitu Alfreda Nobela, na základě jehož závěti vznikly.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

NASA ukončila poplach na ISS. Posádka se vrátila z úkrytu

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) ukončil poplach a nařídil posádce Mezinárodní vesmírné stanice (ISS), aby se vrátila na palubu k dřívějšímu provozu. Dříve posádce nařídil ukrýt se do kosmických lodí a připravit se na možnou evakuaci kvůli zhoršujícím se únikům vzduchu z ruského segmentu, uvedla agentura Reuters. Ruská kosmická agentura Roskosmos snahy o opravu úniku vzduchu z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) pozastavila a uvedla, že posádce žádné nebezpečí nehrozí.
16:11Aktualizovánopřed 23 mminutami

Vedro na konci května připomnělo Britům „černé léto“ 1976

Nejteplejší květen v dějinách měření vyvolal v Británii obavy z návratu černého léta roku 1976. Tehdy panovaly takové teploty, že vyschla celá řada vodních zdrojů, trpělo zemědělství i lesy a země poprvé zavedla funkci ministra pro sucho.
před 6 hhodinami

Začalo Archeologické léto. Vědci nabízejí veřejnosti nahlédnout do života předků

Vypravit se po stopách dávných Keltů, projít se po zaniklé středověké vesnici, nahlédnout do práce archeologů přímo v terénu nebo objevit pozůstatky nedávné historie skryté pod povrchem měst i krajiny. To vše nabídne sedmý ročník Archeologického léta, oblíbené prázdninové akce pro všechny milovníky historie, archeologie a poznávání neobvyklých míst.
před 11 hhodinami

Čína změnila způsob, jak počítá své emise

Čína splní své klimatické cíle, i kdyby se její emise oxidu uhličitého v dalších letech zvýšily. Podle analýzy nezávislého webu Carbon Brief si totiž pomohla změnou metodiky, jak tyto emise počítá. Vzorec sice nezveřejnila, ale zřejmě pravidla přenastavila tak, aby odpovídala aktuálnímu ekonomickému vývoji země.
včera v 16:43

Ötziho mumie obsahuje stále živé mikroorganismy

Výzkumníci z institutu Eurac Research získali podrobný přehled o mikroorganismech spojených s Ötzim. Nová studie přináší poznatky o komplexním mikrobiomu, od střevní flóry člověka z doby měděné až po kvasinky přizpůsobené chladnému prostředí, které mohly mumii doprovázet po tisíciletí a dodnes zůstávají součástí aktivního ekosystému.
včera v 15:21

Umělá inteligence ohrožuje přírodní zdroje pro mnoho lidí, varují experti OSN

Rostoucí emise, ubývající zásoby vody a mizející půda. To jsou tři hlavní problémy, které způsobuje dynamicky rostoucí sektor umělých inteligencí (AI). Nová studie Univerzity OSN varuje, že v roce 2030 budou datacentra spotřebovávat tolik vody jako 1,3 miliardy lidí. Spotřeba elektřiny pak má vzrůst na více než dvojnásobek oproti loňsku.
včera v 14:08

VideoAI může pomáhat při řízení jaderné elektrárny do deseti let, míní Kochánek

Na konferenci o bezprostřední budoucnosti jaderné energie na francouzském velvyslanectví se mluví o aktuálních trendech v této oblasti – od malých modulárních reaktorů až po využití digitalizace a umělé inteligence (AI) k efektivnější správě a zajištění bezpečnosti. Právě AI může podle předsedy Státního úřadu pro jadernou bezpečnost Štěpána Kochánka nahradit některé lidské specialisty jak při projektování a výstavbě, tak i při samotném řízení provozu jaderného zařízení. „Tak daleko zatím v tuto chvíli nejsme,“ říká ale Kochánek a dodává, že by k tomu mohlo dojít v příští dekádě.
včera v 13:24

Veletrh vědy láká na jaderné reaktory i astronomii Středozemě

Na výstavišti v pražských Letňanech ve čtvrtek začíná Veletrh vědy. Potrvá do soboty. Nabídne stovku interaktivních expozic a desítky přednášek s diskusemi. Podesáté ho pořádá Akademie věd ČR (AV ČR), která na něm představí novinky ze současného výzkumu. Do programu se zapojuje i řada univerzit.
včera v 09:33
Načítání...