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.
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]
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]
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]
Существуют различные типы стволовых клеток.
Вот некоторые типы клеток, которые помогут в понимании материала.
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.
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]
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:
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]
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]
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 .
Общие ссылки:
Конкретные цитаты:
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )