Нобелевская премия 2012 года по медицине и физиологии
Фото U. Montan
Лауреат Нобелевской премии 2012 года.
Фото U. Montan
Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине 2012 года стали Джон Гёрдон (рисунок 1) и Синъя Яманака (рисунок 2) "за работы в области биологии развития и получения индуцированных стволовых клеток" [1].
Долгое время считалось, что соматические клетки не могут вернутся в абсолютно недифференциированное состояние, но возможность того, что эти клетки можно каким-то образом дедифференциировать, не отрицалась полностью [2].
Первую попытку напрямую выяснить, есть ли потенциал у зрелых клеток перейти в недеференциированное состояние, осуществили Роберт Бриггс и Томас Кинг.
В качестве объекта исследования была выбрана лягушка Rana pipiens. В оплодотворённое яйцо, лишённое ядра, учёные поместили эмбриональное ядро. В итоге, из этого яйца смог развиться полноценный головастик. Но попытки использовать тот же метод с ядром более дифференциированной клетки провалились. Зародыш, достигнув стадии бластулы, погибал [3].
Джон Гёрдон в качестве объекта выбрал другую амфибию – Xenopus laevis. С помощью ультрафиолетового излучения он лишал ядра оплодотворённое яйцо. После этого туда помещалось ядро из клетки кишечного эпителия головастика, то есть ядро дифференциированной клетки (Схема метода изображена на рисунке 3). В некоторых случаях из этого яйца действительно развивались головастики [4]. (Позже аналогичный метод был использован при клонировании овечки Долли в 1997 году, а потом и других млекопитающих.)
Рисунок 3. Метод, использованный Гёрдоном в исследовании. (1) — ядро клетки уничтожается ультрафиолетовым излучением. (2) — помещается ядро из дифференциированной клетки кишечного эпителия головастика. (3) — в результате из некоторых клеток развиваются головастики.
Рисунок взят из статьи [2].
Таким образом, Гёрдон доказал возможность перехода ядра соматической клетки в состояние плюрипотентности. Но вопрос, можно ли перепрограммировать клетку в плюрипотентное состояние, а главное, как, остался открытым.
Сорок лет спустя японского учёного, Яманака Синъя, вплотную занялся этой проблемой, начав с изучения эмбриональных стволовых клеток, которые впервые были описаны и культивированы Мартином Эвансом, Нобелевским лауреатом по физиологии и медицине 2007 года. Яманака пытался найти факторы, сохраняющие плюрипотентное состояние у данных клеток. В результате было выделено 24 фактора транскрипции, которые, вероятней всего, отвечали за поддержания данного состояния.
После серии экспериментов по внедрению всех 24 генов, кодирующих эти факторы транскрипции, в фиробласты кожи мыши, учёный и сотрудники его лаборатории определили четыре фактора транскрипции. Именно благодаря ним фиробласты преобразовывались в плюрипотентные стволовые клетки. Эти клетки Яманака назвал индуцированными стволовыми (iPS cells) [5].
Уже в 2007 удалось создать индуцированные стволовые клетки человека [2].
Отрытия, сделанные данными учёными, сделали своего рода переворот в науке. На данный момент уже доказано, что индуцированные стволовые клетки могут дать начало различным клеткам тела. А значит, считавшееся ранее необратимым, дифференциированое состояние клетки уже сегодня можно преобразовать в плюрипотентное, а следовательно, потом получить из этих клеток необходимые нам, например, нейроны или кардиомициты – мышечные клетки сердца.
На данный момент эту возможность пытаются использовать в медицине, синтезируя iPS-клетки человека, в частности для лечения такого заболевания, как болезнь Альцгеймера; а также для разработки и тестирования новых терапевтических методов.
Работа в PubMed
PubMed — это текстовая база данных, созданная Национальным центром биотехнологической информации (NCBI). Здесь находится огромное количество статей на медицинские и биологические темы.
Оригинальная статья.
Для работы с базой данных PubMed я выбрала статью второго лауреата — Синъи Яманаки.
Для того чтобы её найти я использовала следующий запрос:
"Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors[title]".
Поиск сразу же выдал нужную статью, а в гафе "Search details" был указан уникальный идентификатор статьи — 16904174[uid].
Ради эксперимента я ввела в качестве запроса просто название статьи без маркировки "[title]". Поиск выдал 3 статьи, а приэтом PubMed понял мой запрос следующим образом:
Induction[All Fields] AND ("pluripotent stem cells"[MeSH Terms] OR ("pluripotent"[All Fields] AND "stem"[All Fields] AND "cells"[All Fields]) OR "pluripotent stem cells"[All Fields]) AND ("mice"[MeSH Terms] OR "mice"[All Fields] OR "mouse"[All Fields]) AND ("embryonic structures"[MeSH Terms] OR ("embryonic"[All Fields] AND "structures"[All Fields]) OR "embryonic structures"[All Fields] OR "embryonic"[All Fields]) AND ("adult"[MeSH Terms] OR "adult"[All Fields]) AND ("fibroblasts"[MeSH Terms] OR "fibroblasts"[All Fields] OR "fibroblast"[All Fields]) AND ("culture"[MeSH Terms] OR "culture"[All Fields] OR "cultures"[All Fields]) AND defined[All Fields] AND factors[All Fields]
Остальные мои запросы приведены в таблице 1.
У статьи "Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors" следующая литературная ссылка и запись MEDLINE.
На данную статью ссылается 2267 работ. Статей с близко тематикой 193. Из них — 14 обзорных и 98 в свободном доступе.
| Поисковой запрос | Значение поля "Search details" | Количество статей |
| Yamanaka S[AU] AND Cell[TA] | Yamanaka S[AU] AND "Cell"[Journal] | 7 |
| Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] | Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] | 2 (одна на японском) |
| Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] AND pluripotent stem cells[title] AND English[LA] | Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] AND pluripotent stem cells[title] AND English[LA] | 1 |
| Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] AND Cell[TA] | Yamanaka S[AU] AND 2006[DP] AND "Cell"[Journal] | 1 |
Продолжении работы и исследований.
Для того, чтобы выяснить, какой темой Яманака занимался за два с половиной года до вручения Нобелевской премии, я сделала следующий запрос в PubMed: "Yamanaka S[AU] AND 2010/06 : 2012/09[dp] NOT Review[pt]".
Оказалось, что за это время учёный написал 89 статей, часть из которых действительно была посвящена теме плюрипотентных клеток. В основном работы были о применении индуцированных столовых клеток в медицине и усовершенствовании методов их получения. Также довольно много статей было посвящено стволовым клеткам и генам. Коллекцию со статьями этого учёного можно посмотреть здесь.
Статьи по данной теме.
Для поиска статей со схожей тематикой я использовала поиск по ключевым словам. Поиск по сочетанию "iPS cells" дал 7054 результата, из которых я выбрала 2 статьи; "pluripotent stem" — 13718, откуда я взяла одну статью.
Из 2267 статей, которые ссылаются на данную, я выбрала 2 работы; из 193 статей с близкой тематикой (Related citation) — 3.
Коллекцию с данными статьями можно посмотреть здесь.
Источники:
[1] MLA style: "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2013. Web. 24 Mar 2014.
[2] MLA style: "The 2012 Nobel Prize in Physiology or Medicine - Advanced Information". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2013. Web. 24 Mar 2014.
[3] Briggs R, King TJ (1952). Transplantation of Living Nuclei from Blastula Cells into Enucleated Frog's Eggs. Proc Natl Acad Sci USA 38: 455-463.
[4] Gurdon JB (1962). Developmental Capacity of Nuclei Taken from Intestinal Epithelium Cells of Feeding Tadpoles. J Embryol Exp Morph 10: 622-640.
[5] Takahashi K, Yamanaka S (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126: 663-676.