Нобелевская премия по медицине или физиологии за 2012 год присуждена японскому ученому Синье Яманаке и британскому биологу Джону Гердону за работы по стволовым клеткам и клонированию животных.

Об этом в понедельник в Стокгольме объявил Нобелевский комитет при Каролинском медицинском институте.

«Их открытие произвело революцию в наших знаниях о том, как происходит развитие клеток и организмов», – говорится в сообщении Нобелевского комитета.

Презентация обладателей премии по медицине или физиологии открыла неделю оглашения Нобелевских лауреатов за 2012 год.

В этом году размер Нобелевской премии составляет 8 миллионов шведских крон, что примерно эквивалентно 1,2 миллиона долларов.

Яманака и Гердон несколько лет подряд назывались в числе основных кандидатов на высшую международную научную награду. Их работы позволили создать основы получения новых тканей и копий целых организмов.

Рис. 1.

Синья Яманака – выпускник университета Кобе, директор центра прикладных исследований iPS-клеток в Институте передовых медицинских наук Киотского университета, а также сотрудник Глэдстоновского института сердечно-сосудистых заболеваний в США. Яманака возглавляет Международное общество исследований стволовых клеток. За свои разработки ученый получил целый ряд премий, в том числе премии Шао (2008) и Ласкера (2009) а также финскую награду Millennium Technology Prize летом 2012 года.

Рис. 2.

Сэр Джон Гердон – Сэр Джон Гердон родился 2 октября 1933 года, он является выпускником Оксфордского университета, сотрудник института онкологических исследований и эмбриологии в Кембриджском университете, названного в его честь. За свои исследования вместе с Яманакой в 2009 году получил премию Ласкера.

Что сделал Яманака

Рис. 3.

Стволовые клетки – недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся во всех многоклеточных организмах. Эти клетки способны развиваться в специализированные, которые формируют различные ткани и органы.

Термин «стволовая клетка» был введен в науку в 1909 году российским ученым Александром Максимовым – так он назвал клетки крови, которые способны дать начало нескольким другим типам клеток. В 1960-е годы было продемонстрировано образование клеток крови из клеток костного мозга, а в 1981-м году американский биолог Мартин Эванс впервые выделил недифференцированные плюрипотентные (способные развиваться в клетки разного типа, кроме эмбриональных) стволовые клетки из зародыша мыши.

В 1998 году американцам Джону Герхарту и Джеймсу Томпсону впервые удалось получить и нарастить культуры эмбриональных стволовых клеток, способных развиваться в различные зрелые клетки и органы.

В 1999 году журнал Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека».

Использование эмбрионов для получения стволовых клеток сопряжено с этическими проблемами. Долгое время казалось, что обойти их невозможно, поскольку не было способа повернуть вспять «биологические часы» и вернуть специализированные клетки в их «юность».

Тем сенсационней стали результаты группы Яманаки, разработавшей метод получения стволовых клеток человека из неэмбриональных, а именно iPS-клеток – индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

Ученым удалось с помощью генетических манипуляций «перепрограммировать» клетки, которые уже «получили» определенную специализацию в организме.

По мнению многих экспертов, если с помощью метода Яманаки удастся создавать неограниченный запас стволовых клеток, то это позволит «выращивать» нужные ткани организма и произведёт революцию в трансплантологии.

…А что – Гердон

Клонирование – точное воспроизведение того или иного живого объекта в каком-то количестве копий. Для получения клона можно использовать ядра стволовых эмбриональных клеток от какого-нибудь раннего эмбриона, которые еще не очень специализировались. Ядра пересаживают в яйцеклетки, из которых удалено собственное ядро, и они, развиваясь в новые организмы, могут образовать клон генетически идентичных животных.

Случаи «естественного» клонирования широко известны у человека – это однояйцевые близнецы, возникающие благодаря естественному разделению оплодотворенной яйцеклетки на две самостоятельно развивающиеся зародышевые клетки.

В 1914 году немецкий ученый Ганс Шпеман (Hans Spemann) провел первые опыты по пересадке ядра из одной клетки в другую. В 1938 году он предположил, что существует возможность пересадки ядра одной клетки в безъядерную яйцеклетку.

В 1940-х годах российский эмбриолог Георгий Лопашов разработал метод пересадки клеточных ядер в яйцеклетку лягушки. В июне 1948 года он отправил в «Журнал общей биологии» статью по материалам своих экспериментов. Но двумя месяцами позже состоялась сессия ВАСХНИЛ, с которой принято отсчитывать начало «лысенковщины» – гонений на передовые российские научные школы в биологии. Набор статьи Лопашова был рассыпан, а его работа забыта.

Позже, в начале 1960-х годов, методику Лопашова усовершенствовал Гердон. Удаляя из яйцеклеток лягушек их собственное ядро, он переносил в них ядра, выделенные из разных, уже специализировавшихся клеток. В конце концов, он стал пересаживать ядра из клеток взрослых лягушек, в частности из эпителия кишечника.

Гердон добился развития яйцеклеток с чужим ядром до достаточно поздних стадий, а примерно в двух процентах случаев особи превращались во взрослых лягушек.

Мнения экспертов

Новые нобелевские лауреаты по медицине нашли «рецепты» выращивания клеток отдельных типов и целых тканей, что открывает перспективы борьбы с тяжелыми заболеваниями человека, в том числе, наследственными, сказала заведующая лабораторией генетических основ клеточных технологий Института общей генетики имени Вавилова РАН Мария Лагарькова.

«Эти открытия совершенно потрясающие», – сказала Лагарькова РИА Новости.

«Если говорить об открытии Яманаки, то он показал, что можно достаточно несложными манипуляциями из одной клетки сделать другую», – пояснила она, добавив, что это дает потенциальную возможность получать определенные типы клеток или тканей для заместительной терапии – например, клетки крови или нейроны.

По словам ученого, нынешние технологии позволяют получать здоровые нейроны из клеток кожи людей, больных наследственной формой болезни Паркинсона, и далее использовать для трансплантации.

Биология развития в настоящее время –

«самое перспективное направление для медицины в области клеточных технологий», – подчеркнула Лагарькова.

Вместе с тем, по ее словам,

«если рассматривать это в историческом аспекте, то, скорее всего, без работ Гердона не было бы работ Яманаки».

Гердон заложил основы клонирования – точного воспроизведения того или иного живого объекта в каком-то количестве копий. Для получения клона можно использовать ядра стволовых эмбриональных клеток от какого-нибудь раннего эмбриона, которые еще не очень специализировались. Ядра пересаживают в яйцеклетки, из которых удалено собственное ядро, и они, развиваясь в новые организмы, могут образовать клон генетически идентичных животных.

Работы нобелевского лауреата Джона Гердона (John Gurdon) по клонированию живых организмов стали началом развития клеточных технологий, важность этого научного направления подтверждена несколькими Нобелевскими премиями последних пяти лет, заявил РИА Новости научный руководитель отдела эпигенетики Института общей генетики имени Вавилова РАН Сергей Киселев.

«Исследования Гердона положили начало развитию научного направления – они показали необходимость разработки технологии репрограммирования (клеток), то, что это осуществимо», – сказал Киселев.

По словам ученого,

всегда разработка какой-либо технологии нуждается в совершенствовании ее отдельных этапов.

«Яманака предложил более эффективную, чем у Гердона, и применимую для людей технологию (»перепрограммирования" клеток)", – сказал Киселев.

До нынешнего решения Нобелевского комитета многие эксперты, пытавшиеся предсказать «медицинских» лауреатов-2012, в числе возможных кандидатов называли британского ученого Яна Уилмута – «отца» овечки Долли, «созданной» путем клонирования.

По мнению Киселева, Уилмута члены комитета

«могли взять в команду (лауреатов-2012), а могли и не взять».

«Принципиальная возможность клонирования была показана Гердоном. Все! Он сделал это впервые в мире. Уилмут лишь повторил это на другом виде – да, на млекопитающих – но он сделал то же клонирование, что и Гердон, пусть и улучшив (методику)», – пояснил Киселев.

«Если говорить о "Нобеле», то Гердон-Яманака – нормальная связка", – добавил он.

Киселев отметил, что нынешняя награда Гердону и Яманаке – третья Нобелевская премия за последние пять лет, присужденная специалистам по клеточной биологии.

В 2007 году высшей мировой научной награды удостоились Марио Капекки, Оливер Смитис (оба – США) и Мартин Эванс (Великобритания) за изобретение методики, позволяющей вносить изменения в гены живых клеток, а в 2010 году в Стокгольм за Нобелевской премией поехал разработчик технологии искусственного оплодотворения британец Роберт Эдвардс.

«Эти три премии – признание развития технологий, связанных с клетками, в частности эмбриональными стволовыми клетками», – отметил Киселев.

Из уст представителя Нобелевского комитета о лауреатах

– Как вы думаете, когда данные клетки начнут широко использоваться в медицине? – последовал первый вопрос после объявления лауреатов.

─ Это очень сложный вопрос. Я не могу назвать точную дату, когда они будут использоваться для лечения пациентов, – ответил представитель Нобелевского комитета. – Но сейчас эти клетки можно использовать как платформу для изучения различных заболеваний. Впервые в истории мы можем создать много клеток и разделить их по типам так, чтобы определять параметры болезни.

– Рак крови уже лечится использованием стволовых клеток в эритроцитах (это происходит путем обильного переливания крови и пересадки костного мозга, что позволяет ввести в организм клетки, дающие начало всем клеткам крови. – «Газета.Ru»). Почему авторы этой технологии не были отмечены Нобелевским комитетом?

─ Комитет, конечно же, обсуждал этот вопрос. Мы обсуждаем все основные открытия, и это наша работа – найти самое достойное открытие, которое заслуживает Нобелевской премии в этом году.

Лауреаты этого года совершили открытие, которое сильно дополняет нашу научную парадигму и помогает достичь огромного прогресса.

Это замечательное открытие, и мы решили, что оно достойно премии.

– Была ли возможность с ними связаться? Какой была их реакция?

─ Мы говорили с ними по телефону. Они очень рады и надеются приехать в Стокгольм в декабре на вручение премии.

– Что насчет моральной стороны вопроса? Во многих государствах научная работа со стволовыми клетками является запрещенной.?

─ В науке мы стараемся придерживаться открытой дискуссии. Нобелевский комитет в ней не участвует.

Но Нобелевская премия влияет на то, что в обществе приемлемо, а что неприемлемо.

Синья Яманака назвал сроки испытаний его открытия на практике

Рис. 4.

Клинические исследования применения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) при лечении заболеваний сетчатки могут начаться уже в следующем году, заявил в прямом эфире телекомпании NHK лауреат Нобелевской премии этого года по медицине и физиологии, создатель методики получения iPS-клеток Синья Яманака.

«Есть большая разница в зависимости от заболевания. Для лечения сетчатки, например, макулодистрофии, клинические исследования, я думаю, начнутся уже в следующем году. Предполагаю, это будет самое скорое по времени начало клинических исследований. Исследования по лечению повреждений спинного мозга, болезни Паркинсона, заболеваний сердца с помощью iPS-клеток начнутся в течение ближайших нескольких лет. Полномасштабное лечение будет начато в течение 10–20 лет», – сказал Яманака.

Он признал, что испытывает не только радость от присуждения высокой награды, но и ответственность перед людьми с тяжелыми заболеваниями, которым его изобретение пока реально не помогло.

Впервые искусственные многофункциональные стволовые клетки неэмбрионального происхождения, так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells – iPS), способные формировать здоровые клетки различных органов, были получены профессором университета Киото Синья Яманака в 2006 году.

Ученым удалось создать стволовую клетку из обычной клетки кожи человека. Это открытие сняло существовавшую до этого этическую проблему использования эмбриональных клеток человека и дало перспективы создания тканей и органов взамен поврежденных или утерянных вследствие болезни или травмы. Строительным материалом для этих органов и тканей станут клетки самого человека.

За шесть лет с момента открытия iPS-клеток, ученые, подвергая их различным воздействиям, научились выращивать клетки сердечной мышцы, кишечника, поджелудочной железы, сетчатки глаза, крови, кожи, а также нервные клетки. Главной проблемой, тормозящей использование таких клеток в медицине, по-прежнему остается высокий риск развития онкологических заболеваний.

В июне 2010 года правительство Японии рассмотрело и в целом одобрило проведение клинических исследований на человеке по пересадке клеток iPS при условии соблюдения этических ограничений и безопасности для пациента.

Известие о присуждении Синье Яманаке Нобелевской премии вызвало волну воодушевления среди его соотечественников. Во время экстренной пресс-конференции, которую профессор дал в Университете Киото, ему позвонил премьер-министр Ёсихико Нода и поздравил его от имени японского народа.

Гердону в школе советовали не заниматься наукой

Джон Гердон, вспоминает, как школьный учитель советовал ему отказаться от научной карьеры, сообщает агентство Франс Пресс.

Рис. 5.

Гердон увлекался биологией с раннего возраста, в школе он выращивал гусениц и наблюдал, как они превращаются в мотыльков. Однако, это увлечение будущего великого биолога не находило одобрения у школьной учительницы. В одном из отчетов она написала, что

попытка построить научную карьеру будет для Гердона пустой тратой времени и советовала немедленно оставить эту идею.

«Но я был очарован всеми этими вещами и, я думаю, отчасти она (учительница) подтолкнула меня к тому, чтобы выбрать научную стезю», – вспоминает Гердон.

Он также отмечает, что сейчас тот отчет висит в его кабинете над рабочим столом «для забавы».

Когда пришло время выбирать будущую карьеру, отец Гердона настаивал на том, чтобы сын пошел служить в армию. Однако этим планам помешали проблемы со здоровьем – несмотря на то, что Гердон был спортивным юношей, семейный врач принял легкую простуду за бронхит, и это свело на нет шансы молодого человека послужить родине.

Послесловие

Интересно, что Гёрдон и Яманака не являлись фаворитами перед церемонией объявления лауреатов. Среди претендентов были Дэвид Эллис из Университета Рокфеллера (США) и Майкл Грунштейн (Университет Калифорнии в Лос-Анджелесе), известные исследованиями гистонов – белков, регулирующих упаковку ДНК в хромосомы.

За работы в области исследования киназ – важнейших ферментов, регулирующих процесс «питания» клеток глюкозой и гликогеном – Нобелевскую премию могли получить Энтони Хантер из Университета Калифорнии в Сан-Диего и Энтони Посон из Университета Торонто (Канада).

Длинный список претендентов на эту премию замыкали исследователи свойств клеточных поверхностей Ричард Хайнес из Массачусетского института технологий и Эркки Руослахти (Медицинский исследовательский институт Сэнфорд-Бернхэм, Калифорния), открывшие интегрины, и Масатоши Такеичи, директор японского центра RIKEN, открывший кадгерины.

Автор: Филиппов Юрий.