Nobelova cena pro britské a japonské vedce o kmenových bunkách

Jejich úspechy ve výzkumu kmenových bunek John B. Gurdon a Shinya Yamanaka byly spolecne udeleny Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu 2012, oznámila Nobelovská shromázdení v Karolinska Institutet ve Svédsku. Shromázdení dodalo, ze cena byla za jejich práci pri zjistení, ze zralé bunky mohou být preprogramovány tak, aby se staly pluripotentními kmenovými bunkami.
Nobelovy shromázdení popsalo jejich zjistení jako revoluci v nasem chápání toho, jak se organismy a bunky rozvíjejí. Gurdon a Yamanaka objevili, ze zralé, specializované bunky mohou být preprogramovány tak, aby se vrátily zpet do nezralých bunek, které mají potenciál rozvinout se do vsech tkání tela.
Specializace bunek je reverzibilní - v roce 1962 John Gurdon zjistil, ze specializace bunky muze být obrácena. Ve slavném experimentu vytáhl jádro záskové vajecné bunky a nahradil ho jádrem ze zralé strevní bunky. Vejce s jádrem strevní bunky se nakonec vyvinulo do zdravého zelva. DNA zralých bunek stále nesla veskerá data potrebná k vývoji do vsech bunek záby.
Reprogramování neporusených zralých bunek do nezralých kmenových bunek - v roce 2006 zjistila, jak by mohla být nedotcená zralá bunka v mysi preprogramována tak, aby se zmenila na nezralé kmenové bunky. Se zavedením jen nekolika genu se mu podarilo preprogramovat zralé bunky tak, aby se staly pluripotentními kmenovými bunkami. Pluripotentní kmenové bunky se mohou vyvinout do jakéhokoliv typu bunky v tele.

Jejich práce ukázala, ze zralé bunky nemusí zustat navzdy specializované

Jejich objevy, popsané shromázdením jako "prulomové", zcela zmenily, jak vidíme bunecný vývoj a specializaci. Nyní víme, ze zralá bunka nemusí nutne zustat jako specializovaná bunka. Jejich objevy znamenaly, ze ucebnice musely být prepsány a nové oblasti výzkumu musely být zrízeny.
V komunique napsal Nobelprize.org:

"Reprogramováním lidských bunek vytvorili vedci nové prílezitosti ke studiu onemocnení a vývoji metod diagnostiky a terapie.

Zivot je cesta k neustále rostoucí specializaci

Vsichni se vyvíjíme z oplodnených vajecných bunek. V prvních dnech, poté co spermie oplodnuje vejce, se embryo skládá ze sbírky nezralých bunek. Kazdá nezralá bunka má schopnost promenit se v jakýkoli typ bunky u dospelého cloveka. Bunky, které mají tento potenciál, jsou známé jako pluripotentních kmenových bunek.
Pri vývoji embrya se tyto bunky rozvíjejí do jaterních bunek, svalových bunek, nervových bunek - do vsech bunecných typu, které jsou potrebné k vytvorení rozvinutého organismu. Kazdá bunka je specializovaná na provádení presných funkcí v dospelém tele.
Vedci si mysleli, ze cesta z nezralých do specializovaných bunek byla jednosmerná ulice; ze se nevrátí zpet, ze by nebylo mozné, aby se vrátili do nezralého, pluripotentního stavu.
John B. Gurdon premýslela nad tím, jak je tato teorie správná, a rozhodla se ji napadnout. Predpokládá hypotézu, ze specializovaný bunecný genom muze mít stále veskeré údaje potrebné k tomu, aby jeho vývoj vyústil do jakéhokoli typu bunky. Testoval svou hypotézu v roce 1962. Nahradil jádro vajíckovitých záb s vyspelou, specializovanou bunkou z cípku.
Zabí vajecná bunka s jádrem bunky strevního cípku se vyvinula do zdravého, klonovaného zelva. Nekolikrát opakoval experiment a podarilo se mu dát mnoho dospelých zab.
Gurdon prokázal, ze zralá, specializovaná bunka neztratila schopnost stát se opet pluripotentní kmenovou bunkou.
Kdyz Gurdon puvodne predstavil své poznatky vedecké komunite, byl prijat se skepticismem. Nicméne, kdyz jiní vedci potvrdili to, co popsal tím, ze opakovali experiment, objevil se jeho orientacní bod siroce prijatý.
Gurdonuv prulom vyvolal intenzivní výzkum a technika se dále rozvíjela, dokud nebyla klonována jiná zvírata.
Gurdon nás ucil, ze zralé specializované jádro bunky muze být vráceno do nezralého pluripotentního stavu. Musel vsak odstranit jádro bunky pipetou a umístit ji do jiné bunky. A co delat zralou bunku zpet do pluripotentní kmenové bunky, aniz by to udelalo - vrátit neposkozenou zralou bunku do pluripotentní kmenové bunky?

Dvousmerná ulice - vracející neporusenou zralou bunku do stavu kmenových bunek

Ctyricet let pozdeji odpovedela Shinya Yamanaka na tuto otázku vedeckým prulomem. Experimentoval s embryonálními kmenovými bunkami - to jsou pluripotentní kmenové bunky izolované z embrya a kultivované v laboratori. Martin Evans (Nobelova cena 2007) puvodne izoloval takové kmenové bunky od mysí.
Yamanaka se vydala, aby zjistila, které geny je udrzovaly v nezralém stavu. Podarilo se identifikovat nekolik techto genu a následne testovat, zda nekdo z nich muze preprogramovat specializované zralé bunky, aby se mohly promenit v pluripotentní kmenové bunky.
Yamanaka a kolegové predstavili geny, které identifikoval v ruzných kombinacích, do zralých bunek z pojivové tkáne (fibroblasty) a pozorovali je pod mikroskopem. Nakonec narazili na kombinaci, která fungovala. Byli prekvapeni, jak jednoduchý je správný "recept". Zavedli dohromady ctyri geny a podarilo se jim reprogramovat své fibroblasty do nezralých, pluripotentních kmenových bunek.
Tyto pluripotentní kmenové bunky jsou známé jako bunky iPs (indukované pluripotentní kmenové bunky). Výsledné bunky iAMP se mohou vyvinout do bunek strev, fibroblastu a nervových bunek. Fibroblast je druh bunky nalezené v pojivové tkáni, která produkuje kolagen a dalsí proteiny, které se nacházejí mezi bunkami.
Nobelprize.org napsal:

"Objev, ze nedotcené, zralé bunky mohly být preprogramovány do pluripotentních kmenových bunek, bylo publikováno v roce 2006 a bylo okamzite povazováno za hlavní prulom."

Jejich objevy vedly k pozoruhodnému pokroku v mnoha oblastech medicíny

Výzkumy Gurdona a Yamanaka prokázaly, ze zralé, specializované bunky mohou být obráceny; vývojové hodiny mohou být za urcitých okolností vráceny zpet. Ackoli genomový clánek bunky se mírne mení, je tato zmena reverzibilní. Díky Gurdonovi a Yamanakovi "jsme získali nový pohled na vývoj bunek a organismu."

Dnes muzeme získat kozní bunky od pacientu s urcitými nemocemi, preprogramovat je a pozorovat je v laboratori, aby zjistili, jak odlisné jsou od bunek získaných od zdravých lidí. Studiem techto bunek získávají výzkumníci znacné informace o mechanismech onemocnení, které mohou nakonec vést k vývoji nových lécebných postupu.

Sir John B. Gurdon

^{Foto: Creative Commons Attr. 2.0 Generická licence}

• Sir John B. Gurdon, vývojový biolog.
• Narodil se v roce 1933 v Dippenhall, Surrey, Anglie.
• Mel své strední vzdelání na Eton College v Anglii.
• Studoval klasiku v Kristove kostele v Oxfordu. Presel k zoologii. Studoval nukleární transplantaci v zábu Xenpus s Michalem Fischbergem v Oxfordu.
• Stal se postdoktorandem v Caltech (Kalifornský technologický institut).
• Pracoval na katedre zoologie na Oxfordské univerzite
• Stal se profesorem bunecné biologie a magdalérem Magdalene College na Cambridge University.
• V roce 1989 se stal zakládajícím clenem Institutu Wellcome / CRC pro bunecnou biologii a rakovinu (který se pozdeji stal Wellcome / CR UK) v Cambridge - byl predsedou do roku 2001.
• Stal se clenem Nuffieldské rady pro bioetiku a magister Magdalene College Cambridge.

Gurdon se stal v roce 1971 clenem Královské spolecnosti. V roce 1995 byl v roce 1995 jmenován "pane". Institut Wellcome Trust / Cancer Research UK pro bunecnou biologii a rakovinu byl prejmenován na Institut Gurdon.
Získal nekolik ocenení, medaile a cestné tituly. V roce 2009 získal cenu Albert Lasker Basic Medical Research.
"Nikdy se nestanete biologem," rekl jeho ucitel
Gurdon jednou zmínil zprávu o skole, kdyz mu bylo 15 let, ve kterém jeho ucitel rekl, ze to bude úplne ztráta casu pro nej, aby vykonával kariéru v biologii. "Celá tato idea by mela být okamzite odrazena," napsal ucitel.
Gurdon ríká, ze uchovává zprávy nad stolem kvuli vlastní zábave. Zrejme jeho matka zaznamenala lásku k biologii a povzbudila ho. V rozhovoru pred nekolika lety Gurdon rekl, ze jako díte roste tisíce housenek, aby vyrobily mury, neco, co jeho ucitel nasel nejvíce nepríjemný.
Jeho ucitel také napsal ve své skolní zpráve:

"Verím, ze Gurdon má nápady na to, ze se stane vedcem, na jeho dnesním predstavení je to naprosto smesné, pokud se nemuze naucit jednoduché biologické fakty, nebude mít sanci delat práci specialisty a bylo by to proste plýtvání cas, jak z jeho strany, tak i tech, kterí ho budou muset naucit. "

Gurdon rekl: "Ale pro tyhle veci jsem fascinovala a myslím, ze to byla opravdu ta, která mi umoznila prejít od svého vzdelání, které bylo zcela nevedecké, do vedeckého smeru."
Kdyz ukoncil skolu, jeho otec mu doporucil, aby vykonával kariéru bud v bankovnictví, nebo v armáde. Jeho doktor, který diagnostikoval mírnou zimu jako bronchitida, ukoncil jeho sance na vstup do armády. Gurdon pozdeji, kdyz se zeptal na to, ze nebyl schopen vstoupit do armády, rekl: "Dekuji nebesum!"
Klícová publikace
Gurdon, J.B. (1962).
"Vývojová schopnost jader získaných z bunek strevního epitelu krmných zlábku"
Casopis embryologie a experimentální morfologie 10:622-640.

Shinya Yamanaka

^{Foto: Creative Commons Attr. 2.0 Generická licence}

• Shinya Yamanaka, japonský lékar a dospelý výzkumník z kmenových bunek.
• Narodil se v roce 1962 ve meste Higashiosaka v Japonsku.
• Studoval medicínu a stal se lékarem na Koke University.
• Získal titul Ph.D. na Osaka City University Graduate School.
• Byla jeho rezidentem v ortopedické chirurgii v Národní nemocnici v Osace.
• Získal postdoktorský stipendium u Gladstone Institute of Cardiovascular Disease, San Francisco.
• V soucasné dobe pusobí jako reditelka a profesorka Centra pro výzkum bunek i aplikací iPS na Kjótské univerzite. On je také pridruzený k Gladstone institutu

Ocenení

• 2007 cena Osaka za vedu, cena Inoue za vedu, cena Asahi, Meyenburgova cena za výzkum rakoviny
• 2008 Cena Yamazaki-Teiichiho v biologické vede a technologii, Cena Roberta Kocha, medaile cest (Japonsko) (medaile s fialovou stuhou), cena Shaw ve vede o zivote a lékarství, ocenení Sankyo Takamine Memorial
• 2009 Cena Lewis S. Rosenstiel za vynikající práci v základním lékarském výzkumu, mezinárodní cena Gairdner Foundation Foundation, cenu Albert Lasker za základní lékarský výzkum, cenu Dimes v rozvojové biologii
• 2010 Kjótská cena v biotechnologii a lékarské technologii, Balzanova cena v biologii, Osoba kulturní zásluhy, cena BBVA Foundation Frontiers of Knowledge v kategorii biomedicíny, cena Albany Medical Center v biomedicíne
• Cena Wolfa za medicínu v roce 2011, Mezinárodní cena krále Faisala, Cena McEwena za inovace, Cena Millennium Technology, Národní akademie ved, Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu

Klícová publikace
Takahashi, K., Yamanaka, S. (2006).
"Indukce pluripotentních kmenových bunek z mysích embryonálních a dospelých fibroblastových kultur pomocí definovaných faktoru"
Bunka 126:663-676.
Napsal Christian Nordqvist
Puvodní datum clánku: 8. ríjna 2012. Clánek byl aktualizován: 10. ríjna 2012.