Komórki cofnięte w czasie

Brytyjczyk John B. Gurdon i Japończyk Shinya Yamanaka wyróżnieni zostali za odkrycia związane z klonowaniem i komórkami macierzystymi będące fundamentem dla rozwijanej obecnie medycyny regeneracyjnej. „Zrewolucjonizowali rozumienie rozwoju komórek i organizmów" – napisali w uzasadnieniu eksperci Komitetu Noblowskiego. – „Trzeba było napisać od nowa podręczniki, powstały nowe dziedziny nauki".

Nagrodzeni Noblem w dziedzinie fizjologii lub medycyny Gurdon i Yamanaka należą do dwóch pokoleń świata nauki. Brytyjczyk uznawany jest za pioniera klonowania – techniki, która obecnie wykorzystywana jest komercyjnie. Przełomowy eksperyment wykonał... pół wieku temu. Gdy w 1962 roku udało mu się sklonować żabę Xenopus laevis, Shinya Yamanaka dopiero przychodził na świat. Japończyk technikę „cofania w czasie" dorosłych komórek do poziomu komórek macierzystych opracował w 2006 r. Nagrodzenie go Noblem po zaledwie sześciu latach to sensacja.

(kliknij na obrazek, żeby powiększyć)

Odkrycia tegorocznych Noblistów umożliwią stworzenie nowych terapii

Prace Johna B. Gurdona i Shinya Yamanaki pozwoliły na rozpoczęcie badań nad medycyną regeneracyjną. Dzięki klonowaniu i wytwarzaniu indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych możliwe staje się produkowanie dowolnych tkanek organizmu. W ten sposób można będzie leczyć parkinsona, cukrzycę, odtwarzać uszkodzone organy, a także badać przebieg chorób bez etycznych kontrowersji towarzyszących wykorzystaniu komórek embrionów. Co ciekawe, sukces prof. Gudrona sprzed pół wieku nie miał wówczas „żadnych perspektyw w terapii" – przyznał sam naukowiec. – Dopiero po 50 latach wartość – potencjalna wartość – tych badań wyszła na światło dzienne.

Nobliści nie szczędzili sobie komplementów. – Jestem zaszczycony tym wyróżnieniem i zachwycony, że otrzymuję je razem z Yamanaką, którego badania zbliżyły nas do wykorzystania tej techniki w terapii – powiedział John B. Gurdon, profesor Instytutu Gurdona Uniwersytetu Cambridge.

– Ta dziedzina badań ma długą historię, ale wszystko zaczyna się od Johna Gurdona – odpowiedział Yamanaka, profesor Uniwersytetu Kioto. – Mogę odebrać tę nagrodę tylko dzięki niemu.

Laureaci otrzymają 8 mln koron szwedzkich (ok. 940 tys. euro) do podziału. To o 20 proc. mniej niż w ubiegłych latach. Przyczyną obniżki jest kryzys finansowy.

Pionier z pipetą

Doświadczenia prowadzone przez Johna B. Gurdona dowiodły, że specjalizacja komórek w dorosłym organizmie jest odwracalna. Już po kilku dniach od poczęcia embrion zawiera komórki, które później przekształcą się w tkanki dorosłego organizmu. Naukowcy mówią o takich komórkach pluripotentne. Wraz z rozwojem zarodka komórki te różnicują się – stają się  mięśniami, mózgiem, wątrobą.

Przed eksperymentem przeprowadzonym przez Gurdona sądzono, że ta specjalizacja jest nieodwracalna. W 1958 roku Brytyjczykowi udało się jednak pobrać nienaruszone jądro z dorosłej komórki pochodzącej z jelita żaby. Przeniósł je do opróżnionej wcześniej komórki jajowej, uzyskując jej kopię genetyczną, czyli sklonował ją.

Sukces Johna B. Gurdona spotkał się początkowo ze sceptycznym przyjęciem innych naukowców, którzy nie potrafili powtórzyć jego osiągnięcia. W 1962 roku, po kolejnych udoskonaleniach tej metody, Gurdon „produkował" już komórki jajowe z przeszczepionym jądrem (stąd nazwa tej techniki – transfer jądrowy), a z nich zdrowe kijanki. Dowiódł, że materiał genetyczny dorosłej komórki zawiera wszystkie informacje niezbędne do stworzenia nowego organizmu.

Ta sama technika została wiele lat później wykorzystana do sklonowania owieczki Dolly i innych ssaków. Metodę tę stosuje się również komercyjnie – m.in. do powielania szczególnie cennych zwierząt.

40 lat później

To, co wymyślił Gurdon, wymaga jednak daleko idącej ingerencji w komórki. A gdyby tak nie przenosić jądra komórkowego, lecz „przekonać" dorosłą komórkę, że jest ponownie młoda?

Shinya Yamanaka miał ułatwione zadanie. W 1981 roku Martin Evans odkrył zarodkowe komórki macierzyste u myszy (dostał za to Nobla w 2007 roku). Te uniwersalne komórki, mogące zamieniać się w dowolną tkankę, błyskawicznie stały się obiektem zainteresowania setek naukowców na całym świecie. Hodowano je w laboratoriach. Eksperymentowano z komórkami pobieranymi z ludzkich zarodków, co wzbudzało ogromne kontrowersje, wymagało bowiem niszczenia embrionów. Stąd w wielu krajach prace nad najbardziej obiecującymi terapiami medycznymi uległy wyhamowaniu.

Wśród badaczy zajmujących się komórkami macierzystymi znalazł się też Yamanaka, który sprawdzał, które geny odpowiadają za utrzymywanie ich uniwersalności. Po przetestowaniu setek kombinacji okazało się, że wystarczą tylko cztery, aby przeprogramować dorosłą komórkę w komórkę macierzystą.

W 2006 roku japoński zespół opublikował wyniki badań nad tzw. indukowanymi pluripotentnymi komórkami macierzystymi (w skrócie iPSC). Pobrano ze skóry myszy fibroblasty – komórki tkanki łącznej. Za pomocą wirusów zmodyfikowano ich geny tak, że zaczęły przypominać komórki macierzyste. Później z tych samych zmodyfikowanych komórek skóry udało się wyhodować komórki nabłonka i układu nerwowego.

Od odkrycia do terapii

Rok później Japończycy dokonali tego samego z ludzkimi komórkami. Droga do stosowania tej techniki w leczeniu ludzi stanęła otworem. – Przez całe życie moim celem było przybliżenie komórek macierzystych do łóżek pacjentów – przyznał Yamanaka.

Komórki iPSC mogą posłużyć do odtwarzania zniszczonych chorobą tkanek. Ponieważ można je uzyskać od samego pacjenta, nie ma ryzyka odrzucenia przeszczepu.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora

p.koscielniak@rp.pl

Laureaci

John B. Gurdon - Pionier klonowania

Brytyjczyk jest niemal modelowym przykładem wielkiej kariery naukowej. Urodzony w 1933 roku w Dippenhall  skończył elitarną szkołę z internatem  Eton College, a potem studiował na prestiżowym Oksfordzie. Gdy przyszło do wyboru zawodu, ojciec noblisty chciał, aby syn zrobił karierę w armii. – Na szczęście dla mnie nie zakwalifikowano mnie do służby wojskowej – wspomina Gurdon. Rozpoczął studia klasyczne – literatura i filozofia starożytnej Grecji i Rzymu. Szybko je porzucił i przeniósł się na biologię. Ta dziedzina nauki fascynowała go już podczas pobytu w Eton. Noblista lubi przypominać, że gdy miał 15 lat, nauczyciel napisał w dzienniczku uczniowskim, że próby klonowania byłyby stratą czasu. Ten pomysł powinien być natychmiast zaniechany, jeśli myśli o karierze w biologii. – Trzymam do dzisiaj ten dzienniczek na biurku – przyznaje noblista. Jeszcze podczas studiów doktoranckich w 1958 r. udało mu się sklonować kijankę. Dalsze badania prowadził podczas stażu w California Institute of Technology. W 1972 roku przeniósł się na Uniwersytet Cambridge, gdzie został profesorem. Obecnie pracuje w Gurdon Institute w Cambridge. Nazwa tej placówki została w 2004 r. zmieniona na jego cześć (wcześniej Wellcome Trust/Cancer Research). Od 1971 r. Gurdon jest członkiem towarzystwa naukowego Royal Society. W 1995 r. otrzymał tytuł szlachecki. Jest laureatem licznych nagród, m.in. przyznanej w 2009 roku medycznej nagrody Alberta Laskera. Nagroda ta często poprzedza przyznanie Nobla. Zapytany, jak zamierza uczcić sukces, odpowiedział: – Mam zaproszenie na drinka na szóstą i zamierzam z niego skorzystać. A jutro rano wracam do pracy.

—kru