ZE ŚWIATA NAUKI
Nobel w dziedzinie medycyny
na 2006 r.
Lek. Karolina Dżaman
Klinika Otolaryngologii, Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie
2 paz
dziernika 2006 r. Komisja Noblowska mórki nie tylko zgłębili tajniki interferencji RNA, ale
przyznała tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie również wykorzystali je w badaniach funkcji genów.
medycyny i fizjologii. Otrzymało ją dwóch amerykań- Poznanie tego zjawiska jest najlepszym i najprostszym
skich naukowców: Andrew Z. Fire oraz Craig C. Mel- sposobem dowiedzenia, jaką funkcję pełni dany gen.
lo, za odkrycie zjawiska interferencji RNA. Decyzja Poprzez wyłączenie określonego genu można obser-
o wyborze laureatów nie była zaskoczeniem dla środo- wować skutki braku jego funkcji i towarzyszące temu
wiska medycznego. Uważa się bowiem, że nagrodzo- zaburzenia. Interferencja RNA jest elementem syste-
ne odkrycia doprowadziły do przełomu w nauce  za- mu regulacji aktywności genów oraz ochrony komórki
równo w medycynie, jak i w badaniach nad roślinami. przed niektórymi wirusami.
W uzasadnieniu swojego wyboru Komisja podkreśliła, Badacze prowadzili swoje doświadczenia
że:  Dzięki badaniom i odkryciom tegorocznych lau- w Cambridge w Wielkiej Brytanii na nicieniu Caenor-
reatów poznano fundamentalny mechanizm kontroli habditis elegans, a ich wyniki opisali w 1998 r. na
przepływu informacji genetycznej . łamach tygodnika  Nature .
Zjawisko interferencji RNA Obiekt badań
Zjawisko interferencji RNA polega na wyłą- Caenorhabditis elegans jest od wielu lat obiek-
czaniu aktywności genów w komórkach za pomocą tem zainteresowań uczonych w najbardziej prestiżo-
dwuniciowych fragmentów RNA, tzw. i-RNA (inter- wych ośrodkach na świecie. Caenorhabditis elegans
ferencyjne RNA). Okazało się, że molekuła i-RNA to wolno żyjący nicień, o długości ok. 1 mm, wystę-
może wyłączać lub włączać aktywność pojedynczych pujący w glebach klimatu umiarkowanego, używany
genów. W komórce jedynym dwuniciowym kwasem jako modelowy organizm we współczesnej genetyce
nukleinowym jest DNA. Pojawiające się fragmenty i biologii. Jego pożywieniem są mikroorganizmy.
dwuniciowego RNA są pochodzenia obcego, np. wi- Badania nad Caenorhabditis elegans zapoczątkował
rusowego, i stanowią alarm dla organizmu. Istniejący w 1965 r. Sydney Brenner, który wraz z Robertem
w komórce mechanizm obronny powoduje połączenie Horvitzem i Johnem Sulstonem w 2002 r. otrzymał
obcego dwuniciowego RNA z enzymem  Dicerem, Nagrodę Nobla za badania nad genetyczną regulacją
który tnie to RNA na 22-nukleotydowe fragmenty, tzw. różnicowania komórek i organogenezy oraz za opisa-
si-RNA (small interfering RNA). Tak przygotowane nie mechanizmów zaprogramowanej śmierci komórek
cząsteczki si-RNA są rozdzielane na dwie pojedyn-  apoptozy. Odkrycia ich przyczyniły się do wyjaś-
cze nici. Jedna z nich wchodzi w kompleks z białkami nienia przyczyn m.in. schizofrenii i nerwicy. Po wielu
gospodarza, tzw. RISC. Dzięki informacji zapisanej latach wytężonej pracy naukowców w grudniu 1998 r.
w tej nici kompleks RISC wyłapuje komplementarne udało się odczytać całą informację zawartą w jego ma-
do RNA fragmenty obcego mRNA, powodując ich teriale genetycznym. Zainteresowanie tym nicieniem
unieczynnienie i niemożność syntezy na ich matry- wynika stąd, że choć jest to jedno z najprymitywniej-
cy białka. Tak wychwycone nieprawidłowe mRNA szych znanych zwierząt wielokomórkowych, ma ono
jest następnie cięte na nieaktywne fragmenty przez wszystkie cechy organizmu tkankowego o wyraz
nie
enzym Slicer. Mechanizm ten funkcjonuje naturalnie wyodrębnionych narządach. Kolejną zaletą Caenor-
w komórkach żywych organizmów zarówno ludzkich, habditis jest łatwość jego hodowli i sposób rozmna-
zwierzęcych, jak i roślinnych, jednakże do tej pory nie żania  szybki i zachodzący na kilka sposobów. Więk-
był on dokładnie poznany. Obaj naukowcy badając ko- szość jego osobników to hermafrodyty, czyli stworze-
Alergoprofil
40
2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42 K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r.
ZE ŚWIATA NAUKI
nia obojnacze, dlatego też całe potomstwo to gene- 1986 2003 Fire był członkiem Wydziału Embriologii
tyczne kopie albo inaczej  klony wyjściowego herm- prywatnej fundacji Carnegie Institution of Washington
afrodyty. Przy wzroście liczby osobników w populacji (Baltimore).
zaczynają pojawiać się samce, które mogą kopulować Praca naukowa Fire a była wielokrotnie doce-
z hermafrodytami, co wówczas prowadzi do wymia- niana i nagradzana. Badacz otrzymał m.in. nagrodę dla
ny materiału genetycznego. W przypadku potomków młodych naukowców  Maryland Distinguished Young
hermafrodyty Caenorhabditis elegans wszystkie geny, Scientist Award (1997), oraz razem z Craigem Mello
choć w podwójnej liczbie, pochodzą od jednego (mat-  nagrodę Amerykańskiej Akademii Nauk w Biologii
czyno-ojcowskiego) osobnika. Osobniki potomne mają Molekularnej. W wywiadzie dla szwedzkiej rozgłoś-
dwie identyczne wersje danego genu; są to homozygo- ni radiowej na wieść o otrzymaniu Nagrody Nobla
ty łatwe do analizy klasycznymi metodami genetyczny- Fire spokojnie powiedział, że miło jest dowiedzieć się
mi. A
atwość w obserwacji tego robaka wynika również o tym wyróżnieniu i być przedmiotem życzliwej
z tego, że budowa i rozwój osobników Caenorhabditis uwagi.
elegans są dokładnie genetycznie zaprogramowane, Craig C. Mello jest 46-letnim absolwentem
a w procesie rozwoju, od pojedynczej komórki do wydziału biochemii Brown University. Tytuł dokto-
dojrzałego zwierzęcia, nie ma miejsca na przypadek. ra nauk zdobył na Uniwersytecie Harvarda. Obecnie
Każdy dorosły osobnik składa się z 959 komórek, pracuje w Harvard University w Bostonie i University
przy czym w trakcie rozwoju powstaje 1030 komórek, of Massachusetts School of Medicine w Worcester.
z których 131 obumiera w wyniku śmierci programo- Zajmuje się badaniami nad interferencją RNA, ale tak-
wanej (zwanej inaczej apoptozą). Ponadto nicień jest że różnicowaniem się i komunikacją komórek zarodka
przezroczysty, co ułatwia badanie wad rozwojowych, na najwcześniejszych etapach jego rozwoju. Dowiódł
a krótki cykl życiowy pozwala na obserwację wielu między innymi, że położenie komórki w zarodku może
pokoleń tego organizmu. decydować o tym, jaki rodzaj tkanki ostatecznie z niej
powstanie. Zidentyfikował też wiele genów wpływają-
Sylwetki noblistów cych na losy komórek zarodków C. elegans. W 2003 r.
Andrew Z. Fire jest 47-letnim Amerykaninem, uhonorowany medalem amerykańskiej Narodowej
który urodził się w 1959 r. w hrabstwie Santa Clara Akademii Nauk w dziedzinie biologii molekularnej
(stan Kalifornia). Tytuł magistra zdobył na Uniwer- i Nagrodą Wileya w naukach biomedycznych.
sytecie Kalifornijskim w Berkeley w ciągu zaledwie
trzech lat, w wieku 19 lat. Od młodych lat dał się po- Podsumowanie
znać jako wybitny matematyk, który swoją główną Odkrycie laureatów tegorocznej Nagrody Nob-
uwagę skupił na genetyce, zajmując się mechanizma- la  zjawisko interferencji RNA  uważa się za tera-
mi regulacji aktywności genów w komórkach. W wie- pię genową drugiej generacji i metodę biotechnologii
ku 19 lat rozpoczął pracę w Massachusetts Institute molekularnej, która może przyczynić się do leczenia
of Technology w Cambridge (Massachusetts), w labo- chorób do tej pory nieuleczalnych, ze szczególnym
ratorium prof. Philipa Sharpa (który w 1993 r. otrzy- uwzględnieniem nowotworów, chorób autoimmuno-
mał Nagrodę Nobla z medycyny za poznanie budowy logicznych oraz neurodegeneracyjnych. Duże nadzie-
genów). W 1983 r. w wieku 24 lat uzyskał tytuł dokto- je wiąże się także z wykorzystaniem nowej metody
ra za pracę nad genetyką adenowirusów. w leczeniu chorób dziedzicznych oraz terapii poważ-
Współpracował również z innym wybitnym nych infekcji wirusowych. W ciągu ośmiu lat, które
laureatem Nagrody Nobla z medycyny w 2002 r. (za upłynęły od odkrycia zjawiska interferencji RNA, na
prace nad rozwojem organów i zjawiskiem apoptozy) podstawie nowych doniesień rozpoczęto liczne bada-
 prof. Sidneyem Brennerem. Właśnie pod jego kie- nia nad lekami między innymi na wirusowe zapalenie
runkiem prowadził badania nad DNA nicienia Caenor- wątroby typu B i C. Planuje się także wykorzystanie
habditis elegans, które zaowocowały odkryciem zja- odkryć Andrew Z. Fire i Craig C. Mello w poszukiwa-
wiska interferencji RNA. niu leku na AIDS.
W 2003 r. przeniósł się ze swoim laboratorium W Polsce metodę interferencji RNA wykorzy-
na Wydział Medycyny Uniwersytetu Stanforda w Ka- stuje się obecnie w badaniach nad guzami mózgu, pro-
lifornii. Obecnie kontynuuje pracę w Massachusetts wadzonych w kierowanej przez prof. Stanisława No-
Institute of Technology w Cambridge, na Stanford waka w Klinice Neurochirurgii Akademii Medycznej
University w Kalifornii, a także jest adiunktem na Uni- w Poznaniu.
wersytecie Johnsa Hopkinsa w Baltimore. W latach
Alergoprofil
41
K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r. 2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42
ZE ŚWIATA NAUKI
Do tej pory laureatami Nagrody Nobla zostało 14. Timmons L., Court, D.L., Fire A.: Ingestion of bacterially ex-
w sumie 758 osób i 18 organizacji. Zgodnie z testa- pressed dsRNAs can produce specific and potent genetic inter-
mentem Alfreda Nobla każdą nagrodą jego imienia ference in Caenorhabditis elegans. Gene 2001; 263, 103-112.
mogą się podzielić najwyżej trzy osoby. Amerykańscy 15. Timmons L., Tabara H., Mello C.C., Fire A.Z.: Inducible sys-
naukowcy podzielą się po połowie sumą 10 mln koron temic RNA silencing in Caenorhabditis elegans. Mol Biol Cell
szwedzkich (ok. 1 mln euro). 2003; 14(7):2972-83.
16. Yanowitz J.L., Shakir M.A., Hedgecock E., Hutter H., Fire
A.Z., Lundquist E.A.: UNC-39, the C. elegans homolog
Piśmiennictwo: of the human myotonic dystrophy-associated homeodoma-
in protein Six5, regulates cell motility and differentiation.
1. Fire A., Montgomery M.K., Xu S., Kostas M.K., Driver S.A, Dev Biol 2004; 272(2):389-402.
Mello C.C. Potent and specific genetic interference by double-
stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 1998; 391,
806-811.
2. Fire A., Alcazar R., Tan F.: Unusual DNA structures associ-
ated with germline genetic activity in Caenorhabditis elegans.
Genetics 2006; 173(3):1259-73.
3. Fire A.: Nucleic acid structure and intracellular immunity:
some recent ideas from the world of RNAi. Q Rev Biophys
2005; 38(4):303-9.
4. Grishok A., Tabara H., Mello C.C.: Genetic requirements for
inheritance of RNAi in C. elegans. Science 2000; 287, 2494-
2497.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. Sha K., Fire A.: Imprinting capacity of gamete lineages in Ca-
enorhabditis elegans. Genetics 2005; 170(4):1633-52.
9. 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.
10. Tabara H., Grishok A., Mello C.C.: RNAi in C. elegans: soa-
king in the genome sequence. Science 1998; 282, 430-431.
11. 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.
12. Tabara H., Yigit, E., Siomi, H., Mello C.C.: The dsRNA binding
protein RDE-4 interacts with RDE-1, DCR-1, and a DExH- Adres autorki:
Box helicase to direct RNAi in C. elegans. Cell 2002; 109, Lek. Karolina Dżaman
861-871. Klinika Otolaryngologii
13. Timmons L., Fire A.: Specific interference by ingested dsRNA. Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie
Nature 1998; 395, 85. ul. Szaserów 128, 00-909 Warszawa
Alergoprofil
42
2006, Vol. 2, Nr 3, 40-42 K Dżaman: Nobel w dziedzinie medycyny na 2006 r.