Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka
Shinya yamanaka10.jpg
Yamanaka 2010
Född ( 1962-09-04 ) 4 september 1962 (60 år)
Higashiōsaka, Osaka , Japan
Nationalitet japanska
Alma mater
Kobe University ( MD ) Osaka City University ( PhD )
Känd för Inducerad pluripotent stamcell
Utmärkelser












Meyenburg-priset (2007) Massry-priset (2008) Robert Koch-priset ( 2008) Shaw-priset (2008 ) Gairdner Foundation International Award (2009) Albert Lasker Basic Medical Research Award (2009) Balzan-priset (2010) Kyoto-priset (2010) BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2010) Wolf Prize (2011) McEwen Award for Innovation (2011) Fellow vid National Academy of Sciences (2012) Millennium Technology Prize (2012) Nobelpriset i fysiologi eller medicin (2012)
Vetenskaplig karriär
Fält Stamcellsforskning _
institutioner


Kyoto University Nara Institute of Science and Technology Gladstone Institute of Cardiovascular Disease University of California, San Francisco
Video av en enda slagande kardiomyocyt , tagen från en artikel med öppen tillgång som är medförfattare av Yamanaka. Att isolera celler efter celltyp är ett viktigt steg i stamcellsterapi .
Shinya Yamanaka talar vid en föreläsning den 14 januari 2010
Yamanaka och Ryōji Noyori deltar i ceremonin för det 50:e All Japan Rugby Football Championship

Shinya Yamanaka ( 山中 伸弥 , Yamanaka Shin'ya , född 4 september 1962) är en japansk stamcellsforskare och nobelpristagare . Han är tidigare chef för Center for iPS Cell ( induced Pluripotent Stem Cell ) Research and Application och professor vid Institutet för Frontier Medical Sciences vid Kyoto University ; som senior utredare vid UCSF -anslutna Gladstone Institutes i San Francisco, Kalifornien; och som professor i anatomi vid University of California, San Francisco (UCSF). Yamanaka är också tidigare ordförande för International Society for Stem Cell Research ( ISSCR).

Han mottog 2010 BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award i kategorin biomedicin, 2011 Wolf Prize in Medicine med Rudolf Jaenisch och 2012 Millennium Technology Prize tillsammans med Linus Torvalds . 2012 tilldelades han och John Gurdon Nobelpriset i fysiologi eller medicin för upptäckten att mogna celler kan omvandlas till stamceller . 2013 tilldelades han genombrottspriset på 3 miljoner dollar i livsvetenskaper för sitt arbete.

Utbildning

Yamanaka föddes i Higashiōsaka , Japan, 1962. Efter examen från Tennōji High School vid Osaka Kyoiku University , tog han sin MD -examen vid Kobe University 1987 och sin doktorsexamen . examen vid Osaka City University Graduate School 1993. Efter detta genomgick han ett residens i ortopedisk kirurgi vid National Osaka Hospital och ett postdoktoralt stipendium vid J. David Gladstone Institutes of Cardiovascular Disease , San Francisco.

Efteråt arbetade han på Gladstone Institutes i San Francisco, USA, och Nara Institute of Science and Technology i Japan. Yamanaka är för närvarande professor vid Kyoto University , där han leder dess Center for iPS Research and Application. Han är också senior utredare vid Gladstone Institutes samt chef för Center for iPS Cell Research and Application.

Professionell karriär

Mellan 1987 och 1989 var Yamanaka bosatt i ortopedisk kirurgi vid National Osaka Hospital. Hans första operation var att ta bort en godartad tumör från sin vän Shuichi Hirata, en uppgift han inte kunde slutföra efter en timme när en skicklig kirurg skulle ha tagit tio minuter eller så. Vissa seniorer kallade honom "Jamanaka", en ordlek på det japanska ordet för hinder.

Från 1993 till 1996 var han vid Gladstone Institute of Cardiovascular Disease. Mellan 1996 och 1999 var han biträdande professor vid Osaka City University Medical School, men fann att han mest såg efter möss i laboratoriet, utan att göra egentlig forskning.

Hans fru rådde honom att bli praktiserande läkare, men istället sökte han en tjänst vid Nara Institute of Science and Technology . Han uppgav att han kunde och skulle klargöra egenskaperna hos embryonala stamceller, och denna kan-göra-attityd vann honom jobbet. 1999–2003 var han docent där, och startade den forskning som senare skulle ge honom 2012 års Nobelpris. Han blev professor och stannade kvar vid institutet i den tjänsten 2003–2005. Mellan 2004 och 2010 var Yamanaka professor vid Institute for Frontier Medical Sciences. För närvarande är Yamanaka direktör och professor vid Center for iPS Cell Research and Application vid Kyoto University .

2006 genererade han och hans team inducerade pluripotenta stamceller (iPS-celler) från fibroblaster från vuxna mus . iPS-celler påminner mycket om embryonala stamceller , in vitro -motsvarigheten till den del av blastocysten (embryot några dagar efter befruktningen) som växer till det egentliga embryot. De kunde visa att hans iPS-celler var pluripotenta , dvs kapabla att generera alla celllinjer i kroppen. Senare genererade han och hans team iPS-celler från mänskliga vuxna fibroblaster, återigen som den första gruppen att göra det. En viktig skillnad från tidigare försök från fältet var hans teams användning av flera transkriptionsfaktorer , istället för att transfektera en transkriptionsfaktor per experiment. De började med 24 transkriptionsfaktorer kända för att vara viktiga i det tidiga embryot, men kunde i slutändan reducera det till 4 transkriptionsfaktorer – Sox2 , Oct4 , Klf4 och c-Myc .

Yamanakas Nobelprisbelönta forskning inom iPS-celler

års Nobelpris i fysiologi eller medicin delades ut gemensamt till Sir John B. Gurdon och Shinya Yamanaka "för upptäckten att mogna celler kan omprogrammeras till att bli pluripotenta ."

Bakgrunds-olika celltyper

Det finns olika typer av stamceller.

Dessa är några typer av celler som hjälper till att förstå materialet.

Celltyper Egenskaper
Totipotenta celler Kan ge upphov till alla andra celltyper. Totipotensen kvarstår genom de första celldelningarna, t.ex. det befruktade ägget.
Pluripotenta celler Kan utvecklas till alla celltyper (utom de som bildar fostersäcken och moderkakan. Det tidiga embryot består till exempel huvudsakligen av pluripotenta stamceller.
Multipotenta celler Kan utvecklas till vilken som helst av en familj av närbesläktade celltyper. Till exempel kan multipotenta blodceller utvecklas till olika blodkroppar.

Bakgrunds-olika stamcellstekniker

Typ Fördelar Nackdelar
Somatisk cellreplikation Embryonal stamcell (ES). Ingen immunavstötning

Teoretiskt patientspecifika transplantationer möjliga

Inget fall av framgång Många mänskliga äggceller behövs Etisk fråga: Kan klona människor
Befruktat ägg ES-cell Pluripotent

Mycket forskning gjord

Immunavstötning reducerad via stamcellsbank


Användning av befruktade ägg Immunavstötning Onkogen potential (kan inte användas för klinisk prövning)
Inducerad pluripotent stamcell (iPS). Ingen etisk fråga

Pluripotent

 Onkogen potential

Onormalt åldrande
Vuxen stamcell Mycket forskning

Ingen immunavstötning Säker (kliniska prövningar)

 Inte lika mycket differentieringspotential som ES-cell

Historisk bakgrund

Den rådande uppfattningen under det tidiga 1900-talet var att mogna celler var permanent låsta i det differentierade tillståndet och inte kan återgå till ett helt omoget, pluripotent stamcellstillstånd. Man trodde att cellulär differentiering bara kan vara en enkelriktad process. Därför kan icke-differentierade äggceller/tidiga embryoceller bara utvecklas till specialiserade celler. Däremot finns stamceller med begränsad styrka (vuxna stamceller) kvar i benmärg, tarm, hud etc. för att fungera som en källa till cellersättning.

Det faktum att differentierade celltyper hade specifika mönster av proteiner antydde att irreversibla epigenetiska modifieringar eller genetiska förändringar var orsaken till enkelriktad celldifferentiering. Så, celler blir gradvis mer begränsade i differentieringspotentialen och förlorar så småningom pluripotens.

År 1962 demonstrerade John B. Gurdon att kärnan från en differentierad grodapitelcell kan generera en fullt fungerande grodyngel via transplantation till ett ägg med kärnor. Gurdon använde somatic cell nuclear transfer (SCNT) som en metod för att förstå omprogrammering och hur celler förändras i specialisering. Han drog slutsatsen att differentierade somatiska cellkärnor hade potential att återgå till pluripotens. Detta var ett paradigmskifte på den tiden. Den visade att en differentierad cellkärna har behållit kapaciteten att framgångsrikt återgå till ett odifferentierat tillstånd, med potential att starta om utvecklingen (pluripotent kapacitet).

Frågan kvarstod dock fortfarande om en intakt differentierad cell helt skulle kunna omprogrammeras för att bli pluripotent.

Yamanakas forskning

Shinya Yamanaka bevisade att införandet av en liten uppsättning transkriptionsfaktorer i en differentierad cell var tillräckligt för att återställa cellen till ett pluripotent tillstånd. Yamanaka fokuserade på faktorer som är viktiga för att upprätthålla pluripotens i embryonala stamceller (ES). Detta var första gången en intakt differentierad somatisk cell kunde omprogrammeras för att bli pluripotent.

Eftersom han visste att transkriptionsfaktorer var involverade i upprätthållandet av det pluripotenta tillståndet valde han en uppsättning av 24 ES-celltranskriptionsfaktorer som kandidater för att återställa pluripotens i somatiska celler. Först samlade han de 24 kandidatfaktorerna. När alla 24 gener som kodar för dessa transkriptionsfaktorer introducerades i hudfibroblaster, genererade få faktiskt kolonier som var anmärkningsvärt lika ES-celler. För det andra genomfördes ytterligare experiment med ett mindre antal transkriptionsfaktorer som lades till för att identifiera nyckelfaktorerna, genom ett mycket enkelt och ändå känsligt analyssystem. Till sist identifierade han de fyra nyckelgenerna. De fann att 4 transkriptionsfaktorer (Myc, Oct3/4, Sox2 och Klf4) var tillräckliga för att omvandla musembryonala eller vuxna fibroblaster till pluripotenta stamceller (som kan producera teratom in vivo och bidra till chimära möss).

Dessa pluripotenta celler kallas iPS-celler (inducerade pluripotenta stamceller); de dök upp med mycket låg frekvens. iPS-celler kan väljas genom att infoga b-geo-genen i Fbx15-lokuset. Fbx15-promotom är aktiv i pluripotenta stamceller som inducerar b-geo-expression, vilket i sin tur ger upphov till G418-resistens; detta motstånd hjälper oss att identifiera iPS-cellerna i kulturen.

Dessutom, 2007 hittade Yamanaka och hans kollegor iPS-celler med könslinjeöverföring (genom att välja Oct4 eller Nanog-genen). Även 2007 var de först med att producera mänskliga iPS-celler.

Några problem som nuvarande metoder för inducerad pluripotens möter är den mycket låga produktionshastigheten för iPS-celler och det faktum att de 4 transkriptionsfaktorerna har visat sig vara onkogena.

I juli 2014, under en skandal som involverade den japanska stamcellsforskaren Haruko Obokata som tillverkade data, manipulerade bilder och plagierade andras arbete, stod Yamanaka inför offentlig granskning för sitt associerade arbete som saknade fullständig dokumentation. Yamanaka förnekade att han hade manipulerat bilder i sina papper om embryonala musstamceller, men han kunde inte hitta labbanteckningar för att bekräfta att rådata var förenliga med de publicerade resultaten.

Ytterligare forskning och framtidsutsikter

Sedan den ursprungliga upptäckten av Yamanaka har mycket ytterligare forskning gjorts på detta område, och många förbättringar har gjorts av tekniken. Förbättringar av Yamanakas forskning såväl som framtidsutsikter för hans fynd är följande:

  1. Leveransmekanismen för pluripotensfaktorer har förbättrats. Till en början användes retrovirala vektorer, som integreras slumpmässigt i genomet och orsakar avreglering av gener som bidrar till tumörbildning. Men nu används icke-integrerande virus, stabiliserade RNA eller proteiner, eller episomala plasmider (integrationsfri leveransmekanism).
  2. Transkriptionsfaktorer som krävs för att inducera pluripotens i olika celltyper har identifierats (t.ex. neurala stamceller).
  3. Små substitutiva molekyler identifierades, som kan ersätta funktionen hos transkriptionsfaktorerna.
  4. Transdifferentieringsexperiment utfördes. De försökte förändra cellens öde utan att gå igenom ett pluripotent tillstånd. De kunde systematiskt identifiera gener som utför transdifferentiering med hjälp av kombinationer av transkriptionsfaktorer som inducerar cellödesväxlar. De hittade transdifferentiering inom könsskiktet och mellan könsskikten, t.ex. exokrina celler till endokrina celler, fibroblastceller till myoblastceller, fibroblastceller till kardiomyocytceller, fibroblastceller till neuroner
  5. Cellersättningsterapi med iPS-celler är en möjlighet. Stamceller kan ersätta sjuka eller förlorade celler vid degenerativa sjukdomar och de är mindre benägna att immunavstötas. Det finns dock en risk att det kan introducera mutationer eller andra genomiska abnormiteter som gör det olämpligt för cellterapi. Så det finns fortfarande många utmaningar, men det är ett mycket spännande och lovande forskningsområde. Ytterligare arbete krävs för att garantera säkerheten för patienterna.
  6. Kan medicinskt använda iPS-celler från patienter med genetiska och andra störningar för att få insikter i sjukdomsprocessen. - Amyotrofisk lateralskleros (ALS), Retts syndrom, spinal muskelatrofi (SMA), α1-antitrypsinbrist, familjär hyperkolesterolemi och glykogenlagringssjukdom typ 1A. - För hjärt-kärlsjukdom, Timothy syndrom, LEOPARD syndrom, typ 1 och 2 långt QT syndrom - Alzheimers, Spinocerebellär ataxi, Huntingtons mm.
  7. iPS-celler tillhandahåller screeningplattformar för utveckling och validering av terapeutiska föreningar. Till exempel var kinetin en ny förening som hittades i iPS-celler från familjär dysautonomi och betablockerare och jonkanalblockerare för långt QT-syndrom identifierades med iPS-celler.

Yamanakas forskning har "öppnat en ny dörr och världens forskare har gett sig ut på en lång resa av utforskande i hopp om att hitta våra cellers verkliga potential."

2013 användes iPS-celler för att skapa en mänsklig vaskulariserad och funktionell lever hos möss i Japan. Flera stamceller användes för att differentiera leverns beståndsdelar, som sedan självorganiserade sig i den komplexa strukturen. När de placerades i en musvärd kopplades leverkärlen till värdens kärl och utförde normala leverfunktioner, inklusive nedbrytning av läkemedel och leversekret.

År 2022 visades Yamanaka-faktorer påverka åldersrelaterade åtgärder hos äldre möss.

Erkännande

2007 erkändes Yamanaka som en "Person Who Mattered" i Time Person of the Year- upplagan av Time Magazine . Yamanaka nominerades också som 2008 års Time 100 Finalist. I juni 2010 tilldelades Yamanaka Kyoto-priset för att omprogrammera vuxna hudceller till pluripotentiella prekursorer. Yamanaka utvecklade metoden som ett alternativ till embryonala stamceller och kringgick därmed ett tillvägagångssätt där embryon skulle förstöras.

I maj 2010 tilldelades Yamanaka "Doctor of Science hedersexamen" av Mount Sinai School of Medicine .

I september 2010 tilldelades han Balzanpriset för sitt arbete med biologi och stamceller.

Yamanaka har listats som en av de 15 asiatiska forskare att titta på av tidskriften Asian Scientist den 15 maj 2011. I juni 2011 tilldelades han det första McEwen-priset för innovation; han delade priset på 100 000 dollar med Kazutoshi Takahashi, som var huvudförfattare på tidningen som beskrev genereringen av inducerade pluripotenta stamceller.

I juni 2012 tilldelades han Millennium Technology Prize för sitt arbete med stamceller. Han delade priset på 1,2 miljoner euro med Linus Torvalds , skaparen av Linux-kärnan. I oktober 2012 tilldelades han och andra stamcellsforskare John Gurdon Nobelpriset i fysiologi eller medicin "för upptäckten att mogna celler kan omprogrammeras till att bli pluripotenta."

Intresse för sport

Yamanaka tränade judo ( 2:a Dan svart bälte) och spelade rugby som universitetsstudent. Han har också en historia av att springa maraton. Efter 20 års mellanrum tävlade han i det första Osaka Marathon 2011 som en välgörenhetslöpare med tiden 4:29:53. Han deltog i Kyoto Marathon för att samla in pengar till iPS-forskning sedan 2012. Hans personbästa är 3:25:20 vid 2018 Beppu-Ōita Marathon .

Se även

Allmänna referenser:

  • Fackler, Martin (11 december 2007). "Risktagande ligger i hans gener" . New York Times . Hämtad 11 december 2007 .
  • Upptäckten och framtiden för inducerad pluripotent stam (iPS)
  • Kloning och upptäckter av stamceller tjänar Nobel i medicin (New York Times, 8 oktober 2012)

Specifika citat:

externa länkar

Scholia har en författarprofil för Shinya Yamanaka .


Utmärkelser
Föregås av
Vinnare av Millennium Technology Prize 2012 		Efterträdde av
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shinya_Yamanaka&oldid=1142240529 "