Druhý říjnový týden udržuje v napětí a očekávání nejlepší světové vědce, právě v těchto dnech jsou totiž rozdávány Nobelovy ceny, jakožto ocenění za práci a objevy hned v několika oborech. Laureáty Nobelovy ceny za medicínu a fyziologii se letos stali američtí biologové Victor Ambros a Gary Ruvkun za objev mikroRNA a její role v regulaci genů..

Genetická informace obsažená v lidských chromozomech je návodem k použití pro všechny buňky v těle. Každá buňka totiž obsahuje ty stejné chromozomy, tudíž i přesně stejnou sadu genů a soubor instrukcí.

Dlouho vědcům nebylo jasné, jak je tedy možné, že různé typy buněk, například svalové či nervové, mají velmi odlišné vlastnosti. Odpověď tkví v genové regulaci, která každé buňce stanovuje pouze pro ni relevantní instrukce.

Jak buňky ví, jak se chovat?

Díky tomu je v každé buňce aktivní pouze správná sada genů a buňky se proto umí specializovat. Když Victor Ambros a Gary Ruvkun studovali, jak se vyvíjejí různé typy buněk, objevili přitom mikroRNA, novou skupinu malých molekul RNA. Tento objev popsal dosud neznámý princip genové regulace, který se ukázal býti zásadním pro mnohobuněčné organismy, včetně savců a člověka. Dnes je známo na tisíc mikroRNA, které kódují lidský genom.

Oba vědci se poprvé setkali v 80. letech 20. století, když pracovali v laboratoři Roberta Horovitze v Bostonu. Profesor Horovitz se zabýval studiem háďátka obecného (Caenorhabditis elegans). Za hlavní objevy týkající se genetické regulace vývoje orgánů a programované buněčné smrti u háďátka, jež byly důležité pro lékařský výzkum a vrhly nové světlo na patogenezi mnoha nemocí, získal v roce 2002 Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Svým nadšením pro háďátka nakazil i své žáky.

K čem dopomohla háďátka

Háďátka totiž disponují nervovými a svalovými buňkami, které se vyskytují i u větších a složitějších živočichů. Jejich fyziologie je ale i nadále velmi jednoduchá, a činí je tak ideálním organismem, na němž se dá ukázat, jak se vyvíjejí tkáně mnohobuněčných organismů.

Ambros a Rukvun se zajímali o geny, které řídí načasování aktivace různých genetických programů, čímž zajištují, aby se různé typy buněk vyvíjely ve správný čas. U zmutovaných háďátek objevili neobvykle krátké molekuly RNA.

Když porovnali výsledky svých výzkumů, zjistili, že objevili neznámý typ RNA, který pro jeho velikost pojmenovali mikroRNA. Ačkoliv jej už v roce 1993 popsali v odborném časopise Cell, místo nadšené reakce vědecké komunity se jim dostalo jen mlčení.

Na ocenění čekali dlouhých 7 let, dočkali se ho až poté, se jim podařilo popsat další typ mikroRNA, ovšem v celé živočišné říší. To přivedlo k zájmu o zkoumání malých kousků RNA i další vědce, díky čemuž se následně podařilo popsat stovky dalších mikroRNA.

Terapie nemocí na bázi mikroRNA

V současné době jich je identifikováno více než tisíc. Odborníci navíc vědí, že regulace genů pomocí mikroRNA je mezi mnohobuněčnými organismy univerzální a probíhá již stovky milionů let. Byl to právě tento mechanismus, který umožnil evoluci složitějších organismů.

Nyní se vědci zabývají faktem, že špatná regulace mikroRNA může přispívat ke vzniku rakoviny. Mutace v mikroRNA u lidí vedou k vrozeným vadám sluchu, zraku či ke kosterním poruchám. Mutace v jednom z proteinů, které jsou potřebné k produkci mikroRNA, vede k syndromu DICER1, jenž je spojen s rakovinou různých tkání a orgánů.

Tento objev umožnil vývoj diagnostiky a terapie na bázi mikroRNA u metabolických poruch, kardiovaskulárních onemocnění, neurodegenerativních stavů i rakoviny. Od roku 2000 pak tým Garyho Ruvkuna pracuje na přístroji pro sekvenování nukleových kyselin ze využití mikroRNA, který by měl být v budoucnu použit na Marsu k ověření teorie, že život na bází DNA či RNA si Země a Mars mohly vyměňovat už na počátku vývoje Sluneční soustavy.