stringtranslate.com

Шинья Яманака

Видео одного бьющегося кардиомиоцита , взятое из статьи в открытом доступе, соавтором которой является Яманака. [5] Изоляция клеток по типу клеток является важным шагом в терапии стволовыми клетками .
Синья Яманака выступает на лекции 14 января 2010 г.
Яманака и Рёдзи Ноёри принимают участие в церемонии 50-го чемпионата Японии по регби

Синья Яманака (山中伸弥Яманака Синъя , родился 4 сентября 1962 года) — японский исследователь стволовых клеток и лауреат Нобелевской премии . [2] [3] [4] Он является профессором и почетным директором Центра исследований и применения iPS-клеток ( индуцированных плюрипотентных стволовых клеток ) Киотского университета ; [6] старшим исследователем в Институте Гладстона , аффилированном с Калифорнийским университетом в Сан-Франциско, штат Калифорния; и профессором анатомии Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). Яманака также является бывшим президентом Международного общества исследований стволовых клеток (ISSCR).

Он получил премию BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award 2010 в категории биомедицины, премию Вольфа в области медицины 2011 года совместно с Рудольфом Йенишем [7] и премию Millennium Technology Prize 2012 года совместно с Линусом Торвальдсом . В 2012 году он и Джон Гердон были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие того, что зрелые клетки могут быть преобразованы в стволовые клетки [8] . В 2013 году он был удостоен премии Breakthrough Prize в размере 3 миллионов долларов в области наук о жизни за свою работу.

Образование

Яманака родился в Хигасиосаке , Япония, в 1962 году. После окончания средней школы Теннодзи при Университете Кёику в Осаке он получил степень доктора медицины в Университете Кобе в 1987 году и степень доктора философии в Высшей школе медицины Университета города Осака в 1993 году. После этого он прошел ординатуру по ортопедической хирургии в Национальной больнице Осаки и постдокторантуру в Институте сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона в Сан-Франциско.

После этого он работал в Институте Гладстона в Сан-Франциско, США, и в Институте науки и технологий Нары в Японии. В настоящее время Яманака является профессором и почетным директором Центра исследований и применения iPS (CiRA) Киотского университета. [6] Он также является старшим исследователем в Институте Гладстона. [8] [9]

Профессиональная карьера

С 1987 по 1989 год Яманака был резидентом в отделении ортопедической хирургии в Национальной больнице Осаки. Его первой операцией было удаление доброкачественной опухоли у его друга Шуичи Хираты, задача, которую он не смог выполнить за час, тогда как опытный хирург занял бы у него около десяти минут. Некоторые старшие называли его «Джаманака», игра слов на японское слово, означающее препятствие. [10]

С 1993 по 1996 год он работал в Институте сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона . С 1996 по 1999 год он был доцентом в Медицинской школе Университета города Осака, но в основном занимался наблюдением за мышами в лаборатории, а не занимался реальными исследованиями. [10]

Его жена посоветовала ему стать практикующим врачом, но вместо этого он подал заявку на должность в Институте науки и технологий Нары . Он заявил, что может и будет прояснять характеристики эмбриональных стволовых клеток, и это отношение к делу помогло ему получить работу. С 1999 по 2003 год он был там доцентом и начал исследование, которое позже принесло ему Нобелевскую премию 2012 года. Он стал полным профессором и оставался в институте на этой должности с 2003 по 2005 год. С 2004 по 2010 год Яманака был профессором Института пограничных медицинских наук Киотского университета. [11] С 2010 по 2022 год Яманака был директором и профессором Центра исследований и применения iPS-клеток (CiRA) Киотского университета. [6] В апреле 2022 года он ушел в отставку и занял место почетного директора CiRA, сохранив за собой должность профессора. [6] [12]

В 2006 году он и его команда создали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) из фибробластов взрослых мышей . [2] iPS-клетки очень похожи на эмбриональные стволовые клетки , эквивалент in vitro части бластоцисты ( эмбрион через несколько дней после оплодотворения), которая растет, чтобы стать собственно эмбрионом. Они смогли показать, что его iPS-клетки были плюрипотентными , т. е. способны генерировать все клеточные линии организма. Позже он и его команда создали iPS-клетки из человеческих взрослых фибробластов, [3] снова как первая группа, которая сделала это. Ключевым отличием от предыдущих попыток в этой области было использование его командой нескольких факторов транскрипции вместо трансфекции одного фактора транскрипции за эксперимент. Они начали с 24 факторов транскрипции, которые, как известно, важны для раннего эмбриона, но в конечном итоге смогли сократить их до четырех факторов транскрипции – Sox2 , Oct4 , Klf4 и c-Myc . [2]

Исследования Яманаки в области iPS-клеток, удостоенные Нобелевской премии

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2012 года была присуждена совместно сэру Джону Б. Гердону и Шинья Яманаке «за открытие того, что зрелые клетки можно перепрограммировать, чтобы они стали плюрипотентными ». [8]

Фон-различные типы клеток

Существуют различные типы стволовых клеток.

Вот некоторые типы клеток, которые помогут в понимании материала.

Предыстория - различные методы работы со стволовыми клетками

Историческая справка

В начале 20 века преобладающим мнением было то, что зрелые клетки навсегда заперты в дифференцированном состоянии и не могут вернуться в полностью незрелое, плюрипотентное состояние стволовых клеток. Считалось, что клеточная дифференциация может быть только однонаправленным процессом. Поэтому недифференцированные клетки яйцеклетки/раннего эмбриона могут развиваться только в специализированные клетки. Однако стволовые клетки с ограниченной потенцией (взрослые стволовые клетки) остаются в костном мозге, кишечнике, коже и т. д., чтобы действовать как источник замены клеток. [13]

Тот факт, что дифференцированные типы клеток имели специфические образцы белков, предполагает, что необратимые эпигенетические модификации или генетические изменения являются причиной однонаправленной дифференциации клеток. Таким образом, клетки постепенно становятся более ограниченными в потенциале дифференциации и в конечном итоге теряют плюрипотентность. [13]

В 1962 году Джон Б. Гердон продемонстрировал, что ядро ​​из дифференцированной эпителиальной клетки кишечника лягушки может генерировать полностью функционального головастика путем трансплантации в энуклеированную яйцеклетку. Гердон использовал перенос ядра соматической клетки (SCNT) в качестве метода для понимания перепрограммирования и того, как клетки меняют специализацию. Он пришел к выводу, что дифференцированные ядра соматических клеток имеют потенциал для возврата к плюрипотентности. Это было изменением парадигмы в то время. Это показало, что дифференцированное ядро ​​клетки сохранило способность успешно возвращаться в недифференцированное состояние с потенциалом для возобновления развития (плюрипотентная способность).

Однако вопрос о том, можно ли полностью перепрограммировать целую дифференцированную клетку, чтобы она стала плюрипотентной, все еще оставался открытым.

Исследования Яманаки

Шинья Яманака доказал, что введение небольшого набора факторов транскрипции в дифференцированную клетку достаточно для возвращения клетки в плюрипотентное состояние. Яманака сосредоточился на факторах, которые важны для поддержания плюрипотентности в эмбриональных стволовых (ЭС) клетках. Это был первый случай, когда неповрежденную дифференцированную соматическую клетку удалось перепрограммировать, чтобы она стала плюрипотентной.

Зная, что факторы транскрипции участвуют в поддержании плюрипотентного состояния, он выбрал набор из 24 факторов транскрипции ES-клеток в качестве кандидатов для восстановления плюрипотентности в соматических клетках. Во-первых, он собрал 24 фактора-кандидата. Когда все 24 гена, кодирующие эти факторы транскрипции, были введены в фибробласты кожи, лишь немногие из них фактически генерировали колонии, которые были удивительно похожи на ES-клетки. Во-вторых, были проведены дальнейшие эксперименты с меньшим количеством факторов транскрипции, добавленных для идентификации ключевых факторов, с помощью очень простой и в то же время чувствительной системы анализа. Наконец, он идентифицировал четыре ключевых гена. Они обнаружили, что 4 факторов транскрипции (Myc, Oct3/4, Sox2 и Klf4) было достаточно для преобразования эмбриональных или взрослых фибробластов мыши в плюрипотентные стволовые клетки (способные производить тератомы in vivo и способствующие появлению химерных мышей).

Эти плюрипотентные клетки называются iPS (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки); они появлялись с очень низкой частотой. iPS-клетки можно отобрать, вставив ген b-geo в локус Fbx15. Промотор Fbx15 активен в плюрипотентных стволовых клетках, которые индуцируют экспрессию b-geo, что, в свою очередь, приводит к резистентности к G418; эта резистентность помогает нам идентифицировать iPS-клетки в культуре.

Более того, в 2007 году Яманака и его коллеги обнаружили iPS-клетки с передачей по зародышевой линии (путем отбора по гену Oct4 или Nanog). Также в 2007 году они первыми получили человеческие iPS-клетки.

Некоторые проблемы, с которыми сталкиваются современные методы индуцированной плюрипотентности, — это очень низкая скорость производства iPS-клеток и тот факт, что четыре транскрипционных фактора, как показано, являются онкогенными.

В июле 2014 года во время скандала с участием японского исследователя стволовых клеток Харуко Обоката, который фальсифицировал данные, подделывал изображения и плагиатил работы других, Яманака столкнулся с общественным вниманием из-за отсутствия полной документации в его связанной работе. Яманака отрицал манипуляцию изображениями в своих работах по эмбриональным стволовым клеткам мышей, но он не смог найти лабораторных записей, подтверждающих, что исходные данные соответствовали опубликованным результатам. [14] [15] [16]

Дальнейшие исследования и перспективы на будущее

С момента первоначального открытия Яманаки в этой области было проведено много дальнейших исследований, и в технологию было внесено много усовершенствований. Улучшения, внесенные в исследования Яманаки, а также будущие перспективы его открытий, следующие:

  1. Механизм доставки факторов плюрипотентности был улучшен. Сначала использовались ретровирусные векторы, которые интегрируются в геном случайным образом и вызывают дерегуляцию генов, способствующих образованию опухолей. Однако теперь используются неинтегрирующиеся вирусы, стабилизированные РНК или белки, или эписомальные плазмиды (механизм доставки без интеграции).
  2. Были идентифицированы факторы транскрипции, необходимые для индукции плюрипотентности в различных типах клеток (например, нейральных стволовых клетках).
  3. Были идентифицированы небольшие замещающие молекулы, которые могут замещать функцию факторов транскрипции.
  4. Были проведены эксперименты по трансдифференциации . Они пытались изменить судьбу клетки, не проходя через плюрипотентное состояние. Они смогли систематически идентифицировать гены, которые осуществляют трансдифференциацию, используя комбинации факторов транскрипции, которые вызывают переключение судьбы клетки. Они обнаружили трансдифференциацию в зародышевых слоях и между зародышевыми слоями, например, экзокринные клетки в эндокринные клетки, фибробластные клетки в миобластные клетки, фибробластные клетки в кардиомиоцитные клетки, фибробластные клетки в нейроны
  5. Терапия замещения клеток с помощью iPS-клеток возможна. Стволовые клетки могут заменять больные или утраченные клетки при дегенеративных расстройствах, и они менее склонны к иммунному отторжению. Однако существует опасность, что они могут вносить мутации или другие геномные аномалии, которые делают их непригодными для клеточной терапии. Таким образом, все еще есть много проблем, но это очень захватывающая и многообещающая область исследований. Необходима дальнейшая работа, чтобы гарантировать безопасность для пациентов.
  6. Можно использовать iPS-клетки от пациентов с генетическими и другими нарушениями в медицинских целях для получения информации о процессе заболевания. - Боковой амиотрофический склероз (БАС), синдром Ретта, спинальная мышечная атрофия (СМА), дефицит α1-антитрипсина, семейная гиперхолестеринемия и болезнь накопления гликогена типа 1А. - При сердечно-сосудистых заболеваниях, синдроме Тимоти, синдроме LEOPARD, синдроме удлиненного интервала QT типа 1 и 2 - Болезнь Альцгеймера, спиноцеребеллярная атаксия, болезнь Гентингтона и т. д.
  7. iPS-клетки предоставляют платформы для скрининга для разработки и проверки терапевтических соединений. Например, кинетин был новым соединением, обнаруженным в iPS-клетках при семейной дисавтономии, а бета-блокаторы и блокаторы ионных каналов при синдроме удлиненного интервала QT были идентифицированы с помощью iPS-клеток.

Исследования Яманаки «открыли новую дверь, и ученые всего мира отправились в долгое путешествие исследований, надеясь раскрыть истинный потенциал наших клеток». [17]

В 2013 году клетки iPS были использованы для создания васкуляризированной и функциональной печени человека у мышей в Японии. Несколько стволовых клеток были использованы для дифференциации составных частей печени, которые затем самоорганизовались в сложную структуру. При помещении в хозяина-мышь сосуды печени соединились с сосудами хозяина и выполнили обычные функции печени, включая расщепление лекарств и секрецию печени. [18]

В 2022 году было показано, что факторы Яманаки влияют на возрастные показатели у старых мышей. [19]

Признание

В 2007 году Яманака был признан «Человеком, который имел значение» в издании журнала Time «Человек года » . [20] Яманака также был номинирован на звание финалиста Time 100 2008 года . [21] В июне 2010 года Яманака был награжден Киотской премией за перепрограммирование взрослых клеток кожи в плюрипотентные предшественники. Яманака разработал метод как альтернативу эмбриональным стволовым клеткам, таким образом обойдя подход, при котором эмбрионы уничтожались.

В мае 2010 года Яманака получил почетную степень доктора наук от Медицинской школы Маунт-Синай . [22]

В сентябре 2010 года он был удостоен премии Бальзана за свои работы по биологии и стволовым клеткам. [23]

Яманака был включен в список 15 азиатских ученых, за которыми стоит следить, по версии журнала Asian Scientist 15 мая 2011 года. [24] [25] В июне 2011 года он был награжден первой премией Макьюэна за инновации; он разделил премию в размере 100 000 долларов с Казутоши Такахаши, который был ведущим автором статьи, описывающей создание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. [26]

В июне 2012 года он был награжден Премией тысячелетия в области технологий за свою работу в области стволовых клеток. [27] Он разделил премию в размере 1,2 миллиона евро с Линусом Торвальдсом , создателем ядра Linux. В октябре 2012 года он и его коллега-исследователь стволовых клеток Джон Гердон были награждены Нобелевской премией по физиологии и медицине «за открытие того, что зрелые клетки можно перепрограммировать, чтобы они стали плюрипотентными». [28]

Интерес к спорту

Яманака занимался дзюдо ( черный пояс 2-го дана ) и играл в регби, будучи студентом университета. Он также имеет опыт бега марафонов. После 20-летнего перерыва он участвовал в первом Осакском марафоне в 2011 году в качестве благотворительного бегуна со временем 4:29:53. Он принимал участие в Киотском марафоне, чтобы собрать деньги на исследования iPS с 2012 года. Его личный рекорд — 3:25:20 на марафоне Беппу-Оита 2018 года .

Смотрите также

Ссылки

Общие ссылки:

Конкретные цитаты:

  1. ^ ab Nair, P. (2012). «Профиль Синьи Яманаки». Труды Национальной академии наук . 109 (24): 9223–9225. Bibcode : 2012PNAS..109.9223N. doi : 10.1073/pnas.1121498109 . PMC 3386100. PMID  22619323 . 
  2. ^ abcd Такахаши, К.; Яманака, С. (2006). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мыши определенными факторами». Cell . 126 (4): 663–76. doi :10.1016/j.cell.2006.07.024. hdl : 2433/159777 . PMID  16904174. S2CID  1565219.
  3. ^ abc Takahashi, K.; Tanabe, K.; Ohnuki, M.; Narita, M.; Ichisaka, T.; Tomoda, K.; Yamanaka, S. (2007). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из взрослых человеческих фибробластов определенными факторами». Cell . 131 (5): 861–872. doi :10.1016/j.cell.2007.11.019. hdl : 2433/49782 . PMID  18035408. S2CID  8531539.
  4. ^ ab Окита, К.; Ичисака, Т.; Яманака, С. (2007). «Генерация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, компетентных в отношении зародышевой линии». Nature . 448 (7151): 313–317. Bibcode :2007Natur.448..313O. doi :10.1038/nature05934. PMID  17554338. S2CID  459050.
  5. ^ Uosaki, H.; Fukushima, H.; Takeuchi, A.; Matsuoka, S.; Nakatsuji, N.; Yamanaka, S.; Yamashita, JK (2011). Prosper, Felipe (ред.). "Эффективная и масштабируемая очистка кардиомиоцитов из эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека с помощью поверхностной экспрессии VCAM1". PLOS ONE . 6 (8): e23657. Bibcode : 2011PLoSO...623657U. doi : 10.1371/journal.pone.0023657 . PMC 3158088. PMID  21876760 . 
  6. ^ abcd "Dept. of Life Science Frontiers Shinya Yamanaka (Director Emeritus & Professor)". Главные исследователи . Center for iPS Cell Research and Application (CiRA), Kyoto University. Архивировано из оригинала 17 сентября 2023 г. . Получено 17 сентября 2023 г. .
  7. ^ "Шинья Яманака - Лауреат премии Вольфа по медицине 2011 года". Wolf Foundation . 2011. Архивировано из оригинала 1 декабря 2020 года . Получено 18 января 2023 года .
  8. ^ abc "Нобелевская премия по физиологии и медицине 2012 года". Нобелевская премия . 8 октября 2012 г. Получено 18 января 2023 г.
  9. ^ "Shinya Yamanaka, MD, PhD". Институт сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона . Институты Гладстона. Архивировано из оригинала 17 сентября 2023 г. Получено 17 сентября 2023 г.
  10. ^ ab The Asahi Shimbun После неудачи в качестве хирурга Яманака достигает славы в области стволовых клеток 9 октября 2012 г. Архивировано 12 октября 2012 г. в Wayback Machine
  11. ^ "Shinya Yamanaka MD., PhD". Киотский университет . Архивировано из оригинала 10 февраля 2008 года.
  12. ^ Nonaka, Ryosuke (8 декабря 2021 г.). «Нобелевский лауреат Яманака уйдет на пенсию с поста директора центра iPS-клеток». National Report . The Asahi Shinbun. Архивировано из оригинала 17 сентября 2023 г. . Получено 17 сентября 2023 г. .
  13. ^ ab Фризен, Йонас; Лендаль, Урбан; Перлманн, Томас (2012). Научный фон - Зрелые клетки можно перепрограммировать, чтобы они стали плюрипотентными (PDF) (Отчет). Нобелевская премия . Получено 18 января 2023 г.
  14. ^ Макнил, Дэвид (6 июля 2014 г.). «Академический скандал потряс Японию». The New York Times .
  15. ^ Лэндерс, Питер (28 апреля 2014 г.). «Японский лауреат Нобелевской премии последний раз извинился за исследования стволовых клеток». The Wall Street Journal .
  16. ^ Макнил, Дэвид (10 июля 2014 г.). «Плохая наука». The Economist . Получено 18 января 2023 г.
  17. ^ Даниэльссон, Ола (декабрь 2012 г.). «Нобелевская премия по физиологии и медицине 2012 г.» (PDF) : 7. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ Takebe, Takanori; Sekine, Keisuke; Enomura, Masahiro; Koike, Hiroyuki; Kimura, Masaki; Ogaeri, Takunori; Zhang, Ran-Ran; Ueno, Yasuharu; Zheng, Yun-Wen (25 июля 2013 г.). «Васкуляризированная и функциональная человеческая печень из трансплантата органа, полученного из iPSC». Nature . 499 (7459): 481–484. Bibcode :2013Natur.499..481T. doi :10.1038/nature12271. ISSN  0028-0836. PMID  23823721. S2CID  4423004.
  19. ^ Браудер, К. К., Редди, П., Ямамото, М. и др. Частичное перепрограммирование in vivo изменяет возрастные молекулярные изменения во время физиологического старения у мышей. Nature Aging (2022). https://doi.org/10.1038/s43587-022-00183-2
  20. ^ "Junying Yu, James Thomson and Shinya Yamanaka". Time . 19 декабря 2007 г. Архивировано из оригинала 7 сентября 2008 г. Получено 23 мая 2010 г.
  21. ^ "Shinya Yamanaka – The 2008 Time 100 Finalists". 1 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала 7 апреля 2008 г. Получено 23 мая 2010 г.
  22. ^ "Выпускной бал в Медицинской школе Маунт-Синай чествует лидеров в области генетики и общественного здравоохранения". Больница Маунт-Синай, Нью-Йорк. Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г. Получено 16 августа 2013 г.
  23. Лауреаты премии Бальцана 2010 года Архивировано 19 июля 2011 г., на Wayback Machine , с веб-сайта Fondazione internazionale Premio Balzan
  24. ^ «Окончательный список 15 азиатских учёных, за которыми стоит следить – Шинья Яманака». AsianScientist.com . 15 мая 2011 г. Получено 6 июня 2011 г.
  25. ^ Бейкер, М. (2007). «Беседа с Шинья Яманака, профессором Киотского университета». Nature Reports Stem Cells : 1. doi : 10.1038/stemcells.2007.9 .
  26. ^ "Премия Макьюэна за инновации". ISSCR . Архивировано из оригинала 8 октября 2012 г. Получено 9 октября 2012 г.
  27. ^ Ученый, изучающий стволовые клетки, получил премию за технологии тысячелетия. BBC.co.uk (13 июня 2012 г.). Получено 08.10.2012.
  28. ^ ab "Нобелевская премия по физиологии и медицине 2012 года". NobelPrize.org. 8 октября 2012 г. Получено 8 октября 2012 г.
  29. ^ "Почести и награды". Архивировано из оригинала 29 октября 2016 года . Получено 27 октября 2016 года .
  30. ^ "Премия Мейенбурга за исследования рака 2007 года присуждена доктору Шинья Яманаке за искусственное получение стволовых клеток". Немецкий центр исследований рака . 23 ноября 2007 г.
  31. ^ "Премия Мейенбурга за исследования в области рака 2007 года за производство искусственных стволовых клеток". Немецкий центр исследований рака . 23 ноября 2007 г. Архивировано из оригинала 27 марта 2013 г.
  32. Такер, Валери (11 июня 2008 г.). «Шинья Яманака из Гладстона выигрывает престижную премию Шоу за открытия в области стволовых клеток».
  33. ^ "Гладстонский Шинья Яманака получает престижную премию Шоу". Bio-Medicine.org . 11 июня 2008 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2020 г. Получено 31 июля 2008 г.
  34. ^ "Профессору Синья Яманаке присуждена премия Шоу". Киотский университет . 17 июня 2008 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 г. Получено 31 июля 2008 г.
  35. ^ "Профессору Шинья вручена шестая мемориальная премия Санкё Такамине" (PDF) . Пресс-релиз CiRA . 15 июля 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 октября 2008 г.
  36. ^ "Лауреаты Золотой пластины Американской академии достижений". www.achievement.org . Американская академия достижений .
  37. ^ "Премия Льюиса С. Розенстила за выдающиеся работы в области фундаментальной медицинской науки". Архивировано из оригинала 15 мая 2014 г.
  38. ^ Шинья Яманака, лауреат премии Canada Gairdner International Award, 2009. gairdner.org
  39. ^ Премия BBVA Foundation Frontiers of Knowledge. Архивировано 3 июля 2011 г. на Wayback Machine . Fbbva.es. Получено 08.10.2012.
  40. ^ "Rinunce e Nomine - Nomina di Membri Ordinari della Pontificia Accademia delle Scienze" (Пресс-релиз) (на итальянском языке). Пресс-служба Святого Престола. 9 ноября 2013 года . Проверено 12 ноября 2013 г.
  41. ^ Minihane, Aine (2014). "UCSF 150th Anniversary Alumni Excellence Awards". Калифорнийский университет в Сан-Франциско . Архивировано из оригинала 12 июня 2021 г. Получено 18 января 2023 г.

Внешние ссылки