Нобелевские лауреаты по медицине 2024 года

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2024 года присуждена Виктору Амбросу и Гэри Рувкуну, за их революционное открытие класса крошечных молекул, называемых микроРНК. Эти молекулы играют ключевую роль в регуляции генов, то есть в определении того, какие гены будут активны, а какие – нет. 

Амброс, профессор Медицинской школы Массачусетского университета, и Рувкун, молекулярный биолог из Массачусетской больницы общего профиля и профессор генетики в Гарвардской медицинской школе, получили эту престижную награду за их новаторские исследования, проведенные в 1993 году. Именно тогда они впервые обнаружили микроРНК и её потенциальную роль в управлении генами, изучая развитие Caenorhabditis elegans - крошечного круглого червя, являющегося модельным организмом в биологических исследованиях. 

МикроРНК относятся к классу молекул РНК - генетического материала, подобного ДНК, но отличающегося от него наличием только одной цепочки, а не двух, скрученных вместе. Важным моментом является то, что эти крошечные молекулы не кодируют белки, как большинство других РНК, а, по сути, работают как "выключатели" для других генов. Они связываются с определенными участками на мРНК (молекуле-посреднике между ДНК и белками), блокируя синтез белка с этой мРНК. 

В основе жизни лежит генетический код, заложенный в ДНК каждой клетки нашего организма.  Каждая клетка содержит около 20 000 генов, которые несут инструкции по синтезу белков – основных строительных блоков всего живого. Разнообразие клеток в нашем организме – от нейронов до гепатоцитов, от кардиомиоцитов до фибробластов – поистине поразительно.  Каждая клеточная специализация обусловлена уникальным набором экспрессируемых генов, то есть генов, активно участвующих в синтезе белка. Эта избирательная экспрессия генов формируется как на этапе эмбрионального развития, так и в течение всей жизни организма, регулируясь в ответ на внутренние сигналы (например, гормональные) и внешние факторы (например, стресс, инфекция).

Процесс "включения" гена, то есть его транскрипции, – это сложнорегулируемый механизм. Сначала участок ДНК, соответствующий гену, подвергается транскрипции – процессу синтеза комплементарной молекулы мРНК (мессенджерной РНК).  МРНК затем покидает ядро и поступает в рибосомы – клеточные органеллы, где происходит трансляция, то есть синтез белка на основе информации, закодированной в мРНК. Долгое время считалось, что ключевую роль в регуляции экспрессии генов играют белковые факторы транскрипции, связывающиеся со специфическими участками ДНК, либо активируя, либо подавляя транскрипцию гена.  Эти факторы были открыты еще в 1960-х годах и оставались центральными фигурами в модели регуляции генной активности.

Однако открытие микроРНК (микроРНК) в конце 1990-х годов коренным образом изменило наше понимание этого процесса. Работа Амброса и Рувкуна с нематодой C. elegans привела к обнаружению микроРНК lin-4, которая показала способность регулировать экспрессию генов посттранскрипционно, то есть после синтеза мРНК.  Lin-4 взаимодействует с мРНК, предотвращая её трансляцию в белок, тем самым контролируя уровень белка в клетке.  Позднее, в 2000 году, был открыт let-7 – ещё один тип микроРНК, удивительно консервативный, то есть встречающийся у широкого круга животных, включая человека.

Дальнейшие исследования привели к открытию тысяч различных микроРНК в геномах самых разных организмов, включая более тысячи у человека. 

Благодаря этому открытию «ученые получили более широкое представление о том, как работают клетки», — заявил председателя Нобелевского комитета по физиологии и медицине Олле Кемпе. В настоящее время эта работа не имеет медицинского применения, но в будущем оно может появиться, — добавил Кемпе.