Нобелівську премію з медицини дали за "перепрограмування" клітин

1. Що зробив Яманака
2. ... А що - Гердон
3. думки експертів
4. З вуст представника Нобелівського комітету про лауреатів
5. Сінья Яманака назвав терміни випробувань його відкриття на практиці
6. Гердону в школі радили не займатися наукою
7. Післямова

Нобелівська премія з медицини або фізіології за 2012 рік присуджена японському вченому Сінье Яманака і британському біологу Джону Гердону за роботи зі стовбурових клітин і клонування тварин.

Про це в понеділок в Стокгольмі оголосив Нобелівський комітет при Каролінському медичному інституті.

«Їх відкриття зробило революцію в наших знаннях про те, як відбувається розвиток клітин і організмів», - йдеться в повідомленні Нобелівського комітету.

Презентація володарів премії з медицини або фізіології відкрила тиждень оголошення Нобелівських лауреатів за 2012 рік.

У цьому році розмір Нобелівської премії становить 8 мільйонів шведських крон, що приблизно еквівалентно 1,2 мільйона доларів.

Яманака і Гердон кілька років поспіль називалися в числі основних кандидатів на найвищу міжнародну наукову нагороду. Їх роботи дозволили створити основи отримання нових тканин і копій цілих організмів.

Мал. 1.

Сінья Яманака - випускник університету Кобе, директор центру прикладних досліджень iPS-клітин в Інституті передових медичних наук Кіотського університету, а також співробітник Гледстоновского інституту серцево-судинних захворювань в США. Яманака очолює Міжнародне товариство досліджень стовбурових клітин. За свої розробки вчений отримав цілий ряд премій, зокрема премії Шао (2008) і Ласкера (2009) а також фінську нагороду Millennium Technology Prize влітку 2012 року.

Мал. 2.

Сер Джон Гердон - Сер Джон Гердон народився 2 жовтня 1933 року, він є випускником Оксфордського університету, співробітник інституту онкологічних досліджень і ембріології в Кембриджському університеті, названого в його честь. За свої дослідження разом з Яманака в 2009 році отримав премію Ласкера.

Що зробив Яманака

Мал. 3.

Стовбурові клітини - недиференційовані (незрілі) клітини, які є в усіх багатоклітинних організмах. Ці клітини здатні розвиватися в спеціалізовані, які формують різні тканини і органи.

Термін «стовбурова клітина» був введений в науку в 1909 році російським вченим Олександром Максимовим - так він назвав клітини крові, які здатні дати початок декільком іншим типам клітин. У 1960-і роки було продемонстровано утворення клітин крові з клітин кісткового мозку, а в 1981-му році американський біолог Мартін Еванс вперше виділив недиференційовані плюрипотентні (здатні розвиватися в клітини різного типу, окрім ембріональних) стовбурові клітини із зародка миші.

У 1998 році американцям Джону Герхарта і Джеймсу Томпсону вперше вдалося отримати і наростити культури ембріональних стовбурових клітин, здатних розвиватися в різні зрілі клітини і органи.

У 1999 році журнал Science визнав відкриття стовбурових клітин третім за значимістю подією в біології після розшифровки подвійної спіралі ДНК і програми «Геном людини».

Використання ембріонів для отримання стовбурових клітин пов'язане з етичними проблемами. Довгий час здавалося, що обійти їх неможливо, оскільки не було способу повернути назад «біологічний годинник» і повернути спеціалізовані клітини в їх «юність».

Тим більш сенсаційним стали результати групи Яманака, яка розробила метод отримання стовбурових клітин людини з неембріонального, а саме iPS-клітин - індукованих плюрипотентних стовбурових клітин.

Вченим вдалося за допомогою генетичних маніпуляцій «перепрограмувати» клітини, які вже «отримали» певну спеціалізацію в організмі.

На думку багатьох експертів, якщо за допомогою методу Яманака вдасться створювати необмежений запас стовбурових клітин, то це дозволить «вирощувати» потрібні тканини організму і зробить революцію в трансплантології.

... А що - Гердон

Клонування - точне відтворення того чи іншого живого об'єкта в якійсь кількості копій. Для отримання клону можна використовувати ядра стовбурових ембріональних клітин від якогось раннього ембріона, які ще не дуже спеціалізувалися. Ядра пересаджують в яйцеклітини, з яких видалено власне ядро, і вони, розвиваючись в нові організми, можуть утворити клон генетично ідентичних тварин.

Випадки «природного» клонування широко відомі у людини - це однояйцеві близнюки, що виникають завдяки природному поділу заплідненої яйцеклітини на дві самостійно розвиваються зародкові клітини.

У 1914 році німецький вчений Ганс Шпеман (Hans Spemann) провів перші досліди з пересадки ядра з однієї клітини в іншу. У 1938 році він припустив, що існує можливість пересадки ядра однієї клітини в без'ядерну яйцеклітину.

У 1940-х роках російський ембріолог Георгій Лопашов розробив метод пересадки клітинних ядер в яйцеклітину жаби. У червні 1948 він відправив в «Журнал загальної біології» статтю за матеріалами своїх експериментів. Але двома місяцями пізніше відбулася сесія ВАСГНІЛ, з якої прийнято відраховувати початок «лисенківщини» - гонінь на передові російські наукові школи в біології. Набір статті Лопашова був розсипаний, а його робота забута.

Пізніше, на початку 1960-х років, методику Лопашова удосконалив Гердон. Видаляючи з яйцеклітин жаб їх власне ядро, він переносив в них ядра, виділені з різних, вже спеціалізувалися клітин. Зрештою, він став пересаджувати ядра з клітин дорослих жаб, зокрема з епітелію кишечника.

Гердон домігся розвитку яйцеклітин з чужим ядром до досить пізніх стадій, а приблизно в двох відсотках випадків особини перетворювалися на дорослих жаб.

думки експертів

Нові нобелівські лауреати з медицини знайшли «рецепти» вирощування клітин окремих типів і цілих тканин, що відкриває перспективи боротьби з важкими захворюваннями людини, в тому числі, спадковими, сказала завідувачка лабораторією генетичних основ клітинних технологій Інституту загальної генетики імені Вавилова РАН Марія Лагарькова.

«Ці відкриття абсолютно приголомшливі», - сказала Лагарькова РІА Новини.

«Якщо говорити про відкриття Яманака, то він показав, що можна досить нескладними маніпуляціями з однієї клітини зробити іншу», - пояснила вона, додавши, що це дає потенційну можливість отримувати певні типи клітин або тканин для замісної терапії - наприклад, клітини крові або нейрони .

За словами вченого, нинішні технології дозволяють отримувати здорові нейрони з клітин шкіри людей, хворих на спадкову формою хвороби Паркінсона, і далі використовувати для трансплантації.

Біологія розвитку в даний час -

«Найперспективніший напрямок для медицини в області клітинних технологій», - підкреслила Лагарькова.

Разом з тим, за її словами,

«Якщо розглядати це в історичному аспекті, то, швидше за все, без робіт Гердона не було б робіт Яманака».

Гердон заклав основи клонування - точного відтворення того чи іншого живого об'єкта в якійсь кількості копій. Для отримання клону можна використовувати ядра стовбурових ембріональних клітин від якогось раннього ембріона, які ще не дуже спеціалізувалися. Ядра пересаджують в яйцеклітини, з яких видалено власне ядро, і вони, розвиваючись в нові організми, можуть утворити клон генетично ідентичних тварин.

Роботи нобелівського лауреата Джона Гердона (John Gurdon) з клонування живих організмів стали початком розвитку клітинних технологій, важливість цього наукового напрямку підтверджена декількома Нобелівськими преміями останніх п'яти років, заявив РІА Новини науковий керівник відділу епігенетики Інституту загальної генетики імені Вавилова РАН Сергій Кисельов.

«Дослідження Гердона поклали початок розвитку наукового напрямку - вони показали необхідність розробки технології репрограммірованія (клітин), то, що це можливо», - сказав Кисельов.

За словами вченого,

завжди розробка будь-якої технології потребує вдосконалення її окремих етапів.

«Яманака запропонував більш ефективну, ніж у Гердона, і яка застосовується для людей технологію (" перепрограмування "клітин)", - сказав Кисельов.

До нинішнього рішення Нобелівського комітету багато експертів, які намагалися передбачити «медичних» лауреатів-2012, в числі можливих кандидатів називали британського вченого Яна Уилмута - «батька» овечки Доллі, «створеної» шляхом клонування.

На думку Кисельова, Уилмута члени комітету

«Могли взяти в команду (лауреатів-2012), а могли і не взяти».

«Принципова можливість клонування була показана Гердон. Усе! Він зробив це вперше в світі. Уилмут лише повторив це на іншому вигляді - так, на ссавців - але він зробив те ж клонування, що і Гердон, нехай і поліпшивши (методику) », - пояснив Кисельов.

«Якщо говорити про" Нобеля », то Гердон-Яманака - нормальна зв'язка", - додав він.

Кисельов зазначив, що нинішня нагорода Гердону і Яманака - третя Нобелівська премія за останні п'ять років, присуджена фахівцям з клітинної біології.

У 2007 році вищої світової наукової нагороди удостоїлися Маріо Капеккі, Олівер Смітіс (обидва - США) і Мартін Еванс (Великобританія) за винахід методики, що дозволяє вносити зміни в гени живих клітин, а в 2010 році в Стокгольм за Нобелівською премією поїхав розробник технології штучного запліднення британець Роберт Едвардс.

«Ці три премії - визнання розвитку технологій, пов'язаних з клітинами, зокрема ембріональними стовбуровими клітинами», - зазначив Кисельов.

З вуст представника Нобелівського комітету про лауреатів

- Як ви думаєте, коли дані клітини почнуть широко використовуватися в медицині? - пішов перший питання після оголошення лауреатів.

─ Це дуже складне питання. Я не можу назвати точну дату, коли вони будуть використовуватися для лікування пацієнтів, - відповів представник Нобелівського комітету. - Але зараз ці клітини можна використовувати як платформу для вивчення різних захворювань. Вперше в історії ми можемо створити багато клітин і розділити їх за типами так, щоб визначати параметри хвороби.

- Рак крові вже лікується використанням стовбурових клітин в еритроцитах (це відбувається шляхом рясного переливання крові та пересадки кісткового мозку, що дозволяє ввести в організм клітини, що дають початок усім клітинам крові. - «Газета.Ru»). Чому автори цієї технології не були відзначені Нобелівським комітетом?

─ Комітет, звичайно ж, обговорював це питання. Ми обговорюємо всі основні відкриття, і це наша робота - знайти саме гідне відкриття, яке заслуговує на Нобелівську премію цього року.

Лауреати цього року зробили відкриття, яке сильно доповнює нашу наукову парадигму і допомагає досягти величезного прогресу.

Це чудове відкриття, і ми вирішили, що воно гідно премії.

- Чи була можливість з ними зв'язатися? Якою була їхня реакція?

─ Ми говорили з ними по телефону. Вони дуже раді і сподіваються приїхати до Стокгольма в грудні на вручення премії.

- Що щодо моральної сторони питання? У багатьох державах наукова робота зі стовбуровими клітинами є забороненою.?

─ У науці ми намагаємося дотримуватися відкритої дискусії. Нобелівський комітет в ній не бере участь.

Але Нобелівська премія впливає на те, що в суспільстві прийнятно, а що є неприйнятним.

Сінья Яманака назвав терміни випробувань його відкриття на практиці

Мал. 4.

Клінічні дослідження застосування індукованих плюрипотентних стовбурових клітин (iPS-клітин) при лікуванні захворювань сітківки можуть початися вже в наступному році, заявив в прямому ефірі телекомпанії NHK лауреат Нобелівської премії цього року з медицини та фізіології, творець методики отримання iPS-клітин Сінья Яманака.

«Є велика різниця в залежності від захворювання. Для лікування сітківки, наприклад, макулодистрофії, клінічні дослідження, я думаю, почнуться вже в наступному році. Припускаю, це буде саме швидке за часом початок клінічних досліджень. Дослідження по лікуванню пошкоджень спинного мозку, хвороби Паркінсона, захворювань серця за допомогою iPS-клітин почнуться протягом найближчих декількох років. Повномасштабне лікування буде розпочато протягом 10-20 років », - сказав Яманака.

Він визнав, що відчуває не тільки радість від присудження високої нагороди, але і відповідальність перед людьми з важкими захворюваннями, яким його винахід поки реально не допомогло.

Вперше штучні багатофункціональні стовбурові клітини неембріонального походження, так звані індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (induced pluripotent stem cells - iPS), здатні формувати здорові клітини різних органів, були отримані професором університету Кіото Сінья Яманака в 2006 році.

Вченим вдалося створити стовбурові клітини зі звичайних клітини шкіри людини. Це відкриття зняло існувала до цього етичну проблему використання ембріональних клітин людини і дало перспективи створення тканин і органів замість пошкоджених або втрачених внаслідок хвороби або травми. Будівельним матеріалом для цих органів і тканин стануть клітини самої людини.

За шість років з моменту відкриття iPS-клітин, вчені, піддаючи їх різним впливам, навчилися вирощувати клітини серцевого м'яза, кишечника, підшлункової залози, сітківки ока, крові, шкіри, а також нервові клітини. Головною проблемою, яка гальмує використання таких клітин у медицині, як і раніше залишається високий ризик розвитку онкологічних захворювань.

У червні 2010 року уряд Японії розглянуло і в цілому схвалив проведення клінічних досліджень на людині з пересадки клітин iPS за умови дотримання етичних обмежень і безпеки для пацієнта.

Звістка про присудження Сінье Яманака Нобелівської премії викликало хвилю наснаги серед його співвітчизників. Під час екстреної прес-конференції, яку професор дав в Університеті Кіото, йому подзвонив прем'єр-міністр Есіхіко Нода і привітав його від імені японського народу.

Гердону в школі радили не займатися наукою

Джон Гердон, згадує, як шкільний учитель радив йому відмовитися від наукової кар'єри, повідомляє агентство Франс Прес.

Мал. 5.

Гердон захоплювався біологією з раннього віку, в школі він вирощував гусениць і спостерігав, як вони перетворюються в метеликів. Однак, це захоплення майбутнього великого біолога не знаходило схвалення у шкільної вчительки. В одному зі звітів вона написала, що

спроба побудувати наукову кар'єру буде для Гердона марною тратою часу і радила негайно залишити цю ідею.

«Але я був зачарований усіма цими речами і, я думаю, частково вона (вчителька) підштовхнула мене до того, щоб вибрати наукову стезю», - згадує Гердон.

Він також зазначає, що зараз той звіт висить в його кабінеті над робочим столом «для забави».

Коли прийшов час обирати майбутню кар'єру, батько Гердона наполягав на тому, щоб син пішов служити в армію. Однак цим планам завадили проблеми зі здоров'ям - не дивлячись на те, що Гердон був спортивним юнаків, сімейний лікар прийняв легку застуду за бронхіт, і це звело нанівець шанси молодої людини послужити батьківщині.

Післямова

Цікаво, що Гердон і Яманака не були фаворитами перед церемонією оголошення лауреатів. серед претендентів були Девід Елліс з Університету Рокфеллера (США) і Майкл Грунштейн (Університет Каліфорнії в Лос-Анджелесі), відомі дослідженнями гістонів - білків, що регулюють упаковку ДНК в хромосоми.

За роботи в області дослідження киназ - найважливіших ферментів, що регулюють процес «харчування» клітин глюкозою і глікогеном - Нобелівську премію могли отримати Ентоні Хантер з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго і Ентоні Посон з Університету Торонто (Канада).

Довгий список претендентів на цю премію замикали дослідники властивостей клітинних поверхонь Річард Хайнес з Массачусетського інституту технологій і Ерккі Руослахті (Медичний дослідний інститут Сенфорд-Бернхем, Каліфорнія), що відкрили інтегрини, і Масатоши Такеічі, директор японського центру RIKEN, який відкрив кадгерінов.

Автор: Філіппов Юрій.