De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde van 2024 is gewonnen door Victor Ambros en Gary Ruvkun. De twee Amerikanen ontdekten het bestaan van microRNA.
Dit jaar is de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde uitgereikt aan ontwikkelingsbioloog Victor Ambros en moleculair bioloog Gary Ruvkun voor hun ontdekking van microRNA en de rol van deze moleculen bij genregulatie.
Rondwormen
MicroRNA-moleculen zijn kleine stukjes RNA. Ze spelen een belangrijke rol bij de regulatie van genexpressie bij verschillende soorten organismen, waaronder planten en dieren. Een enkel microRNA-molecuul kan meerdere genen reguleren. Ook kan een enkel gen gereguleerd worden door meerdere microRNA-moleculen.
Kunnen fagen helpen in de strijd tegen antibioticaresistentie?
Faagtherapie kan de toegenomen antibioticaresistentie het hoofd bieden. Deze kleine virussen kunnen specifieke bacteriën doden.
‘De baanbrekende ontdekking van microRNA heeft een nieuw en onverwacht mechanisme voor genregulatie blootgelegd’, zegt Olle Kämpe, vicevoorzitter van het Nobelcomité voor fysiologie en geneeskunde. ‘Deze moleculen geven ons inzicht in embryonale ontwikkeling, fysiologie en ziektes zoals kanker.’
Ambros en Ruvkun deden hun ontdekking tijdens onderzoek waarbij ze gemuteerde stammen van een specifieke soort rondwormen gebruikten, Caenorhabditis elegans. Ze begonnen hun onderzoek in de jaren 80, toen ze in hetzelfde lab werkten. Ambros vertrok daarna naar de Harvard Universiteit en Ruvkun naar het Massachusetts General Hospital, maar ze bleven allebei de gemuteerde rondwormstammen onderzoeken.
Boomwortels koloniseren
Genen zijn stukken DNA in celkernen die instructies bevatten om eiwitten te maken. Met behulp van kopieën in de vorm van mRNA (messenger-RNA) worden deze instructies overgebracht van de kern naar een soort eiwitfabriekjes die in de cel buiten de kern liggen. mRNA-moleculen kunnen bestaan uit duizenden nucleotiden – de bouwstenen van DNA en RNA.
Er zijn meerdere manieren om genexpressie – de mate waarin een gen actief is – te reguleren. Een daarvan is voorkomen dat mRNA-moleculen gemaakt worden. Een andere is voorkomen dat mRNA-moleculen de eiwitfabriekjes bereiken. In beide gevallen wordt het eiwit dat hoort bij het gen niet aangemaakt. Biologen spreken in dit geval ook wel van het uitzetten van het gen.
MicroRNA’s spelen een rol bij het tweede mechanisme. Het zijn moleculen die bestaan uit kleine stukjes RNA, met een lengte van zo’n twintig nucleotiden. De volgorde van die nucleotiden is complementair aan een deel van een of meerdere mRNA-moleculen, waardoor micro-RNA aan die moleculen kan binden. Wanneer dat gebeurt, breekt zo’n mRNA-molecuul af voordat het corresponderende eiwit kan worden aangemaakt.
MicroRNA’s opereren meestal binnen in een cel, maar soms worden ze ook door een cel afgegeven om cellen in andere delen van het lichaam te reguleren. Er zijn zelfs organismen die microRNA’s afgeven om andere organismen te reguleren. Meestal zijn dit ziekteveroorzakers, maar onderzoekers ontdekten een paar jaar geleden ook een symbiotische schimmel die microRNA’s afgaf om boomwortels te koloniseren.
Verschillende onderzoeksteams werken aan behandelingen op basis van microRNA, maar vooralsnog is er geen enkele behandeling goedgekeurd. Ook kan de aan- of afwezigheid van microRNA helpen bij het diagnosticeren van bepaalde medische aandoeningen.
Weinig aandacht
In de jaren 90 ontdekten Ambros en Ruvkun het microRNA-molecuul lin-4. Dat reguleert echter slechts één gen. Bovendien werd aangenomen dat dit regulatiemechanisme alleen zo werkt bij rondwormen. Hierdoor kreeg de ontdekking van Ambros en Ruvkun weinig aandacht.
In 2000 deed Ruvkun verslag van een ander microRNA-molecuul, genaamd let-7. Dat reguleert vijf genen en komt bij veel verschillende dieren voor. Door deze ontdekking nam de interesse voor microRNA enorm toe. Inmiddels zijn er duizenden soorten microRNA’s ontdekt bij een grote verscheidenheid aan organismen.
Thomas Perlman, de secretaris-generaal van het Nobelcomité, vertelde dat hij Ambros nog niet had kunnen bereiken. Hij sprak Ruvkun en zijn vrouw al wel. ‘Ze waren heel blij met de prijs en zullen afreizen naar Stockholm.’
De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde van 2023 ging naar biochemicus Katalin Karikó en arts-onderzoeker Drew Weissman. Zij ontdekten hoe mRNA zodanig aangepast kan worden dat het immuunsysteem deze moleculen niet vernietigt. Dit was cruciaal voor het maken van mRNA-vaccins, inclusief die tegen covid-19.
