Nobelprijs voor Geneeskunde gaat naar ontdekkers microRNA

Alle cellen van het lichaam bevatten hetzelfde DNA en toch zijn we opgebouwd uit verschillende weefsels met uiteenlopende functies. Het microRNA speelt hierin een sleutelrol.

Ons DNA zit verpakt in 46 chromosomen, die worden onderverdeeld in genen. Een gen is opgebouwd uit DNA en draagt de code voor een welbepaald eiwit. Eiwitten zorgen voor de biochemische processen in ons lichaam: dingen transporteren, communicatie tussen weefsels, structuur geven en veel meer. Het geheel van deze machinerie is in alle lichaamscellen aanwezig. Binnen één celtype is echter minder de helft van de genen actief en staan de meeste genen op non-actief. Dat zorgt voor diversiteit en het verklaart  bijvoorbeeld waarom spiercellen er anders uitzien dan zenuwcellen of huidcellen.

Victor Ambros en Gary Ruvkun ontdekten een klein structuurtje dat genen kan aan- of uitzetten: het microRNA. Dat microRNA is niet alleen verantwoordelijk voor de diversiteit van onze weefsels, maar speelt ook een rol in het ontstaan van ziekten, zoals kanker.

MessengerRNA

Een gen draagt de genetische code voor een welbepaald eiwit. Om van een genetische code tot een eiwit te komen, moet de cel eerst een kopie van de genetische code maken. De kopie van zo’n code noemt men messengerRNA of mRNA. Het is een stukje genetisch materiaal dat de celkern verlaat en rondzwemt in het cytoplasma van de cel. Daar wordt het opgenomen in ribosomen: dit zijn kleine fabriekjes die als taak hebben om rondzwemmend mRNA om te zetten in eiwit. Lang niet alle genetische codes in een cel worden omgezet in eiwit. Wetenschappers, waaronder beide Nobelprijswinnaars, waren al lang op zoek naar de biologische aan- en uitknop die sommige genen op actief zet en andere op non-actief.

Ambros en Ruvkun stootten daarbij, onafhankelijk van elkaar, op minuscule stukjes RNA bij de rondworm Caenorhabditis elegans. Dit organisme, waarvan de naam langer is dan het beestje zelf (1 mm), is een veel gebruikt model bij onderzoek in moleculaire biologie en ontwikkelingsbiologie. De piepkleine stukjes RNA of microRNA binden zich rechtstreeks op rondzwemmend mRNA, waardoor de eiwitproductie geblokkeerd wordt. Althans bij de worm C. Elegans. De publicaties van Victor Ambros en Gary Ruvkun hierover gaan meer dan dertig jaar terug, maar werden aanvankelijk genegeerd. Men kende deze microstukjes RNA waarvan lange tijd gedacht werd dat ze niet meer waren dan afbraakproducten van RNA. Volgens sommigen zou de door Ambros en Ruvkun beschreven functie een eigenaardigheid zijn van de kleine rondworm zelf.

Eureka

Beide Amerikanen vonden elkaar, vergeleken hun resultaten, zetten het onderzoek samen verder en kwamen tot een doorbraak: microRNA speelt wel degelijk een sleutelrol bij genregulatie, ook bij andere organismen. De nieuwe publicatie bracht het onderzoek naar microRNA in een stroomversnelling.

Bij C. elegans wordt de omzetting van mRNA naar een eiwit geblokkeerd doordat microRNA zich rechtstreeks op het mRNA bindt en dat is voor andere organismen, en de mens, het geval. MicroRNA bepaalt hoeveel eiwit er geproduceerd wordt, wat verregaande gevolgen kan hebben.

Perspectieven

Ondertussen hebben tal van onderzoeksgroepen honderden verschillende microRNA’s geïdentificeerd die een rol spelen bij het aan- en uitzetten van meer dan duizend menselijke genen. Abnormale wijzigingen in diverse microRNA’s zijn in verband gebracht met kanker, aangeboren aandoeningen, stofwisselingsziekten en diverse zeldzame syndromen. De ontdekking biedt ook perspectieven in het behandelen van tal van aandoeningen. Zo wordt het effect van sommige geneesmiddelen op cellen beïnvloed door de aanwezigheid van microRNA. MicroRNA is ook betrokken bij sommige vormen van kanker. Wanneer eiwitten die een rol spelen in het herstellen van DNA-schade in een cel onderdrukt worden, dan kan die schade leiden tot kanker. De impact van microRNA kan niet onderschat worden. Met hun onderzoek naar C. elegans hebben Ambros en Ruvkun een nieuwe dimensie toegevoegd aan de genetica.