Craig Mello entdeckte gemeinsam mit Andrew Fire, dass doppelsträngige RNA gezielt einzelne Gene zum Schweigen bringen kann. Dieser Mechanismus, die RNA-Interferenz, ist ein natürliches Steuer- und Schutzsystem in den Zellen von Pflanzen, Tieren und Menschen. Er hat sich zu einem der wichtigsten Werkzeuge der biologischen Forschung entwickelt und inzwischen auch zu neuartigen Medikamenten geführt. 2006 erhielten Fire und Mello dafür den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin, nur acht Jahre nach ihrer entscheidenden Veröffentlichung. In diesem Porträt erfahren Sie, wie die Entdeckung zustande kam und was sie für die Medizin bedeutet.
Herkunft und Kindheit
Craig Cameron Mello wurde am 18. Oktober 1960 in New Haven im US-Bundesstaat Connecticut geboren. Sein Vater war Paläontologe und arbeitete später an der Smithsonian Institution in Washington. Die Familie lebte in Virginia in der Nähe der Hauptstadt. Mello wuchs mit Ausflügen in die Natur und zu Fossilienfundstätten auf und begeisterte sich früh für Fragen der Evolution und der Erdgeschichte.
In der Schule war er nach eigener Schilderung kein Musterschüler. Das Lesen fiel ihm anfangs schwer, und er tat sich mit Rechtschreibung schwer. Gleichzeitig war er neugierig, stellte viele Fragen und interessierte sich besonders für Naturwissenschaften. Als Jugendlicher erfuhr er von den Fortschritten der Gentechnik in den 1970er-Jahren, etwa davon, dass sich menschliche Gene in Bakterien übertragen lassen, um Medikamente wie Insulin herzustellen. Das weckte seinen Wunsch, Molekularbiologe zu werden.
Studium und Promotion
Mello studierte Biochemie an der Brown University in Providence und schloss 1982 ab. Anschließend begann er seine Doktorarbeit, zunächst an der University of Colorado und dann an der Harvard University. Er arbeitete mit dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans, einem nur etwa einen Millimeter langen Tier, das sich als Modellorganismus in der Genetik bewährt hat. Der Wurm ist durchsichtig, vermehrt sich schnell und besitzt viele Gene, die auch beim Menschen vorkommen.
Während der Promotion entwickelte Mello gemeinsam mit Kollegen verbesserte Methoden, um fremde DNA in die Keimbahn des Wurms einzubringen. Diese Technik wurde zu einem Standardwerkzeug in der Wurmforschung. Nach der Promotion 1990 forschte er als Postdoktorand am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle über die frühe Entwicklung des Wurmembryos. 1994 wechselte er an die University of Massachusetts Medical School in Worcester, wo er seither forscht. Er wurde später Investigator des Howard Hughes Medical Institute.
Ein Rätsel um Antisense-RNA
Um die Entdeckung zu verstehen, hilft ein kurzer Blick auf den Weg vom Gen zum Protein. Die Information eines Gens liegt in der DNA. Für die Herstellung eines Proteins wird sie zunächst in ein einzelsträngiges Molekül umgeschrieben, die Boten-RNA. Diese dient als Bauanleitung, nach der die Zelle das Protein zusammensetzt.
In den 1990er-Jahren versuchten Forscher, Gene mit sogenannter Antisense-RNA abzuschalten. Die Idee: Man schleust ein RNA-Stück in die Zelle ein, das spiegelbildlich zur Boten-RNA aufgebaut ist. Es soll sich an die Boten-RNA anlagern und so verhindern, dass sie abgelesen wird. Die Methode funktionierte bei Würmern manchmal, aber die Ergebnisse waren verwirrend. Merkwürdigerweise wirkte in manchen Versuchen auch die sogenannte Sense-RNA, die eigentlich wirkungslos sein sollte, weil sie der Boten-RNA gleicht und sich nicht an sie anlagern kann. Auch Mello beobachtete solche Effekte in seinem Labor und vermutete, dass hier ein unbekannter Mechanismus am Werk war.
Die preisgekrönte Entdeckung
Andrew Fire arbeitete damals an der Carnegie Institution in Baltimore ebenfalls mit Fadenwürmern. Er hatte den Verdacht, dass die verwendeten RNA-Proben nicht rein waren und kleine Mengen doppelsträngiger RNA enthielten, also Moleküle, bei denen sich Sense- und Antisense-Strang zusammengelagert hatten. Mello und Fire beschlossen, dieser Frage gemeinsam nachzugehen.
In ihren Versuchen injizierten sie den Würmern drei Varianten: nur den Sense-Strang, nur den Antisense-Strang oder beide Stränge zusammen als Doppelstrang. Als Testgen wählten sie unter anderem ein Gen für ein Muskelprotein. Fällt es aus, zucken die Würmer auffällig. Das Ergebnis war eindeutig. Die Einzelstränge hatten nur schwache Wirkung. Die doppelsträngige RNA dagegen schaltete das Gen hochwirksam ab, und die Würmer begannen zu zucken. Erstaunlich war, wie wenig davon nötig war: Schon einige Moleküle pro Zelle reichten aus. Die Wirkung breitete sich im Körper des Wurms aus und wurde sogar an die Nachkommen weitergegeben.
1998 veröffentlichten Fire, Mello und ihre Mitarbeiter diese Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature und prägten den Begriff RNA-Interferenz. Sie zeigten außerdem, dass die doppelsträngige RNA gezielt die passende Boten-RNA zerstört, während die DNA des Gens unverändert bleibt.
Man kann sich das so vorstellen: Die Zelle betrachtet doppelsträngige RNA als Warnsignal, denn solche Moleküle treten etwa bei der Vermehrung mancher Viren auf. Sie zerschneidet die doppelsträngige RNA in kurze Stücke und nutzt diese wie Steckbriefe. Jede Boten-RNA, die zu einem Steckbrief passt, wird aufgespürt und abgebaut. Das zugehörige Protein wird dann nicht mehr hergestellt. Die beteiligten Enzyme und Proteinkomplexe wurden in den folgenden Jahren von verschiedenen Arbeitsgruppen aufgeklärt.
Ein uraltes Schutzsystem
Bald zeigte sich, dass die RNA-Interferenz weit verbreitet ist. Bei Pflanzen hatte man schon zuvor rätselhafte Effekte beobachtet, bei denen eingeschleuste Gene die eigenen Gene der Pflanze stumm schalteten, etwa bei Versuchen, die Blütenfarbe von Petunien zu verstärken. Diese Phänomene ließen sich nun mit demselben Mechanismus erklären. Die RNA-Interferenz schützt Organismen vor Viren und vor springenden Genen, die sich sonst unkontrolliert im Erbgut ausbreiten könnten. Zudem hängt sie eng mit den microRNAs zusammen, winzigen körpereigenen RNA-Molekülen, die die Aktivität vieler Gene fein regulieren. Die erste microRNA hatte Victor Ambros mit seinem Team 1993 beim Fadenwurm beschrieben; er erhielt dafür 2024 den Nobelpreis.
Mello selbst erforschte in den folgenden Jahren, wie die RNA-Interferenz in Keimzellen wirkt und wie sie zwischen eigenen und fremden Genen unterscheidet. Seine Gruppe trug dazu bei, kleine RNA-Moleküle zu beschreiben, die das Erbgut der Keimbahn über Generationen hinweg schützen.
Der Nobelpreis 2006
2006 erhielten Andrew Fire und Craig Mello den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin zu gleichen Teilen für ihre Entdeckung der RNA-Interferenz, der Stilllegung von Genen durch doppelsträngige RNA. Mello war zu diesem Zeitpunkt 45 Jahre alt. Der kurze Abstand zwischen Veröffentlichung und Auszeichnung zeigt, wie schnell die Fachwelt die Bedeutung der Entdeckung erkannt hatte.
Wirkung in Forschung und Medizin
In der Forschung wurde die RNA-Interferenz innerhalb weniger Jahre zu einem Standardverfahren. Wer wissen will, welche Aufgabe ein Gen hat, kann es mit passender RNA vorübergehend abschalten und beobachten, was geschieht. Nachdem andere Forscher gezeigt hatten, dass kurze synthetische RNA-Stücke auch in menschlichen Zellen wirken, ließen sich systematisch Tausende Gene untersuchen, etwa auf der Suche nach Angriffspunkten für Krebsmedikamente.
Auch in der Medizin ist das Prinzip angekommen. 2018 wurde mit Patisiran das erste Medikament zugelassen, das auf RNA-Interferenz beruht. Es wird bei einer erblichen Form der Amyloidose eingesetzt, bei der ein fehlerhaftes Protein Nerven und Herz schädigt. Das Medikament sorgt dafür, dass die Leber weniger von diesem Protein herstellt. Inzwischen sind weitere Wirkstoffe dieser Art zugelassen, etwa zur Senkung des Cholesterins oder zur Behandlung seltener Stoffwechselerkrankungen. In der Landwirtschaft wird die Methode ebenfalls erprobt, zum Beispiel zum Schutz von Pflanzen vor Schädlingen.
Persönliches
Mello spricht in Interviews offen darüber, dass ihm das Lesen als Kind schwerfiel, und ermutigt junge Menschen, sich davon nicht entmutigen zu lassen. Er betont die Bedeutung von Neugier und Zusammenarbeit, denn die entscheidende Entdeckung entstand aus dem Austausch zweier Labore. Neben dem Nobelpreis erhielt er gemeinsam mit Fire unter anderem den Gairdner-Preis und ist Mitglied der National Academy of Sciences der USA.
Bedeutung heute
Craig Mello hat mit Andrew Fire ein grundlegendes Prinzip des Lebens aufgedeckt: Zellen können mit kleinen RNA-Molekülen gezielt bestimmen, welche Gene aktiv sind. Aus einem rätselhaften Laborbefund an zuckenden Würmern sind ein universelles Forschungswerkzeug und eine neue Klasse von Medikamenten hervorgegangen.
Weitere Informationen zur Auszeichnung finden Sie auf der offiziellen Seite des Nobelpreises.
Stand: 29.10.2026