Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka
Shinya yamanaka10.jpg
Yamanaka w 2010 roku
Urodzić się ( 04.09.1962 ) 4 września 1962 (wiek 60)
Higashiōsaka, Osaka , Japonia
Narodowość język japoński
Alma Mater
Kobe University ( MD ) Osaka City University ( doktorat )
Znany z Indukowana pluripotencjalna komórka macierzysta
Nagrody










Meyenburg Prize (2007) Massry Prize (2008) Robert Koch Prize (2008) Shaw Prize (2008) Gairdner Foundation International Award (2009) Albert Lasker Basic Medical Research Award (2009) Balzan Prize (2010) Kyoto Prize (2010) BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2010) Wolf Prize (2011) McEwen Award for Innovation (2011) Fellow of the National Academy of Sciences (2012)

Millennium Technology Prize (2012) Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny (2012)
Kariera naukowa
Pola Badania nad komórkami macierzystymi
Instytucje


Kyoto University Nara Institute of Science and Technology Gladstone Institute of Cardiovascular Disease University of California, San Francisco
Film przedstawiający pojedynczy bijący kardiomiocyt , zaczerpnięty z ogólnodostępnego artykułu , którego współautorem jest Yamanaka. Izolowanie komórek według typu komórek jest ważnym krokiem w terapii komórkami macierzystymi .
Shinya Yamanaka przemawia na wykładzie 14 stycznia 2010 roku
Yamanaka i Ryōji Noyori uczestniczący w ceremonii 50. mistrzostw Japonii w rugby w piłce nożnej

Shinya Yamanaka ( 山中伸弥 Yamanaka Shin'ya , urodzony 04 września 1962), to japoński badacz komórek macierzystych i laureat Nagrody Nobla . Jest byłym dyrektorem Centrum Badań i Zastosowań Komórek iPS ( indukowanych Pluripotencjalnych Komórek Macierzystych ) oraz profesorem w Institute for Frontier Medical Sciences na Uniwersytecie w Kioto ; jako starszy badacz w stowarzyszonym z UCSF Gladstone Institutes w San Francisco w Kalifornii; i jako profesor anatomii w Uniwersytet Kalifornijski w San Francisco (UCSF). Yamanaka jest także byłym prezesem Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Komórkami Macierzystymi (ISSCR).

Otrzymał nagrodę BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award 2010 w kategorii biomedycyna, Wolf Prize in Medicine 2011 wraz z Rudolfem Jaenischem oraz Millennium Technology Prize 2012 wraz z Linusem Torvaldsem . W 2012 roku on i John Gurdon otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycie, że dojrzałe komórki można przekształcić w komórki macierzyste . W 2013 roku otrzymał przełomową nagrodę w dziedzinie nauk przyrodniczych w wysokości 3 milionów dolarów .

Edukacja

Yamanaka urodził się w Higashiōsaka w Japonii w 1962 roku. Po ukończeniu Tennōji High School przy Uniwersytecie Osaka Kyoiku , w 1987 roku uzyskał stopień doktora medycyny na Uniwersytecie w Kobe , a stopień doktora uzyskał w 1987 roku. Stopień doktora uzyskał w Osaka City University Graduate School w 1993 roku. Następnie odbył rezydenturę z chirurgii ortopedycznej w National Osaka Hospital oraz stypendium podoktoranckie w J. David Gladstone Institutes of Cardiovascular Diseases w San Francisco.

Następnie pracował w Gladstone Institutes w San Francisco w USA oraz Nara Institute of Science and Technology w Japonii. Yamanaka jest obecnie profesorem na Uniwersytecie w Kioto , gdzie kieruje Centrum Badań i Zastosowań iPS. Jest także starszym badaczem w Gladstone Institutes oraz dyrektorem Centrum Badań i Zastosowań Komórek iPS.

Profesjonalna kariera

W latach 1987-1989 Yamanaka był rezydentem oddziału chirurgii ortopedycznej w Szpitalu Narodowym w Osace. Jego pierwszą operacją było usunięcie łagodnego guza u jego przyjaciela, Shuichi Hiraty, czego nie mógł wykonać w ciągu godziny, podczas gdy wykwalifikowany chirurg potrzebowałby około dziesięciu minut. Niektórzy seniorzy nazywali go „Jamanaka”, gra słów z japońskiego słowa oznaczającego przeszkodę.

Od 1993 do 1996 pracował w Gladstone Institute of Cardiovascular Disease. W latach 1996-1999 był adiunktem w Szkole Medycznej Uniwersytetu Miejskiego w Osace, ale zajmował się głównie myszami w laboratorium, a nie prowadził rzeczywistych badań.

Jego żona poradziła mu, aby został praktykującym lekarzem, ale zamiast tego złożył podanie o posadę w Instytucie Nauki i Technologii Nara . Stwierdził, że mógłby i byłby w stanie wyjaśnić cechy embrionalnych komórek macierzystych, i ta postawa „może zrobić” zapewniła mu tę pracę. W latach 1999-2003 był profesorem nadzwyczajnym i rozpoczął badania, które później przyniosły mu Nagrodę Nobla w 2012 roku. Został profesorem zwyczajnym i na tym stanowisku pozostał w Instytucie w latach 2003-2005. W latach 2004-2010 Yamanaka był profesorem w Institute for Frontier Medical Sciences. Obecnie Yamanaka jest dyrektorem i profesorem w Center for iPS Cell Research and Application przy ul Uniwersytet w Kioto .

W 2006 roku on i jego zespół wygenerowali indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki iPS) z fibroblastów dorosłych myszy . Komórki iPS bardzo przypominają embrionalne komórki macierzyste , odpowiedniki in vitro części blastocysty ( zarodek kilka dni po zapłodnieniu), z której rozwija się właściwy zarodek. Mogli wykazać, że jego komórki iPS były pluripotencjalne , tj. zdolne do generowania wszystkich linii komórkowych organizmu. Później on i jego zespół wygenerowali komórki iPS z ludzkich dorosłych fibroblastów, ponownie jako pierwsza grupa, która to zrobiła. Kluczową różnicą w porównaniu z poprzednimi próbami w terenie było użycie wielu przez jego zespół czynników transkrypcyjnych zamiast transfekcji jednego czynnika transkrypcyjnego na eksperyment. Zaczęli od 24 czynników transkrypcyjnych, o których wiadomo, że są ważne we wczesnym zarodku, ale ostatecznie mogli zredukować je do 4 czynników transkrypcyjnych – Sox2 , Oct4 , Klf4 i c-Myc .

Nagrodzone Noblem badania Yamanaki nad komórkami iPS

Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 2012 r. została przyznana wspólnie Sir Johnowi B. Gurdonowi i Shinyi Yamanace „za odkrycie, że dojrzałe komórki można przeprogramować, aby stały się pluripotentne ”.

Różne typy komórek w tle

Istnieją różne typy komórek macierzystych.

Oto niektóre rodzaje komórek, które pomogą w zrozumieniu materiału.

Typy komórek Charakterystyka
Komórki totipotencjalne Może dać początek wszystkim innym typom komórek. Totipotencja utrzymuje się przez kilka pierwszych podziałów komórkowych, np. zapłodnione jajo.
Komórki pluripotencjalne Może rozwinąć się we wszystkie typy komórek (z wyjątkiem tych, które tworzą worek owodniowy i łożysko. Na przykład wczesny zarodek składa się głównie z pluripotencjalnych komórek macierzystych.
Komórki multipotentne Może rozwinąć się w dowolną rodzinę blisko spokrewnionych typów komórek. Na przykład multipotentne komórki krwi mogą przekształcić się w różne komórki krwi.

Różne techniki komórek macierzystych

Typ Zalety Cons
Replikacja komórek somatycznych Zarodkowa komórka macierzysta (ES). Brak odrzucenia immunologicznego

Teoretycznie możliwe są przeszczepy specyficzne dla pacjenta

Żaden przypadek sukcesu. Potrzebnych jest wiele ludzkich komórek jajowych. Kwestia etyczna: Czy można klonować ludzi
Zapłodniona komórka jajowa ES Pluripotentny

Zrobiono wiele badań

Odrzucenie immunologiczne można zredukować za pomocą banku komórek macierzystych


Wykorzystanie zapłodnionego jaja Odrzucenie immunologiczne Potencjał onkogenny (nie można użyć w badaniach klinicznych)
Indukowana pluripotencjalna komórka macierzysta (iPS). Brak kwestii etycznych

Pluripotentny

 Potencjał onkogenny

Nienormalne starzenie się
Dorosła komórka macierzysta Wiele badań

Brak odrzucenia immunologicznego Bezpieczny (badania kliniczne)

 Nie tak duży potencjał różnicowania jak komórka ES

Tło historyczne

Na początku XX wieku dominował pogląd, że dojrzałe komórki są na stałe zablokowane w stanie zróżnicowanym i nie mogą powrócić do stanu w pełni niedojrzałych, pluripotencjalnych komórek macierzystych. Uważano, że różnicowanie się komórek może być tylko procesem jednokierunkowym. Dlatego niezróżnicowane komórki jajowe/wczesnego zarodka mogą rozwinąć się jedynie w wyspecjalizowane komórki. Jednak komórki macierzyste o ograniczonej sile działania (dojrzałe komórki macierzyste) pozostają w szpiku kostnym, jelicie, skórze itp., aby działać jako źródło zastępowania komórek.

Fakt, że zróżnicowane typy komórek miały określone wzorce białek, sugerował, że przyczyną jednokierunkowego różnicowania komórek są nieodwracalne modyfikacje epigenetyczne lub zmiany genetyczne. Tak więc komórki stopniowo stają się coraz bardziej ograniczone w potencjale różnicowania i ostatecznie tracą pluripotencję.

W 1962 roku John B. Gurdon wykazał, że jądro ze zróżnicowanej komórki nabłonka jelitowego żaby może wytworzyć w pełni funkcjonalną kijankę poprzez przeszczepienie do pozbawionego jądra jaja. Gurdon wykorzystał transfer jądra komórki somatycznej (SCNT) jako metodę zrozumienia przeprogramowania i tego, jak komórki zmieniają się w specjalizacji. Doszedł do wniosku, że zróżnicowane jądra komórek somatycznych mają potencjał powrotu do pluripotencji. Była to wówczas zmiana paradygmatu. Wykazano, że zróżnicowane jądro komórkowe zachowało zdolność pomyślnego powrotu do stanu niezróżnicowanego, z możliwością wznowienia rozwoju (zdolność pluripotencjalna).

Jednak nadal pozostawało pytanie, czy nienaruszona zróżnicowana komórka może zostać w pełni przeprogramowana, aby stała się pluripotentna.

Badania Yamanaki

Shinya Yamanaka udowodnił, że wprowadzenie niewielkiego zestawu czynników transkrypcyjnych do zróżnicowanej komórki wystarczyło, aby komórka powróciła do stanu pluripotentnego. Yamanaka skupił się na czynnikach, które są ważne dla utrzymania pluripotencji w embrionalnych komórkach macierzystych (ES). Po raz pierwszy udało się przeprogramować nienaruszoną, zróżnicowaną komórkę somatyczną, aby stała się pluripotentna.

Wiedząc, że czynniki transkrypcyjne biorą udział w utrzymaniu stanu pluripotencjalnego, wybrał zestaw 24 czynników transkrypcyjnych komórek ES jako kandydatów do przywrócenia pluripotencji w komórkach somatycznych. Najpierw zebrał 24 czynniki kandydujące. Kiedy wszystkie 24 geny kodujące te czynniki transkrypcyjne zostały wprowadzone do fibroblastów skóry, niewiele faktycznie wygenerowało kolonie, które były niezwykle podobne do komórek ES. Po drugie, przeprowadzono dalsze eksperymenty z mniejszą liczbą czynników transkrypcyjnych dodanych w celu zidentyfikowania kluczowych czynników za pomocą bardzo prostego, a jednocześnie czułego systemu testowego. Na koniec zidentyfikował cztery kluczowe geny. Odkryli, że 4 czynniki transkrypcyjne (Myc, Oct3/4, Sox2 i Klf4) były wystarczające do przekształcenia embrionalnych lub dorosłych fibroblastów myszy w pluripotencjalne komórki macierzyste (zdolne do wytwarzania potworniaków in vivo i przyczyniając się do chimerycznych myszy).

Te pluripotencjalne komórki nazywane są komórkami iPS (indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste); pojawiały się z bardzo niską częstotliwością. Komórki iPS można selekcjonować przez wstawienie genu b-geo do locus Fbx15. Promotor Fbx15 jest aktywny w pluripotencjalnych komórkach macierzystych, które indukują ekspresję b-geo, co z kolei prowadzi do oporności na G418; ta oporność pomaga nam zidentyfikować komórki iPS w hodowli.

Co więcej, w 2007 roku Yamanaka i jego współpracownicy odkryli komórki iPS z transmisją zarodkową (poprzez selekcję pod kątem genu Oct4 lub Nanog). Również w 2007 roku jako pierwsi wyprodukowali ludzkie komórki iPS.

Niektóre problemy, z którymi borykają się obecne metody indukowanej pluripotencji, to bardzo niski wskaźnik produkcji komórek iPS oraz fakt, że wykazano, że 4 czynniki transkrypcyjne są onkogenne.

W lipcu 2014 r., podczas skandalu z udziałem japońskiego badacza komórek macierzystych, Haruko Obokata , fabrykującego dane, fałszującego obrazy i plagiatującego prace innych osób, Yamanaka spotkał się z publiczną krytyką za brak pełnej dokumentacji w jego powiązanej pracy. Yamanaka zaprzeczył manipulowaniu obrazami w swoich artykułach na temat embrionalnych komórek macierzystych myszy, ale nie mógł znaleźć notatek laboratoryjnych potwierdzających, że surowe dane są zgodne z opublikowanymi wynikami.

Dalsze badania i perspektywy na przyszłość

Od pierwotnego odkrycia Yamanaki przeprowadzono wiele dalszych badań w tej dziedzinie i wprowadzono wiele ulepszeń w tej technologii. Ulepszenia dokonane w badaniach Yamanaki, a także przyszłe perspektywy jego odkryć są następujące:

  1. Udoskonalono mechanizm dostarczania czynników pluripotencji. Początkowo stosowano wektory retrowirusowe, które losowo integrują się z genomem i powodują deregulację genów, które przyczyniają się do powstawania nowotworów. Jednak obecnie stosuje się wirusy nieintegrujące, stabilizowane RNA lub białka lub plazmidy episomalne (mechanizm dostarczania bez integracji).
  2. Zidentyfikowano czynniki transkrypcyjne wymagane do indukowania pluripotencji w różnych typach komórek (np. nerwowych komórkach macierzystych).
  3. Zidentyfikowano małe cząsteczki substytucyjne, które mogą zastępować funkcje czynników transkrypcyjnych.
  4. Przeprowadzono eksperymenty transdyferencjacji . Próbowali zmienić los komórki bez przechodzenia przez stan pluripotentny. Byli w stanie systematycznie identyfikować geny przeprowadzające transdyferencjację za pomocą kombinacji czynników transkrypcyjnych, które indukują zmianę losu komórki. Odkryli transróżnicowanie w listwie zarodkowej i między listkami zarodkowymi, np. komórki zewnątrzwydzielnicze do komórek wydzielania wewnętrznego, komórki fibroblastów do komórek mioblastów, komórki fibroblastów do komórek kardiomiocytów, komórki fibroblastów do neuronów
  5. Możliwa jest terapia zastępcza komórek komórkami iPS. Komórki macierzyste mogą zastąpić chore lub utracone komórki w chorobach zwyrodnieniowych i są mniej podatne na odrzucenie immunologiczne. Istnieje jednak niebezpieczeństwo, że może wprowadzić mutacje lub inne nieprawidłowości genomowe, które czynią go nieodpowiednim do terapii komórkowej. Tak więc wciąż istnieje wiele wyzwań, ale jest to bardzo ekscytujący i obiecujący obszar badań. Konieczne są dalsze prace, aby zapewnić bezpieczeństwo pacjentom.
  6. Może medycznie wykorzystywać komórki iPS od pacjentów z zaburzeniami genetycznymi i innymi zaburzeniami, aby uzyskać wgląd w proces chorobowy. - Stwardnienie zanikowe boczne (ALS), zespół Retta, rdzeniowy zanik mięśni (SMA), niedobór α1-antytrypsyny, rodzinna hipercholesterolemia i choroba spichrzania glikogenu typu 1A. - W przypadku chorób sercowo-naczyniowych, zespołu Tymoteusza, zespołu LEOPARDA, zespołu długiego QT typu 1 i 2 - choroby Alzheimera, ataksji rdzeniowo-móżdżkowej, pląsawicy itp.
  7. Komórki iPS zapewniają platformy przesiewowe do opracowywania i walidacji związków terapeutycznych. Na przykład kinetyna była nowym związkiem występującym w komórkach iPS z rodzinnej dysautonomii, a beta-blokery i blokery kanałów jonowych w zespole długiego odstępu QT zidentyfikowano w komórkach iPS.

Badania Yamanaki „otworzyły nowe drzwi, a światowi naukowcy wyruszyli w długą podróż eksploracyjną, mając nadzieję na odkrycie prawdziwego potencjału naszych komórek”.

W 2013 roku komórki iPS wykorzystano do wytworzenia ludzkiej unaczynionej i funkcjonalnej wątroby u myszy w Japonii. Wiele komórek macierzystych wykorzystano do rozróżnienia części składowych wątroby, które następnie samoorganizowały się w złożoną strukturę. Po umieszczeniu w żywicielu myszy naczynia wątroby łączyły się z naczyniami żywiciela i wykonywały normalne funkcje wątroby, w tym rozkładanie leków i wydzielin wątrobowych.

W 2022 roku wykazano, że czynniki Yamanaka wpływają na środki związane z wiekiem u starszych myszy.

Uznanie

W 2007 roku Yamanaka został uznany za „Person Who Mattered” w czasopiśmie Time Person of the Year w wydaniu Time Magazine . Yamanaka był również nominowany jako Time 100 w 2008 roku . W czerwcu 2010 r. Yamanaka otrzymał Nagrodę Kioto za przeprogramowanie dorosłych komórek skóry na pluripotencjalne prekursory. Yamanaka opracował tę metodę jako alternatywę dla embrionalnych komórek macierzystych, omijając w ten sposób podejście polegające na niszczeniu embrionów.

W maju 2010 r. Yamanaka otrzymał tytuł doktora honoris causa od Mount Sinai School of Medicine .

We wrześniu 2010 roku otrzymał Nagrodę Balzana za pracę nad biologią i komórkami macierzystymi.

Yamanaka został wymieniony jako jeden z 15 azjatyckich naukowców do obejrzenia przez magazyn Asian Scientist 15 maja 2011 r. W czerwcu 2011 r. Otrzymał inauguracyjną nagrodę McEwen Award for Innovation; podzielił nagrodę w wysokości 100 000 dolarów z Kazutoshi Takahashim, który był głównym autorem artykułu opisującego generowanie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych.

W czerwcu 2012 roku otrzymał nagrodę Millennium Technology Prize za pracę nad komórkami macierzystymi. Nagrodę w wysokości 1,2 miliona euro podzielił z Linusem Torvaldsem , twórcą jądra Linuksa. W październiku 2012 roku on i inny badacz komórek macierzystych, John Gurdon , otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny „za odkrycie, że dojrzałe komórki można przeprogramować, aby stały się pluripotentne”.

Zainteresowanie sportem

Yamanaka trenował judo ( czarny pas 2 Dan ) i grał w rugby jako student. Ma również historię biegania maratonów. Po 20-letniej przerwie wystartował w inauguracyjnym maratonie w Osace w 2011 roku jako biegacz charytatywny z czasem 4:29:53. Od 2012 roku brał udział w Kyoto Marathon , aby zbierać pieniądze na badania nad iPS. Jego rekord życiowy to 3:25:20 w 2018 Beppu-Ōita Marathon .

Zobacz też

Ogólne odniesienia:

  • Fackler, Martin (11 grudnia 2007). „Podejmowanie ryzyka jest w jego genach” . New York Timesa . Źródło 11 grudnia 2007 .
  • Odkrycie i przyszłość indukowanej pluripotencjalnej łodygi (iPS)
  • Klonowanie i odkrycia komórek macierzystych przynoszą Nobla w dziedzinie medycyny (New York Times, 8 października 2012 r.)

Konkretne cytaty:

Linki zewnętrzne

Scholia ma profil autora dla Shinyi Yamanaki .


Nagrody
Poprzedzony
Laureat Millennium Technology Prize 2012 		zastąpiony przez
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shinya_Yamanaka&oldid=1142240529 ”