Victor Ambros und Gary Ruvkun erhalten den Nobelpreis für Medizin 2024

MicroRNA und genetische Regulation: ein wesentlicher Mechanismus

Die genetische Information in unserer DNA fungiert wie eine Bedienungsanleitung für unsere Zellen. Obwohl jede Zelle im Körper die gleichen Gene enthält, exprimieren sie je nach Typ unterschiedliche Proteine. Diese Spezifität beruht auf der Genregulation, einem Prozess, der bestimmt, welche Anweisungen in jeder Zelle aktiviert werden.

Victor Ambros und Gary Ruvkun enthüllten, dass diese Regulierung nicht auf bereits bekannte Mechanismen beschränkt ist. Ihre Entdeckung von microRNAs zeigte, dass es eine weitere Kontrollebene bei der Übersetzung von Boten-RNA (mRNA) in Proteine ​​gibt. Diese kleinen RNAs fungieren nicht direkt als Codes für Proteine, sondern spielen vielmehr eine wichtige Rolle bei der Blockierung oder Modulation der Translation bestimmter mRNAs und beeinflussen so die Expression von Zielgenen.

Eine unerwartete Entdeckung an einem ungewöhnlichen Modell

Die Arbeit von Ambros und Ruvkun reicht bis in die 1980er Jahre zurück, als sie beide Postdoktoranden im Labor von Robert Horvitz waren. Sie begannen, den Nematodenwurm zu untersuchen C. elegansein Modellorganismus, der häufig zum Verständnis der Zellentwicklung verwendet wird. Durch die Untersuchung der Lin-4- und Lin-14-Mutanten dieses Wurms entdeckten sie, dass das Lin-4-Gen eine microRNA produzierte, die die Expression des Lin-14-Gens hemmte. Diese regulatorische Interaktion war der erste Beweis für die Rolle von microRNAs bei der Genregulation.

Ihre Entdeckung wurde zunächst mit Skepsis aufgenommen, da man sie als ein spezifisches Phänomen betrachtete C. elegans. Die Wahrnehmung änderte sich jedoch im Jahr 2000, als Ruvkuns Gruppe eine weitere microRNA, let-7, entdeckte, die in vielen Arten, darunter auch Menschen, vorkommt. Diese evolutionäre Erhaltung hat bestätigt, dass microRNAs universell sind und eine grundlegende Rolle bei der Genregulation in mehrzelligen Organismen spielen.

Porträts der Nobelpreisträger für Medizin 2024: Victor Ambros und Gary Ruvkun

Die Gewinner des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2024, Victor Ambros und Gary Ruvkun, sind zwei Schlüsselfiguren der Molekularbiologie. Ihre Entdeckung von microRNAs veränderte unser Verständnis der genetischen Regulation und eröffnete neue Perspektiven für die biomedizinische Forschung. Hier ist ein Profil jedes dieser bedeutenden Wissenschaftler.

Victor Ambros: Pionier der genetischen Regulierung

Victor Ambros wurde 1953 in Hanover, New Hampshire, USA, geboren. Er setzte sein Studium am Massachusetts Institute of Technology (MIT) fort, wo er 1979 promovierte. Am MIT führte er von 1979 bis 1985 auch seine Postdoktorandenforschung unter der Leitung des berühmten Biologen Robert Horvitz durch.

Im Jahr 1985 wechselte Victor Ambros als leitender Forscher an die Harvard University, bevor er von 1992 bis 2007 Professor an der Dartmouth School of Medicine wurde. Seitdem ist er Silverman-Professor für Naturwissenschaften an der University of Massachusetts School of Medicine. Worcester. Sein beeindruckender akademischer Hintergrund spiegelt eine Karriere wider, die sich der Grundlagenforschung genetischer Regulierungsmechanismen widmet.

Ambros ist vor allem für seine Entdeckung der microRNA lin-4 im Wurm bekannt C. elegans. Diese Entdeckung war der Ausgangspunkt für eine Reihe von Untersuchungen zu microRNAs, die ihre wesentliche Rolle bei der Steuerung der Genexpression hervorhoben. Seine Fähigkeit, bisher unbekannte biologische Mechanismen zu identifizieren und zu verstehen, zeugt von seiner wissenschaftlichen Intuition und seinem methodischen Forschungsansatz.

Gary Ruvkun: Forscher molekularer Mechanismen

Gary Ruvkun, geboren 1952 in Berkeley, Kalifornien, ist ein renommierter Genetiker. Er promovierte 1982 an der Harvard University, bevor er von 1982 bis 1985 seine Postdoc-Forschung am MIT fortsetzte. Wie sein Kollege Victor Ambros arbeitete auch er unter der Leitung von Robert Horvitz, was dazu führte, dass er sich auf die Erforschung genetischer Regulationsmechanismen spezialisierte.

Seit 1985 ist Ruvkun leitender Forscher am Massachusetts General Hospital und an der Harvard Medical School, wo er als Professor für Genetik tätig ist. Seine Arbeit an der let-7-microRNA war eine bedeutende Entdeckung, die die Konservierung dieser Moleküle über alle Arten hinweg demonstrierte und ihre universelle Bedeutung in biologischen Prozessen hervorhob.

Ruvkun ist für seinen Innovationsgeist und seine Beharrlichkeit bei der Erforschung molekularer Wege bekannt. Seine Forschung zeigte, dass microRNAs eine Rolle bei der posttranskriptionellen Regulation von Genen spielen, eine Entdeckung, die die Molekularbiologie veränderte und neue Wege zum Verständnis von Krankheiten eröffnete, die mit genetischer Dysregulation zusammenhängen.

Victor Ambros und Gary Ruvkun haben nicht nur gemeinsam an einer bahnbrechenden Entdeckung gearbeitet, sondern ihre berufliche Laufbahn zeigt auch eine gemeinsame Leidenschaft für die Erforschung der Mechanismen des Lebens auf seiner grundlegendsten Ebene. Ihre wissenschaftlichen Beiträge, die das Ergebnis jahrelanger geduldiger und sorgfältiger Forschung sind, haben unser Verständnis der Zellfunktion tiefgreifend beeinflusst und inspirieren weiterhin neue Generationen von Forschern in Biologie und Medizin. Ihre gemeinsame Auszeichnung mit dem Nobelpreis für Medizin 2024 ist eine Anerkennung ihres nachhaltigen Einflusses auf die Wissenschaft und die menschliche Gesundheit.

Klinische Implikationen der Entdeckung von microRNAs

Die Entdeckung der microRNAs durch Victor Ambros und Gary Ruvkun eröffnete ein neues Forschungsfeld in der Molekularbiologie, hat aber auch erhebliche klinische Auswirkungen. Diese kleinen RNA-Moleküle, die eine Schlüsselrolle bei der Genregulation spielen, gelten heute als Hauptakteure bei vielen menschlichen Pathologien. Hier finden Sie einen Überblick über die wichtigsten klinischen Auswirkungen dieses Befundes.

MicroRNAs und ihre Rolle bei menschlichen Krankheiten

MicroRNAs sind an der Regulierung wesentlicher zellulärer Prozesse wie Proliferation, Differenzierung und Zelltod beteiligt. Eine Störung ihrer Regulation kann zu schweren Erkrankungen führen, darunter:

• Krebs : MicroRNAs können als Onkogene (Tumorpromotoren) oder als Tumorsuppressoren fungieren und Gene regulieren, die am Zellwachstum und -überleben beteiligt sind. Beispielsweise wurde die Überexpression oder Unterexpression bestimmter microRNAs mit bestimmten Krebsarten in Verbindung gebracht, darunter Brust-, Lungen- und Leberkrebs. Das Verständnis der Rolle von microRNAs bei der Tumorprogression eröffnet Perspektiven für die Entwicklung neuer zielgerichteter Therapien.

• Herz-Kreislauf-Erkrankungen : MicroRNAs spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von Genen, die an Herz- und Gefäßfunktionen beteiligt sind. Sie sind an Prozessen wie Herzhypertrophie, Arteriosklerose und Herzinsuffizienz beteiligt. Die Manipulation der Expression spezifischer microRNAs könnte eine vielversprechende therapeutische Strategie zur Behandlung dieser Erkrankungen werden.

• Neurologische Erkrankungen : MicroRNAs werden auch mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Multipler Sklerose in Verbindung gebracht. Sie sind an der Regulierung von Genen beteiligt, die neuronale Prozesse steuern, und Veränderungen in diesen microRNAs können zum Fortschreiten dieser Krankheiten beitragen. Der gezielte Einsatz dieser microRNAs könnte neue Wege eröffnen, die neuronale Degeneration zu verlangsamen oder zu stoppen.

Therapeutische Perspektiven: Diagnose und Behandlung basierend auf microRNAs

Fortschritte im Verständnis von microRNAs haben zu potenziellen neuen Ansätzen bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten geführt. Hier sind einige der vielversprechenden klinischen Anwendungen:

• Diagnostische Biomarker :Zirkulierende microRNAs im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten haben sich als potenzielle Biomarker für die Diagnose verschiedener Krankheiten erwiesen, darunter Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Stoffwechselstörungen. Ihre Stabilität im Blut und ihre Spezifität machen sie für eine frühe und präzise Diagnose besonders interessant.

• Gezielte Therapien : Auf microRNAs basierende Therapien werden entwickelt, um deren Expression in erkrankten Zellen zu modulieren. Beispielsweise werden microRNA-Inhibitoren (Antagomire) oder microRNA-mimetische Moleküle getestet, um das microRNA-Gleichgewicht in betroffenen Zellen wiederherzustellen. Diese Ansätze könnten gezieltere und wirksamere Behandlungen für Krankheiten bieten, die mit herkömmlichen Therapien schwer zu behandeln sind.

• Resistenz gegen Behandlungen : MicroRNAs sind auch an der Reaktion von Krebszellen auf chemotherapeutische Behandlungen beteiligt. Die Veränderung der Expression bestimmter microRNAs könnte dazu beitragen, Behandlungsresistenzen zu überwinden und die Wirksamkeit aktueller Therapien zu verbessern.

Immenses therapeutisches Potenzial

Die Entdeckung der microRNAs durch Victor Ambros und Gary Ruvkun revolutionierte nicht nur unser Verständnis der Genregulation, sondern legte auch den Grundstein für bedeutende Fortschritte im klinischen Bereich. MicroRNAs stehen heute im Mittelpunkt der Forschung zur Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze. Ihre Rolle bei der Modulation der Genexpression bietet ein enormes Potenzial für die Behandlung komplexer Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurologische Störungen und ebnet den Weg für eine personalisiertere und wirksamere Medizin.

Bildnachweis: Adam Fagen-Lizenz
Ruvkun und Ambros gratulieren einander bei der Verleihung des Gruber-Preises für Genetik 2014 der Gruber Foundation, ASHG-Jahrestagung, San Diego Convention Center, San Diego, Kalifornien