Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka
Shinya yamanaka10.jpg
Yamanaka im Jahr 2010
Geboren 4. September 1962 (Alter 59)
Staatsangehörigkeit japanisch
Alma Mater Kobe University (Md)
Osaka City University (PhD)
Bekannt für Induzierte pluripotente Stammzelle
Auszeichnungen Meyenburg -Preis (2007)
Massry -Preis (2008)
Robert Koch -Preis (2008)
Shaw -Preis (2008)
Gairdner Foundation International Award (2009)
Albert Lasker Basic Medical Research Award (2009)
Balzan -Preis (2010)
Kyoto -Preis (2010)
BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award (2010)
Wolfspreis (2011)
McEwen Award für Innovation (2011)
Fellow der Nationale Akademie der Wissenschaften[1] (2012)
Millennium Technology Prize (2012)
Nobelpreis für Physiologie oder Medizin (2012)
Wissenschaftliche Karriere
Felder Stammzelle Forschung[2][3][4]
Institutionen Universität Kyoto
NARA -Institut für Wissenschaft und Technologie
Gladstone Institute für Herz -Kreislauf -Erkrankungen
Universität von Kalifornien, San Francisco
Video einer einzigen Schläge Kardiomyozyte, entnommen von einem uneingeschränkter Zugang Artikel Mitautorisiert von Yamanaka.[5] Das Isolieren von Zellen nach Zelltyp ist ein wichtiger Schritt in Stammzellen Therapie.
Shinya Yamanaka spricht am 14. Januar 2010 auf einem Vortrag
Yamanaka und Ryōji Noyori Teilnahme an der Zeremonie der 50. All Japan Rugby Football Championship

Shinya Yamanaka (山中 伸弥, Yamanaka Shin'ya, geboren am 4. September 1962) ist ein Japaner Stammzelle Forscher und a Nobelpreis Laureat.[2][3][4] Er dient als Direktor des Zentrums für IPS Cell (induzierte pluripotente Stammzelle) Forschung und Anwendung und Professor am Institute for Frontier Medical Sciences unter Universität Kyoto; Als leitender Ermittler bei der UCSF-An verbunden Gladstone Institute in San Francisco, Kalifornien; und als Professor für Anatomie bei Universität von Kalifornien, San Francisco (UCSF). Yamanaka ist auch ein früherer Präsident der Internationale Gesellschaft für STEM -Zellforschung (ISSCR).

Er erhielt das 2010 BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award In der Katomedizinkategorie 2011 Wolfspreis in Medizin mit Rudolf Jaenisch,[6] und das 2012 Millennium Technology Prize zusammen mit Linus Torvalds. Im Jahr 2012 und er und er und er John Gurdon wurden mit dem ausgezeichnet Nobelpreis für Physiologie oder Medizin Für die Entdeckung, dass reife Zellen in umgewandelt werden können Stammzellen.[7] Im Jahr 2013 erhielt er die 3 Millionen US -Dollar Durchbruchspreis in Biowissenschaften für seine Arbeit.

Ausbildung

Yamanaka wurde in geboren Higashiōsaka, Japan, 1962. nach seinem Abschluss an der Tennōji High School beigefügt Osaka Kyoiku University,[8] Er erhielt seine M.D. Abschluss bei Kobe University im Jahr 1987 und seine Ph.D. Abschluss bei Graduiertenschule der Osaka City University 1993. Danach durchließ er einen Aufenthalt in der orthopädischen Operation im National Osaka Hospital und a Postdoktorand Stipendium bei der J. David Gladstone Institute von Herzkreislauferkrankung, San Francisco.

Danach arbeitete er an den Gladstone Institutes in San Francisco, uns und NARA -Institut für Wissenschaft und Technologie in Japan. Yamanaka ist derzeit Professor bei Universität Kyoto, wo er sein Zentrum für IPS -Forschung und -anwendung leitet. Er ist auch leitender Ermittler der Gladstone Institutes sowie des Direktors des Zentrums für IPS -Zellforschung und -anwendung.[9]

Professionelle Karriere

Zwischen 1987 und 1989 war Yamanaka ein Bewohner in der orthopädischen Chirurgie im National Osaka Hospital. Seine erste Operation bestand darin, einen gutartigen Tumor von seinem Freund Shuichi Hirata zu entfernen, eine Aufgabe, die er nach einer Stunde nicht erledigen konnte, als ein erfahrener Chirurg ungefähr zehn Minuten dauern würde. Etwas Senioren bezeichnete ihn als "Jamanaka", ein Wortspiel auf das japanische Wort für Hindernis.[10]

Von 1993 bis 1996 war er bei der Gladstone Institute von Herz -Kreislauf -Erkrankungen. Zwischen 1996 und 1999 war er Assistenzprofessor an der Osaka City University Medical School, kümmerte sich jedoch hauptsächlich um Mäuse im Labor, ohne die tatsächlichen Forschungen durchzuführen.[10]

Seine Frau riet ihm, ein praktizierender Arzt zu werden, aber stattdessen beantragte er eine Position im der NARA -Institut für Wissenschaft und Technologie. Er erklärte, dass er die Eigenschaften embryonaler Stammzellen klären könne und würde, und diese Can-Do-Haltung hat ihm den Job gewonnen. Von 1999 bis 2003 war er ein außerordentlicher Professor dort und begann die Forschung, die ihm später den Nobelpreis 2012 gewinnen würde. Er wurde ein voller Professor und blieb von 2003 bis 2005 am Institut in dieser Position. Zwischen 2004 und 2010 war Yamanaka Professor am Institute for Frontier Medical Sciences.[11] Derzeit ist Yamanaka Direktor und Professor am Zentrum für IPS -Zellforschung und -anwendung bei Universität Kyoto.

Im Jahr 2006 generierten er und sein Team induzierte pluripotente Stammzellen (IPS -Zellen) von adulter Maus Fibroblasten.[2] IPS -Zellen ähneln stark embryonische Stammzellen, das in vitro Äquivalent des Teils des Blastozyste (Der Embryo einige Tage nach der Befruchtung), der zum Embryo wird. Sie konnten zeigen, dass seine IPS -Zellen waren pluripotent, d.h. alle Zelllinien des Körpers erzeugen. Später erzeugten er und sein Team IPS -Zellen von menschlichen erwachsenen Fibroblasten,[3] wieder als erste Gruppe, die dies tut. Ein wesentlicher Unterschied zu früheren Versuchen des Feld Transkriptionsfaktoren, Anstatt von Transfektion Ein Transkriptionsfaktor pro Experiment. Sie begannen mit 24 Transkriptionsfaktoren, die im frühen Embryo wichtig waren, konnten sie jedoch am Ende auf 4 Transkriptionsfaktoren reduzieren - Sox2, Okt 4, KLF4 und c-myc.[2]

Yamanakas Nobelpreisträger in IPS -Zellen

Das 2012 Nobelpreis für Physiologie oder Medizin wurde gemeinsam an Sir John B. Gurdon und Shinya Yamanaka vergeben. "Für die Entdeckung, dass reife Zellen neu programmiert werden können, um sie zu werden pluripotent. "[12]

Hintergrunddifferenzieren Zelltypen

Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen.

Dies sind einige Arten von Zellen, die beim Verständnis des Materials helfen.

Zelltypen Eigenschaften
Totipotente Zellen Kann alle anderen Zelltypen hervorrufen. Die Totipotenz bleibt über die ersten Zellabteilungen, z. das befruchtete Ei.
Pluripotente Zellen Kann sich zu allen Zelltypen entwickeln (mit Ausnahme derjenigen, die den Fruchtwassersack und die Plazenta bilden. Zum Beispiel besteht der frühe Embryo hauptsächlich aus pluripotenten Stammzellen.
Multipotente Zellen Kann sich zu einer Familie eng verwandter Zelltypen entwickeln. Beispielsweise können sich multipotente Blutzellen zu verschiedenen Blutzellen entwickeln.

Hintergrundunterscheidungsstammzelltechniken

Typ Profis Nachteile
Embryonale Stammzelle somatische Zellenreplikationen Keine Immunablehnung

Theoretisch patientenspezifische Transplantationen möglich

Kein Erfolgsfall
Viele menschliche Eierzellen benötigten
Ethisches Problem: Kann Menschen klonen
Befruchtete Eier -ES -Zelle Pluripotent

Viel Forschung durchgeführt

Immunabstoßung durch Stammzellbank reduzierbar

Düngter Eiernutzung
Immunablehnung
Onkogenes Potential
(für klinische Studien nicht verwenden)
Induzierte pluripotente Stammzelle (IPS) Kein ethisches Problem

Pluripotent

Onkogenes Potential

Abnormales Altern

Erwachsene Stammzelle Viel Forschung

Keine Immunabstoßung sicher (klinische Studien)

Nicht so viel Differenzierungspotential wie ES -Zelle

Historischer Hintergrund, der zu Yamanakas Forschung führt

Die vorherrschende Ansicht im frühen 20. Jahrhundert war, dass reife Zellen dauerhaft in den differenzierten Zustand eingeschlossen waren und nicht zu einem vollständig unreifen, pluripotenten Stammzellzustand zurückkehren können. Es wurde angenommen, dass die zelluläre Differenzierung nur ein unidirektionaler Prozess sein kann. Daher können sich nicht differenzierte Ei/frühe Embryozellen nur zu spezialisierten Zellen entwickeln. Stammzellen mit begrenzter Potenz (adulte Stammzellen) verbleiben jedoch im Knochenmark, im Darm, in der Haut usw., um als Quelle für den Zellersatz zu wirken.[13]

Die Tatsache, dass differenzierte Zelltypen spezifische Muster von Proteinen aufwiesen, deuteten darauf hin, dass irreversible epigenetische Modifikationen oder genetische Veränderungen die Ursache für die Differenzierung von unidirektionaler Zellen darstellen. Daher werden Zellen im Differenzierungspotential zunehmend eingeschränkt und verlieren schließlich Pluripotenz.[14]

1962,, John B. Gurdon zeigten, dass der Kern von einer differenzierten Darmpithelzelle mit differenziertem Frosch durch Transplantation zu einem enukleierten Ei eine voll funktionsfähige Kaulquappe erzeugen kann. Gurdon benutzte Kerntransfer somatischer Zellen (SCNT) als Methode zum Verständnis der Reprogrammierung und der Veränderung der Zellen in der Spezialisierung. Er kam zu dem Schluss, dass differenzierte somatische Zellkerne das Potenzial hatten, zur Pluripotenz zurückzukehren. Dies war zu dieser Zeit eine Paradigmenverschiebung. Es zeigte sich, dass ein differenzierter Zellkern die Fähigkeit beibehalten hat, erfolgreich in einen undifferenzierten Zustand zurückzukehren, mit dem Potenzial, die Entwicklung neu zu starten (pluripotente Kapazität).

Die Frage blieb jedoch, ob eine intakte differenzierte Zelle vollständig neu programmiert werden konnte, um pluripotent zu werden.

Yamanakas Forschung

Shinya Yamanaka bewies, dass die Einführung einer kleinen Reihe von Transkriptionsfaktoren in eine differenzierte Zelle ausreichte, um die Zelle in einen pluripotenten Zustand zurückzukehren. Yamanaka konzentrierte sich auf Faktoren, die für die Aufrechterhaltung der Pluripotenz in embryonalen Stammzellen (ES) wichtig sind. Dies war das erste Mal, dass eine intakt differenzierte somatische Zelle neu programmiert werden konnte, um pluripotent zu werden.

Da er wusste, dass Transkriptionsfaktoren an der Aufrechterhaltung des pluripotenten Zustands beteiligt waren, wählte er einen Satz von 24 ES -Zelltranskriptionsfaktoren als Kandidaten aus, um die Pluripotenz in somatischen Zellen wiederherzustellen. Zunächst sammelte er die 24 Kandidatenfaktoren. Wenn alle 24 Gene, die diese Transkriptionsfaktoren codieren, in Hautfibroblasten eingeführt wurden, erzeugten nur wenige tatsächlich Kolonien, die ES -Zellen bemerkenswert ähnlich waren. Zweitens wurden weitere Experimente mit einer geringeren Anzahl von Transkriptionsfaktoren durchgeführt, um die Schlüsselfaktoren durch ein sehr einfaches und dennoch empfindliches Assay -System zu identifizieren. Zuletzt identifizierte er die vier Schlüsselgene. Sie fanden heraus, dass 4 Transkriptionsfaktoren (Myc, Oct3/4, Sox2 und KLF4) ausreichend waren, um embryonale oder adulte Fibroblasten in pluripotenten Stammzellen umzuwandeln (in der Lage, Teratome zu produzieren In vivo und zu chimären Mäusen beitragen).

Diese pluripotenten Zellen werden iPs (induzierte pluripotente Stammzellen) bezeichnet; Sie erschienen mit sehr niedriger Frequenz. IPS-Zellen können durch Einfügen des B-GEO-Gens in den FBX15-Locus ausgewählt werden. Der FBX15-Promotor ist in pluripotenten Stammzellen aktiv, die die B-GEO-Expression induzieren, was wiederum zu G418-Resistenz führt; Dieser Widerstand hilft uns, die IPS -Zellen in Kultur zu identifizieren.

Darüber hinaus fanden Yamanaka und seine Kollegen 2007 IPS -Zellen mit Keimbahnübertragung (über die Auswahl für OCT4- oder Nanog -Gen). Ebenfalls 2007 waren sie die ersten, die menschliche IPS -Zellen produzierten.

Einige Probleme, die aktuelle Methoden der induzierten Pluripotenzgesicht sind, sind die sehr niedrige Produktionsrate von IPS -Zellen und die Tatsache, dass die 4 Transkriptionsfaktoren onkogen sind.

Im Juli 2014 ein Skandal bezüglich der Forschung von Haruko Obokata war mit Yamanaka verbunden. Sie konnte die Labornotizen aus dem fraglichen Zeitraum nicht finden[15] und wurde gemacht, um sich zu entschuldigen.[16][17]

Weitere Forschung und Zukunftsaussichten

Seit der ursprünglichen Entdeckung von Yamanaka wurden in diesem Bereich viel weitere Untersuchungen durchgeführt, und die Technologie wurden viele Verbesserungen vorgenommen. Verbesserungen an Yamanakas Forschung sowie zukünftigen Aussichten seiner Ergebnisse sind wie folgt:

1. Der Liefermechanismus der Pluripotenzfaktoren wurde verbessert. Zunächst wurden retrovirale Vektoren verwendet, die sich zufällig in das Genom integrieren und die Deregulierung von Genen verursachen, die zur Tumorbildung beitragen, verwendet. Jetzt werden jedoch nicht integrierende Viren, stabilisierte RNAs oder Proteine ​​oder episomale Plasmide (integrationsfreier Abgabemechanismus) verwendet.

2. Transkriptionsfaktoren, die zur Induktion von Pluripotenz in verschiedenen Zelltypen erforderlich sind, wurden identifiziert (z. B. neuronale Stammzellen).

3. Es wurden kleine Substitutivmoleküle identifiziert, die die Funktion der Transkriptionsfaktoren ersetzen können.

4. Transdifferenzierung Experimente wurden durchgeführt. Sie versuchten, das Zellschicksal zu ändern, ohne durch einen pluripotenten Zustand zu gehen. Sie konnten systematisch Gene identifizieren, die Transdifferenzierungen unter Verwendung von Kombinationen von Transkriptionsfaktoren durchführen, die Zellschicksalsschalter induzieren. Sie fanden eine Trandifferenzierung innerhalb der Keimschicht und zwischen Keimschichten, z. B. exokrine Zellen zu endokrinen Zellen, Fibroblastenzellen zu Myoblastenzellen, Fibroblastenzellen zu Kardiomyozytenzellen, Fibroblastenzellen zu Neuronen

5. Zellersatztherapie Bei IPS -Zellen ist eine Möglichkeit. Stammzellen können erkrankte oder verlorene Zellen bei degenerativen Störungen ersetzen und sind weniger anfällig für die Immunabstoßung. Es besteht jedoch die Gefahr, dass es Mutationen oder andere genomische Anomalien einführen kann, die sie für die Zelltherapie ungeeignet machen. Es gibt also immer noch viele Herausforderungen, aber es ist ein sehr aufregender und vielversprechender Forschungsbereich. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um die Sicherheit für Patienten zu garantieren.

6. Kann iPS -Zellen von Patienten mit genetischen und anderen Störungen medizinisch verwenden, um Einblicke in den Krankheitsprozess zu gewinnen. - Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Rett-Syndrom, Spinal-Muskelatrophie (SMA), α1-Antitrypsin-Mangel, familiäre Hypercholesterinämie und Glykogenspeicherkrankheit Typ 1A. - Bei Herz -Kreislauf -Erkrankungen, Timothy -Syndrom, Leopard -Syndrom, Typ 1 und 2 Long QT -Syndrom - Alzheimer, Spinocerebellar -Ataxie, Huntington's usw.

7. IPS -Zellen bieten Screening -Plattformen für die Entwicklung und Validierung therapeutischer Verbindungen. Zum Beispiel war Kinetin eine neue Verbindung, die in iPS -Zellen aus familiärem Dysautonomie gefunden wurde und Beta -Blocker und Ionenkanalblocker für das Long -QT -Syndrom mit IPS -Zellen identifiziert wurden.

Die Forschung von Yamanaka hat „eine neue Tür eröffnet und die Wissenschaftler der Welt auf einer langen Erforschung der Erkundung eingeführt, in der Hoffnung, das wahre Potenzial unserer Zellen zu finden.“[18]

Im Jahr 2013 wurden IPS -Zellen verwendet, um eine menschliche vaskularisierte und funktionelle Leber bei Mäusen in Japan zu erzeugen. Mehrere Stammzellen wurden verwendet, um die Bestandteile der Leber zu unterscheiden, die sich dann in die komplexe Struktur selbst organisierten. Bei einem Mauswirt stellten die Lebergefäße, die mit den Wirten verbunden waren, und erfüllten normale Leberfunktionen, einschließlich des Abschlusses von Drogen und Lebersekretionen.[19]

Im Jahr 2022 wurde gezeigt, dass Yamanaka -Faktoren altersbezogene Maßnahmen bei gealterten Mäusen beeinflussen.[20]

Erkennung

Im Jahr 2007 wurde Yamanaka als "Person, die wichtig" in der Zeit Person des Jahres Ausgabe von Time Magazine.[21] Yamanaka wurde ebenfalls als 2008 nominiert Zeit 100 Finalist.[22] Im Juni 2010 wurde Yamanaka mit dem ausgezeichnet Kyoto -Preis zur Neuprogrammierung von erwachsenen Hautzellen zu pluripotentialen Vorläufern. Yamanaka entwickelte die Methode als Alternative zu embryonalen Stammzellen, wodurch ein Ansatz umgeht, bei dem Embryonen zerstört werden.

Im Mai 2010 erhielt Yamanaka "Doktor der wissenschaftlichen Ehrenabschluss" von Mount Sinai School of Medicine.[23]

Im September 2010 wurde er mit dem ausgezeichnet Balzan -Preis für seine Arbeit über Biologie und Stammzellen.[24]

Yamanaka wurde als einer der 15 asiatischen Wissenschaftler aufgeführt Asiatischer Wissenschaftler Magazin am 15. Mai 2011.[25][26] Im Juni 2011 wurde er mit dem ersten McEwen Award für Innovation ausgezeichnet. Er teilte den Preis von 100.000 US -Dollar mit Kazutoshi Takahashi, der der Hauptautor auf der Arbeit war und die Generation von induzierten pluripotenten Stammzellen beschreibt.[27]

Im Juni 2012 wurde er mit dem ausgezeichnet Millennium Technology Prize für seine Arbeit in Stammzellen.[28] Er teilte den 1,2 Millionen Europreis mit Linus Torvalds, der Schöpfer des Linux -Kernels. Im Oktober 2012 und Kollegen Stammzellforscher John Gurdon wurden mit dem ausgezeichnet Nobelpreis für Physiologie oder Medizin "Für die Entdeckung, dass reife Zellen neu programmiert werden können, um pluripotent zu werden."[29]

Interesse am Sport

Yamanaka übte Judo (2. Dan Schwarzer Gürtel) und spielte Rugby als Universitätsstudent. Er hat auch eine Geschichte von Marathons. Nach einer 20-jährigen Lücke trat er in der Eröffnungen an Osaka Marathon Im Jahr 2011 als Wohltätigkeitsläufer mit einer Zeit von 4:29:53. Er nahm an Kyoto Marathon Seit 2012 Geld für die IPS -Forschung sammeln. Sein persönliches Bestes ist 3:25:20 Uhr bei 2018 Beppu-ōita Marathon.

Siehe auch

Verweise

Allgemeine Referenzen:

  • Fackler, Martin (11. Dezember 2007). "Risiko eingehen ist in seinen Genen". Die New York Times. Abgerufen 11. Dezember, 2007.
  • Die Entdeckung und Zukunft des induzierten pluripotenten Stamms (IPS)
  • Klonen und Stammzellen -Entdeckungen verdienen Nobel in der Medizin (New York Times, 8. Oktober 2012)

Spezifische Zitate:

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  3. ^ a b c Takahashi, K.; Tanabe, K.; Ohnuki, M.; Narita, M.; Ichisaka, T.; Tomoda, K.; Yamanaka, S. (2007). "Induktion pluripotenter Stammzellen aus erwachsenen menschlichen Fibroblasten durch definierte Faktoren". Zelle. 131 (5): 861–872. doi:10.1016/j.cell.2007.11.019. HDL:2433/49782. PMID 18035408. S2CID 8531539.
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Externe Links


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