Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2024 wurde den amerikanischen Wissenschaftlern Victor Ambros und Gary Ruvkun für ihre Arbeit zur Entdeckung von microRNA verliehen, einem Molekül, das die Funktion der Körperzellen steuert.
Ihre Forschung enthüllte, wie Gene, die die Bedienungsanleitung für das Leben enthalten, verschiedene Arten von Zellen im menschlichen Körper hervorbringen, ein Prozess, der als Genregulation bekannt ist.
Das Nobelpreiskomitee gab diese prestigeträchtige Auszeichnung, die als Höhepunkt wissenschaftlicher Errungenschaften gilt, am Montag in Schweden bekannt. Er lobte diese „revolutionäre Entdeckung“, die laut Ausschuss „eine völlig neue Dimension der genetischen Regulierung offenbarte“.
Die Entdeckung der Genregulation durch microRNAs – eine Familie von Molekülen, die Zellen dabei helfen, die Art der von ihnen hergestellten Proteine zu kontrollieren, und die seit Hunderten von Millionen Jahren am Werk ist – ist das Ergebnis jahrzehntelanger Arbeit von Ambros, Professor für Naturwissenschaften an der University of Massachusetts Medical School und Ruvkun, Professor für Genetik an der Harvard Medical School.
„Ihre Entdeckung … ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Funktionsweise von Zellen und damit der Entwicklung von Organismen“, sagte Love Dalén, Professor für evolutionäre Genomik an der Universität Stockholm. „Diese Entdeckung war revolutionär und betraf mehr oder weniger alle Bereiche der Biologie und Medizin“, sagte er per E-Mail gegenüber CNN.
Wie Zellen verschiedene Dinge tun
„Die in unseren Chromosomen gespeicherten Informationen können mit einer Bedienungsanleitung für alle Zellen unseres Körpers verglichen werden. Jede Zelle enthält die gleichen Chromosomen, also enthält jede Zelle genau den gleichen Satz an Genen und genau den gleichen Satz an Anweisungen“, sagte das Komitee in einer Erklärung, in der es die Arbeit des Duos detailliert beschreibt.
Und doch haben verschiedene Zelltypen – etwa Muskel- und Nervenzellen – unterschiedliche Eigenschaften. Beide Biologen haben ihre Karriere der Erforschung der Ursachen dieser Unterschiede gewidmet.
„Die Antwort liegt in der Genregulation, die es jeder Zelle ermöglicht, nur die relevanten Anweisungen auszuwählen. Dadurch wird sichergestellt, dass in jedem Zelltyp nur der richtige Satz an Genen aktiv ist“, sagte das Komitee.
Die Genregulation durch microRNAs hat die Evolution immer komplexerer Organismen erleichtert. Wenn die Genregulation fehlschlägt, kann dies zu Krebs und anderen Erkrankungen führen, die bei Menschen und anderen Tieren auftreten, wie etwa Hörverlust und Skeletterkrankungen.
„MicroRNAs sind stark an Krebs beteiligt. Derzeit wird daran geforscht, Behandlungen zu entwickeln oder microRNAs – die microRNAs nachahmen oder microRNAs blockieren – zur Behandlung von Krebs einzusetzen. Es gibt einige technische Hindernisse dafür, daher gibt es noch keine Medikamente“, sagte Thomas Perlmann, Generalsekretär der Nobelversammlung.
„Wir verleihen diesen Preis aufgrund seiner grundlegenden Bedeutung für das grundlegende Verständnis der Physiologie. Wir wissen aus der Vergangenheit, dass diese großen Entdeckungen zu klinischen Verbesserungen führen, aber es braucht Zeit“, sagte er gegenüber CNN.
Von der „Kuriosität“ zur grundlegenden Entdeckung
In ihrer frühen Arbeit untersuchten die beiden Männer die genetische Ausstattung eines winzigen, 1 Millimeter langen Spulwurms, C. elegans. Trotz seiner geringen Größe verfügt dieser Wurm über viele spezialisierte Zelltypen, wie Nerven- und Muskelzellen, die auch in größeren, komplexeren Tieren vorkommen, was ihn zu einem nützlichen Modell für die Untersuchung der Entwicklung und Gewebereifung in mehrzelligen Organismen macht.
„Die erste microRNA wurde 1993 von Victor Ambros entdeckt, aber mehr als sieben Jahre lang galt sie als eine Kuriosität, die nur bei einem kleinen Wurm, C. elegans, vorkommt“, sagte Olle Kämpe, Professor für Endokrinologie am Karolinsa-Institut. und Vizepräsident des Nobelkomitees für Medizin.
Diese Entdeckung aus dem Jahr 1993 stieß auf „ohrenbetäubendes Schweigen“ und galt zunächst als nicht mit Menschen in Verbindung gebracht, sagte das Komitee, bis Ruvkun seine Entdeckung einer weiteren microRNA veröffentlichte, von der mittlerweile bekannt ist, dass sie im gesamten Tierreich vorkommt.
„Dann explodierte das Feld“, sagte Kämpe. „Heute wurden mehr als Zehntausende microRNAs in verschiedenen Organismen identifiziert. »
Viele haben seit Jahren auf die Nobelpreisverleihung für Ambros und Ruvkun gewartet, sagte David Pendlebury, Leiter der Forschungsanalyse am Clarivate Institute for Scientific Information.
„Sie (microRNAs) bieten potenzielle diagnostische und therapeutische Möglichkeiten bei der Behandlung von Krebs und anderen Krankheiten. Es laufen klinische Studien, um das microRNA-Profiling für die Patientenprognose und das klinische Ansprechen zu nutzen“, sagte Pendlebury gegenüber CNN.
Janosch Heller, Assistenzprofessor für biomedizinische Wissenschaften an der Dublin City University, sagte, die Arbeit habe „uns die Augen für die wunderbare Maschinerie geöffnet, die streng kontrolliert, was in unseren Zellen passiert.“
Die Entdeckung von microRNAs hilft auch zu erklären, warum viele Organismen trotz unterschiedlicher Komplexität über eine ähnliche Anzahl von Genen verfügen, sagte Joshua Rosenthal, leitender Wissenschaftler am Marine Biological Laboratory der University of Chicago.
„In den letzten zwei Jahrzehnten haben wir das gesamte Genom einer unglaublich großen Vielfalt von Organismen sequenziert. Ein überraschendes Ergebnis ist, dass die Anzahl der Gene, die für die Kodierung eines kleinen Nematodenwurms, eines Fisches und eines Menschen erforderlich sind, ungefähr gleich ist. Wenn ja, wie entsteht Komplexität? », sagte er gegenüber CNN.
„Die Antwort scheint in den raffinierten Methoden zu liegen, die Informationen in diesen Genen ein-, auszuschalten und zu dimmen, wie ein Licht.“ Wir wissen jetzt, dass microRNAs, die einst von Wissenschaftlern als Kontaminanten abgetan wurden, die die Erforschung „größerer“ RNAs behindern, Schlüsselelemente bei der Regulierung von Genen in praktisch jeder Zelle in jedem Gewebe jeder Pflanze und jedes Tieres sind, fügte Rosenthal hinzu.
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