40

ZE ŚWIATA NAUKI

Nobel w dziedzinie medycyny

na 2006 r.

Lek. Karolina Dżaman

Klinika Otolaryngologii, Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie

2 października 2006 r. Komisja Noblowska

przyznała tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie
medycyny i fi zjologii. Otrzymało ją dwóch amerykań-
skich naukowców: Andrew Z. Fire oraz Craig C. Mel-
lo, za odkrycie zjawiska interferencji RNA. Decyzja
o wyborze laureatów nie była zaskoczeniem dla środo-
wiska medycznego. Uważa się bowiem, że nagrodzo-
ne odkrycia doprowadziły do przełomu w nauce – za-
równo w medycynie, jak i w badaniach nad roślinami.
W uzasadnieniu swojego wyboru Komisja podkreśliła,
że: „Dzięki badaniom i odkryciom tegorocznych lau-
reatów poznano fundamentalny mechanizm kontroli
przepływu informacji genetycznej”.

Zjawisko interferencji RNA

Zjawisko interferencji RNA polega na wyłą-

czaniu aktywności genów w komórkach za pomocą
dwuniciowych fragmentów RNA, tzw. i-RNA (inter-
ferencyjne RNA). Okazało się, że molekuła i-RNA
może wyłączać lub włączać aktywność pojedynczych
genów. W komórce jedynym dwuniciowym kwasem
nukleinowym jest DNA. Pojawiające się fragmenty
dwuniciowego RNA są pochodzenia obcego, np. wi-
rusowego, i stanowią alarm dla organizmu. Istniejący
w komórce mechanizm obronny powoduje połączenie
obcego dwuniciowego RNA z enzymem – Dicerem,
który tnie to RNA na 22-nukleotydowe fragmenty, tzw.
si-RNA (small interfering RNA). Tak przygotowane
cząsteczki si-RNA są rozdzielane na dwie pojedyn-
cze nici. Jedna z nich wchodzi w kompleks z białkami
gospodarza, tzw. RISC. Dzięki informacji zapisanej
w tej nici kompleks RISC wyłapuje komplementarne
do RNA fragmenty obcego mRNA, powodując ich
unieczynnienie i niemożność syntezy na ich matry-
cy białka. Tak wychwycone nieprawidłowe mRNA
jest następnie cięte na nieaktywne fragmenty przez
enzym Slicer. Mechanizm ten funkcjonuje naturalnie
w komórkach żywych organizmów zarówno ludzkich,
zwierzęcych, jak i roślinnych, jednakże do tej pory nie
był on dokładnie poznany. Obaj naukowcy badając ko-

mórki nie tylko zgłębili tajniki interferencji RNA, ale
również wykorzystali je w badaniach funkcji genów.
Poznanie tego zjawiska jest najlepszym i najprostszym
sposobem dowiedzenia, jaką funkcję pełni dany gen.
Poprzez wyłączenie określonego genu można obser-
wować skutki braku jego funkcji i towarzyszące temu
zaburzenia. Interferencja RNA jest elementem syste-
mu regulacji aktywności genów oraz ochrony komórki
przed niektórymi wirusami.

Badacze prowadzili swoje doświadczenia

w Cambridge w Wielkiej Brytanii na nicieniu Caenor-
habditis elegans, a ich wyniki opisali w 1998 r. na
łamach tygodnika „Nature”.

Obiekt badań

Caenorhabditis elegans jest od wielu lat obiek-

tem zainteresowań uczonych w najbardziej prestiżo-
wych ośrodkach na świecie. Caenorhabditis elegans
to wolno żyjący nicień, o długości ok. 1 mm, wystę-
pujący w glebach klimatu umiarkowanego, używany
jako modelowy organizm we współczesnej genetyce
i biologii. Jego pożywieniem są mikroorganizmy.
Badania nad Caenorhabditis elegans zapoczątkował
w 1965 r. Sydney Brenner, który wraz z Robertem
Horvitzem i Johnem Sulstonem w 2002 r. otrzymał
Nagrodę Nobla za badania nad genetyczną regulacją
różnicowania komórek i organogenezy oraz za opisa-
nie mechanizmów zaprogramowanej śmierci komórek
– apoptozy. Odkrycia ich przyczyniły się do wyjaś-
nienia przyczyn m.in. schizofrenii i nerwicy. Po wielu
latach wytężonej pracy naukowców w grudniu 1998 r.
udało się odczytać całą informację zawartą w jego ma-
teriale genetycznym. Zainteresowanie tym nicieniem
wynika stąd, że choć jest to jedno z najprymitywniej-
szych znanych zwierząt wielokomórkowych, ma ono
wszystkie cechy organizmu tkankowego o wyraźnie
wyodrębnionych narządach. Kolejną zaletą Caenor-
habditis jest łatwość jego hodowli i sposób rozmna-
żania – szybki i zachodzący na kilka sposobów. Więk-
szość jego osobników to hermafrodyty, czyli stworze-

K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r.

Alergoprofil
2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42

41

ZE ŚWIATA NAUKI

nia obojnacze, dlatego też całe potomstwo to gene-
tyczne kopie albo inaczej „klony” wyjściowego herm-
afrodyty. Przy wzroście liczby osobników w populacji
zaczynają pojawiać się samce, które mogą kopulować
z hermafrodytami, co wówczas prowadzi do wymia-
ny materiału genetycznego. W przypadku potomków
hermafrodyty Caenorhabditis elegans wszystkie geny,
choć w podwójnej liczbie, pochodzą od jednego (mat-
czyno-ojcowskiego) osobnika. Osobniki potomne mają
dwie identyczne wersje danego genu; są to homozygo-
ty łatwe do analizy klasycznymi metodami genetyczny-
mi. Łatwość w obserwacji tego robaka wynika również
z tego, że budowa i rozwój osobników Caenorhabditis
elegans są dokładnie genetycznie zaprogramowane,
a w procesie rozwoju, od pojedynczej komórki do
dojrzałego zwierzęcia, nie ma miejsca na przypadek.
Każdy dorosły osobnik składa się z 959 komórek,
przy czym w trakcie rozwoju powstaje 1030 komórek,
z których 131 obumiera w wyniku śmierci programo-
wanej (zwanej inaczej apoptozą). Ponadto nicień jest
przezroczysty, co ułatwia badanie wad rozwojowych,
a krótki cykl życiowy pozwala na obserwację wielu
pokoleń tego organizmu.

Sylwetki noblistów

Andrew Z. Fire jest 47-letnim Amerykaninem,

który urodził się w 1959 r. w hrabstwie Santa Clara
(stan Kalifornia). Tytuł magistra zdobył na Uniwer-
sytecie Kalifornijskim w Berkeley w ciągu zaledwie
trzech lat, w wieku 19 lat. Od młodych lat dał się po-
znać jako wybitny matematyk, który swoją główną
uwagę skupił na genetyce, zajmując się mechanizma-
mi regulacji aktywności genów w komórkach. W wie-
ku 19 lat rozpoczął pracę w Massachusetts Institute
of Technology w Cambridge (Massachusetts), w labo-
ratorium prof. Philipa Sharpa (który w 1993 r. otrzy-
mał Nagrodę Nobla z medycyny za poznanie budowy
genów). W 1983 r. w wieku 24 lat uzyskał tytuł dokto-
ra za pracę nad genetyką adenowirusów.

Współpracował również z innym wybitnym

laureatem Nagrody Nobla z medycyny w 2002 r. (za
prace nad rozwojem organów i zjawiskiem apoptozy)
– prof. Sidneyem Brennerem. Właśnie pod jego kie-
runkiem prowadził badania nad DNA nicienia Caenor-
habditis elegans, które zaowocowały odkryciem zja-
wiska interferencji RNA.

W 2003 r. przeniósł się ze swoim laboratorium

na Wydział Medycyny Uniwersytetu Stanforda w Ka-
lifornii. Obecnie kontynuuje pracę w Massachusetts
Institute of Technology w Cambridge, na Stanford
University w Kalifornii, a także jest adiunktem na Uni-
wersytecie Johnsa Hopkinsa w Baltimore. W latach

1986–2003 Fire był członkiem Wydziału Embriologii
prywatnej fundacji Carnegie Institution of Washington
(Baltimore).

Praca naukowa Fire’a była wielokrotnie doce-

niana i nagradzana. Badacz otrzymał m.in. nagrodę dla
młodych naukowców – Maryland Distinguished Young
Scientist Award (1997), oraz razem z Craigem Mello
– nagrodę Amerykańskiej Akademii Nauk w Biologii
Molekularnej. W wywiadzie dla szwedzkiej rozgłoś-
ni radiowej na wieść o otrzymaniu Nagrody Nobla
Fire spokojnie powiedział, że miło jest dowiedzieć się
o tym wyróżnieniu i być przedmiotem życzliwej
uwagi.

Craig C. Mello jest 46-letnim absolwentem

wydziału biochemii Brown University. Tytuł dokto-
ra nauk zdobył na Uniwersytecie Harvarda. Obecnie
pracuje w Harvard University w Bostonie i University
of Massachusetts School of Medicine w Worcester.
Zajmuje się badaniami nad interferencją RNA, ale tak-
że różnicowaniem się i komunikacją komórek zarodka
na najwcześniejszych etapach jego rozwoju. Dowiódł
między innymi, że położenie komórki w zarodku może
decydować o tym, jaki rodzaj tkanki ostatecznie z niej
powstanie. Zidentyfi kował też wiele genów wpływają-
cych na losy komórek zarodków C. elegans. W 2003 r.
uhonorowany medalem amerykańskiej Narodowej
Akademii Nauk w dziedzinie biologii molekularnej
i Nagrodą Wileya w naukach biomedycznych.

Podsumowanie

Odkrycie laureatów tegorocznej Nagrody Nob-

la – zjawisko interferencji RNA – uważa się za tera-
pię genową drugiej generacji i metodę biotechnologii
molekularnej, która może przyczynić się do leczenia
chorób do tej pory nieuleczalnych, ze szczególnym
uwzględnieniem nowotworów, chorób autoimmuno-
logicznych oraz neurodegeneracyjnych. Duże nadzie-
je wiąże się także z wykorzystaniem nowej metody
w leczeniu chorób dziedzicznych oraz terapii poważ-
nych infekcji wirusowych. W ciągu ośmiu lat, które
upłynęły od odkrycia zjawiska interferencji RNA, na
podstawie nowych doniesień rozpoczęto liczne bada-
nia nad lekami między innymi na wirusowe zapalenie
wątroby typu B i C. Planuje się także wykorzystanie
odkryć Andrew Z. Fire i Craig C. Mello w poszukiwa-
niu leku na AIDS.

W Polsce metodę interferencji RNA wykorzy-

stuje się obecnie w badaniach nad guzami mózgu, pro-
wadzonych w kierowanej przez prof. Stanisława No-
waka w Klinice Neurochirurgii Akademii Medycznej
w Poznaniu.

K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r.

Alergoprofil

2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42

42

Do tej pory laureatami Nagrody Nobla zostało

w sumie 758 osób i 18 organizacji. Zgodnie z testa-
mentem Alfreda Nobla każdą nagrodą jego imienia
mogą się podzielić najwyżej trzy osoby. Amerykańscy
naukowcy podzielą się po połowie sumą 10 mln koron
szwedzkich (ok. 1 mln euro).

Piśmiennictwo:

Fire A., Montgomery M.K., Xu S., Kostas M.K., Driver S.A,
Mello C.C. Potent and specifi c genetic interference by double-
stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 1998; 391,
806-811.
Fire A., Alcazar R., Tan F.: Unusual DNA structures associ-
ated with germline genetic activity in Caenorhabditis elegans.
Genetics 2006; 173(3):1259-73.
Fire A

.

: Nucleic acid structure and intracellular immunity:

some recent ideas from the world of RNAi. Q Rev Biophys
2005; 38(4):303-9.
Grishok A., Tabara H., Mello C.C.: Genetic requirements for
inheritance of RNAi in C. elegans. Science 2000; 287, 2494-
2497.
Kelly W.G., Montgomery M.K., Xu S., Fire, A.: Distinct requi-
rements for somatic and germline expression of a generally
expressed Caernorhabditis elegans gene. Genetics 1997; 146,
227-238.
Montgomery M.K., Xu S., Fire A.: RNA as a target of double-
stranded RNA-mediated genetic interference in Caenorhabditis
elegans. Proc Natl Acad Sci USA 1998; 95, 15502-15507.
Parrish S., Fleenor J., Xu S., Mello C., Fire A.: Functional
anatomy of a dsRNA trigger: differential requirement for the
two trigger strands in RNA interference. Mol Cell (2000); 6,
1077-1087.
Sha K., Fire A.: Imprinting capacity of gamete lineages in Ca-
enorhabditis elegans. Genetics 2005; 170(4):1633-52.
Simmer F., Tijsterman M., Parrish S., Koushika S.P., Nonet
M.L., Fire A., Ahringer J., Plasterk R.H.: Loss of the putative
RNA-directed RNA polymerase RRF-3 makes C. elegans hy-
persensitive to RNAi. Curr Biol 2002; 12, 1317-1319.
Tabara H., Grishok A., Mello C.C.: RNAi in C. elegans: soa-
king in the genome sequence. Science 1998; 282, 430-431.
Tabara H., Sarkissian M., Kelly W.G., Fleenor J., Grishok A.,
Timmons L., Fire A., Mello C.C.: The rde-1 gene, RNA interfe-
rence, and transposon silencing in C. elegans. Cell 1999; 99,
123-132.
Tabara H., Yigit, E., Siomi, H., Mello C.C.: The dsRNA binding
protein RDE-4 interacts with RDE-1, DCR-1, and a DExH-
Box helicase to direct RNAi in C. elegans. Cell 2002; 109,
861-871.
Timmons L., Fire A.: Specifi c interference by ingested dsRNA.
Nature 1998; 395, 85.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Timmons L., Court, D.L., Fire A.: Ingestion of bacterially ex-
pressed dsRNAs can produce specifi c and potent genetic inter-
ference in Caenorhabditis elegans. Gene 2001; 263, 103-112.
Timmons L., Tabara H., Mello C.C., Fire A.Z.: Inducible sys-
temic RNA silencing in Caenorhabditis elegans. Mol Biol Cell
2003; 14(7):2972-83.
Yanowitz J.L., Shakir M.A., Hedgecock E., Hutter H., Fire
A.Z., Lundquist E.A.: UNC-39, the C. elegans homolog
of the human myotonic dystrophy-associated homeodoma-
in protein Six5, regulates cell motility and differentiation.
Dev Biol 2004; 272(2):389-402.

14.

15.

16.

Adres autorki:
Lek. Karolina Dżaman
Klinika Otolaryngologii
Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie
ul. Szaserów 128, 00-909 Warszawa

ZE ŚWIATA NAUKI

K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r.

Alergoprofil
2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42