Nobelpreis für britische und japanische Stammzellforscher

John B. Gurdon und Shinya Yamanaka wurden für ihre Leistungen in der Stammzellenforschung gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2012 ausgezeichnet. Dies gab die Nobelversammlung am Karolinska Institutet, Schweden, heute bekannt. Die Versammlung fügte hinzu, dass der Preis für ihre Arbeit bei der Entdeckung war, dass reife Zellen zu pluripotenten Stammzellen umprogrammiert werden können.
Die Nobelversammlung beschrieb ihre Ergebnisse als eine Revolution in unserem Verständnis davon, wie sich Organismen und Zellen entwickeln. Gurdon und Yamanaka entdeckten, dass reife, spezialisierte Zellen umprogrammiert werden können, so dass sie sich in unreife Zellen zurückverwandeln, die das Potenzial haben, sich in allen Geweben des Körpers zu entwickeln.
Die Spezialisierung der Zellen ist reversibel - 1962 entdeckte John Gurdon, dass die Spezialisierung einer Zelle umgekehrt werden kann. In einem berühmten Experiment nahm er den Kern einer Froschei heraus und ersetzte ihn durch den Kern einer reifen Darmzelle. Das Ei mit dem Darmzellkern entwickelte sich schließlich zu einer gesunden Kaulquappe. Die DNA der reifen Zellen enthielt immer noch alle Daten, die zur Entwicklung aller Zellen im Frosch erforderlich waren.
Neuprogrammierung intakter reifer Zellen zu unreifen Stammzellen - 2006 entdeckte Yamanaka, wie eine intakte reife Zelle in einer Maus so umprogrammiert werden kann, dass sie zu einer unreifen Stammzelle wird. Mit der Einführung einiger weniger Gene gelang es ihm, reife Zellen so umzuprogrammieren, dass sie zu pluripotenten Stammzellen wurden. Pluripotente Stammzellen können sich zu jeder Art von Zelle im Körper entwickeln.

Ihre Arbeit zeigte, dass reife Zellen nicht für immer spezialisiert bleiben müssen

Ihre Entdeckungen, die von der Versammlung als "bahnbrechend" beschrieben wurden, veränderten völlig, wie wir zelluläre Entwicklung und Spezialisierung sehen. Jetzt wissen wir, dass eine reife Zelle nicht unbedingt eine spezialisierte Zelle bleiben muss. Ihre Entdeckungen führten dazu, dass Lehrbücher umgeschrieben werden mussten und neue Forschungsfelder geschaffen werden mussten.
In einem Kommuniqué schrieb Nobelprize.org:

"Durch die Neuprogrammierung menschlicher Zellen haben Wissenschaftler neue Möglichkeiten geschaffen, Krankheiten zu untersuchen und Methoden für Diagnose und Therapie zu entwickeln.

Das Leben ist eine Reise zu immer mehr Spezialisierung

Wir alle entwickeln sich aus befruchteten Eizellen. In den ersten Tagen, nachdem das Sperma das Ei befruchtet hat, besteht der Embryo aus einer Sammlung von unreifen Zellen. Jede unreife Zelle hat die Fähigkeit, sich im menschlichen Erwachsenen in jede Art von Zelle zu verwandeln. Zellen, die dieses Potential haben, sind bekannt als pluripotente Stammzellen.
Wenn sich der Embryo entwickelt, entwickeln sich diese Zellen zu Leberzellen, Muskelzellen, Nervenzellen - zu allen Zelltypen, die für die Bildung eines entwickelten Organismus erforderlich sind. Jede Zelle ist darauf spezialisiert, im erwachsenen Körper präzise Funktionen auszuführen.
Wissenschaftler hatten geglaubt, dass die Reise von unreifen zu spezialisierten Zellen eine Einbahnstraße sei; dass es kein Zurück mehr gab, dass es ihnen nicht möglich wäre, in einen unreifen, pluripotenten Zustand zurückzukehren.
John B. Gurdon fragte sich, wie richtig diese Theorie war, und entschied sich, sie herauszufordern. Er stellte die Hypothese auf, dass das Genom einer spezialisierten Zelle immer noch über alle Daten verfügt, die erforderlich sind, um seine Entwicklung in einen beliebigen Zelltyp zu lenken. Er testete seine Hypothese 1962. Er ersetzte den Eizellkern eines Frosches durch die reife spezialisierte Zelle aus dem Darm einer Kaulquappe.
Die Eizelle des Frosches mit dem Zellkern des Kaulquappendarms entwickelte sich zu einer gesunden, geklonten Kaulquappe. Er wiederholte das Experiment mehrmals und brachte viele erwachsene Frösche hervor.
Gurdon hatte gezeigt, dass eine reife, spezialisierte Zelle nicht die Fähigkeit verloren hat, wieder eine pluripotente Stammzelle zu werden.
Als Gurdon seine Ergebnisse zunächst der wissenschaftlichen Gemeinschaft präsentierte, wurde sie mit Skepsis aufgenommen. Als jedoch andere Wissenschaftler bestätigten, was er beschrieben hatte, indem sie das Experiment wiederholten, wurde seine bahnbrechende Entdeckung weithin akzeptiert.
Gurdons Durchbruch löste intensive Forschungen aus, und die Technik entwickelte sich weiter, bis andere Tiere geklont wurden.
Gurdon lehrte uns, dass ein reifer, spezialisierter Zellkern in einen unreifen pluripotenten Zustand zurückversetzt werden kann. Er musste jedoch den Zellkern mit einer Pipette entfernen und in eine andere Zelle legen. Wie wäre es, eine reife Zelle wieder in eine pluripotente Stammzelle zu verwandeln, ohne eine intakte reife Zelle in eine pluripotente Stammzelle zu verwandeln?

Eine Zwei-Wege-Straße - die eine intakte reife Zelle in einen Stammzellen-Zustand zurückbringt

Vierzig Jahre später beantwortete Shinya Yamanaka diese Frage mit einem wissenschaftlichen Durchbruch. Er experimentierte mit embryonalen Stammzellen - das sind pluripotente Stammzellen, die aus dem Embryo isoliert und im Labor kultiviert wurden. Martin Evans (Nobelpreis 2007) isolierte zunächst solche Stammzellen aus Mäusen.
Yamanaka machte sich daran, herauszufinden, welche Gene sie in einem unreifen Zustand hielten. Es gelang ihm, mehrere dieser Gene zu identifizieren und anschließend zu testen, ob einige von ihnen spezialisierte reife Zellen so umprogrammieren konnten, dass sie zu pluripotenten Stammzellen werden konnten.
Yamanaka und Kollegen führten die Gene, die er in verschiedenen Kombinationen identifiziert hatte, in reife Zellen aus Bindegewebe (Fibroblasten) ein und beobachteten sie unter dem Mikroskop. Schließlich trafen sie auf eine Kombination, die funktionierte. Sie waren überrascht, wie einfach das richtige "Rezept" war. Sie führten vier Gene zusammen und konnten ihre Fibroblasten in unreife, pluripotente Stammzellen umprogrammieren.
Diese pluripotenten Stammzellen sind als iPs-Zellen (induzierte pluripotente Stammzellen) bekannt. Yamanakas resultierende iPS-Zellen könnten sich zu Darmzellen, Fibroblasten und Nervenzellen entwickeln. Ein Fibroblasten ist eine Art von Zellen im Bindegewebe, die Kollagen und andere Proteine ??produziert, die zwischen den Zellen gefunden werden.
Nobelpreis.de schrieb:

"Die Entdeckung, dass intakte, reife Zellen in pluripotente Stammzellen umprogrammiert werden können, wurde 2006 veröffentlicht und wurde sofort als großer Durchbruch angesehen."

Ihre Entdeckungen haben in vielen Bereichen der Medizin zu bemerkenswerten Fortschritten geführt

Gurdons und Yamanakas Entdeckungen haben gezeigt, dass reife, spezialisierte Zellen umgekehrt werden können; Die Entwicklungsuhr kann unter Umständen zurückgestellt werden. Obwohl sich das Genom einer Zelle während der Entwicklung leicht verändert, sind diese Modifikationen reversibel. Dank Gurdon und Yamanaka "haben wir eine neue Sicht auf die Entwicklung von Zellen und Organismen erhalten."

Heute können wir Hautzellen von Patienten mit bestimmten Krankheiten erhalten, sie umprogrammieren und sie im Labor beobachten, um zu sehen, wie unterschiedlich sie von den Zellen sind, die von gesunden Menschen gewonnen werden. Durch das Studium dieser Zellen erhalten die Forscher beträchtliche Einblicke in die Mechanismen von Krankheiten, die schließlich zur Entwicklung neuer Behandlungen führen können.

Sir John B. Gurdon

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• Sir John B. Gurdon, ein Entwicklungsbiologe.
• Geboren 1933 in Dippenhall, Surrey, England.
• Hatte seine Sekundarschule am Eton College, England.
• Studierte Klassiker in Christ Church, Oxford. Er wechselte zur Zoologie. Er studierte Zellkerntransplantation im Frosch Xenpus bei Michael Fischberg in Oxford.
• Postdoktorand am Caltech (California Institute of Technology).
• Arbeitete am Zoologischen Institut der Universität Oxford
• Wurde Professor für Zellbiologie und Master of Magdalene College an der Universität Cambridge.
• 1989 wurde er Gründungsmitglied des Wellcome / CRC-Instituts für Zellbiologie und Krebs (später Wellcome / CR UK) in Cambridge - er war bis 2001 Vorsitzender.
• Wurde Mitglied des Nuffield Council on Bioethics und Master of Magdalene College Cambridge.

Gurdon wurde 1971 Fellow der Royal Society. 1995 wurde er zum Ritter geschlagen ("Sir"). Das Wellcome Trust / Cancer Research UK Institut für Zellbiologie und Krebs wurde in Gurdon Institute umbenannt.
Er hat mehrere Auszeichnungen, Medaillen und Ehrentitel erhalten. 2009 wurde er mit dem Albert Lasker Basic Medical Research Award ausgezeichnet.
"Du wirst nie ein Biologe werden", sagte sein Lehrer
Gurdon erwähnte einmal einen Schulbericht, als er 15 Jahre alt war, in dem sein Lehrer sagte, dass es für ihn totale Zeitverschwendung wäre, eine Karriere in der Biologie zu verfolgen. "Diese ganze Idee sollte sofort entmutigt werden", schrieb der Lehrer.
Gurdon sagt, dass er die Berichte zu seinem eigenen Vergnügen über seinem Schreibtisch hält. Offenbar entdeckte seine Mutter die Liebe zur Biologie und ermutigte ihn. In einem Interview vor einigen Jahren sagte Gurdon, dass er als Kind Tausende von Raupen züchtete, um Motten zu machen, was sein Lehrer am meisten störte.
Sein Lehrer schrieb auch in seinem Schulbericht:

"Ich glaube, Gurdon hat Ideen, ein Wissenschaftler zu werden; nach seiner jetzigen Darstellung ist das ziemlich lächerlich; wenn er keine einfachen biologischen Fakten lernen kann, hätte er keine Chance, die Arbeit eines Spezialisten zu machen, und es wäre reine Verschwendung von Zeit, sowohl von seinem Teil als auch von denen, die ihn lehren müssten. "

Gurdon sagte: "Aber ich hatte eine Faszination für diese Dinge, und ich denke, dass sie es wirklich war, die es mir ermöglichte, von meiner Ausbildung, die völlig unwissenschaftlich war, in eine wissenschaftliche Richtung zu wechseln."
Als er die Schule beendete, riet ihm sein Vater, eine Karriere im Bankwesen oder in der Armee zu machen. Sein Arzt, der eine leichte Erkältung als Bronchitis diagnostiziert hatte, setzte seinen Chancen, der Armee beizutreten, ein Ende. Gurdon sagte später, als er gefragt wurde, ob er der Armee nicht beitreten könne: "Gott sei Dank!"
Schlüsselveröffentlichung
Gurdon, J. B. (1962).
"Die Entwicklungskapazität von Kernen aus Darmepithelzellen von Fütterungskaulquappen"
Zeitschrift für Embryologie und experimentelle Morphologie 10:622-640.

Shinya Yamanaka

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• Shinya Yamanaka, ein japanischer Arzt und Stammzellforscher.
• Geboren 1962 in Higashiosaka, Japan.
• Studierte Medizin und wurde als Doktor an der Koke Universität ausgebildet.
• Erlangte seinen Ph.D. an der Osaka City University Graduate School.
• Hat seinen Aufenthalt in der orthopädischen Chirurgie im National Osaka Hospital.
• Postdoc-Stipendium am Gladstone Institute of Cardiovascular Disease, San Francisco.
• Derzeit ist er Direktor und Professor am Zentrum für iPS-Zellforschung und -anwendung an der Universität Kyoto. Er ist auch Mitglied des Gladstone Institute

Auszeichnungen

• 2007 Osaka Science Prize, Inoue-Preis für Wissenschaft, Asahi-Preis, Meyenburg Cancer Research Award
• 2008 Yamazaki-Teiichi-Preis für Biologische Wissenschaft und Technologie, Robert-Koch-Preis, Medaillen der Ehre (Japan) (Medaille mit Purpurband), Shaw-Preis in Life Science & Medizin, Sankyo Takamine Memorial Award
• 2009 Lewis S. Rosenstiel-Preis für herausragende medizinische Grundlagenforschung, Gairdner-Stiftungspreis, Albert-Lasker-Preis für medizinische Grundlagenforschung, March of Dimes-Preis für Entwicklungsbiologie
• 2010 Kyoto-Preis für Biotechnologie und Medizintechnik, Balzan-Preis für Biologie, Person für kulturelle Verdienste, BBVA-Stiftungspreis für die Grenzen des Wissens in der Biomedizin, Albany Medical Center-Preis für Biomedizin
• 2011 Wolf Prize in Medizin, King Faisal International Prize, McEwen Award für Innovation, Millennium Technology Prize, Fellow der National Academy of Sciences, Nobelpreis für Physiologie oder Medizin

Schlüsselveröffentlichung
Takahashi, K., Yamanaka, S. (2006).
Induktion von pluripotenten Stammzellen aus embryonalen und adulten Fibroblastenkulturen von Mäusen durch definierte Faktoren
Zelle 126:663-676.
Geschrieben von Christian Nordqvist
Original Artikel Datum: 8. Oktober 2012. Artikel aktualisiert: 10. Oktober 2012.