Sidun istme, kui Ferrari peatub ristmikul järsult, seejärel nurrub kärsitult, kuni tuli muutub. Kui see õhkutõusmist saab, tunneb möla kummaliselt ekstravagantsust Ohio äärelinna Columbuse vaiksetel tänavatel.
Seotud sisu
- Triumf sõjas vähivastases võitluses
- Geeniteraapia uues valguses
- San Luisi oru salajased juudid
Juhiks on Carlo Croce, 64-aastane itaalia teadlane, kellel oli suur hääl, disheheeritud lokkis juuksed ja ekspressiivsed tumedad silmad. Ta juhib Ohio osariigi ülikooli inimvähi geneetika programmi ja tema hõbedane Scaglietti Ferrari on teadusele lähenemise sobiv sümbol: suurejooneline, suure energiatarbega ja eriti nendel päevadel kuumav.
Rooma mehaanikainsenerist isa ja kodutütre ema ainsa lapsena üles kasvanud Croce läks Rooma ülikooli meditsiinikooli ja tuli 1970. aastal USA-sse vähki uurima. "Arvasin, et see on koht, kus töötada teaduses, " ütleb ta. Croce oli üks esimesi teadlasi, kes avastas, et vähk - tavaliselt kontrolli all olevate rakkude kiire kasv - võib olla põhjustatud geneetilistest muutustest. Ta on tuvastanud konkreetsed geenimuutused, mis on seotud kopsu- ja söögitoruvähkidega, aga ka erinevat tüüpi lümfoomi ja leukeemiaga.
Kolleegid väidavad, et Croce'il on märkimisväärsed teaduslikud instinktid. "Kui jagate tema ees viis asja laiali, võib ta peaaegu eksimatult valida selle, mis tööle hakkab, " ütleb San Diego Ludwigi vähiuuringute instituudi direktor Webster Cavenee. "Ta võib nuusutada midagi huvitavat ja ta pole kunagi kunagi eksinud."
Just mõni aasta tagasi hakkas Croce nuusutama vähiuuringute üht üllatavamat ja paljutõotavamat avastust. Avastus asetas ta ja ta kaastöötajad nüüd õitseva valdkonna esiservale, kus tõotatakse täiustatud meetodeid haiguste diagnoosimiseks ja loodetavasti ka tõhusamaid uusi ravimeetodeid. Croce'i viimane teos on tõepoolest osa täiesti uuest viisist vaadata geene ja seda, kuidas elu ennast reguleerib. Mis teeb veelgi tähelepanuväärsemaks asjaolu, et tema ülevaade sai teoks alles pärast seda, kui ta ja ta töökaaslased olid tippkiirusel tupikusse jooksnud.
20. sajandi teaduse üheks hiilguseks oli 1953. aastal geneetilise materjali DNA struktuuri avastamine; see on pikk redelitaoline polümeer, mis on keerutatud kahekordseks spiraaliks. Iga astmeks on keemiliste ühendite ahel, mida nimetatakse alusteks ja nende täpne järjestus kodeerib geeni juhiseid, sarnaselt sõna tähtedega. Aastakümnete jooksul viisid laboratoorsete tõendite mäed teadlased geenide kohta kaks aluspõhja eeldust.
Esiteks on geen suhteliselt suur, koosnedes tavaliselt kümnetest tuhandetest keemilistest alustest järjest.
Teiseks, iga konkreetse geeni peamine ülesanne on juhendada rakke tegema vastavat valku. Valk on suur keeruline molekul, mis täidab spetsiifilisi funktsioone sõltuvalt selle valmistamisest: see võib muu hulgas olla osa lihaskiust või ensüümi, mis lagundab toitu, või hormooni, mis kontrollib füsioloogiat.
Kindlasti pidas Croce neid oletusi, kui 1990ndate alguses otsustas ta tuvastada geeni, mis on seotud kroonilise lümfotsütaarse leukeemiaga ehk CLL-iga. Verevähk täidab luuüdi ja lümfisõlmed vähirakkudega, mis tõrjuvad välja immuunsussüsteemi terved rakud, jättes keha vähem võimeliseks nakkusega võitlema. Croce analüüsis CLL-i põdevate inimeste vähirakke ja leidis, et paljudel puuduvad sama pikk DNA segment. Tema sõnul oli kusagil selles segmendis geen, mis on ülioluline valgete vereliblede vähkkasvaja ärahoidmiseks.
Ligi seitse aastat hoidsid Croce ja tema kolleegid selle pika kahtlustatava DNA ahela erinevates bittides nulli, määrates hoolikalt selle geneetilise järjestuse, aluspõhjaliselt. Samuti tegid nad arvukalt katseid, et kontrollida, kas geenid võivad põhjustada CLL-i.
Nad lõid välja. "Me iseloomustasime kõiki selles DNA-s esinevaid veriseid geene ja mitte ükski neist polnud geen", mis oli seotud CLL-iga, meenutab Croce. "Ma olin väga pettunud." Nii olid tema õpilased ja kaastöötajad. "Oh, ma põlesin ära mõne inimese elu, " lisab Croce. Üks teadlane loobus ärijuhtimisest kraadi saamiseks täielikult teadusest.
2001. aastal palkas Croce Rumeenia gastroenteroloogi George Calini, kes võtaks projekti, mida kõik olid vihale ajanud. "Tal polnud laboris midagi hullemat, " naljatas Calin.
"Vaata, " ütles Croce Calinile, "geen peab seal olema."
Umbes samal ajal hakkas levima ka uus arusaam geneetikast. Kummalisel kombel hõlbustas seda mutantne uss, kes ei suutnud muneda. Looma kohtas kohutav saatus: sajad munad koorusid tema kehasse, põhjustades selle avanemise. Seejärel Harvardis (nüüd Massachusettsi ülikooli meditsiinikoolis) arengubioloog Victor Ambros uuris ussi geneetilise defekti põhjustavat mutatsiooni. Uss, Caenorhabditis elegans, on mikroskoopiline olend, mida geneetikud armastavad uurida, kuna seda on lihtne kasvatada - see sööb tavalisi baktereid - ja see on läbipaistev, nii et kõiki selle umbes 900 rakku saab nende arenedes jälgida. Kummalisel kombel, kui Ambros otsis muteerunud geeni, muutus sektsioon, kus see näiliselt pidi olema, normaalse geeni sisaldamiseks liiga väikeseks. "Üha vähem sai selgeks, et see DNA tükk võib valku kodeerida, " ütleb ta. "See oli päris jahmatav."
Üle Charles'i jõe Massachusettsi üldhaiglas uuris molekulaarbioloog nimega Gary Ruvkun teistsugust C. elegansi mutanti. Ambros ja Ruvkun kahtlustasid, et geen Ambros otsib Ruvkuni ussidesse valesti läinud geeni kuidagi kontrolli all. Haava kallal töötades otsustasid nad kahte geeni võrrelda, et näha, kas need sarnanevad üksteisega.
"Saatsime üksteisele oma järjekorrad e-postiga ja leppisime kokku, et kui me midagi näeme, helistame hiljem, " meenutab Ambros. "Üks meist helistas teisele ja ma ütlesin:" Gary, sa näed seda? Ja ta vastas: "Jah, ma näen seda!" "Nad olid leidnud ideaalse kokkulangevuse - Ambrosi lühikesest geneetilisest järjestusest pärineva DNA osa, mis oli identne Ruvkuni normaalse suurusega geeni sektsiooni.
Ambrosi geen oli tõeliselt väike, ainult 70 alust pikk, mitte 10 000 alust nagu teised geenid. Kummalisem on see, et geen ei teinud valku, nagu teevad teised geenid. Selle asemel tegi see teist tüüpi geneetilise materjali, mida nüüd nimetatakse mikroRNA-ks. Traditsioonilised geenid muudavad RNA ka molekuliks, mis on keemiliselt sarnane DNA-ga, kuid see RNA on lühiajaline, toimides pelgalt vahendajana või vahendajana valkude ehituses. Kuid see mikroRNA oli geeni lõpptoode ja see polnud pelk sõnumitooja.
MicroRNA, Ambros ja Ruvkun mõistsid, et neid töötab intrigeeriv mehhanism: see käitus nagu Velcro miniatuurne riba. Kuna mikroRNA geen vastas traditsioonilise geeni osale, kleepus mikroRNA traditsioonilise geeni toodetud RNA külge. Seejuures blokeeris see teise geeni valgu tootmist.
See oli põnev leid, kuid kahe teadlase arvates oli see lihtsalt veider, kuni seitse aastat hiljem, 2000. aastal leidis Ruvkuni labori teadlane Brenda Reinhart uss teise mikroRNA geeni. "See ütles mulle, et väikesed RNA-d hakkavad olema tavalisemad, kui me oskasime oodata, " ütleb arengubioloog Frank Slack, kes aitas avastusel Ruvkuni laboris ja on nüüd Yale'is.
Ruvkuni labor hakkas otsima mikroRNA geene teistelt loomadelt. Nagu juhtus, oli suurepärane aeg geneetiliste anomaaliate otsimiseks. 2001. aastal valmisid teadlased inimese DNA kogu järjestuse, mida nimetatakse inimese genoomiks, kavand ja nad järjestavad kiiresti teisi genoome, sealhulgas hiire, sinepitaime, puuviljakärbeste ja malaariaparasiidi genoome. Mõned genoomid olid Interneti-andmebaasides kättesaadavaks muutumas ja Ruvkun leidis sama mikroRNA geeni C. elegansi ussist puuviljakärbestes ja inimestes. Siis leidis ta geeni limustest, sebrakaladest ja muudest liikidest. Vahepeal leidsid Ambros 'rühm ja teised kümmekond täiendavat mikroRNA geeni.
Tulemused olid ahvatlevad - lõppude lõpuks ei avastata uut geeniklassi iga päev -, kuid polnud ka selge, millist rolli need miniatuursed geenid inimeste elus võivad mängida.
Siis otsustasid Carlo Croce ja George Calin heita värske pilgu kadunud leukeemiageeni salapärasele juhtumile. Calin, kes on nüüd Texase ülikooli MD Andersoni vähikeskuse molekulaarbioloog, tippis teadaolevad mikroRNA geenijärjestused oma arvutisse, võrreldes neid DNA venitusastmega, mis paljudel CLL-i patsientidel vähirakkudes puudub. "Nad olid täpselt seal, " meenutab ta: kaks mikroRNA geeni istusid täpselt seal, kus eeldati olevat CLL-i pärssivat geeni.
Calin kutsus Croce'i laborisse kohe: "Dr Croce, need on geenid!"
Croce vaatas Calinit ja pilgutas. "S ---!", "Meenutab Calin teda öeldes. "Need on geenid!"
Calin ja Croce kontrollisid leukeemiahaigete vereproove ja leidsid, et 68 protsenti sisaldas kahte mikroRNA-d vähe või üldse mitte ühtegi, vähktõveta inimeste vererakud sisaldasid paljusid molekule. Calin ja Croce olid veendunud: need kaks pisikest geeni tegid mikroRNA-sid, mis surusid vähki.
"Olin uimastatud, " ütleb Croce. "Meil oli dogma, et kõik vähigeenid olid valku kodeerivad geenid, " ütleb Croce. MicroRNA "seletas palju, mida me ei osanud enne lahti seletada. See muutis probleemi vaatlemise viisi."
Calin ja Croce avaldasid oma avastuse 2002. aastal - esimest korda olid keegi mikroRNA-sid inimhaigusesse seostanud.
Pärast seda on "iga vähktõbi, mida me vaatame, mikroRNA-s muutusi, " ütleb Croce. "Tõenäoliselt on igas inimese kasvajas muutused mikroRNA-s."
Croce elab väärikas mõisas Columbuse Ülem-Arlingtoni eeslinnas. Kohale jõudes on köögilaual laiali kiri. Croce on nädalaid kodust eemal olnud, osalenud konverentsidel ja pidanud kõnelusi Marylandis Bethesdas asuvates Riiklikes Tervise Instituutides, Washingtoni Riiklikus Teaduste Akadeemias, vähikoosolekul San Diegos, Johns Hopkinsi ülikoolis Baltimore'is ja kolmel kohtumisel. Itaalias. Maja tundub tühi ja kasutamata.
"Põhimõtteliselt on see ainult magamiseks, " ütleb Croce'i poeg, Roberto, 29, oma isa maja kohta hiljem. "Enamasti pargib ta oma valdused sinna. Kui ta on linnas, on ta tööl või poeb koos minuga." Roberto töötab doktorikraadina majanduse doktorikraadina Ohio osariigis. (Carlo, kes pole kunagi abiellunud, on ka 12-aastane tütar, kes elab Buenos Aireses.)
Maja sees on keskpunktis kunst, mitte teadus. Croce'il on üle 400 maali, mille autorid on 16. – 18. Sajandi Itaalia meistrid. Ta ehitas mõne ruutmeetri suuruse 5000-ruutmeetrise tiiva - 21-jalad ja kõik -, et näidata mõnda suurimat maali.
Croce ütleb, et ta ostis oma esimese maali 12-aastaselt 100 dollari eest. Talle meeldib maalide ostmine, kui tal on kahtlus, kes see kunstnik on, kuid ei tea kindlalt. "Ma ei küsi kunagi kelleltki, " ütleb ta. "Ma lihtsalt ostan selle ja siis võin eksida või mul võib olla õigus." Ta ostis Napoli galeriist ühe maali 11 500 dollari eest. Ta arvas, et selle võib teha barokkmaalija Bartolomeo Schedoni. "Tegin pildi pärast selle taastamist ja saatsin selle Schedoni eksperdile. Ta ütles:" Oh jah, see on Schedoni. "" Maal, Croce ütleb, on arvatavasti 100-kordselt väärt, kui ta selle eest maksis.
"Tema kunstikollektsioon on sama eksperimentaalne kui tema teaduses, " ütleb Peter Vogt, La Jolla Scrippsi uurimisinstituudi vähiuurija ja Croce'i sõber.
Aastate jooksul on Croce patenteerinud mitmeid avastusi ja asutanud kolm ettevõtet. Tema Ohio osariigis asuv labor asub kümnekorruselise hoone kahel ülemisel korrusel. Umbes 50 inimesega personali laboratooriumi eelarve on umbes 5 miljonit dollarit aastas, mis võrdub väikese biotehnoloogiaettevõttega. Tema rahastus tuleb föderaalsetest ja erasektori toetustest.
"On palju inimesi, kes ütleksid, et ta on täielikult edukas, kuna tal on tohutult ressursse. Ma tegelikult arvan, et see on vastupidi; ma arvan, et tal on tohutul hulgal ressursse, sest ta on edukas, " räägib Cavenee.
Niipea, kui Croce kahtlustas seost mikroRNA-de ja vähi vahel, hakkas ta esitama küsimusi: kas vähirakkudes oleks teistsuguseid mikroRNA-sid kui tavalistel rakkudel? Kas mõned mikroRNA-d oleksid teatud vähiliikide puhul tavalisemad kui teised? "Ta oli tõesti esimene inimene, kes selle hüppe tegi, " räägib Slack Croce'i varase panuse kohta mikroRNA-dele. "Põllu edasiliikumiseks kulus kellelgi Carlase visioonil ja rahal."
2003. aastal värbas Croce Chang-Gong Liu, kes oli siis Motorola mikrokiipide arendaja, et töötada välja tööriist, mis võimaldaks testida mikroRNA-de olemasolu rakkude või kudede proovis. Tööriista, mida nimetatakse mikrokiibiks, abil on Croce'i labor leidnud mikroRNA-sid, mis näivad olevat ainulaadsed teatud tüüpi vähiliikide puhul. 3–5 protsendil patsientidest, kelle vähk on metastaseerunud või levinud kehas teadmata allikast, on selle leidu tagajärjed tohutud. Kuna vähktõve alguse teadmine on optimaalse ravi võti - erinevates kudedes tekkivad kasvajad reageerivad erinevale lähenemisele - võivad mikroRNA-d aidata onkoloogidel välja kirjutada sellistele patsientidele parimad ravimeetodid.
MikroRNA-d võivad olla võimelised hindama ka vähi tõsidust. Croce ja tema kaastöötajad leidsid, et kahe mikroRNA - nn Let-7 ja mir-155 - tase ennustas kopsuvähiga patsientide ellujäämist. Croce'i rühm on leidnud ka mikroRNA-sid, mis ennustavad, kas patsiendi CLL muutub agressiivseks või jääb kergeks. Tulevikus võib patsiendi mikroRNA profiil näidata, kas ta peaks läbima agressiivse ja riskantse ravi või olema leebem, ohutum.
Täna on teadlased tuvastanud umbes 40 vähiga seotud mikroRNA-geeni, sealhulgas rinna-, kopsu-, kõhunäärme- ja käärsoolegeenid. Nagu tavapärased valke tootvad geenid, võivad ka mikroRNA-geenid olla vähipromootorid, põhjustades haigust, kui nad toodavad liiga palju mikroRNA-sid. Või võivad nad olla vähi pärssijad; kui need on kahjustatud või kadunud, levib vähk. Veelgi enam, teadlased on hakanud mõistma, kuidas mikroRNA-d interakteeruvad traditsiooniliste vähigeenidega, paljastades keeruka ühenduste jaotuse, mis näib toimuvat rakkude sees haiguse ülevõtmise ajal.
Croce'i suurim lootus on, et ühel päeval võidakse ravina kasutada mikroRNA-sid. "Olen veendunud, täiesti veendunud, " ütleb ta, "et mikroRNA-d muutuvad ravimiteks." Mõnes hiljutises katses on ta koos kolleegiga süstinud leukeemia või kopsuvähiga hiirtesse mikroRNA-sid. Tema sõnul peatasid süstid vähi kasvu.
"Tõendid on praegu äärmiselt tugevad", et mikroRNA-d mängivad vähis põhirolli, "ütleb Slack, " ja see muutub iga päevaga üha tugevamaks. "
Vähk pole ainus haigus, milles olulisteks tegijateks on mikroRNA-d. Nüüd näitavad uuringud, et need miniatuursed geenid on seotud immuunsussüsteemi funktsioneerimise, südamehaiguste, skisofreenia, Alzheimeri tõve ja Tourette'i sündroomiga. Lisaks on pikk loetelu haigustest, millel näib olevat geneetiline alus, kuid mille jaoks tavapärast geeni pole tuvastatud. New Yorgi Cold Spring Harbori labori genoomiuurija Thomas Gingeras usub, et mõned neist haigustest on lõpuks seotud mikroRNA-dega. "Arvan, et see on kahtlemata nii, " ütleb ta.
Võib-olla sellepärast, et pisikesed molekulid mõjutavad kogu keha nii palju. Teadlaste hinnangul on inimestel umbes 1000 microRNA geeni, mis näivad kontrollivat vähemalt veerandi meie 25 000 valku kodeerivast geenist. "Oleme sellest arvust jahmunud ja usume, et see on miinimum, " ütleb Nobeli preemia laureaat Phillip Sharp MIT-ist, kelle laboratooriumis mikroRNA-sid uuritakse.
Pole siis ime, et mõned teadlased tekitavad piinlikkust ja kahetsust, et nad ei suutnud varem mikroRNA geene leida - peamiselt seetõttu, et nad ei vaidlustanud geenide põhieeldusi.
"See ei olnud tehnoloogiline küsimus, " ütleb Johns Hopkinsi mikroRNA-uurija Joshua Mendell. "MikroRNA-de uurimiseks vajalik tehnoloogia ei erine viimasel paarikümnel aastal kasutatud tehnoloogiast, " ütleb ta. "See oli rohkem intellektuaalne barjäär."
Isegi Croce kahetseb kogu oma edu pärast, et ta varem mikroRNA-sid ei tundnud. 1980. aastate lõpus jälitas tema meeskond vähktõve geeni DNA osas, mis ei kodeerinud ühtegi valku. "Nii et me viskasime projekti minema, " ütleb Croce. Nüüd teab ta, et geen oli mikroRNA. "Erapooletus, " ütleb ta, "on halb, halb asi."
Sylvia Pagán Westphal on Bostonis elav kirjanik, kelle põhitegevuseks on geneetika, bioloogia ja meditsiin.
"Muutame dogmat", mis puudutab seda, mida teadlased usuvad inimese DNA-sse, ütles teadlane George Calin (tema Texase Ülikooli labori ülikoolis). Kuid tema murranguline töö Croce'iga algas halvasti. Seal polnud "midagi hullemat", naljatab ta. (Robert Seale) 
Tavapärane tarkus leidis, et ainult tohutu DNA osa võib geenina toimida. Tähelepanuta jäetud geneetilise olemi avastamine on seda vaadet üllatav. Croce "oli uimastatud." (Greg Ruffing / Redux) 
Molekulaarbioloog Gary Ruvkun. (Jared Leeds) 
Arengubioloog Victor Ambros. (Jared Leeds) 
Mikroskoopilise ussi mutante uurides tuvastasid Gary Ruvkun ja Victor Ambros geeni, mis oli võimatult väike. "Olime põnevil, et leidsime midagi uut, " ütleb Ambros, "ja siis olime hämmingus." (Fotouurijad, Inc.) 
Tänu hiljutistele uuringutele on selge, et mikroRNA-d aitavad muuta mõned rakud pahaloomuliseks (roosad leukeemiarakud tervete punaste vereliblede keskel). Nüüd loodavad teadlased kasutada geneetilist materjali vähktõve diagnoosimise ja ravi parandamiseks. (© Virginia ülikooli rektor ja külalised 2009) 
Croce'ile (kodus Ohios) meeldib lõuendit osta isegi enne, kui ta teab, kes need maalinud on. "Tema kunstikogu on sama eksperimentaalne, mis tema teadusel, " ütleb kolleeg. (Greg Ruffing / Redux) 
MikroRNA tööl : tüüpiline geen on pikk DNA osa, mille topeltheeliksis asuvad sammud on keemilised alused; geen kodeerib Messenger RNS-i, mis juhib määratud valgu ehitamist. MikroRNA geen kodeerib suurt RNA-d, mis võib kinni jääda Messenger MNA osaga, lülitades välja valkude komplekteerimise. (5W infograafika)
