För drygt åtta år sedan publicerade de två amerikanska forskarna Andrew Z Fire, professor vid Stanford University School of medicine, samt Craig C Mello, professor vid University of Massachusetts, sina resultat om hur dubbelsträngat RNA kan stänga gener i arvsmassan (Nature 1998;391: 806–11). För den upptäckten belönas nu de båda forskarna med Nobelpriset i fysiologi eller medicin. Det är endast fem år sedan som det visades att samma principer även styr däggdjurens genetiska reglering.
Idag är RNA-interferens ett viktigt verktyg inom den biologiska och medicinska grundforskningen för att kartlägga geners funktion, och målsättningen är att principen även ska bli användbar som terapeutiskt verktyg. I djurmodeller har gener som leder till hög kolesterolhalt kunna stängas av genom att använda RNA-interferens.
Upptäckten av RNA-interferens gjordes i försök med rundmasken Caenorhabditis elegans. När forskarna Fire och Mellow sprutade in ett dubbelsträngat RNA, ett mRNA som kodar för ett protein som spelar en viktig roll för rörelseförmågan samt ett så kallat antisens-RNA, en molekyl som kan binda till motsvarande mRNA hos masken, fick avkomman ett ryckigt rörelsemönster. Även maskar som saknade muskelproteinet helt hade ett liknande beteende. Senare forskning visade att dessa dubbelsträngade RNA binder till ett proteinkomplex, kallat Dicer, som klyver RNA i mindre fragment och som kopplas samman med ett annat proteinkomplex kallat Risc. En av de två RNA-strängarna elimineras, medan den andra fungerar som sökmolekyl och kopplar ihop Risc med cellens egna mRNA-molekyler som bryts ner. På så vis inaktiveras den gen som kodar för den aktuella mRNA-molekylen och det protein det kodar för.
RNA-interferens har stor betydelse för försvar mot virus bland lägre organismer, som inte har motsvarande immunsystem som exempelvis människan. Det är också viktigt för att styra genernas uttryck och cellernas funktion hos alla organismer. I en normal cell stängs gener av genom att s k mikro-RNA, små RNA-molekyler som innehåller gensekvenser från olika delar av arvsmassan och som kan tvinna ihop sig till dubbelsträngat RNA, aktiverar RNA-interferensmaskineriet.
Årets Nobelpris i fysiologi eller medicin är dock till stor del ett fysiologipris, som belönar upptäckten av en mycket grundläggande biologisk princip i cellernas genregleringssystem. Från kunskapen om den till en klinisk tillämpbar metod för behandling av olika sjukdomar är steget långt.
– Upptäckten har egentligen lett till fler frågor än svar. Hur mycket av genernas aktivitet styrs exempelvis av RNA-interferens? säger Bertil Fredholm, professor i farmakologi vid Karolinska institutet och medlem i Nobelförsamlingen.
– Men att det finns en terapeutisk användning av detta är vi helt övertygade om. Processen finns ju med i cellerna hos alla organismer.
Ett problem som måste lösas är hur dubbelsträngat RNA ska kunna transporteras in i cytoplasman för att där binda till målmolekylen. Försök med så kallat naket RNA har fungerat relativt bra; det har även gjorts studier med virus som RNA-bärare. En fas I-studie med läkemedel mot åldersrelaterad makuladegeneration har visat att injicerat naket RNA tagits upp i målvävnaden (Cell 2006;126:231-5).
– Men så fort man använder virus blir det problematiskt, inte minst då det handlar om att begränsa tiden som det tillförda RNAt ska uttryckas i cellen. Det finns mycket som fortfarande är oklart då det handlar om hur RNAt på bästa sätt ska administreras till cellen, säger Bertil Fredholm.
Bland andra tänkbara svårigheter finns det faktum att RNA-interferens kan ärvas till avkomman, vilket i teorin kan innebära problem om det på sikt används som exempelvis läkemedel.
– I början trodde man att RNA-interferens bara slog sönder RNAt, men det ser ut som att det dessutom påverkar andra besläktade mekanismer. Om RNA-interferens kan nedärvas innebär det naturligtvis en risk så som terapi, men jag tror att sådana risker kommer att kunna identifieras och hanteras, säger Bertil Fredholm.
Årets Nobelpristagare i fysiologi eller medicin, Craig C Mello (t v), född 1959, och Andrew Z Fire, född 1960. Foto: Arne Dedert/Scanpix
