Salute Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2024 a Victor Ambros e Gary Ruvkun https://www.focus.it

BY: https://www.focus.it; 7 ottobre 2024 Elisabetta Intini

A Victor Ambros e Gary Ruvkuni il Nobel per la Medicina 2024, per la scoperta di un principio base che governa la regolazione dell'attività genetica.

Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2024 a Victor Ambros e Gary Ruvkun

Premio Nobel: il riconoscimento più ambito da ogni scienziato. Getty Images

I vincitori del Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2024 sono Victor Ambros e Gary Ruvkun "per la scoperta del microRNA e del suo ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale".

Il Nobel per la Fisiologia o la Medicina di quest'anno riconosce la scoperta di un principio fondamentale che governa il modo in cui viene regolata l'attività genica. Victor Ambros e Gary Ruvkun hanno scoperto i microRNA, una nuova classe di minuscole molecole di RNA che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione genica. Il loro lavoro ha rivelato principi completamente nuovi di regolazione genica che si sono rivelati essenziali per gli organismi pluricellulari, incluso l'uomo.

Ora, grazie alle ricerche dei due scienziati premiati, sappiamo che il genoma umano codifica per oltre un migliaio di microRNA - in pratica una nuova, intera dimensione di regolazione genetica. I microRNA si stanno dimostrando di fondamentale importanza per come gli organismi si sviluppano e funzionano.

Chi sono gli scienziati premiati. Victor Ambros è nato nel 1953 ad Hanover, nel New Hampshire, Stati Uniti. Dottorato al Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge, dove ha compiuto i primi anni di post-doc, fino al 1985, ha poi lavorato all'Università di Harvard e alla Dartmouth Medical School. Oggi è Professore di Scienze Naturali presso la University of Massachusetts Medical School.

Gary Ruvkun è nato a Berkeley, California, nel 1952. Dottorato ad Harvard, ha lavorato come post-doc al Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge fino al 1985. Quindi al Massachusetts General Hospital e alla Harvard Medical School, dove è oggi Professore di Genetica.

Che cosa serve e cosa no: la regolazione genica. L'informazione racchiusa nei nostri cromosomi, cioè le strutture contenute nel nucleo delle cellule eucariote contenenti il DNA, può essere paragonata a un manuale di istruzioni per le cellule del nostro corpo.

Ogni cellula contiene lo stesso set di geni e dunque di istruzioni, eppure, diversi tipi di cellule hanno caratteristiche molto differenti. Da che cosa dipendono queste peculiarità? Dalla regolazione genica, che permette a ogni cellula di selezionare soltanto le istruzioni più rilevanti per il suo ruolo. Questo processo assicura che in ogni tipologia cellulare sia attivo soltanto il corretto set di geni.

Il flusso dell'informazione genetica, dal DNA all'mRNA alle proteine. © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén

La scoperta deI microRNA. Partendo proprio dall'interesse su come si sviluppano le diverse tipologie di cellule, Victor Ambros e Gary Ruvkun hanno scoperto i microRNA (miRNA), una nuova classe di molecole di RNA che gioca un ruolo chiave nella regolazione genica, ossia il processo che permette a una cellula di esprimere un determinato gruppo di geni in un contesto e di silenziarne altri.

Il lavoro dei microRNA permette per esempio alle cellule dei muscoli, dell'intestino e ai diversi tipi di cellule nervose di svolgere funzioni specializzate. Ma l'attività genica deve essere anche continuamente ricalibrata per adattare le funzioni cellulari alle condizioni in divenire in cui si trova il nostro organismo, o agli stimoli ambientali. Se qualcosa va storto nel processo di regolazione genica, possono verificarsi malattie molto gravi come il cancro, il diabete o condizioni autoimmuni. Perciò, capire i meccanismi di base della regolazione dell'attività genica è stato un obiettivo importante nella medicina degli ultimi decenni.

Un nuovo livello di precisione. Negli anni '60 si riuscì a dimostrare che proteine specializzate chiamate fattori di trascrizione si possono legare a regioni specifiche del DNA e controllare il flusso dell'informazione genetica, così da stabilire che tipo di RNA messaggero viene prodotto. Ne sono stati scoperti a migliaia e per lungo tempo si è creduto che i principali capisaldi della regolazione genetica fossero ormai noti. Tuttavia, nel 1993, Victor Ambros e Gary Ruvkun pubblicarono una scoperta inaspettata: descrissero un nuovo livello di regolazione genica, che risultò essere molto significativo, oltre che altamente conservato nel corso dell'evoluzione.

Galeotto fu un verme. Lavorando insieme nel laboratorio di un altro Premio Nobel per la Medicina - Robert Horvitz, premiato nel 2022 per le scoperte dei meccanismi di regolazione genetica nello sviluppo degli organi e nella morte programmata delle cellule - i due scienziati studiarono lo sviluppo dei tessuti e delle cellule nei vermi nematodi (C. elegans), organismi di 1 millimetro ma con molte cellule specializzate, usati come modello negli studi di biologia.

Ambros e Ruvkun si interessano in particolare ai geni che controllano i tempi di attivazione dei diversi programmi genetici e che si assicurano che i vari tipi di cellule si sviluppino al momento giusto. Si concentrarono su due popolazioni di vermi con particolari mutazioni (lin-4 e lin-14), che mostravano difetti di attivazione genetica durante lo sviluppo, a causa dei quali finivano per essere mancanti di intere strutture morfologiche.

I due notarono che lin-4, un gene che regola i tempi di sviluppo delle larve di C. elegans, produceva una molecola di RNA insolitamente corta, a cui mancava un codice per la codifica di proteine. Il confronto con altri geni permise ai due di concludere che si trovavano davanti a un nuovo meccanismo di regolazione genica, che avveniva in una delle fasi finali dell'espressione genica, attraverso il silenziamento della produzione di alcune proteine.

Quei filamenti troppo corti, poi chiamati microRNA, avevano la capacità di legarsi a specifiche sezioni di mRNA e annullare parti delle sue istruzioni.

Il tempo ha dato loro ragione. All'inizio, la scoperta fu accolta con certo scetticismo dalla comunità scientifica, che considerava il nuovo meccanismo di regolazione genica una peculiarità dei vermi nematodi C. elegans. Le cose cambiarono quando, nel 2000, il gruppo di ricerca di Ruvkun pubblicò la scoperta di un altro microRNA, codificato dal gene let-7, che è altamente conservato e presente nel regno animale. Questa volta il paper fece "centro" e suscitò l'interesse di molti. Negli anni successivi l'effetto valanga, con la scoperta di centinaia di diversi microRNA. Oggi sappiamo che nell'uomo ci sono più di un migliaio di geni che regolano il microRNA.

Il lavoro di Ruvkun sul gene let-7 per la codifica del microRNA ha permesso di capire che questo meccanismo di regolazione genica è universale tra gli organismi pluricellulari. © The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén

Un meccanismo di base della vita. Questo processo di regolazione genica è all'opera da centinaia di milioni di anni e ha permesso l'evoluzione di organismi sempre più complessi. Sappiamo che cellule e tessuti non si svilupperebbero normalmente senza i microRNA, e che una regolazione non sana dei microRNA può contribuire allo sviluppo di cancro. Mutazioni nei geni che codificano per i microRNA sono anche collegate a malattie congenite, per esempio di occhi e scheletro, e alla perdita dell'udito.

Curiosità da Nobel. Il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina, istituito dal testamento di Alfred Nobel nel 1895, è assegnato da una giuria di professori di medicina del Karolinska Institutet, un'Università medica svedese. Il Nobel per la Fisiologia o la Medicina viene conferito agli autori di scoperte di vitale importanza, che hanno cambiato il paradigma scientifico precedente e che siano di enorme beneficio per il genere umano.

Dal 1901, anno della prima assegnazione dei Nobel, ad oggi, sono stati assegnati 114 Premi Nobel per la Fisiologia o la Medicina, a 227 scienziati in totale, soltanto 13 dei quali donne. In questo gruppo ristretto, la biologa statunitense Barbara McClintock è stata la sola ad aver vinto un Premio Nobel per la Medicina non condiviso con altri: nel 1983 fu premiata per aver scoperto l'esistenza dei trasposoni, porzioni di DNA in grado di spostarsi da un cromosoma all'altro.

Nel 2023, Katalin Karikó e Drew Weissman hanno vinto il Nobel per la Medicina per le loro scoperte sulle modifiche dei nucleosidi che hanno permesso lo sviluppo di efficaci vaccini a mRNA contro la CoViD-19. Un lavoro di ricerca di base che ha contribuito al rapidissimo sviluppo di vaccini contro una delle più grandi minacce alla saluta pubblica dei tempi moderni.

7 ottobre 2024 Elisabetta Intini