Нобелевскую премию по медицине дали за изучение микроРНК: максимально просто объясняем, что это и как помогает бороться с раком

За что в этом году дали Нобелевскую премию по медицине?

Олег Кучур (научный сотрудник института биоорганической химии РАН и Университета ИТМО): В этом году Нобелевская премия была выдана двум американским ученым: Виктору Эмбросу и Гэри Равкану за открытие микроРНК (miR). 

Что это такое? Мы помним из школьной программы, что рибонуклеиновые кислоты — РНК и ДНК — это макромолекулы которые, переносят информацию и реализуют ее. Какое их функциональное отличие? Если ДНК хранит информацию, то РНК ее прочитывает, служит некоторым посредником между ДНК и белками, которые отвечают за функционирование нашего организма. 

Долгое временя молекулы РНК считались всего лишь переносчиками информации, матрицами для синтеза белков и пептидов. Однако в 1993 году были открыты те самые микроРНК, за которые сейчас дана Нобелевская премия. После этого ученым стало понятно, что РНК может не только передавать информацию, но и влиять на сам синтез ДНК и экспрессию (то есть выработку, — прим. Собака.ru) тех или иных генов, индукцию белков. А стало быть и на жизнь всего организма. 

МикроРНК были впервые обнаружены в нематодах Caenorhabditis elegans — это такие круглые черви. Первоначально казалось, что это редкие, специфические молекулы, присущие определенным организмам, однако теперь известно, что они встречаются не только у червей, но и у растений, животных, человека, и даже у вирусов. Это в свою очередь может играть огромную роль в диагностике и терапии многих заболеваний. 

Научный мир сразу осознал значение этого открытия?

Олег Кучур (научный сотрудник института биоорганической химии РАН и Университета ИТМО): Нет, с 1993-го до, примерно, начала 2000-х на открытие Эмброса и Равкана почти не обращали внимания. За это время было открыто очень ограниченное кол-во различных микроРНК. Однако с началом эпохи геномики, с появлением новых методов исследования, все изменилось — сейчас нам известно порядка 2 тысяч таких молекул.

Какие последствия сейчас имеет это открытие?

Олег Кучур (научный сотрудник института биоорганической химии РАН и Университета ИТМО): Сегодня нам известны две условные группы микроРНК: циркулирующие и внутриклеточные. Первые находятся в крови и других жидкостях организма, по наличию определенных miR в биологических жидкостях (сокращение от microRNA) мы можем судить о наличие определенных заболеваний, то есть использовать их в диагностике.

К примеру, при раке легких и груди можно заметить специфический уровень определенных микроРНК (таких как miR-21, miR-93) в плазме крови. Почему это происходит — дело в том, что микроРНК на фоновом уровне находятся и в здоровом организме. Однако в случае появления злокачественной опухоли — которая представляет собой не что иное, как неадекватно быстрое деление клеток какой-то ткани — наблюдается аберрантное состояние и уровень микроРНК. Клеток становится больше, микроРНК из них активнее попадают в кровь, и это служит хорошим маркером того, что пациенту необходимо лечение. 

Еще один тип микроРНК — внутриклеточный. Эти молекулы можно использовать для лечения болезней. Дело в том, что микроРНК неслучайно называют именно так — они очень короткие. В них всего около 20 нуклеотидов, в то время как обычная РНК может включать несколько тысяч. В результате микроРНК не способны перенести информацию, но способны регулировать экспрессию генов, в том числе подавлять ее. Объясню, как это работает на примере онкологии. 

В каждой нашей клетке работает порядка 20–30 тысяч генов, которые кодируют определенные белки. Некоторые из этих генов, в ходе естественных (случайных) или индуцированных (будь то курение, вредная работа, радиация и что угодно) мутаций, могут приобретать свойство «злокачественности», то есть становятся онкогенами. И вот теперь, благодаря открытию Эмброса, Равкана и их последователей у нас появилась возможность влиять на такие потенциально «вредные» гены. МикроРНК буквально «садятся» на них и начинают их разрушать, заглушать, останавливая синтез необходимого для развития онкопротеина (биологического маркера начала опухолевого процесса). В итоге рост опухоли замедляется или вовсе останавливается.

Насколько широко применяется это открытие?

Олег Кучур (научный сотрудник института биоорганической химии РАН и Университета ИТМО): За 31 год, прошедший с открытия микроРНК, ученые нашли множество заболеваний, на течение которых можно влиять с помощью этих молекул: от болезни Альцгеймера и заболеваний сердечно-сосудистой системы до разных форм рака и инфекционных заболеваний. 

В последние годы терапия на основе микроРНК (в том числе искусственно синтезированных) уже используются в клинической практике. С их помощью можно лечить колоректальный рак и рак молочной железы. Надеемся, что в скором времени эти методы будут внедряться и в России.

Почему это важно? Дело в том, что РНК-терапия сравнительно безопасна, она имеет намного меньше побочных эффектов, нежели химио- и радиотерапия, это связано с ее таргетностью (направленностью на определённую мишень в клетке). МикроРНК считаются достаточно безопасными для терапии, так какпосле связывания со своей мишенью они естественным образом разрушаются клеткой на отдельные нуклеотиды, которые живой организм использует для синтеза уже новых ДНК, РНК и други молекул.