Нобелевская премия 2012 года по физиологии и медицине

1. Жизнь - путь к возрастающей специализации
2. Лягушки прыгают назад в развитии
3. Путешествие туда и обратно - зрелые клетки возвращаются в состояние стволовых клеток
4. От удивительного открытия до медицинского использования
5. Основные публикации:

2012-10-08

Нобелевская ассамблея в Каролинском институте сегодня решил наградить

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2012

совместно с

Джон Б. Гурдон и Шинья Яманака

для открытия, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы
стать плюрипотентным

Нобелевская премия признана двумя учеными, которые обнаружили, что зрелые специализированные клетки могут быть перепрограммированы, чтобы стать незрелыми клетками, способными развиваться во всех тканях организма. Их результаты произвели революцию в нашем понимании того, как развиваются клетки и организмы.

Джон Б. Гурдон открыл в 1962 году, что специализация клеток обратима. В классическом эксперименте он заменил незрелое ядро ​​клетки в яйцеклетке лягушки ядром из зрелой кишечной клетки. Эта модифицированная яйцеклетка превратилась в нормального головастика. ДНК зрелой клетки все еще имела всю информацию, необходимую для развития всех клеток в лягушке.

Более 40 лет спустя, в 2006 году, Шинья Яманака обнаружил, как можно перепрограммировать неповрежденные зрелые клетки у мышей, чтобы они стали незрелыми стволовыми клетками. Удивительно, что, введя всего несколько генов, он мог перепрограммировать зрелые клетки, чтобы стать плюрипотентными стволовыми клетками, то есть незрелыми клетками, которые способны развиваться во все типы клеток организма.

Эти новаторские открытия полностью изменили наш взгляд на развитие и специализацию сотовой связи. Теперь мы понимаем, что зрелая клетка не должна быть вечно ограничена своим специализированным состоянием. Учебники были переписаны, и были созданы новые области исследований. Перепрограммируя клетки человека, ученые создали новые возможности для изучения заболеваний и разработки методов диагностики и терапии.

Жизнь - путь к возрастающей специализации

Все мы развивались из оплодотворенных яйцеклеток. В первые дни после зачатия эмбрион состоит из незрелых клеток, каждая из которых способна развиваться во все типы клеток, которые образуют взрослый организм. Такие клетки называются плюрипотентными стволовыми клетками. С дальнейшим развитием эмбриона эти клетки дают начало нервным клеткам, мышечным клеткам, клеткам печени и всем другим типам клеток - каждый из них специализируется на выполнении определенной задачи в организме взрослого человека. Этот путь от незрелой до специализированной камеры ранее считался однонаправленным. Считалось, что клетка изменяется во время созревания таким образом, что она уже не сможет вернуться в незрелую плюрипотентную стадию.

Лягушки прыгают назад в развитии

Джон Б. Гурдон бросил вызов догме о том, что специализированная ячейка безоговорочно предана своей судьбе. Он предположил, что его геном все еще может содержать всю информацию, необходимую для его развития во всех типах клеток организма. В 1962 году он проверил эту гипотезу, заменив ядро ​​клетки яйцеклетки лягушки ядром зрелой специализированной клетки, полученной из кишечника головастика. Яйцо превратилось в полностью функционального клонированного головастика, и последующие повторы эксперимента дали взрослых лягушек. Ядро зрелой клетки не потеряло своей способности стимулировать развитие к полностью функциональному организму.

Важное открытие Гурдона первоначально было встречено со скептицизмом, но стало принято, когда оно было подтверждено другими учеными. Он инициировал интенсивные исследования, и эта методика получила дальнейшее развитие, что в конечном итоге привело к клонированию млекопитающих. Исследования Гурдона научили нас, что ядро ​​зрелой специализированной клетки может быть возвращено в незрелое плюрипотентное состояние. Но его эксперимент включал удаление клеточных ядер пипетками с последующим их введением в другие клетки. Возможно ли когда-нибудь превратить интактную клетку обратно в плюрипотентную стволовую клетку?

Путешествие туда и обратно - зрелые клетки возвращаются в состояние стволовых клеток

Шинья Яманака смог ответить на этот вопрос в научном прорыве спустя более 40 лет после открытия Гурдона. Его исследования касались эмбриональных стволовых клеток, то есть плюрипотентных стволовых клеток, которые выделены из эмбриона и культивированы в лаборатории. Такие стволовые клетки были первоначально выделены из мышей Мартин Эванс (Нобелевская премия 2007 г.) и Яманака попытались найти гены, которые сделали их незрелыми. Когда несколько из этих генов были идентифицированы, он проверил, может ли какой-либо из них перепрограммировать зрелые клетки, чтобы стать плюрипотентными стволовыми клетками.

Яманака и его коллеги вводили эти гены в различных комбинациях в зрелые клетки из соединительной ткани, фибробластов и исследовали результаты под микроскопом. Они наконец нашли комбинацию, которая работала, и рецепт был удивительно прост. Вводя четыре гена вместе, они могли бы перепрограммировать свои фибробласты в незрелые стволовые клетки!

Получающиеся индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (клетки iPS) могут развиваться в зрелые типы клеток, такие как фибробласты, нервные клетки и кишечные клетки. Открытие того, что неповрежденные зрелые клетки могут быть перепрограммированы в плюрипотентные стволовые клетки, было опубликовано в 2006 году и сразу же было признано крупным прорывом.

От удивительного открытия до медицинского использования

Открытия Гурдона и Яманаки показали, что специализированные клетки могут повернуть время развития назад при определенных обстоятельствах. Хотя их геном претерпевает модификации во время развития, эти модификации не являются необратимыми. Мы получили новый взгляд на развитие клеток и организмов.

Исследования последних лет показали, что клетки iPS могут давать начало различным типам клеток организма. Эти открытия также предоставили новые инструменты для ученых всего мира и привели к значительному прогрессу во многих областях медицины. iPS-клетки также могут быть получены из клеток человека.

Например, клетки кожи могут быть получены от пациентов с различными заболеваниями, перепрограммированы и исследованы в лаборатории, чтобы определить, чем они отличаются от клеток здоровых людей. Такие клетки представляют собой бесценный инструмент для понимания механизмов заболевания и, таким образом, предоставляют новые возможности для разработки медицинской терапии.

Сэр Джон Б. Гурдон родился в 1933 году в Диппенхолле, Великобритания. Он получил докторскую степень в Оксфордском университете в 1960 году и был докторантом в Калифорнийском технологическом институте. Он поступил в Кембриджский университет, Великобритания, в 1972 году и работал профессором клеточной биологии и магистром колледжа Магдалины. Гурдон в настоящее время находится в Институте Гурдона в Кембридже.

Шинья Яманака родился в Осаке, Япония, в 1962 году. Он получил степень доктора медицины в 1987 году в Университете Кобе и прошел подготовку в качестве хирурга-ортопеда, прежде чем перейти к фундаментальным исследованиям. Яманака получил докторскую степень в Городском университете Осаки в 1993 году, после чего он работал в Институтах Гладстона в Сан-Франциско, США и Нараском институте науки и технологии в Японии. Яманака в настоящее время является профессором Киотского университета, где он руководит Центром исследований и применения iPS. Он также является старшим следователем в институтах Гладстона.

Основные публикации:

Гурдон, JB (1962). Способность к развитию ядер, взятых из клеток кишечного эпителия питающихся головастиков. Журнал эмбриологии и экспериментальной морфологии 10: 622-640.

Такахаши К., Яманака С. (2006). Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мышей определенными факторами. Cell 126: 663-676.

Высокое разрешение изображения (pdf 670 Kb)

Нобелевская ассамблея, состоящая из 50 профессоров Каролинского института, присуждает Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Нобелевский комитет оценивает номинации. С 1901 года Нобелевская премия присуждается ученым, которые сделали самые важные открытия на благо человечества.

Нобелевская премия® является зарегистрированным товарным знаком Нобелевского фонда

Вернуться к началу

Вернуться к началу Возврат пользователей к началу страницы