היום (שני) הכריז מכון קרולינסקה בשוודיה על זוכי פרס נובל לרפואה ופיסיולוגיה לשנת 2023. ועדת הפרס החליטה כי הזוכים הם החוקרים ויקטור אמברוס וגארי רובקון על תגלית ה"מיקרו RNA ופקידו בוויסות הגנים בגרעין התא". הזוכים יקבלו פרס בשווי 10 מיליון קרונות שהם כ-900 אלף דולרים, שיוענקו להם בטקס שייערך בשטוקהולם בדצמבר הקרוב.
ניתן להשוות את המידע המאוחסן בתוך הכרומוזומים שלנו למדריך הוראות לכל התאים בגופנו. כל תא מכיל את אותם כרומוזומים, כך שכל תא מכיל בדיוק את אותה קבוצת גנים ובדיוק את אותה קבוצת הוראות. עם זאת, לסוגי תאים שונים, כגון תאי שריר ותאי עצב, יש מאפיינים מאוד ברורים. כיצד נוצרים ההבדלים הללו? התשובה טמונה בוויסות הגנים, המאפשר לכל תא לבחור רק את ההוראות הרלוונטיות. זה מבטיח שרק קבוצת הגנים הנכונה פעילה בכל סוג תא.
דם מלא, פינוי מהיר וטכנולוגיות חדישות: החידושים שהובילו להצלת חיי הפצועים
חרבות בנפש: 300 אלף קריאות מצוקה התקבלו בער"ן מתחילה המלחמה
ויקטור אמברוס וגארי רובקון התעניינו כיצד מתפתחים סוגי תאים שונים. הם גילו מיקרו-RNA, מחלקה חדשה של מולקולות RNA זעירות הממלאות תפקיד מכריע בוויסות הגנים. הגילוי פורץ הדרך שלהם חשף עיקרון חדש לחלוטין של ויסות גנים שהתברר כחיוני לאורגניזמים רב-תאיים, כולל בני אדם. כיום ידוע שהגנום האנושי מקודד ליותר מאלף מיקרו-RNA. הגילוי המפתיע שלהם חשף מימד חדש לחלוטין לוויסות הגנים. מיקרו-רנ"א מתגלה כחשוב ביסודו לאופן שבו אורגניזמים מתפתחים ומתפקדים.
פרס נובל השנה מתמקד בגילוי של מנגנון ויסות חיוני המשמש בתאים כדי לשלוט בפעילות הגנים. מידע גנטי זורם מ-DNA ל-RNA שליח (mRNA), באמצעות תהליך הנקרא שעתוק, ולאחר מכן אל המנגנון הסלולרי לייצור חלבון. שם מתרגמים mRNA כך שחלבונים מיוצרים לפי ההוראות הגנטיות המאוחסנות ב-DNA. מאז אמצע המאה ה-20, כמה מהתגליות המדעיות הבסיסיות ביותר הסבירו כיצד תהליכים אלו פועלים.
האיברים והרקמות שלנו מורכבים מסוגי תאים רבים ושונים, כולם עם מידע גנטי זהה המאוחסן ב-DNA שלהם. עם זאת, תאים שונים אלה מבטאים קבוצות ייחודיות של חלבונים. איך זה אפשרי? התשובה טמונה בוויסות המדויק של פעילות הגנים כך שרק קבוצת הגנים הנכונה פעילה בכל סוג תא ספציפי.
זה מאפשר, למשל, לתאי שריר, תאי מעי וסוגים שונים של תאי עצב לבצע את הפונקציות המיוחדות שלהם. בנוסף, יש לכוונן את פעילות הגנים באופן מתמיד כדי להתאים את התפקודים התאיים לתנאים המשתנים בגופנו ובסביבתנו. אם ויסות הגנים משתבש, זה יכול להוביל למחלות קשות כמו סרטן, סוכרת או אוטואימוניות. לכן, הבנת הוויסות של פעילות הגנים הייתה מטרה חשובה במשך עשורים רבים.
התוצאות שפרמו השניים אודות מנגנון וויסות ה- mRNA בתאי הגוף, נתקלו בתחילה בהתעלמות בקהילה הרפואית. תפיסה זו השתנתה בשנת 2000 כאשר קבוצת המחקר של רובקון פרסמה את הגילוי שלה של מיקרו-RNA אחר, שנמצא נוכח בכל זני בעלי החיים. המאמר עורר עניין רב, ובמהלך השנים הבאות זוהו מאות מיקרו-רנ"א שונים. כיום, אנו יודעים שיש יותר מאלף גנים למיקרו-רנ"א שונים בבני אדם, וכי ויסות גנים באמצעות מיקרו-רנ"א הוא אוניברסלי בקרב אורגניזמים רב-תאיים.
ויסות גנים על ידי microRNA, שנחשף לראשונה על ידי אמברוס ורובקון, פועל כבר מאות מיליוני שנים. מנגנון זה אפשר את התפתחותם של אורגניזמים מורכבים יותר ויותר. ידוע ממחקר גנטי שתאים ורקמות אינם מתפתחים כרגיל ללא מיקרו-RNA. ויסות חריג על ידי מיקרו-RNA יכול לתרום לסרטן, ומוטציות בגנים המקודדים ל-microRNA נמצאו בבני אדם, הגורמות למצבים כמו אובדן שמיעה מולד, הפרעות עיניים ושלד.
מוטציות באחד מהחלבונים הנדרשים לייצור מיקרו-RNA גורמות לתסמונת DICER1, תסמונת נדירה אך חמורה הקשורה לסרטן באיברים ורקמות שונות. תגליתם של השניים עשויה להוביל לאבחון מוקדם או לפיתוח טיפולים גנטיים חדשים במחלות חשוכות מרפא.
הזכיות הקודמות
פרס נובל הוענק בשנה שעברה לחוקרים פרופ' קתלין קריקו ופרופ' דרו ווייסמן על תגליתם על רכיבים בחומר התורשתי מודיפיקציות שהוביל לפיתוח חיסוני mRNA לקורונה.
שנה קודם לכן הוענק הפרס לחוקר השוודי ד"ר סווטה פאבו על כך שהצליח ליצור רצף של דנ"א מעצמות בעלי חיים שנכחדו לפני 30 אלף שנים והשווה אותו לזה של האדם. זו הייתה פריצת דרך כיוון שהוא העריך שבהיסטוריה היה ערבוב של המינים, אף שגרו במשך מאות אלפי שנים בקצוות שונים של כדור הארץ. ערבוב המינים לאחר הגירות בכדור הארץ, איפשר להאריך את הישרדותם בתנאים קשים.
פרס נובל לרפואה הוענק שנה קודם לכן לד"ר דיוויד ג'וליוס, פיזיולוג אמריקני, והנוירוביולוג ד"ר ארדם פטפוטיאן, על תגליתם בגילוי קולטני טמפרטורה ומגע. הקולטנים הללו נותרו כל השנים בלתי ידועים, עד לתגליתם של הזוכים. כך למשל, כאשר אנו אוכלים חריף, אנו מתחילים להזיע, והמוח חושב שקיים שינוי בטמפרטורת הגוף. ידוע היה שהחומר קפסאיצין מעורב בתחושת הטעם החריף ותגובת הגוף אליו.
בשנת 2020 הוענק פרס נובל לרפואה להארווי ג'י אלטר, מייקל האפטון וצ'רלס רייס על תגלית נגיף הפטיטיס C. ארגון הבריאות העולמי מעריך שמעל 70 מיליון מקרי הפטיטיס סי ישנם בעולם ומקרים רבים נוספים לא מאובחנים. המחלה גורמת ל-400 אלף מקרי תמותה בשנה בעולם והוא גורם מרכזי לצורך בהשתלה.
בשנת 2019 זכו בפרס ויליאם קיילין מאוניברסיטת הרווארד, סר פיטר רטקליף מאוניברסיטת אוקספורד וגרג סמנזה מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, על תגליתם בתהליכי החישה של רמות חמצן בקרב התאים הנחוצים לקיום החיים. עבודתם שחקרה את אופן ההסתגלות של תאים לרמות החמצן רלוונטית למצבים כמו היריון, מחלת גבהים, סרטן וריפוי פצעים.
בשנת 2018 הוענק פרס נובל לג'יימס פ. אליסון וטסוקו הונג'ו על פיתוח טיפולי סרטן חדשניים המאפשרים למערכת החיסון להשמיד גידולים סרטניים. מחקריהם הובילו לפיתוח תרופות לסרטני עור, ריאות וכליות.