הזוכים הם: צ'ואן הא, אוניברסיטת שיקגו, ארה"ב, ג'פרי קלי, מכון המחקר סקריפס, ארה"ב , הירואקי שוגה אוניברסיטת טוקיו, יפן
פרס וולף בכימיה לשנת 2023 מוענק במשותף לפרופסורים צ,ואן הא, ג'פרי קלי והירואקי שוגה על גילויים חלוציים המאירים את התפקודים וההפרעות הפתולוגיות של RNA וחלבונים, ופיתוח אסטרטגיות לשימוש בביו-פולימרים אלה בדרכים חדשות למיגור מחלות באדם.
צ'ואן הא
פרס וולף מוענק לפרופסור צ'ואן הא על גילוי מתילציה הפיכה של RNA ותפקידה בוויסות הביטוי של גנים.
צ'ואן הא, ביולוג כימי סיני-אמריקאי, פרופ' באוניברסיטת שיקגו וחוקר במכון הרפואי ע״ש הווארד יוז. הא בוגר אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין בכימיה )1994 .)סיים דוקטורט במכון הטכנולוגי של מסצ׳וסטס, ופוסט-דוקטורט באוניברסיטת הרווארד. הוא הפך לחבר סגל במחלקה לכימיה באוניברסיטת שיקגו בשנת 2002 .וכיהן כמנהל המכון לדינמיקה ביו-פיזיקלית )2017-2012.)
מולקולות RNA שבתוך התאים מכילות יותר ממאה וחמישים שינויים מבניים המתרחשים באלפי אתרים לאחר תהליך השעתוק. חלק מהשינויים הללו הם דינמיים ועשויים להיות להם תפקידי בקרה קריטיים, המקבילים לשינויים ב- DNA ובמולקולות חלבון. לכן, להבנת ההיקף והמנגנונים של שינויים דינמיים ב-RNA משמעות קריטית בביולוגיה וברפואה, והם מייצגים חזית מחקרית מתפתחת.
פרופ' צ'ואן הוא מומחה ברמה עולמית החוקר שינויי RNA לאחר השעתוק, את התפקיד ששינויים אלו ממלאים בתהליכים תאיים, ואת השפעתם הרחבה על התפתחות יונקים ומחלות באדם. מחקריו, המשתרעים על מגוון רחב של תחומי הביולוגיה כימית, כימיה של חומצות גרעין, ביולוגיה, אפיגנטיקה, וכימיה ביואיאורגנית, מתמקדים בהבנת השינויים הדינמיים של RNA ו-DNA ותפקידיהם בוויסות הביטוי של גנים.
הא הוא אבי הרעיון ששינויי RNA הם הפיכים ויכולים לשלוט בביטוי הגנים. מחקריו הבסיסיים הובילו לגישות לפיתוח טיפולים פוטנציאליים במחלות באדם, כגון סרטן, באמצעות שליטה במתילציה הפיכה של RNA .הוא זיהה לראשונה חלבונים שיכולים למחוק שינויים שבוצעו במולקולות RNA ,והניח את הבסיס לענף מחקרי בשם epitranscriptome . פרופ' הא הסביר כיצד מתילציה של RNA מזוהה על ידי חלבונים קוראים – תהליכים הידועים כממלאים תפקידים קריטיים בסוגים רבים של סרטן, כולל סרטן רירית הרחם, לוקמיה מיאלוגנית חריפה וגליובלסטומה.
נימוקי וועדת הפרס
צ'ואן הא זוכה בפרס וולף על עבודתו החלוצית בפיענוח הכימיה וההשלכות התפקודיות של שינוי RNA . הוא גילה מתילציה הפיכה של RNA שהובילה לפריצת דרך לגבי האופן שבו שינויים ב-RNA מווסתים את ביטוי הגנים. צ'ואן הא וצוותו גילו את האנזים הראשון מסוג demethylase RNA ,אשר מסיר את קבוצת המתיל מ- methyladenosine-N6 ,שהוא הנגזרת הנפוצה ביותר ב- mRNA בבעלי חיים אאוקריוטים.
ג'פרי קלי
פרס וולף מוענק לג'פרי קלי על פיתוח אסטרטגיה קלינית למיגור הווצרות ציברי חלבון בעלי השפעה פתולוגית. ג'פרי קלי הוא פרופסור לכימיה במכון המחקר סקריפס. קלי קיבל את התואר הראשון שלו בכימיה מאוניברסיטת ניו יורק בפרדוניה. הוא קיבל דוקטוראט בכימיה אורגנית מאוניברסיטת צפון קרולינה בצ'פל היל (1986) וביצע מחקר פוסט-דוקטורט בכימיה ביו-אורגנית באוניברסיטת רוקפלר )1989.)
רוב מולקולות החלבון חייבות להתקפל למבנים תלת מימדיים מוגדרים כדי שתוכלנה לפעול באופן הנכון. עם זאת, חלק מהחלבונים יכולים להתקפל בצורות נוספות, כאשר הצורה הפעילה ביולוגית יציבה אך במעט מצורות הקיפול השגויות. אותם חלבונים המקופלים באופן שגוי, עלולים להתלכד לצברים רעילים ולגרום למחלות. דוגמה בולטת לתופעה הזאת הם משקעי עמילואיד בצורת סיבים, הקשורים לניוון עצבי במחלת אלצהיימר ובמחלות רבות אחרות. כל התאים בגוף החי מכילים מערך יעיל של צ׳פרונים וגורמים אחרים, המסייעים לקיפול הנכון של החלבונים. בכך הם מונעים את צורות הקיפול הפתוגניות ובעיקר את יצירתם של הצברים הרעילים. אבל מערכות הגנה אלו נוטות להחלש בתהליך ההזדקנות, ולהיכשל במניעת היצירה של צברים פתוגניים רעילים.
מנימוקי וועדת הפרס
מחקריו של פרופ' קלי מתמקדים בהבנת קיפול חלבונים, קיפול שגוי ויצירת צברים. הוא משתמש בגישות כימיות וביולוגיות לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות למחלות הנגרמות מקיפול שגוי וצברי חלבון. הוא תרם באופן משמעותי למאבק במחלות ניווניות של מערכת העצבים על ידי גילוי מנגנון הצבירה של מולקולות החלבון במחלות עמילואיד אשר תוקפות את הלב ומערכת העצבים. הוא הדגים את המנגנון שבאמצעותו החלבון טרנסטיריטין מתפרק ומתקבץ לאשכולות שהורגים תאים, רקמות, ובסופו של דבר, גם בני אדם. הוא פיתח גישה מולקולרית להילחם בתופעה על ידי ייצובו של החלבון זה.
קלי פיתח בהצלחה את התרופה הראשונה, ”vyndaqel tafamidis ,”שאושרה לשימוש קליני. תרופה חלוצית זו, המשווקת ברחבי העולם, מאטה משמעותית את התקדמותה של המחלה פולינוירופתיה עמילואידית משפחתית, וכן את התקדמותה של המחלה קרדיומיופתיה משפחתית ספורדית, TTR ,המובילה לאי ספיקת לב.
ג'פרי קלי זוכה בפרס וולף על פיתוח אסטרטגיה חדשה בעלת השפעה קלינית לשיפור מחלות הנגרמות על ידי צבירת חלבון פתולוגית. תרומותיו המכוננות חשפו מאפיינים בסיסיים של הומאוסטזיס חלבון )פרוטאוסטזיס( ברמה המולקולרית, כולל משחק הגומלין בין קיפול חלבון, קיפול שגוי ויצירת צברי חלבון.
חוסר ויסות של פרוטאוסטזיס קשור בספקטרום של מחלות באדם. המעבדה של קלי השתמשה בתובנות היסודיות הללו כדי לפתח את התרופה טפמידיס, שעוצרת או מאטה את התקדמות המחלה בחולים הסובלים מעמילואידוזיס טרנסטירטין. גישה זו עשויה להיות ישימה בטיפול בהפרעות אחרות המבוססות על פרוטאוסטזיס.
הירואקי שוגה
פרס וולף מוענק להירואקי שוגה על פיתוח זרזים מבוססי RNA שחוללו מהפכה בגילוי פפטידים ביו-אקטיביים.
פרופ' שוגה למד לתואר ראשון )1986 )ושני בהנדסה )1989 )באוניברסיטת אוקיימה. הוא קיבל דוקטוראט בכימיה מ-)1994 (MIT וביצע מחקר פוסט-דוקטורט בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס. שוגה החל את הקריירה העצמאית שלו באוניברסיטת ניו יורק בבאפלו )2003-1997 .)בשנת 2003 עבר למרכז המחקר למדע וטכנולוגיה מתקדמים באוניברסיטת טוקיו. מאז 2010 שוגה הוא פרופסור מן המניין במחלקה לכימיה באוניברסיטת טוקיו. כיום, הוא מכהן כנשיא האגודה היפנית לכימיה.
תחומי המחקר של פרופ' שוגה כוללים כימיה ביו-אורגנית, ביולוגיה כימית וביוטכנולוגיה הקשורה ל-RNA ,תרגום ופפטידים. כחוקר צעיר, הוא פרץ דרך בשימוש באנזימים מבוססי RNA ,או ריבוזימים, ככלי לשילוב חומצות אמינו לא טבעיות ב-tRNA .טכנולוגיה זו, המכונה "Flexizyme ,"הרחיבה מאוד את הפוטנציאל לתכנות מחדש של הקוד הגנטי.
באמצעות מחקר נוסף על תרגום חוץ-גופי של חלבונים, באמצעות ריבוזומים משוחזרים, הצליח פרופ' שוגה לשלב חומצות אמינו לא טבעיות בפפטידים כדי ליצור מולקולות היוצרות פפטידים מקרוציקליים באופן ספונטני. פרופ' שוגה השתמש בתצוגת אוליגונוקלאוטידים ובשיטות של אבולוציה מונחית, כדי לבנות את מערכת ה- RaPID .זוהי פלטפורמה לייצור ובחירה של מיליארדי פפטידים מאקרוציקליים כקושרים, אשר ביניהם כאלו בעלי זיקה גבוהה לחלבוני מטרה, כולל רבים שנחשבו בעבר כיעדים בלתי אפשריים לטיפול תרופתי.
בשנת 2006 ,יסד פרופ' שוגה את חברת PeptiDream כדי לקדם וליישם את מערכת ה- RaPID ,ולנצלה למציאת פפטידים טבעתיים קושרי חלבונים, במיוחד לצורך שיבוש אינטראקציות חלבון-חלבון. תגליותיו אפשרו בניית מולקולות מורכבות בקנה מידה גדול, דבר שהיה בלתי אפשרי בשיטות קונבנציונליות. הטכנולוגיה של שוגה יצרה מולקולות לא טבעיות ייחודיות יותר מכל גישה אחרת. המולקולות הללו הינן בעלות סטריאוכימיה ייחודית, צפיפות גבוהה של קבוצות פונקציונליות וארכיטקטורה תלת-ממדית, הנחוצים לחקירה ובקרה של תהליכים ביולוגיים. טכנולוגיה זו סללה את הדרך לדור חדש של תרופות. PeptiDream הפכה לחברה הנסחרת בבורסה של טוקיו והיא אחת מחברות הסטארט-אפ המצליחות ביותר ביפן.
פרס וולף מוענק להירואקי שוגה על פיתוח מערכת בחירה חדשנית )vitro in ,)ליצירת פפטידים טבעתיים כמעכבים של אינטראקציות חלבון-חלבון. הוא המציא את ה-flexizyme ,זרז מבוסס RNA ,המתעלה מעל מנגנונים טבעיים ומרחיב באופן ניכר את מגוון חומצות האמינו שניתן לשלב במערכות ריבוזומליות. האסטרטגיה של שוגה מאפשרת בנייה וסריקה מהירה של ספריות גדולות של פפטידים טבעתיים. הגילוי הייחודי שלו הוביל לגישה חדשה לכימיה רפואית ויצר כלים חדשים לגילוי תרופות.
