Shinya Yamanaka - Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka
Yamanaka i 2010
Født	( 1962-09-04 )4. september 1962 (59 år) Higashiōsaka, Osaka , Japan
Nationalitet	Japansk
Alma Mater	Kobe University ( MD ) Osaka City University ( PhD )
Kendt for	Induceret pluripotent stamcelle
Priser	Meyenburg -prisen (2007) Massry -prisen (2008) Robert Koch -prisen (2008) Shaw -prisen (2008) Gairdner Foundation International Award (2009) Albert Lasker Basic Medical Research Award (2009) Balzan -prisen (2010) Kyoto -prisen (2010) BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2010) Wolf Prize (2011) McEwen Award for Innovation (2011) Fellow of the National Academy of Sciences (2012) Millennium Technology Prize (2012) Nobel Prize in Physiology or Medicine (2012)
Videnskabelig karriere
Felter	Stamcelle forskning
Institutioner	Kyoto University Nara Institute of Science and Technology Gladstone Institute of Cardiovascular Disease University of California, San Francisco

Shinya Yamanaka (山 中 伸 弥, Yamanaka Shin'ya , født 4. september 1962) er en japansk stamcelleforsker , vinder af Nobelprisen . Han fungerer som direktør for Center for iPS Cell ( induced Pluripotent Stem Cell ) Research and Application og professor ved Institute for Frontier Medical Sciences ved Kyoto University ; som seniorforsker ved UCSF -tilknyttede Gladstone Institutes i San Francisco, Californien; og som professor i anatomi ved University of California, San Francisco (UCSF). Yamanaka er også tidligere formand for International Society for Stem Cell Research (ISSCR).

Han modtog 2010 BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award i kategorien biomedicin, Wolf -prisen i medicin i 2011 med Rudolf Jaenisch og Millennium Technology Prize 2012 sammen med Linus Torvalds . I 2012 blev han og John Gurdon tildelt Nobelprisen for fysiologi eller medicin for opdagelsen af, at modne celler kan omdannes til stamceller . I 2013 blev han tildelt $ 3 millioner gennembrudspris i biovidenskab for sit arbejde.

Uddannelse

Yamanaka blev født i Higashiosaka , Japan, i 1962. Efter eksamen fra Tennoji High School tilknyttet Osaka Kyoiku Universitet , modtog han sin MD- grad på Kobe Universitet i 1987 og hans Ph.D. grad ved Osaka City University Graduate School i 1993. Herefter gennemgik han et ophold i ortopædkirurgi på National Osaka Hospital og et postdoktorstipendium ved J. David Gladstone Institutes of Cardiovascular Disease , San Francisco.

Bagefter arbejdede han på Gladstone Institutes i San Francisco, USA, og Nara Institute of Science and Technology i Japan. Yamanaka er i øjeblikket professor ved Kyoto University , hvor han leder sit Center for iPS Research and Application. Han er også seniorforsker ved Gladstone Institutes samt direktør for Center for iPS Cell Research and Application.

Professionel karriere

Mellem 1987 og 1989 var Yamanaka bosat i ortopædkirurgi på National Osaka Hospital. Hans første operation var at fjerne en godartet tumor fra sin ven Shuichi Hirata, en opgave han ikke kunne udføre efter en time, da en dygtig kirurg ville have taget ti minutter eller deromkring. Nogle ældre omtalte ham som "Jamanaka", et ordspil på det japanske ord for forhindring.

Fra 1993 til 1996 var han på Gladstone Institute of Cardiovascular Disease. Mellem 1996 og 1999 var han adjunkt ved Osaka City University Medical School, men befandt sig mest efter at have passet mus i laboratoriet og ikke foretaget egentlig forskning.

Hans kone rådede ham til at blive praktiserende læge, men i stedet søgte han en stilling ved Nara Institute of Science and Technology . Han erklærede, at han kunne og ville præcisere egenskaberne ved embryonale stamceller, og denne can-do-holdning vandt ham jobbet. Fra 1999–2003 var han lektor der og startede forskningen, der senere ville vinde ham Nobelprisen i 2012. Han blev fuld professor og forblev på instituttet i den stilling fra 2003-2005. Mellem 2004 og 2010 var Yamanaka professor ved Institute for Frontier Medical Sciences. I øjeblikket er Yamanaka direktør og professor ved Center for iPS Cell Research and Application ved Kyoto University .

I 2006 genererede han og hans team inducerede pluripotente stamceller (iPS -celler) fra voksne musefibroblaster . iPS -celler ligner meget embryonale stamceller , in vitro -ækvivalent med den del af blastocysten (embryoet få dage efter befrugtning), der vokser til at blive det rigtige embryo. De kunne vise, at hans iPS -celler var pluripotente , dvs. i stand til at generere alle cellelinier i kroppen. Senere genererede han og hans team iPS -celler fra humane voksne fibroblaster, igen som den første gruppe, der gjorde det. En vigtig forskel fra tidligere forsøg fra feltet var hans teams brug af flere transkriptionsfaktorer i stedet for at transficere en transkriptionsfaktor pr. Eksperiment. De startede med 24 transkriptionsfaktorer, der vides at være vigtige i det tidlige embryo, men kunne i sidste ende reducere det til 4 transkriptionsfaktorer- Sox2 , Oct4 , Klf4 og c-Myc .

Yamanakas Nobelprisvindende forskning i iPS -celler

Den 2012 Nobelprisen i fysiologi eller medicin blev tildelt i fællesskab at Sir John B. Gurdon og Shinya Yamanaka "for den opdagelse, at modne celler kan omprogrammeres til at blive pluripotente ."

Baggrund-forskellige celletyper

Der er forskellige typer stamceller.

Disse er nogle typer celler, der hjælper med at forstå materialet.

Celletyper	Egenskaber
Totipotente celler	Kan give anledning til alle andre celletyper. Totipotensen forbliver gennem de første få celledelinger, fx det befrugtede æg.
Pluripotente celler	Kan udvikle sig til alle celletyper (undtagen dem, der danner fostersækken og moderkagen. For eksempel består det tidlige embryo hovedsageligt af pluripotente stamceller.
Multipotente celler	Kan udvikle sig til enhver i en familie af nært beslægtede celletyper. For eksempel kan blodmultipotente celler udvikle sig til forskellige blodlegemer.

Baggrund-forskellige stamcelle teknikker

Type	Fordele	Ulemper
Somatisk cellereplikation Embryonal stamcelle (ES) celle	Ingen immunafvisning Teoretisk set er patientspecifikke transplantationer mulige	Intet tilfælde af succes Mange menneskelige ægceller er nødvendige Etisk problem: Kan klone mennesker
Befrugtet æg ES -celle	Pluripotent Meget forskning udført Immunafvisning kan reduceres via stamcellebank	Befrugtede forbrug æg Immun afvisning onkogent potentiale (kan ikke bruges til kliniske forsøg)
Induced pluripotent stam (iPS) Cell	Intet etisk spørgsmål Pluripotent	Onkogent potentiale Unormal ældning
Voksne stamceller	Meget forskning Ingen immunafvisning Sikker (kliniske forsøg)	Ikke så potentiale som ES -celle

Historisk baggrund op til Yamanakas forskning

Den fremherskende opfattelse i begyndelsen af ​​det 20. århundrede var, at modne celler var permanent låst i den differentierede tilstand og ikke kan vende tilbage til en fuldstændig umoden, pluripotent stamcelletilstand. Man troede, at celledifferentiering kun kan være en ensrettet proces. Derfor kan ikke-differentierede æg/tidlige embryoceller kun udvikle sig til specialiserede celler. Stamceller med begrænset styrke (voksne stamceller) forbliver imidlertid i knoglemarv, tarm, hud osv. For at fungere som en kilde til celleerstatning.

Det faktum, at differentierede celletyper havde specifikke mønstre af proteiner, foreslog, at irreversible epigenetiske modifikationer eller genetiske ændringer var årsagen til ensrettet celledifferentiering. Så cellerne bliver gradvist mere begrænsede i differentieringspotentialet og mister til sidst pluripotens.

I 1962 demonstrerede John B. Gurdon , at kernen fra en differentieret frø -tarmepitelcelle kan generere en fuldt funktionsdygtig haletudse via transplantation til et enucleateret æg. Gurdon brugte somatisk cellekerneoverførsel (SCNT) som en metode til at forstå omprogrammering og hvordan celler ændrer sig i specialisering. Han konkluderede, at differentierede somatiske cellekerner havde potentiale til at vende tilbage til pluripotens. Dette var et paradigmeskift dengang. Det viste, at en differentieret cellekerne har bevaret kapaciteten til med succes at vende tilbage til en udifferentieret tilstand med potentiale til at genstarte udviklingen (pluripotent kapacitet).

Spørgsmålet var imidlertid stadig, om en intakt differentieret celle kunne omprogrammeres fuldt ud for at blive pluripotent.

Yamanakas forskning

Shinya Yamanaka beviste, at introduktion af et lille sæt transkriptionsfaktorer i en differentieret celle var tilstrækkelig til at vende cellen tilbage til en pluripotent tilstand. Yamanaka fokuserede på faktorer, der er vigtige for at opretholde pluripotens i embryonale stamceller (ES). Dette var første gang, en intakt differentieret somatisk celle kunne omprogrammeres til at blive pluripotent.

Da han vidste, at transkriptionsfaktorer var involveret i vedligeholdelsen af ​​den pluripotente tilstand, valgte han et sæt med 24 ES -celletranskriptionsfaktorer som kandidater til at genindføre pluripotens i somatiske celler. Først samlede han de 24 kandidatfaktorer. Da alle 24 gener, der koder for disse transkriptionsfaktorer, blev introduceret i hudfibroblaster, genererede få faktisk kolonier, der mærkbart lignede ES -celler. For det andet blev yderligere eksperimenter udført med et mindre antal transkriptionsfaktorer tilføjet for at identificere nøglefaktorerne gennem et meget simpelt og alligevel følsomt analysesystem. Endelig identificerede han de fire centrale gener. De fandt ud af, at 4 transkriptionsfaktorer (Myc, Oct3/4, Sox2 og Klf4) var tilstrækkelige til at omdanne embryonale mus eller voksne fibroblaster til pluripotente stamceller (i stand til at producere teratomer in vivo og bidrage til kimære mus).

Disse pluripotente celler kaldes iPS (inducerede pluripotente stamceller); de optrådte med meget lav frekvens. iPS-celler kan selekteres ved at indsætte b-geo-genet i Fbx15-locus. Fbx15-promotoren er aktiv i pluripotente stamceller, der inducerer b-geo-ekspression, hvilket igen giver anledning til G418-resistens; denne modstand hjælper os med at identificere iPS -cellerne i kulturen.

Desuden fandt Yamanaka og hans kolleger i 2007 iPS -celler med kimlinjetransmission (ved at vælge til Oct4- eller Nanog -gen). Også i 2007 var de de første til at producere humane iPS -celler.

Nogle spørgsmål, som de nuværende metoder til induceret pluripotens står over for, er den meget lave produktionshastighed for iPS -celler og det faktum, at de 4 transkriptionelle faktorer er vist at være onkogene.

I juli 2014 var en skandale vedrørende forskningen i Haruko Obokata forbundet med Yamanaka. Hun kunne ikke finde labnotaterne fra den pågældende periode og blev tvunget til at undskylde.

Yderligere forskning og fremtidsudsigter

Siden den oprindelige opdagelse af Yamanaka er der blevet foretaget meget yderligere forskning på dette område, og der er foretaget mange forbedringer af teknologien. Forbedringer til Yamanakas forskning samt fremtidsudsigter for hans fund er som følger:

1. Leveringsmekanismen for pluripotensfaktorer er blevet forbedret. Først blev retrovirale vektorer, der integreres tilfældigt i genomet og forårsager deregulering af gener, der bidrager til tumordannelse, brugt. Imidlertid anvendes nu ikke-integrerende vira, stabiliserede RNA'er eller proteiner eller episomale plasmider (integrationsfri leveringsmekanisme).

2. Transkriptionsfaktorer, der er nødvendige for at inducere pluripotens i forskellige celletyper, er blevet identificeret (f.eks. Neurale stamceller).

3. Små substituerende molekyler blev identificeret, som kan erstatte transkriptionsfaktorernes funktion.

4. Transdifferentieringsforsøg blev udført. De forsøgte at ændre celleskæbnen uden at fortsætte gennem en pluripotent tilstand. De var i stand til systematisk at identificere gener, der udfører transdifferentiering ved hjælp af kombinationer af transkriptionsfaktorer, der inducerer celleskæbneskift. De fandt trandifferentiering inden for kimlag og mellem kimlag, fx eksokrine celler til endokrine celler, fibroblastceller til myoblastceller, fibroblastceller til kardiomyocytceller, fibroblastceller til neuroner

5. Cell substitutionsterapi med iPS celler er en mulighed. Stamceller kan erstatte syge eller tabte celler i degenerative lidelser, og de er mindre tilbøjelige til immunafstødning. Der er imidlertid en fare for, at det kan indføre mutationer eller andre genomiske abnormiteter, der gør det uegnet til celleterapi. Så der er stadig mange udfordringer, men det er et meget spændende og lovende forskningsområde. Yderligere arbejde er påkrævet for at garantere sikkerheden for patienterne.

6. Kan medicinsk bruge iPS -celler fra patienter med genetiske og andre lidelser for at få indsigt i sygdomsprocessen. - Amyotrofisk lateral sklerose (ALS), Rett syndrom, spinal muskelatrofi (SMA), α1-antitrypsinmangel, familiær hyperkolesterolæmi og glykogenlagringssygdom type 1A. - Ved kardiovaskulær sygdom, Timothy syndrom, LEOPARD syndrom, type 1 og 2 langt QT syndrom - Alzheimers, Spinocerebellar ataksi, Huntington's etc.

7. iPS -celler tilvejebringer screeningsplatforme til udvikling og validering af terapeutiske forbindelser. For eksempel var kinetin en ny forbindelse fundet i iPS -celler fra familiedysautonomi, og betablokkere og ionkanalblokkere for langt QT -syndrom blev identificeret med iPS -celler.

Yamanakas forskning har "åbnet en ny dør, og verdens forskere har begivet sig ud på en lang udforskningsrejse i håb om at finde vores cellers virkelige potentiale."

I 2013 blev iPS -celler brugt til at generere en human vaskulariseret og funktionel lever i mus i Japan. Flere stamceller blev brugt til at differentiere leverens bestanddele, som derefter selvorganiserede sig i den komplekse struktur. Når de placeres i en musvært, sluttede leverkarene til værtsbeholderne og udførte normale leverfunktioner, herunder nedbrydning af lægemidler og leversekretion.

Anerkendelse

I 2007 blev Yamanaka anerkendt som en "Person, der gjaldt" i Time Time of the Year -udgaven af Time Magazine . Yamanaka blev også nomineret som 2008 Time 100 -finalist i 2008 . I juni 2010 blev Yamanaka tildelt Kyoto -prisen for omprogrammering af voksne hudceller til pluripotentiale forstadier. Yamanaka udviklede metoden som et alternativ til embryonale stamceller og omgåede dermed en tilgang, hvor embryoner ville blive ødelagt.

I maj 2010 fik Yamanaka "Doctor of Science honorary degree" af Mount Sinai School of Medicine .

I september 2010 blev han tildelt Balzan -prisen for sit arbejde med biologi og stamceller.

Yamanaka er blevet opført som en af ​​de 15 asiatiske forskere, der skal overvåges af Asian Scientist -magasinet den 15. maj 2011. I juni 2011 blev han tildelt den første McEwen -pris for innovation; han delte $ 100.000 præmien med Kazutoshi Takahashi, som var hovedforfatter på papiret, der beskrev generationen af ​​inducerede pluripotente stamceller.

I juni 2012 blev han tildelt Millennium Technology Prize for sit arbejde med stamceller. Han delte præmien på 1,2 millioner euro med Linus Torvalds , skaberen af ​​Linux -kernen. I oktober 2012 blev han og med stamcelleforsker John Gurdon tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medicin "for opdagelsen af, at modne celler kan omprogrammeres til at blive pluripotente."

Interesse for sport

Yamanaka dyrkede judo ( 2. Dan sorte bælte) og spillede rugby som universitetsstuderende. Han har også en historie med at løbe maraton. Efter et 20-års mellemrum konkurrerede han i det indledende Osaka Marathon i 2011 som velgørenhedsløber med tiden 4:29:53. Han deltog i Kyoto Marathon for at rejse penge til iPS-forskning siden 2012. Hans personlige bedste er 3:25:20 ved 2018 Beppu-Ōita Marathon .

Se også

• Catherine Verfaillie
• Liste over japanske nobelpristagere
• Liste over nobelpristagere tilknyttet Kyoto University
• Yamanaka gener

Referencer

Generelle referencer:

Specifikke citater:

eksterne links

Scholia har en forfatterprofil for Shinya Yamanaka .

• Shinya Yamanaka , CiRA, Kyoto University
• International Society for Stem Cell Research (ISSCR)
• "Shinya Yamanaka, MD, Ph.D., Biografi og Interview" . Topmøde . Kailua-Kona, Hawaii: Academy of Achievement . 6. juli 2008.
• "Shinya Yamanaka 2010 Balzan -prisen for stamceller: Biologi og potentielle applikationer" . International Balzan Prize Foundation. 2010.
• Shinya Yamanaka om Charlie Rose
• Shinya Yamanaka på Nobelprize.org

Priser
Forud af Michael Grätzel	Vinder af Millennium Technology Prize 2012	Efterfulgt af Stuart Parkin