Podzim je tradičně čas Nobelových cen a jako první přichází na řadu medicína a fyziologie. Letos toto nejprestižnější vědecké ocenění obdrželi dva američtí vědci: Andrew Z. Fire ze Stanford University School of Medicine a Craig C. Mello z University of Massachusetts Medical School. V oficiálním zdůvodnění se praví, že cenu dostávají za své objevy týkající se vlivu kyseliny ribonukleové na geny. Zdánlivě málo srozumitelná formulace ukrývá naději na léčbu řady závažných onemocnění včetně rakoviny a AIDS.

Craig C. Mello byl oceněním zjevně zaskočen. "Tušil jsem, že určitá pravděpodobnost dostat Nobelovu cenu tu je, ale rozhodně ne tak brzy," řekl agentuře Associated Press. "Andrew i já jsme poměrně mladí a od objevu uplynulo teprve osm let," dodal v narážce na to, že většina oceněných vědců se stala laureáty Nobelovy ceny až desítky let po objevu na samém sklonku své vědecké kariéry - a mnohdy i života.
Udiveně reagoval i Andrew Z. Fire: "Byl jsem šťastný a současně jsem tomu nemohl uvěřit," prohlásil pro švédskou veřejnoprávní rozhlasovou stanici. "Říkal jsem si, jestli to není nějaký omyl, ale vnitřně jsem tušil, že není."

Záhada nadbytečných molekul
O RNA se dnes učí už i děti ve škole - ovšem pouze to, že tato spirálovitá molekula "čte" genetickou informaci zapsanou v DNA a přenáší ji do míst v buňce, kde se podle ní vyrábějí bílkoviny. RNA tedy slouží jako jakýsi posel mezi řídící jednotkou a výkonnými provozy. Proto se této molekule také říká messenger RNA (mRNA).
Už dřív ale někteří vědci pochybovali o tom, že se poměrně komplikovaná molekula RNA spokojí v organismu jen se zprostředkující úlohou. Jednak je těchto molekul v buňkách mnohem víc, než by bylo potřeba k syntéze bílkovin, jednak tu jsou i takové typy RNA, které zjevně žádnou "stavební" informaci nepřenášejí. Už dříve vyslovil australský genetik John Mattick domněnku, že zdánlivě přebytečné molekuly zpětně ovlivňují DNA. Rozhodují totiž o tom, které geny se projeví a které zůstanou mimo sféru vlivu v buňce i v celém organismu.
John Mattick ovšem dlouho zůstal osamocen. Většinové stanovisko tehdy znělo, že molekuly nadbytečné RNA jsou prostě jen jakýsi odpad, kopie, které se nepovedly. A to i navzdory tomu, že těchto "zmetků" je víc než "správné" RNA a že pochybnosti o roli RNA v organismu přinášely už i některé dřívější výzkumy na rostlinách.

Nástroj pro genetické inženýry
Byl tu ale ještě jeden problém. Genetičtí inženýři během 90. let minulého století udivovali svět tím, jak dokážou změnit organismy přidáváním jednotlivých genů jiných tvorů. Navzdory těmto oslňujícím úspěchům ale v jejich skříňce na nářadí pořád chyběl nástroj, kterým by určitý gen také dokázali vyřadit z provozu. Jejich možnosti, jak poznávat funkce genů, tedy stále zůstávaly omezené.
To vše se změnilo v únoru 1989. Tehdy v prestižním přírodovědeckém časopisu Nature vyšel článek od Andrewa Fire a Craiga Mella popisující možnost "vypínat" konkrétní geny pomocí RNA. Svůj objev udělali na téměř mikroskopickém červu ze skupiny hlístic. Zpočátku se zdálo, že může jít jen o jakousi specialitu těchto primitivních tvorů. Od té doby však zástupy biologů stejný mechanismus našli i v buňkách rostlin, měkkýšů, hmyzu, myší na nakonec i v lidských buněčných kulturách. Na Nobelovu cenu bylo zaděláno.
Roku 2001 už jiný prestižní vědecký časopis Science předpověděl, že největší úsilí biologů se v následujícím období zaměří právě na mechanismy "umlčování" genů pomocí RNA, kterými se organismy brání proti virům a chybám ve vlastní genetické informaci. Význam pro léčbu takových pohrom, jako je rakovina nebo AIDS (ale třeba i ptačí chřipka, žloutenka a další virózy), byl totiž více než zřejmý.

Postrach virů
Na první pohled je "nobelovský" objev dvou Američanů velmi prostý. Stačí, když se běžné mRNA nesoucí informaci o syntéze určité bílkoviny připlete do cesty její upravená obdoba, která má místo jednoduché šroubovice spirály dvě. Vzápětí se spustí sled dějů, na jejichž konci je vypnutí genu, jehož informaci původní RNA přenášela.
Ve skutečnosti je to samozřejmě mnohem složitější - z hlediska běžného smrtelníka je ovšem významnější konečný efekt. A tím zcela nepochybně je naděje na léčbu řady nemocí - včetně těch nejobávanějších.
"Deset let jsme pracovali na genové terapii, která by umožnila léčit virovou hepatitidu," komentoval již dříve objev RNA interference Mark Kay, profesor pediatrie a genetiky na Stanford University. "Tato zpráva nám ukazuje cestu."
Mark Kay roku 2002 skutečně zveřejnil výsledky pokusů, při kterých se podařilo u myší pomocí RNA s dvojitou spirálou zablokovat působení viru hepatitidy B. "Ještě to není připravené pro klinické nasazení, ale vypadá to slibně," řekl k tomu výsledky Mark Kay.
Pravděpodobně ale nemusí zůstat jen u žloutenky a dalších viróz, byť i to by na Nobelovu cenu bohatě stačilo. Objevený mechanismus by totiž mohl pomoci i v boji proti rakovině.

Jak vypnout rakovinu
Dnes už je prokázané, že za vznik a rozvoj nádoru mohou vadné úseky genetické informace v DNA. Ty vznikají nejrůznějšími způsoby (působením virů, chemických a fyzikálních činitelů, chybným přepisem při množení buněk a podobně), dosud se však nepodařilo najít účinný způsob, jak je spolehlivě vyřadit z provozu. Objev, za nějž byla letos udělena Nobelova cena, takovou možnost přinejmenším naznačuje: stačí najít chybný gen a vyslat příslušnou dvojspirálovou RNA, která jej vypne.
"Jakmile se do procesu vývoje nádoru zapojí RNA-i, je to s ním nahnuté," říká Michael Kaplan ze Stanford School of Medicine. Výzkum je ale zatím na samém počátku a na cestě ke klinickému uplatnění se může objevit řada nepředvídaných překážek. Některé zprávy také naznačují, že RNA-i by mohla pomoci i při snižování hladiny cholesterolu.
Všechny možnosti, které oceněný objev přinese, dnes ještě nelze dohlédnout, většina genetiků jej však považuje za přelomový. "Není běžné, aby jedna práce tolik změnila náš pohled na biologické procesy a jejich regulaci," uvedl pro BBC profesor Nick Hastie, ředitel oddělení výzkumu lidského genomu organizace Medical Research Council. "Pro biology to otevírá úplně nové pole působnosti."
Právě to také komentátoři shledávají jako hlavní důvod neobvykle rychlého udělení ceny. n

Genetika je středem pozornosti
Také Nobelova cena za chemii se letos týká genetické informace. Minulý týden ji obdržel Robert Kornberg z kalifornské Stanford University za přenos genetické informace z DNA při syntéze bílkovin v buňce. Jde tedy o práci, která se týká podobného tématu jako výzkum Mella a Fireho - a také může mít podobný dopad. "Chyby při přepisu informace z DNA mohou ovlivňovat vznik a vývoj řad chorob od rakoviny a srdečně cévních onemocnění až po nejrůznější záněty," uvádí se ve zdůvodnění Švédské královské akademie.
Třetí z "přírodovědeckých" Nobelových cen dostali minulý týden američtí astrofyzikové John C. Mater a Georgie C. Smoly za výzkum mikrovlnného záření, který vysvětluje děje v prvních fázích vývoje vesmíru. (jnk)

Craig C. Mello
Narodil se roku 1960 jako syn paleontologa - a kosti dinosaurů jej přivedly k zájmu o biologii. Během studia koncem 70. let na něj zapůsobila dramaticky se rozvíjející genetika, zejména možnost produkovat inzulín za pomoci genových manipulací s baktériemi: "Skutečnost, že věda může pomoci tolika lidem, na mě udělala obrovský dojem," prohlásil o té době. Bakalářský stupeň získal roku 1982 na Brown University a Ph.D. roku 1990 na Harvardu. Poté, co získal vlastní laboratoř na University of Massachusetts Medical School, zaměřil se na pokusy s "vypínáním" jednotlivých genů u hlístic.

Náhoda přeje připraveným
Fire a Mello usilovali o nalezení metody, která by pomocí RNA vyřadila z provozu konkrétní gen u hlístic, což jsou malí červi vzdáleně příbuzní dešťovkám. Zpočátku zkoušeli do těl červů vpravovat RNA, která by byla jakýmsi zrcadlovým obrazem té, jakou vyrábí gen, jenž chtějí zablokovat. Účinky se dostavily, a tak vědci jen pro kontrolu přidali i původní RNA. K jejich údivu však byl tentokrát efekt mnohonásobně větší.
Na první pohled to nedávalo smysl - ve skutečnosti ale příroda nesmysly dělá jen málokdy. Následovaly podrobné analýzy, které ukázaly, že původní a "zrcadlová" RNA se spojily do dvojitých šroubovic podobných těm, jaké tvoří DNA. Dá se to přirovnat k mechanismu suchého zipu. Z nějakých důvodů na přítomnost dvoušroubovicových molekul RNA organismy reagují dramatickou odezvou, která v konečném důsledku vede k zablokování daného genu. Významnou úlohu při tom hraje bílkovinný komplex, zvaný Dicer, který RNA rozstřihá na malé kousky. Procesu se říká RNA interference (RNA-i).
Má se za to, že mechanismus RNA-i vznikl velmi dávno jako obrana buněk proti virům. Ty se totiž snaží zabudovávat svou genetickou informaci do DNA hostitele, aby ho zneužily při vytváření vlastních kopií - tedy pro své rozmnožování. Přitom vznikají úseky dvoušroubovicové RNA. Spuštění procesu tedy viru prakticky zastaví cestu do "řídícího centra" buňky. Později se patrně organismy naučily tento mechanismus využívat také při regulaci a opravách poškozených částí vlastní DNA.

Andrew Z. Fire
Narodil se roku 1959 v Stanfordu a vyrůstal v kalifornském Sunnyvallu. Bakalářský stupeň získal roku 1987 za matematiku na University of California v Berkeley. V 19 letech odešel na Massachusetts Institute of Technology (MIT), kde roku 1983 získal titul Ph.D. v oboru biologie. Poté působil v anglickém Cambridži v Laboratoři molekulární biologie a ve washingtonském Carnegie Institute v oddělení embryologie. Oceněnou práci o vlivu RNA na geny uveřejnil právě během svého působení v Carnegie Labs.
Související