HANS JÖRNVALL. Ich glaube, wir sollten versuchen, anzufangen.
Es ist 9:00 Uhr und ich heiße Sie alle zum Beginn der diesjährigen Vorträge herzlich Willkommen.
Es gibt bereits bei unserem ersten Vortrag eine kleine Änderung, denn Sir John,
der als dritter Redner hier bei uns sein sollte, konnte nicht kommen.
Daher haben wir die folgende Entscheidung getroffen:
Die drei übrigen Vorträge werden um jeweils etwa 5 Minuten verlängert.
Außerdem werden wir nach dem ersten Vortrag ein Experiment wagen und eine Fragerunde mit dem Publikum anschließen.
Und mit diesen Fragen und der Verlängerung der Reden werden wir zu unserem normalen Zeitplan zurückkehren.
Wir werden nicht alle Vorträge mit einer Fragerunde beschließen,
aber da der erste Vortrag von unserem jüngsten Nobelpreisträger vom letzten Jahr gehalten wird,
haben wir uns entschieden, die Runde nach dem ersten Vortrag zu machen.
Und nach dem ersten Vortrag und dieser Fragerunde gibt es außerdem eine Kaffeepause.
Wir machen also Kaffeepause zwischen 10:05 Uhr und 10:40 Uhr.
Wir machen dann anschließend 10 Minuten früher weiter, damit auch der zweite und dritte Sprecher zu ihrer Verlängerung kommen.
Damit sind wir dann auch bereit anzufangen.
Der erste Sprecher ist Professor Craig Mello von der University of Massachusetts, der Medical School in Worcester, USA.
Er bekam den Preis, wie ich gerade sagte, letztes Jahr.
Er bekam ihn für die „Entdeckung der RNA-Interferenz – Gensilencing durch Doppelstrang-RNA“.
Bitte, Professor Mello.
Danke.
CRAIG MELLO. Danke, danke Hans.
Es ist eine Freude und eine wirklich große Ehre hier zu sein.
Ich freue mich schon auf die Gelegenheit,
viele Gespräche und Diskussionen mit allen Anwesenden hier im Laufe der nächsten paar Tage zu führen.
So, lassen Sie mich fortfahren und mit meinem Vortrag beginnen.
Ich habe meinen Vortrag ein wenig umbenannt:
„RNAi, neue Gedanken zur Genregulation, Evolution und Medizin, oder wie ein Wurm fünf Nobelpreise für Medizin gewann“.
Ich fahre also fort und beginne meinen Vortrag mit einer etwas ungewöhnlichen ersten Folie hier.
Ich weiß nicht, ob Sie – könnten wir etwas weniger Licht haben?
Das sind Dick Cheney und ich im Weißen Haus.
Wenn Sie einen Preis wie diesen verliehen bekommen, besteht einer der besonderen Vorteile darin,
dass man Führungspersonen des Landes oder Leute auf der ganzen Welt trifft, die eine wichtige Rolle in der Politik spielen.
Könnten Sie die Bühne ein wenig abdunkeln?
Ich glaube, es ist zu hell.
Können Sie das gut erkennen?
Sie sehen, dass ich nicht sehr dicht bei ihm stehe.
Seine Wählergunst in den USA liegt zurzeit bei etwa 7 %, er ist der Vizepräsident, aber Viele denken, er ist der kluge Kopf.
Wichtig jedoch, und der Grund, warum ich dies zeige, ist, es ist sehr wichtig, zu wählen
und sich in die Politik einzubringen, wissen Sie, egal, ob Sie ihn gewählt haben oder nicht.
Nun, wenn Sie in Ihrem Land nicht wählen können, und einige können das wahrscheinlich nicht,
dann ist es sicherlich wichtig, jeden aufzuklären, mit dem man spricht, Leute darüber aufzuklären, was in der Welt vor sich geht.
Sprechen Sie mit Leuten, das ist sehr wichtig.
Und eines der Themen, die ich für wichtig halte, und das wir hier diskutieren sollten,
ist, ob es vielleicht klug ist, die Treffen in Lindau zukünftig immer interdisziplinär abzuhalten.
Denn ich glaube, eines der Dinge, die in der Wissenschaft gerade vor sich gehen, ist, dass sie bereits sehr interdisziplinär ist.
Biomedizin zum Beispiel hängt stark von Physik und Chemie ab, glaube ich.
Aber auch politische Themen sind sehr wichtig.
Daher halte ich es für sehr wichtig, an der Universität und auch bei Veranstaltungen wie dieser
einen sehr interdisziplinären Fokus zu haben, um zu versuchen, den Dialog in Gang zu bringen.
Ich ging nach Washington DC in der Hoffnung, der Bush-Regierung mitteilen zu können,
wie wichtig RNA-Interferenz als Technologie ist und wie gut es zum Genomsequenzierungsprojekt passt,
und wie beides zusammen, gemeinsam mit anderen großartigen Technologien,
eine wirkliche Veränderung in der Art und Weise herbeiführen, wie wir Medizin handhaben und praktizieren.
Und wie sich dadurch viele Gelegenheiten für neue Arten von Medizin ergeben,
die Verknüpfung von menschlichen Krankheiten mit der Genetik.
Leider kam es nur zu einer sehr kurzen Zusammenkunft und einem Händeschütteln im Weißen Haus.
Ich wollte ihnen mitteilen, dass die RNAi unter ihrer Regierung entdeckt wurde,
dass die Genomsequenzierung unter ihrer Regierung fertiggestellt wurde.
Und ich glaube, ich werde trotzdem noch einmal hingehen und erneut mit ihnen reden, falls sie zuhören.
Aber wie Sie wissen, hatten wir glücklicherweise einen Wechsel im Senat,
im Haus kürzlich in den USA und politisch ändern sich die Dinge definitiv.
Dies sind Ed Kennedy und ich zusammen bei einem Besuch des Kongresses, der kürzlich stattfand.
Es gibt eine Menge Hoffnung, glaube ich, dass sich die Dinge in den USA in naher Zukunft ändern werden
und das Land anfängt, wieder mehr in die Wissenschaft zu investieren.
Im Moment, was Sie vielleicht nicht wissen, gibt es in den USA kaum finanzielle Unterstützung für medizinische Forschung.
Nun möchte ich Ihnen diese Folie, das sind Andrew Fire und ich, aus mehreren Gründen zeigen.
Erstens, wenn es Andy nicht gäbe, wäre ich heute nicht hier.
Er ist ein toller Kollege und ein großartiger Freund.
Wir haben zusammen gearbeitet an unserer Wissenschaft und haben nicht miteinander konkurriert.
In der Tat begann unsere Zusammenarbeit Ende der achtziger Jahre.
Damals konzentrierten wir uns darauf, DNA in den Organismus einzuschleusen,
den wir beide lieben und mit dem wir arbeiten, ein winziger Wurm.
In der nächsten Folie zeige ich Ihnen ein Bild.
Aber der Wurm ist so klein, ungefähr von der Größe eines Kommas auf einer Druckseite.
Um die DNA in dieses Tier zu injizieren, mussten Andy und ich uns Wege ausdenken,
die Nadel unter dem Mikroskop in dieses winzige Tier einzuführen.
Und natürlich war das etwas, was noch nie zuvor getan worden war.
Wir arbeiteten also zusammen – eigentlich arbeiteten wir zuerst unabhängig voneinander –
aber nachdem wir uns besser kennengelernt hatten, begannen wir, Ideen auszutauschen.
Denn es war sehr schwierig, sich in diese neue Technik einzuarbeiten und herauszufinden,
wie man mit diesem sehr kleinen Tier umgehen und effizient eine Injektion in dieses Tier durchführen könnte.
Zusammen beschrieben wir einen Umwandlungsprozess zum Einschleusen der DNA, der sehr, sehr gut funktionierte.
Und es machte wirklich eine Menge Spaß, mit Andy zu arbeiten.
Und der andere Grund, warum ich diese Folie mag ist,
weil wir nicht – was wir hier machen ist, natürlich sind wir auf der Bühne – weil wir nicht sprechen.
Sie können erkennen, dass Andys Mund geschlossen ist, genau wie meiner.
Wofür wir den Preis aber wirklich verliehen bekamen, war dafür, dass wir miteinander redeten,
dafür, dass wir unsere Ideen austauschten.
Und dafür, dass wir keine Angst hatten, dafür, dass wir uns vertrauten und keine Angst davor hatten, ausgenutzt zu werden.
Und ich glaube, das ist etwas, das wir häufiger brauchen, viel mehr Offenheit und Bereitschaft, Ideen auszutauschen.
Danke.
Nun, hier sehen Sie C.elegans, wie er im Labor in einer Kulturschale hin und her schwimmt.
Diese Tiere sind äußerst schön.
Wie Sydney Benner bemerkte, als er diesen Organismus für seine Studien auswählte, sie sind im Wesentlichen durchsichtig.
Man kann also gerade durch dieses Tier hindurchsehen und alle Zellen darin erkennen und alle möglichen Details.
Und was bei diesen Tieren noch so unglaublich ist, ist die Tatsache,
dass sie in Bezug auf ihre zelluläre Komplexität so einfach sind.
Sie bestehen aus lediglich 1.000 Zellen im Vergleich zum Menschen mit seinen 10 Billionen Zellen.
Sie bilden also ein sehr elegantes System.
Aber wenn Sie mit Leuten über Würmer sprechen, wie etwa, sagen wir, mit meinen Nachbarn in Shrewsbury, Massachusetts,
wo ich wohne, sind sie immer, wissen Sie, sie sind immer sehr nett zu Anfang:
Oh, Sie arbeiten an einer Medical School, wie nett.
Woran arbeiten Sie?
Würmer?
Und dann werden ihre Augen, na sagen wir glasig.
Warum sollte sich jemand an einer Medical School mit Würmern beschäftigen?
Sie konnten es einfach nicht begreifen.
Und dann, dank des Telefonanrufs von Hans, hören plötzlich meine Nachbarn,
wenn ich Ihnen erzähle, dass ich an einem Wurm arbeite, sie hören mir tatsächlich zu.
Und ich glaube, das war, wenn überhaupt etwas, das Befriedigendste seit dem 2. Oktober,
nämlich meinen Nachbarn tatsächlich etwas über Würmer und Evolution erzählen zu können und sie hören zu.
Warum also haben sich Würmer als so wichtig erwiesen?
Und Hefe, was das betrifft, hat sich als so wichtig für die menschliche Biologie und Medizin erwiesen.
Und genau das ist etwas, das die Allgemeinheit nicht zu schätzen weiß, insbesondere in Amerika.
Ich glaube, in Europa und Asien ist das kein so großes Problem.
Und um diese Frage nun zu beantworten, gehe ich ganz weit zurück bis zum Urknall.
Ich habe diese Folie von John Mather geborgt, den ich ganz gut kennengelernt habe,
auch er bekam 2006 den Preis für Physik zusammen mit George Smoot.
Als wir zusammen in Stockholm waren, fragte uns die Presse dauernd:
Was hat Ihre Entdeckung mit Ihrer Entdeckung gemeinsam?
Sie wissen, sie haben den Urknall entdeckt, wir die RNA-Interferenz.
Wie bringt man diese beiden Dinge in Zusammenhang?
Das ist eine ziemliche Herausforderung.
Aber was sie taten war, sie verwendeten einen Satelliten mit Namen COBE, um die kosmische Hintergrundstrahlung zu kartieren,
die im Weltraum überall zu finden ist.
Und das ist die Karte, die sie erstellt haben.
Sie erkannten, dass, egal, wohin man im Weltraum schaut, es ein bisschen übrig gebliebene Strahlung gibt.
Sie bestimmten die Temperatur in diesem Spektrum und berechneten daraus,
dass der Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren stattgefunden haben muss.
Und daher fiel uns der Zusammenhang ein, oder das ist, glaube ich, etwas,
worüber es sich nachzudenken lohnt, dass Leben auf kosmischer Ebene existiert.
Das Leben auf diesem Planeten entstand vor ungefähr 4 oder 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren.
Während der Zeit, in der sich das Leben auf diesem Planeten entwickelte,
in der Tat gerade seit den gemeinsamen Vorfahren von Pflanzen und Tieren,
hat sich die Galaxie, in der wir uns befinden, etwa vier Mal um die eigene Achse gedreht.
Das Leben selbst ist bemerkenswert aufgrund seiner Dauerhaftigkeit und der Tatsache,
dass es wirklich auf kosmischer Ebene existiert.
Lassen Sie uns daher einen kleinen Ausschnitt aus der Geschichte des Lebens betrachten.
Hier sehen Sie den gemeinsamen Vorfahren von Würmern und Menschen.
Auf dieser Folie zeige ich den Planeten Erde während eines so genannten „Schneeball Erde“-Ereignisses.
Es gibt geologische Anzeichen in den Felsen, in der Erdkruste, für Vereisungen dieses Ausmaßes,
bei der die Erde bis hinunter zum Äquator vollständig mit Eis bedeckt war.
Und aus biologischer Sicht ist das, glaube ich, ein sehr interessantes Konzept,
aufgrund der Frage, welche Auswirkungen diese Art von Ereignissen auf die gemeinsamen Vorfahren von Würmern und Menschen hätte.
Hier haben wir also den gemeinsamen Vorfahren,
ein anspruchsvoller, wirklich guter, kleiner Organismus mit allen möglichen Fähigkeiten.
Es gibt Hox-Muster, es passieren alle möglichen faszinierenden Dinge da drinnen, wie RNA-Interferenz, funktioniert einfach prima.
Aber er hat ein großes Problem:
Auf der Erde selbst gibt es kein Land.
Wo also soll der kleine Kerl leben?
Entweder Hydrothermalquellen oder vielleicht kleine Risse im Eis, im Meer.
Diese Art von Ereignis fand tatsächlich zwei Mal statt und beide Male kam es zu massivem Aussterben.
Es gab also Hinweise auf ein Aussterben hier und ein Aussterben hier.
Und dann, direkt nach dem Ereignis, gab es das biologische Pendant zum Urknall.
Es gab die kambrische Artenexplosion.
Und ich glaube nicht, dass es von biologischer Seite je eine adäquate Erklärung für die kambrische Explosion gab.
Aber ich glaube aus geologischer Sicht stellen diese Eiszeitereignisse
vielleicht eine sehr verlockende mögliche Erklärung dar, bei der…, was hier geschah, war letztlich, das Eis schmolz,
die Erde wurde wieder bewohnbar, die Landmassen und die flachen Meere um das Land herum wurden bewohnbar
und es gab diese wirklich erstaunliche Vervielfältigung des Lebens.
Das rasche Auftauchen verschiedener Tiergruppen, darunter auch die Gruppe, aus der der Mensch hervorging,
und die Gruppen, aus denen die Nematoden hervorgingen.
Und wenn Sie weiter zurückgingen, befände sich der Ursprung der Pflanzen und Tiere
in der Tat dort unten am unteren Rand der Seite.
Aber Pflanzen und Tiere verfügen alle über RNAi und das ist die Sache, die, glaube ich, sogar meine Nachbarn begreifen.
Wissen Sie, sogar die Leute, die keine Ahnung von Biologie haben, sie haben Angst, dass:
Oh, wir sind doch nicht wirklich mit den Affen verwandt.
Sie begreifen es tatsächlich.
Und ich glaube, das liegt auch zum Teil an dem Präsidenten, den wir in den USA gehabt haben, dass die Leute das nun akzeptieren.
Aber tatsächlich sind wir immer noch – wissen Sie, wie Nietzsche sagte,
wir haben uns vom Wurm zum Menschen entwickelt, aber Vieles in uns ist eigentlich immer noch Wurm.
Und ich glaube, das ist ein wirklich wichtiger Aspekt dessen, was ich als Biologe tun kann,
um die Botschaft unserer gemeinsamen Abstammung rüberzubringen.
Wir sind nicht nur mit Würmern verwandt, sondern jeder in diesem Saal ist eng, eng mit jedem anderen hier verwandt.
Daher muss die Menschheit diese nationalistischen Schranken überwinden und anfangen,
einander als Brüder und Schwestern zu betrachten.
Nun, hier sehen Sie, womit sich die kleinen Würmer manchmal in ihrer richtigen Umgebung auseinandersetzen müssen.
Es stellt sich heraus, dass es Hunderte von kleinen Pilzen gibt, die im Boden leben und sich von Würmern ernähren.
Und sie haben sogar diese kleinen Fallen ersonnen, wie diese hier,
in der Sie diese arme Nematode erkennen können, die hier eingefangen wurde.
Ich werde Ihnen diesen kleinen Film zeigen, in dem Sie den tatsächlichen Vorgang sehen können.
Dies sind bereits gefangene Würmer.
Aber beobachten Sie diesen hier.
Er schwimmt hier durch und sie schließt sich einfach um seinen Schwanz.
Hier, sehen Sie sich auch diesen an, da kommt gerade ein anderer Wurm heran.
Das sind die Gefahren, denen sie in der Umwelt natürlicherweise ausgesetzt sind.
Diese Tiere begegnen allen möglichen Räubern.
Und hier, sie hat sich gerade geschlossen.
Ich weiß nicht genau, wie der Pilz die Nematode wahrnimmt.
Aber er hat einen Auslösemechanismus, der auf Bewegung anspricht.
Und wenn das geschieht, wird der Wurm gefangen.
Und dann sendet der Pilz Hyphen in den Körper des Tieres und verdaut es von innen heraus, ein schreckliches Schicksal.
Und dieses Drama wiederholt sich jeden Tag, während Sie zur Arbeit laufen.
Es gibt 10 hoch 9 Würmer pro Kubikmeter Boden.
Und wir nehmen nicht einmal wahr, dass sie jeden Tag ums Überleben kämpfen.
Viele von Ihnen haben diesen Film gesehen.
Tatsächlich habe ich mit mehreren Studenten aus China gesprochen, ich glaube, jeder in China hat jetzt meine Rede gesehen.
Das also ist – sollte sie sein – meine lustige Folie.
Ich muss warten, bis CBS News eine weitere Dokumentation oder so etwas über RNAi dreht,
denn sie liefern solch großartiges Material.
Das ist die 15-Sekunden-Erklärung von CBS News darüber, wie RNAi funktioniert.
Schauen Sie genau hin.
Hier ist die Doppelstrang-RNA.
Hier sind die schadhaften Gene.
Ich sehe, dass manche von Ihnen das noch nicht gesehen haben, ich habe das schon so oft gezeigt, ich liebe es einfach.
Viele Leute wussten nicht, dass schadhafte Gene wie Käse-Flips aussehen.
Und wahrscheinlich haben Sie auch nicht gewusst, dass RNA tatsächlich kauen kann.
Aber das ist der Grund, warum Andrew Fire und ich wussten, dass wir diesen Mechanismus entschlüsseln mussten.
Es war so ein spannendes Problem.
Ich komme am Ende darauf zurück, es gibt ein paar Elemente hieraus, die tatsächlich stimmen.
Und ich glaube, was tatsächlich interessant ist,
ist, dass – auch wenn die Gene natürlich nicht wirklich wie Käse-Flips aussehen –
dass RNA, RNAi die chromosomale Ausschaltung von DNA lenken kann.
Wenn man Tetrahymena als Beispiel betrachtet, bei denen die RNA Chromatinänderungen steuert,
die dann von Enzymen erkannt werden,
die die Spaltung der DNA und die Eliminierung der DNA während der Entstehung des Makronukleus in Tetrahymena katalysieren.
Die weitere Besonderheit ist natürlich, dass sie dies als aktiven Mechanismus dargelegt haben.
Darauf komme ich gleich zurück.
Das ist ein anderer Film von NOVA.
(Film wird gezeigt)
In diesem Fall ein weiterer, netter kleiner Film.
Er stammt von NOVA scienceNOW und der Film selbst dauert 15 Minuten, also ein ganzes Stück länger als der CBS-Ausschnitt.
Es ist tatsächlich ein ziemlich netter Film,
denn er vermittelt sogar Kindern das Konzept der RNA-Interferenz als Überwachungsmechanismus,
der in diesem Fall virale Gene ausschalten kann.
Und es gibt deutliche Hinweise, dass in vielen verschiedenen Organismen RNAi diese Funktion erfüllen kann.
Aber selbst meine sieben Jahre alte Tochter glaubt nicht, dass es in jeder Zelle einen Polizisten gibt,
daher glaube ich, dass dies eine sichere Analogie oder Metapher ist, wenn Sie so wollen.
Die CBS-Metapher dagegen ist, glaube ich, ein bisschen pseudo-wissenschaftlich und es könnten Leute tatsächlich glauben,
dass die RNA kauen kann, und das könnte schlecht sein.
Aber diese mag ich sehr.
Nun, hier ist ein weiterer Film, er ist von Nature.
Dieser ist wie die Star-Wars-Version.
Wir fliegen in den Kern der Zelle hier und jetzt fliegen wir die DNA entlang.
Die DNA liegt hier ganz als supercoiled DNA vor.
Und nun wird sie geöffnet und die Polymerase kommt hinzu und fängt an, eine Boten-RNA zu erstellen.
Dies ist der Vorgang der Transkription.
Dieser Film ist sehr hilfreich für Gymnasiasten oder Laien, die sich mit den Grundlagen der Biologie nicht auskennen.
Das ist das Capping der Boten-RNA.
Dies hier ist die RNA während des Spleißens.
Jetzt wird sie aus dem Kern herausgebracht, das ist Polyadenylierung.
Und die mRNA verlässt den Kern, hier kommt sie.
Jetzt ist ein Wissenschaftler dabei, die RNA in die Zelle zu injizieren.
Wenn Sie zuschauen, werden sie es sehen.
Oh, hier ist das Ribosom, das mithilfe der Boten-RNA das Protein herstellt.
Hier sehen Sie den Wissenschaftler, der die Doppelstrang-RNA injiziert, das sollte eine A-Helix sein, nicht das.
Sie wird geschnitten, das ist Dicer, die schneidet wie...
Jetzt, hier ist das Slicer-Enzym oder Argonaut und das verschwindet wieder, es kaut nicht, keine Angst.
Und das Tolle daran ist, es kann – dieser Proteinkomplex findet
mithilfe der Sequenzinformation hier die perfekten Übereinstimmungen.
Und das geschieht katalytisch, er kann also weiter und weiter und weiter machen und Tausende von Transkripten stilllegen.
Das ist wirklich bemerkenswert.
Eine Möglichkeit, wie ich RNAi den nicht mit der Materie Vertrauten gerne beschreibe, ist:
Stellen Sie sich vor, es gäbe das Internet, aber keine Möglichkeit darin zu suchen,
keine Suchmaschinen, kein Google, keine Möglichkeit, etwas zu finden.
Genau so stelle ich mir Ihr Genom vor, wenn es keinen Mechanismus wie RNAi hätte.
RNAi verwendet eine kleine Suchsequenz, eine kleine Sequenz, genau wie das,
was sie in das Fenster Ihres Google-Browsers eingeben würden, um Gene oder Sequenzen,
mRNA oder sogar DNA in der Zelle zu finden und zu regulieren.
Und das Wunderbare an diesem Mechanismus ist, er kann verwandte koordinieren – die Regulation verwandter Gene,
die über mehrere Orte im Genom verteilt sind.
Der Grund, warum wir RNAi untersuchen wollten, war der, dass wir feststellten, dass es bemerkenswert wirksam war.
Und wirklich, wenn man dem Wurm RNA injiziert, war das Erste, was wir bemerkten, dass der Silencing-Effekt vererbt werden kann.
Er konnte mittels einer Nachkommenschaft weitergegeben werden, die den Silencing-Effekt trug,
und nach einer ganzen Generation Nachkommen mit diesem Effekt erzeugte.
Und er konnte sogar über den Samen weitergegeben werden
und Nachkommenschaft auch nach einer weiteren Folgegeneration mit diesem Effekt ausstatten.
Und wenn man die entsprechenden Nachkommen selektiert,
kann dieser Silencing-Effekt in C.elegans anscheinend endlos vererbt werden.
Dies zu verstehen interessiert uns weiterhin sehr,
denn diese langfristige Vererbung muss, aller Wahrscheinlichkeit nach, eine Art Veränderung auf Chromatinebene widerspiegeln.
Es ist außerdem systemisch, da sich nämlich die injizierte RNA im gesamten Tier verbreiten kann.
So kann man RNA zum Beispiel in den Darm einbringen und der Silencing-Effekt kann in der Keimbahn beobachtet werden.
Es gibt also eine Möglichkeit, wie sich diese RNA-Moleküle von Zelle zu Zelle bewegen können.
Und darüber müssen wir noch eine ganze Menge lernen.
Als wir diese Phänomene bemerkten, stellten wir fest, dass es in dem Tier eine aktive Reaktion gab.
Wie schon gesagt, die Filme, die ich gezeigt habe, enthalten alle einen aktiven Prozess.
Entweder der Polizist oder die kauende RNA, es gibt eine Reaktion in dem Tier auf die Doppelstrang-RNA.
Und da scheint es zum Beispiel einen Transportmechanismus zu geben,
den Silencing-Effekt selbst und dann den Amplifikationsmechanismus oder den Vererbungsmechanismus.
Und viele dieser Schritte verstehen wir noch nicht.
Aber als wir anfingen, uns damit in C.elegans zu beschäftigen, gab es einen offensichtlichen Ansatz,
mit dem man versuchen könnte, diese Mechanismen zu verstehen.
Nämlich die Verwendung von Genetik.
Der Erste, der sich mit der Genetik der RNA-Interferenz beschäftigte, war der Japaner Hiroaki Tabara in meinem Labor.
1997, Anfang 1998, griff er auf einen sehr eleganten Versuchsaufbau zurück, in dem er Tiere mutagenisierte
und sie dann auf eine Bakterienkultur aufbrachte, die ein essenzielles Wurmgen exprimierte.
Nun reagieren die Würmer so empfindlich auf Doppelstrang-RNA,
dass sie sie mit dem Futter aufnehmen können und es in der Folge zur Stilllegung kommt.
Eine Stilllegung, die so wirksam ist, dass man jedes Ei im Wildtyp des Wurms abtötet,
wenn man ein essenzielles Wurmgen als Target nimmt.
Man kann zum Beispiel ein für die Embryogenese erforderliches Gen ausschalten,
indem man dieses Tier mit Bakterien füttert, die die Doppelstrang-RNA exprimierten.
Sie fressen die Bakterien, sie schalten das Gen aus, keines der Eier wird reif.
Also überlegte sich Hiroaki eine sehr einfache Untersuchung, bei der er einfach nach Tieren Ausschau hielt,
die nach zwei Generationen lebensfähige Nachkommen hatten, und dadurch fand er jede Menge interessanter Gene,
die am RNAi-Mechanismus beteiligt sind.
Ich mache jetzt einen großen Sprung, denn ich weiß, ich habe heute nicht so viel Zeit, und erzähle Ihnen von dem Polizisten.
Das Polizistengen war – zufällig – das erste Gen, das Hiroaki identifizierte.
Er nannte es RNA Deficient Gen Nr. 1 oder RDE-1.
Und es wird jetzt Argonaut genannt, nach dem ersten Pflanzengen aus dieser Familie,
das als Entwicklungsdefekt in Pflanzen identifiziert wurde.
Das Enzym wird hier in seiner Proteinstruktur, Kristallstruktur,
die 2004 von Leemor Joshua-Tor und Ji-Joon Song hergestellt wurde, in grau dargestellt.
Was Sie hier sehen, ist die Guide-RNA, die Silencing-RNA und die Messenger-RNA-Basenpaarung
innerhalb dieser Einbuchtung des Enzyms.
Der Vorgang der Basenpaarung, der hier stattfindet, drückt die mRNA gegen das katalytische Zentrum.
Diese Domäne kodiert eine der RNase H verwandte Falte, die dann die mRNA abspaltet.
Diese wird dann entsorgt und die siRNA darf weitermachen und weitere Gene stilllegen.
Wir nennen diese short interfering RNA oder siRNA.
Sie kann mehrere Reaktionen wie diese katalysieren.
Das Lustige an diesem RNAi-Bereich ist, dass die Leute,
die sich damit beschäftigen, offensichtlich zu viel fernsehen, insbesondere das Spätabendprogramm.
Wahrscheinlich laufen spät abends, wenn sie vom Labor nach Hause kommen,
nur diese Sendungen mit viel Werbung für so Dinge wie das Ginsu-Messer.
Denn wir haben das vorgeschaltete Enzym Dicer genannt und dieser hier Slicer, es schneidet also in Würfel und Scheibchen.
Und wenn Sie aus Amerika sind, dann haben Sie diese Werbung gesehen, in der man Ihnen dieses Messer verkauft,
das auf alle erdenklichen Arten schneidet.
Komisch an dieser Werbung ist aber, dass sie immer endet – wenn Sie gerade vorhaben, das Messer zu kaufen,
sagen sie immer, dass dazu noch mehr gehört, dann versuchen sie, Ihnen die Steakmesser zu verkaufen, die dazu gehören.
Und so in etwa ist das auch mit der RNAi.
Immer, wenn Sie denken, dass es nicht noch toller werden kann, geschieht etwas sehr, sehr Interessantes und so in der Art war es.
Wir klonten RDE-1 1999.
Und für Andy und mich war das ein euphorischer Moment.
Davor war die Tatsache, dass Doppelstrang-RNA Gensilencing auslösen könnte nur Phänomenologie.
Sie war interessant, aber wir waren nicht sicher, ob es konserviert sein würde oder einfach nur eine Wurmgeschichte war
oder ob andere Tiere dieselbe Art von Reaktion zeigen würden.
Aber als wir RDE-1 klonten, fanden wir heraus, dass es ein stark konserviertes Gen mit vielen Homologen war.
Und das ist einfach die Ahnentafel der RDE-1-verwandten Proteine in den verschiedenen Tieren.
Das sind also Wurm-Homologe hier in rot, das sind andere Wurm-Homologe da drüben und weitere Wurm-Homologe dort.
Nun, es stellte sich heraus, dass Menschen acht Kopien des RDE-1-Gens haben,
hier sind vier und dort drüben sind vier menschliche Gene.
Wenn Sie das hier betrachten, sehen Sie, dass die schwarze Gruppe der Argonautenproteine der älteste Zweig der Familie ist.
Diese weisen sogar Pflanzen-Homologe in dieser Region dort drüben auf.
Aber es gibt Tiere – beinahe alle vielzelligen Tiere haben zwei Familien:
diese hier und diese hier, die wir als die Piwi-Familie der Argonautenproteine bezeichnen.
Die gemeinsamen Vorfahren von Würmern und Menschen hatten also zumindest bereits zwei Argonautengene.
Als wir RDE-1 klonten erhielten wir aufgrund der Genomsequenzen all diese anderen Informationen.
Und das ist das Wunderbare und die Macht dieses genomischen Zeitalters, in dem wir uns befinden.
Man klont ein Gen in einem Modellorganismus wie C.elegans
und plötzlich hat man alle Gene in allen Organismen, die jemals sequenziert wurden.
Aber dies erlaubte es uns, die Frage zu stellen:
Was machten alle diese stark konservierten Gene?
Und daher schaltete Alla Grishok diese beiden Gene im Labor aus und analysierte den Phänotyp.
Um Ihnen einen Eindruck zu vermitteln, wie spannend ihre Entdeckung war,
muss ich Ihnen ein bisschen was über die Arbeit von Victor Ambros erzählen.
1993 veröffentlichte Victor einen Artikel, in dem er ein kleines Gen, das lin-4-Gen, beschrieb.
Das lin-4-Gen hat diese sehr interessante Eigenschaft, sich zu einer haarnadelartigen Struktur zu falten.
Und Victor beschrieb zwei Formen des lin-4-Produkts.
Eines ist eine aus 70 Nukleotiden bestehende Vorläuferform, das diese Haarnadelform annimmt,
und das andere eine aus 21 Nukleotiden bestehende RNA.
Das ist also ein natürlich vorkommendes Wurmgen, von dem man herausfand,
dass es ein anderes Wurmgen, lin-14 genannt, reguliert, das von Gary Ruvkuns Gruppe analysiert wurde.
Zusammen fanden Victors und Garys Gruppen…, zusammen fanden Sie heraus,
dass lin-4 als negativer Regulator für ein Gen, lin-14, fungiert, das komplementäre Sequenzen in seiner 3’-UTR besitzt.
Das war das erste Gen, das wir jetzt als microRNAs bezeichnen, dies war die erste microRNA.
1993 war das einfach eines dieser komischen Dinge, die Würmer so machen.
Und tatsächlich bekam Victor 1994 keine Anstellung in Harvard,
obwohl er das Jahr zuvor gerade diese spannende Entdeckung gemacht hatte.
Alle waren überrascht.
Tatsache aber ist, dass es eine starke Voreingenommenheit gab, dass dies einfach eine ungewöhnliche Sache war,
die bei Würmern vorkommt, aber mit dem Menschen vielleicht gar nichts zu tun hat.
Aber zwischen damals und 2000 geschah etwas.
2000 klonte die Gruppe von Gary Ruvkun das let-7-Gen.
Und zwischen 1993 und 2000 hatten wir genügend menschliche DNA sequenziert,
dass man – Garys Gruppe suchte und fand ein perfektes Homolog des let-7 in der Sequenz des Humangenoms.
Die gesamten 21 Nukleotide im Menschen sind also identisch mit den 21 Nukleotiden im Wurm.
Und tatsächlich fanden sie heraus, dass jedes vielzellige Tier ein let-7-Gen besitzt.
Und auch hier scheint let-7 Ziele durch Interaktion mit der 3’-UTR zu regulieren.
Aber was uns noch fehlte…, trotz der Tatsache, dass diese ungefähr dieselbe Länge aufweisen wie siRNAs, blieb die Frage:
Wie hängen die Synthesewege wirklich zusammen?
Ist der Syntheseweg der RNAi mit dem der microRNA verwandt oder nicht?
Und Allas Ergebnis ließ zum ersten Mal vermuten, dass die beiden Synthesewege verwandt sind.
Und sie konnte zeigen, dass Mutationen in Dicer und Mutationen in diesen konservierten Argonauten
zu Defekten in der Synthese führen.
Hier ist der Wildtyp, aber wenn Dicer oder dieser Argonaut fehlen,
gibt es einen Defekt in der Synthese dieses Vorläufers und es sammelt sich weniger von dieser reifen Form im Tier an.
Der RNA-Interferenzmechanismus also, der an der Genstilllegung beteiligt ist,
– wir verwenden ihn versuchsweise, er spielt aber auch eine Rolle bei der Stilllegung der Transposons usw. –
spielt eine konservierte Rolle bei der Genregulation, bei der der Wurm doppelsträngige RNA herstellt,
indem er sie einfach durch reguläre Gene kodiert,
die dann in diese siRNAs umgewandelt werden und fortfahren können, ihre Ziele zu regulieren.
Das war sehr spannend.
Und jetzt wird es noch spannender, weil sich herausstellt,
dass diese microRNAs eine wichtige, entwicklungsbezogene Rolle spielen,
darunter gibt es auch einige sehr wichtige Zusammenhänge mit der Krebsbiologie beim Menschen,
darunter auch Zusammenhänge, bei denen die microRNAs an der Verhinderung der Zellteilung
und dem Unterdrücken von Krebs beteiligt sind, also eine Art tumorunterdrückende Rolle für die microRNA-Gene,
oder es sind „chimäre“ Gene, Gene, die die Zellteilung fördern.
Dies ist eine Abbildung aus dem Labor von Carlo Croce.
Es stellt sich heraus, dass dies verschiedene Patientenproben sind und dies ist ein Satz von etwa 100 microRNAs des Menschen.
Hier schauen sie sich das Genexpressionsprofil in verschiedenen Patientenproben auf dieser Achse an.
Und sie können erkennen, dass bestimmte microRNAs in manchen Tumoren hoch reguliert und in anderen runter reguliert sind.
Wie sich herausstellt, ist es durch Betrachtung dieser Profile tatsächlich möglich, Voraussagen darüber zu machen,
wie ein bestimmter Tumor auf eine Behandlung ansprechen wird.
Außerdem erweisen sich einige der microRNAs, bei denen man erkannt hat,
dass sie mit einem onkogenen Zustand korrelieren, als potenzielle Ziele, um das Tumorwachstum zu unterdrücken.
Und hier gibt es noch viel mehr.
Und ich glaube, daran arbeitet das Labor noch.
Ich zeige Ihnen ein paar Folien der Arbeit von Wai Fong, einem neuen Postdoc im Labor.
Was Sie hier sehen ist ein Gel, und dies sind tRNAs.
Wir sehen RNAs.
Und wenn Sie ganz nach unten, auf den Grund des Gels schauen, dort gibt es RNA-Spezies,
was alle bisher einfach für Abfall hielten.
Aber wie sich herausstellt, ist das genau die Stelle, an die die microRNAs wandern,
ganz hier unten, hier gibt es eine Bande, die bei diesen Mutanten fehlte, wie Wai Fong bemerkte.
Das sind die RNAi-Mangelmutanten.
Das hier ist Dicer, die für den Syntheseweg der microRNA erforderlich ist.
Und Sie erkennen, dass diese Bande hier vorhanden ist in Dicer…, sie ist im Wildtyp vorhanden,
aber sie fehlt in diesen Mutanten hier.
Das sind alles Mutationen eines Gens namens DRH-3, Dicer-Related Helikase 3.
Und es stellt sich heraus, dass diese siRNAs triphosphoryliert sind,
wohingegen Dicer, wenn sie diese RNA schneidet, aufgrund ihrer enzymatischen Wirkung ein Monophosphat am Ende erzeugt.
Triphosphate würden von einer Polymerase hinterlassen und wir glauben, dass diese siRNAs die Produkte einer Polymerase sind.
Diese Spezies hier, die microRNAs sind da,
aber es gibt auch eine andere Spezies kleiner RNA mit irgendeiner 3'-Modifikation und wir sind noch dabei, diese zu analysieren.
Hier sehen Sie ein Beispiel dafür, das sind was wir natürliche endogene kleine RNAs nennen.
Sie unterscheiden sich von microRNAs dahingehend, dass sie nicht durch eine haarnadelartige Struktur codiert sind.
Das ist ein Gen namens K02.
Im Wildtyp ist die mRNA für dieses Gen in geringer Konzentration vorhanden und es gibt eine Menge siRNA in Tieren des Wildtyps.
In den von Wai Fong analysierten Mutanten wird die Messenger-RNA jetzt in höherer Konzentration exprimiert
und die siRNA ist verschwunden.
Das sind also natürlich vorkommende Silencing-RNAs, die auf eines der wurmeigenen Gene abzielen, und wir wissen nicht warum.
Also hat Wai Fong eine Strategie entwickelt, um diese zu sequenzieren.
Das ist nur ein Beispiel dafür, aus Wai Fongs Sequenzierungsdaten, wie eine Karte dieser siRNAs aussieht.
Wir beginnen gerade damit, mit einem sehr hohen Durchsatz zu sequenzieren.
Kleine RNAs aus dem gesamten Genom des Wurms, um zu versuchen herauszufinden,
auf welche Gene diese natürlichen Silencing-RNAs abzielen.
Sie sehen, dass dieses bestimmte Gen mit diesem langen Namen hier
wahrscheinlich Hunderte – oder Tausende siRNAs in jeder Zelle hat, die auf das ganze Gen abzielen.
Und wir wissen nicht, wie diese generiert werden oder warum es sie gibt und wie sie im Tier funktionieren.
Wir wissen jedoch, dass aus den rund 6.000 siRNAs dieses Typs, die wir analysiert haben,
wir bereits 3.000 verschiedene Gene ausmachen konnten.
In den Proben, die wir bisher analysiert haben, bilden die meisten Gene nur für wenige siRNAs ein Ziel.
Daher glauben wir, dass sich dies als sehr wichtiger Regulationsmechanismus für die Gene im Wurm erweisen wird.
Ist das also eine weitere Wurmsache oder nicht?
Nun, das ist eine Maus und dies basiert – wir haben dieses Experiment gerade selbst in unserem Labor durchgeführt.
Aber letztes Jahr gab es drei oder vier Artikel über etwas, das als piRNAs bezeichnet wird.
Diese gibt es zuhauf in der Maus und die piRNAs sind eigentlich siRNAs mit 30 Nukleotiden, sie sind also länger als 21.
Sie sind 30 Nukleotide lang.
Sie kommen so häufig vor, dass sie ein leuchtendes Signal in mit Ethydiumbromid gefärbtem Gel bilden.
Es ist erstaunlich, dass niemand sie je zuvor bemerkt hat.
Wie sich herausstellt, interagieren sie jedoch mit der Piwi-Klasse, Argonauten.
Darum werden sie piRNAs genannt.
Und ihre Funktionen werden noch erforscht.
Sie scheinen eine Rolle bei der Transposon-Suppression zu spielen,
aber sie können auch noch eine grundlegendere Rolle bei der Genregulation spielen.
Sie können sie wahrscheinlich kaum erkennen, aber das ist die Bande, die Wai Fong analysiert hat.
Und es gibt Banden hier in der Maus, die eine ähnliche Intensität aufweisen.
Es gibt also noch jede Menge zu erforschen darüber, wie diese kleinen RNAs die Entwicklung regulieren.
Und ich komme jetzt am Ende meines Vortrags zurück auf dieses Konzept, wie die RNAs mit der DNA interagieren.
Hier ist die Doppelstrang-DNA.
Der Grund, warum ich diese Folie zeige, ist, mit der Entdeckung der DNA wurden die Molekularbiologen, glaube ich,
ein wenig übermütig.
Wir dachten, wir hätten herausgefunden, wie das Leben funktioniert,
wir dachten, wir würden verstehen, wie Informationen in uns selbst gespeichert werden.
Die DNA erklärt eine Menge, sie kann die mendelsche Aufteilung von Merkmalen erklären.
Und sie kann erklären, wie genetisches Material repliziert wird und wie Mutationen entstehen können.
Sie ist also ein sehr mächtiges Paradebeispiel, aber ich glaube, sie hat uns zu zuversichtlich gemacht.
Und ich glaube, RNAi bringt uns ein bisschen zurück auf den Boden der Tatsachen.
DNA sieht in der Zelle gar nicht so aus wie hier, sie ist eingehüllt und in diese Strukturen höherer Ordnung gefaltet.
Das ist eine 30-nm-Faser, dies sind die Nukleosome und hier sehen Sie ein Kristallstrukturmodell,
das die Histonproteine innen drinnen und die darum gewickelte DNA zeigt.
Das hier ist eine andere Abbildung, in der die DNA ungefähr zwei Mal herumgeht.
Und diese kleinen Schwänze ragen aus den Histonen hervor, und diese Schwänze, wie Sie vielleicht wissen,
bilden die Ziele für viele Arten der Regulation.
Sie können eine Rolle bei der Aktivierung oder Unterdrückung der Transkription der um diese Nukleosomen gewickelten DNA spielen.
Und diese Information, die aus Proteinen stammt, die diese Schwänze modifizieren, ist für mich sehr interessant,
denn es sieht so aus, als könnten siRNAs diese Modifikationen steuern,
indem Sie remodellierende Komplexe und Proteine zum Chromatin bringen, die diese Änderungen am Histonschwanz erkennen.
Aufgrund dieser Art der Interaktion zwischen dem Chromatin und der RNA
kann man sich die DNA mehr wie die Hardware eines Computers vorstellen.
Und die Proteine und die RNA, die regulieren, die mit diesen Histonschwänzen interagieren, sind wie die Software.
Die Analogie, auf die ich gerne hinweise, ist die, dass wir uns für differenziert halten, richtig?
Wir alle haben dasselbe Genom in jeder Zelle, aber Zellen verhalten sich unterschiedlich.
Nun, warum verhalten sie sich unterschiedlich?
Sie verhalten sich unterschiedlich, weil die DNA…, verschiedene Gene sind angeschaltet
und andere Gene sind abgeschaltet und sie sind sehr stabil an- und abgeschaltet.
Und das ist der Grund warum wir stabil differenzierte Lebewesen sind.
Etwas, woran ich im Moment sehr interessiert bin, ist ein Konzept, für das wir gerade überlegen,
wie es ich im Labor testen lässt, nämlich dass die Keimbahn selbst differenzieren kann,
und dass dieser Differenzierungsprozess es der Keimbahn gestattet,
sich ohne Änderung der zugrundeliegenden Nukleotidsequenz zu entwickeln.
Man könnte sich also vererbbare Änderungen auf dieser Ebene vorstellen,
die durch die Interaktionen mit siRNAs über viele Generationen beibehalten werden.
Wenn Sie zurückschauen auf die Geschichte, wie man vor der DNA über die Evolution gedacht hat
– und das geht tatsächlich zurück bis zur Jahrhundertwende – Weismanns Theorie der Vererbung, er nannte die Gene Biophoren.
Leider haben wir alle ein zu großes Faible für Jargon, daher war sein Wort für Gene Biophoren.
Aber er stellte sich Gene vor, die viele, viele Male pro Zellteilung repliziert werden konnten, nicht nur ein Mal.
Und sie konnten ungleichmäßig auf die Zellen aufgeteilt werden.
Er dachte, so ließen sich Differenzierung und Entwicklung erklären.
Und er brachte dieses Konzept der Biophoren auf, das nach Mendels Entdeckungen verworfen wurde.
Wenn Sie aber Weismanns Theorie lesen und überall dort,
wo er das Wort Biophore verwendete, Biophore durch siRNA ersetzen, funktioniert seine Theorie wunderbar.
Daher glaube ich, wir müssen einen Schritt zurückgehen und erneut über Evolution und Entwicklung nachdenken.
Darwin ging noch weiter als Weismann und brachte das Wort „Gemmules“ in Umlauf.
Und diese waren in der Lage, die somatischen Zellen zu verlassen
und in die Keimbahn einzudringen und dort erbliche Änderungen hervorzurufen,
die… ich sehe Hans aufstehen, das ist ein schlechtes Zeichen.
Daher fasse ich mich kurz.
Aber RNA könnte sein, RNAi, vielleicht sollten wir diese in RNA-Information umbenennen,
denn die RNA kann die Regulation der DNA steuern.
Nun, hier ist Hans.
Ich bitte ihn, mich jederzeit anzurufen.
Er ist übrigens derjenige, der den Anruf macht.
Also seien Sie nett zu ihm.
Hier sind Andy und seine Frau Rachel.
Das ist die Klasse von 2006, das sind John Mather und George Smoot dort drüben,
Orhan Pamuk, Rodger Kornberg, Ed Phelps, Muhammad Yunus und ein Vertreter der Grameen Bank.
Das ist nur ein Familienfoto mit meiner Tochter Melissa und Victoria, die auch hier auf der Veranstaltung sind.
Hier ist meine Frau, und sie erhält ein paar Ratschläge über Ökonomie auf dem Bankett.
Und hier gibt sie selbst ein paar Ratschläge.
Während des Banketts nannte Ed meine Frau eine Kommunistin – sie wuchs in Ungarn auf.
Und hier ist George, der mir den Urknall erklärt.
Und Sie erkennen, dass ich diesen glasigen Ausdruck im Gesicht habe, denn, wissen Sie,
ich denke, das ist eine nette Geschichte, aber glauben Sie mir, es gibt in dieser Geschichte noch eine Menge Geheimnisse.
Und hier ist Victoria, die ein paar Goldmedaillen einsammelt, das sind sehr nette Goldmedaillen, denn da drinnen ist Schokolade.
Und hier ist Vickie, wie sie mit mir tanzt, es war eine tolle Zeit dort.
Das ist die Gefahr einer dieser Preise, Sie können sehen, wie ich für einen Vorsitz am Nobelmuseum unterzeichne,
und Sie können erkennen, was mit meinem Körper geschehen ist, mein Kopf ist riesig und mein Körper ist sehr klein ausgefallen.
Das ist also eine der Gefahren.
Aber, und ich sage Ihnen, es gibt ein echtes Gegenmittel dagegen,
und ich ende einfach mit dieser Folie, das ist Tara Bean, 1998, das ist ihr Bild.
Bei ihr wurde ein Gehirntumor im dritten Stadium festgestellt aufgrund der Sehstörungen, die sie entwickelte.
Sie wuchs in meiner Heimatstadt auf, wir kennen ihre Familie, und sie wurde in dem Krankenhaus untersucht, in dem ich arbeite.
Leider verlor sie ihren Kampf gegen den Krebs.
Seit ihrem Tod haben wir eine Menge über die grundlegenden Mechanismen von Krebs gelernt.
Wir müssen noch sehr viel mehr lernen.
Wir arbeiten an einer Menge äußerst spannender Themen und es vergeht nicht ein Tag, sogar hier auf dieser Veranstaltung,
an dem ich nicht irgendeine E-Mail von jemandem bekomme, der sich um einen kranken Angehörigen sorgt,
jemand, der glaubt, dass ihm RNAi vielleicht helfen könnte.
Und leider lautet die Antwort immer noch, dass solche Heilbehandlungen vielleicht noch Jahre brauchen und sehr schwierig sind.
Daher müssen wir zurück an die Arbeit, sobald die Veranstaltung vorbei ist,
jeder muss zurück an die Arbeit und versuchen, neue Wege der Heilbehandlung zu finden.
Und ich glaube, ich mache hier Schluss.
Tut mir leid, ich brauche immer länger.
(Applaus).
HANS JÖRNVALL. Vielen Dank, Craig, das war ein wunderbarer Vortrag und wir lernen auch noch für die Zukunft.
Ich fühlte mich wie ein schlechter Junge, hier hochzukommen und Dich zu unterbrechen.
Aber da wir gesagt haben, wir wollten einige Fragen zulassen und andere Vorträge verlängern, dachte ich, das sollten wir auch tun.
So, dieser Vortrag ist jetzt für Fragen geöffnet.
Ich habe Ihre Hand zuerst gesehen.
Mir wurde ein Mikrophon versprochen.
Ja, sie hat eines.
FRAGE. Ich heiße … (inaudible 50:05).
Ich bin ein Arzt aus Pakistan.
Sie sagten, dass RNAi die chromosomale Eliminierung von DNA bewirken kann.
Ist es daher eine mögliche Therapie, Bakterien oder Viren, die doppelsträngige RNA exprimieren, zu injizieren,
um die an der Pathophysiologie von Zellen in Tumoren oder Krebs beim Menschen oder bei Mausmodellen beteiligten Gene stillzulegen?
CRAIG MELLO. Nun, potenziell.
Aber diese Silencing-Versuche, die beim Menschen jetzt gerade durchgeführt werden,
zielen nicht darauf ab, die dem Zielgen entsprechende DNA zu eliminieren.
Man kann mithilfe der RNAi ein teilweises Abschalten der Genexpression eines Gens in einer menschlichen Zelle erreichen.
Und das wird gerade als therapeutische Strategie von vielen verschiedenen Firmen auf der Welt entwickelt.
Und es werden sogar gerade einige klinische Studien am Menschen für mehrere verschiedene Indikationen durchgeführt.
Es sieht daher so aus, als könne das ein zukunftsfähiger Ansatz sein, aber ob man je in der Lage sein wird,
tatsächlich die Eliminierung eines Gens bei einem Patienten zu bewirken, weiß ich nicht,
und in vielen Fällen möchte man das sicher auch gar nicht.
Das ist also wahrscheinlich nicht möglich.
Fragen?
HANS JÖRNVALL. Ich habe eine andere Hand ganz in der Nähe gesehen und eine Hand dort drüben.
FRAGE. Das ist wirklich erstaunlich und ich bin wirklich sensibilisiert.
Aber zu Beginn Ihres Vortrags haben Sie auf die Bedeutung der Politik in der Wissenschaft hingewiesen
und ich möchte Ihnen da vollkommen zustimmen.
Ich habe auch festgestellt, dass es ein langer Weg bis zu dem war, was Sie heute vorgestellt haben.
Und ich würde gerne von Ihnen hören, wie viel das kostet,
denn ich interessiere mich sehr für die wirtschaftlichen Aspekte und dies alles muss ein Vermögen gekostet haben.
Und ich weiß, dass die Bush-Regierung die Afrika-Forschung stark eingeschränkt hat, weil sie fand,
wir sollten keine Geld für die Forschung verschwenden, sondern uns um die Armut kümmern.
Und einige von uns haben das Gefühl, dass Forschung ein anderer Weg aus der Armut ist.
Aus Ihrer Erfahrung, was würden Sie zu dieser Bemerkung sagen?
CRAIG MELLO. Nun, ich bin nicht sicher, ob ich Ihre Frage ganz verstanden habe.
Aber lassen Sie mich einfach sagen, dass die Arzneimittel, die Sie aus RNAi gewinnen können,
unter Verwendung von RNAi als Arzneimittel, so teuer und so stark auf den Einzelnen zugeschnitten sein werden,
dass sie eine Menge Potenzial haben.
Aber ich bezweifle sehr, dass sie zu mehr als einem paar Prozent der Weltbevölkerung durchdringen werden.
Die leicht zu liefernden Arzneimittel sind Pillen.
Und wenn man oral zu verabreichende kleine Moleküle entwickeln kann,
dann kann man die Arznei wirklich kostengünstig in den Patienten bringen.
RNAi dient dazu, neue Synthesewege erkennen zu helfen usw., um neue behandelbare Ziele zu finden.
Aber RNAi als Arzneimittel wird sehr schwer als Therapie in die Dritte Welt zu bringen sein, denn sie muss injiziert werden.
Das ist also ein wenig schwieriger.
Ich glaube, das ist tatsächlich eines der Dinge, die wir lösen müssen.
Wir können eine Menge Zeit damit verbringen, Krankheiten zu heilen, die nie zuvor geheilt wurden.
Aber in großen Teilen der Welt sind die Krankheiten – da geht es einfach um Mangelernährung und Durchfall,
wodurch viele Menschen sterben, oder Malaria oder eine andere bekannte Krankheit, die behandelbar wäre.
Und die Medikamente fehlen dort aufgrund von politischer Instabilität oder Infrastrukturproblemen.
Das sind die Dinge, für die, wie ich glaube, eine interdisziplinäre Anstrengung erforderlich ist, um zu versuchen sie zu lösen.
Medizin…, wir können diesen Weg hin zu immer komplexerer, immer spezialisierterer Medizin weitergehen,
ohne die Menschheit soweit voranzubringen wie wir könnten, wenn wir etwas Zeit investieren würden, um zu helfen,..
– eigentlich, um neue Wirtschaften zu erfinden, die für die Dritte Welt funktionieren, und das machen wir nicht.
Ich glaube, das beantwortet in etwa Ihre Frage.
HANS JÖRNVALL. Vielen Dank.
Und dann waren Sie dran, ja.
FRAGE. Hi, ich bin Shawn aus … (inaudible 54:16) UK.
Ich habe eine Frage zum Aspekt der Systembiologie.
Ich habe viel über dieses Problem nachgedacht, wie die Zelle in Bezeug auf die Systembiologie entscheidet,
welchen Teil der kleinen RNA man nehmen sollte.
Bei einer viralen Antwort etwa gibt es mRNAs oder saRNA-Mechanismen.
In Bezug auf das Wandzellkonzept, wie würde die Zelle den Mechanismus für die RNA-Abwehr auswählen?
CRAIG MELLO. Ich habe keine Ahnung.
Das ist eine sehr interessante Frage.
Aber wissen Sie, die Regulation dieser Mechanismen ist etwas, das einfach noch nicht vollständig erforscht wurde.
Wir wissen nicht, wie microRNAs wirklich funktionieren und wie sie ihre Ziele regulieren.
Wir wissen nicht einmal, wie sie – vermutlich, weil sie verschiedene Methoden der Stilllegung haben – wissen wir nicht,
welche sie – wie sie auswählen, wie, um das Gen entweder zu spalten oder um es einfach abzuschalten
oder um es auf einen Lagerplatz zu senden.
Es gibt eine Menge Möglichkeiten, wissen Sie.
Eines der spannenden Dinge in Bezug auf RNAi jedoch betrifft die eukaryotische Zelle.
Ich glaube, sie bildet einen Mechanismus, um Transkription und Translation zu verbinden, sodass die Zelle,
während sie eine Botschaft transkribiert, diese zum Lagern und zur späteren Verwendung markieren kann.
Ein Konzept, dass es der Zelle erlauben würde,
eine zur späteren Verwendung gekennzeichnete Botschaft trotz vorhandener Kernmembran zu exportieren.
Und das ist ein wirklich interessantes Konzept.
Es gibt also jede Menge interessanter Möglichkeiten zur Regulation.
Ich glaube, es wird Jahre dauern, die alle im Einzelnen zu erforschen.
HANS JÖRNVALL. Weitere Fragen?
Ich habe Ihre Hand gesehen und dann Ihre Hand.
CRAIG MELLO. Ich glaube, Hans kann nicht weiter sehen als bis zu…
HANS JÖRNVALL. Na danke.
(Lachen).
Ich habe nicht Deinen Weitblick.
FRAGE. Ich heiße Matthew Albert und bin von INSERM in Frankreich.
Ich interessiere mich für doppelsträngige RNA und Einzelstrang-RNA mit 5'-Triphosphaten.
Sie sind als Adjuvantien in der Immunologie bekannt und senden ihre Signale durch Pattern-Recognition-Moleküle
wie Toll-like Rezeptoren und interzelluläre Helikasen.
Ich war neugierig zu erfahren, ob Würmer ähnliche Mechanismen für die Aktivierung des Immunsystems besitzen.
Und wie Sie sich vorstellen, wie auf verschiedene Weise zwischen Zell- und Virus-RNA unterschieden werden kann,
um anomale Immunreaktionen zu verhindern.
Das ist eine großartige Frage.
Und wirklich ist die Dicer-Related-Helikase, die ich genannt hatte, ein Homolog von RIG-I, MDA-5 und LGP-2,
die alle zur Dicer-Familie der Helikasen gehören.
Das ist unsere Bezeichnung für sie, Dicer-Related-Helikasen.
Das Faszinierende daran aber ist, dass diese alle an der angeborenen Immunantwort des Menschen,
der anti-viralen Antwort, beteiligt sind.
Und kürzlich wurde die Dicer-Related-Helikase, menschliche Versionen davon, mit der Erkennung von triphosphorylierter,
nicht siRNAs, sondern der viralen Produkte, die triphosphoryliert sind, in Zusammenhang gebracht.
Es gibt also wirklich eine Homologie zwischen den anti-viralen Mechanismen beim Menschen und den RNAi-Mechanismen beim Wurm.
Die Würmer haben sich eine sehr wirksame sequenzspezifische Antwort erhalten.
Der Mensch hat diese Antwort entweder verloren oder sie ist sehr viel weniger wichtig
oder es gibt sie nur bei bestimmten Zelltypen, wir wissen nicht, was davon zutrifft.
Wenn die menschliche Zelle einen viralen Vorgang erkennt, begeht sie Selbstmord,
und ein- und dieselben Rezeptoren sind sowohl an der Erkennung der viralen Replikationsprodukte
als auch an der Aktivierung eines apoptotischen Signalwegs beteiligt.
Das ist ein sehr effizienter Weg, einen Virus loszuwerden, wenn man über 10 Billionen Zellen verfügt,
aber wenn man nur 1.000 hat, bringt man die Zellen besser nicht um.
Daher sind die Würmer vielleicht sehr gut in Bezug auf den sequenzspezifischen Aspekt von antiviral oder Stilllegen.
Die Homologie und die Ähnlichkeiten zwischen diesen Mechanismen sind faszinierend, und tatsächlich stellt sich heraus,
dass LGP-2 der drei menschlichen Mitglieder dieser Familie mit Dicer und einem anderen Protein interagiert,
das wir beim Wurm gefunden und pure 1 genannt haben.
Es ist eine Phosphatase, die Triphosphate erkennt und zwei davon entfernt, um ein Monophosphat zu erzeugen.
Es gibt einen Komplex beim Menschen, der anscheinend aus zumindest diesen drei Proteinen besteht.
Daher glauben wir, dass die menschliche Zelle diesen Mechanismus auch haben könnte.
Und wir sind noch dabei, herauszufinden, wie der Mensch das mit der sequenzspezifischen Stilllegung anstellt.
HANS JÖRNVALL. Dann habe ich es Ihnen versprochen.
Und danach gehen wir weiter weg.
FRAGE. Ich heiße…(inaudible 59:16).
Ich komme aus Indien.
Was ich wissen wollte ist, ob Sie RNA-Interferenz bei der Heilung von Krebs oder dem Kampf gegen den Krebs verwenden.
Gibt es einen Mechanismus oder gibt es eine Methode, RNA zellspezifisch zu machen, um die Mitose bei Krebszellen zu unterdrücken?
Gibt es eine Möglichkeit, nur die Zellen dort drinnen anzusteuern?
Denn der Mechanismus der Mitose ist bei normalen Zellen und bei Krebszellen der gleiche.
CRAIG MELLO. Richtig, Krebs ist eine große Herausforderung für ein RNAi-Therapeutikum.
Und ein sehr wichtiger Aspekt wäre offensichtlich, es spezifisch in den Tumor einzubringen,
denn wenn man versucht, einzugreifen, sagen wir bei der Mitose, würde man die gesunden Zellen ebenfalls töten.
Es ist das gleiche Problem wie bei vielen Krebstherapien.
Das ist also auch ein Problem, das noch nicht gelöst wurde.
Aber eines, an dem Leute arbeiten.
Es gibt mögliche Lösungen, aber ich kann Ihnen im Moment keine nennen.
HANS JÖRNVALL. Könnten wir das Mikrofon vielleicht hier rüber bekommen?
FRAGE. Würmer reagieren außerordentlich sensibel auf RNAi.
Ich meine, sie nehmen sie sogar über ihre Nahrung auf.
Welche evolutionären Vorteile hat die Entwicklung einer solchen Sensitivität Ihrer Meinung nach?
Ich meine, wenn man bedenkt, dass es diese bei anderen Organismen nicht gibt.
CRAIG MELLO. Warum sind sie so empfindlich, dass sie sie sogar über ihr Nahrung übertragen können?
Das ist sehr interessant.
Wissen Sie, diese Würmer sind Hermaphroditen, sie sind auch zur Befruchtung in der Lage, Fremdbefruchtung durch männliche Tiere.
Aber sie kolonisieren Nahrung im Boden, sehr häufig findet ein einzelner Wurm die Nahrung
und muss dann die Nahrungsquelle ohne einen Partner besiedeln.
Daher befruchten sie sich selbst und erzeugen Tausende und Millionen von Nachkommen.
Wenn Sie anfangen zu hungern, machen sie etwas sehr Interessantes:
Diese Mütter sind sehr altruistisch, sie behalten ihre Eier auch, wenn sie hungern
und sie gestatten den Eiern, in ihnen drinnen zu reifen.
Auf diese Art reifen die Nachkommen in der Gegenwart einer reichen Nahrungsquelle heran, der Mutter.
Und dann fressen sie die Mutter, sie erreichen ein Alter, in dem sie alt genug sind, zu einer Dauer-Larve zu werden,
einer sehr resistenten Form, und sie können im Boden davon wandern, um neue Nahrungsquellen zu finden.
Das interessante daran ist, dass, wenn ein Tier hungert und seinen Nachkommen gestattet, es selbst zu fressen…,
es hat vielleicht zu Lebzeiten Immunität gegen Viren entwickelt,
die dann über die Nahrungsaufnahme an die Nachkommen weitergegeben werden kann.
Das ist eine Erklärung, die mir jetzt einfach so einfällt, so eine Art umfassende Idee.
Aber ich glaube, es ist möglich, dass – aufgrund der Art, wie sie leben,
möchten sie bestimmt in der Lage sein, diese Silencing-Aktivitäten an ihre Nachkommen weiterzugeben.
Ein etwas peinlicher Aspekt des Ganzen ist, dass Forscher, die sich mit C.elegans beschäftigen
– ich glaube sogar, dass gilt allgemein für Nematoden –
noch nicht einen einzigen Virus aus ihnen isoliert haben.
Daher kennen wir keinen Virus, den wir verwenden könnten, um dieses Modell, na sagen wir, zu testen.
Es gibt keine viralen, existierenden viralen Beispiele von Nematoden.
Vielleicht sind sie einfach so gut darin, sie auszuschalten.
Wahrscheinlich ist es einfach keine stabile Interaktion im Labor.
Daher verlieren wir sie sehr schnell.
HANS JÖRNVALL. Vielen Dank.
Ich dachte gerade, ich sollte sagen, dass wir hier aufhören.
Aber noch eine letzte Frage für Sie.
CRAIG MELLO. Sie können sie rufen.
Ich werde sie hören.
FRAGE. Sie betrifft die Verwendung von siRNA und Therapie:
Gibt es kein Problem zwischen der hohen Spezifizität von siRNA und den Abweichungen in den Allelen bei defekten Genen?
Zum Beispiel bei der Verwendung von shRNA zur Bekämpfung von AIDS, es gibt eine Menge HIV-Mutanten.
So, wie könnten Sie sich das vorstellen?
CRAIG MELLO. Nun, man könnte zelluläre Gene als Target verwenden, die weniger zu Mutationen neigen, das ist eine Strategie.
Und natürlich könnte man eine siRNA konstruieren, die an der Region des Genoms ansetzt,
die aus irgendwelchen Gründen nicht sehr häufig mutiert.
Und diese Strategien werden versucht.
Ich glaube, es läuft gerade eine HIV-Studie, bei der Silencing-RNA mittels Gentherapie eingebracht wird.
In den USA ist das entweder schon genehmigt oder wird es in Kürze werden.
Man versucht es also mit diesem Ansatz sogar bei HIV.
Aber normalerweise gibt es nicht so viele Abweichungen bei den Allelen, daher kann man sich eine Region aussuchen.
Jedenfalls nicht bei normalen Genen.
Bei viralen Genen – ja, da schon.
Aber bei den normalen zellulären Genen gibt es weniger Variabilität.
Daher kann man eine siRNA wählen, die auf eine konservierte Region abzielt.
Interessanterweise kann man, im Falle einer dominanten Mutation zum Beispiel,
die zu einem veränderten Phänotyp führt, seine siRNA sogar so konstruieren, dass sie nur auf das mutierte Allel abzielt.
Und das geschieht mit einiger Selektivität, man kann spezifisch das mutierte Allel ausschalten,
indem man die siRNA entsprechend konstruiert.
So dass sie das Wildtyp-Allel nicht spaltet, nur das mutierte.
Es gibt also noch jede Menge Möglichkeiten, RNAi als Therapeutikum einzusetzen.
HANS JÖRNVALL. Vielen Dank.