Shinya Yamanaka – Nobeli laureaat ja iPS-tüvirakkude pioneer
Shinya Yamanaka — Nobeli laureaat ja iPS-tüvirakkude pioneer: tema avastused revolutsioneerisid regeneratiivset meditsiini ja avasid uue ajastu tüvirakuuuringutes.
Shinya Yamanaka (sündinud 4. septembril 1962 Osakas) on Jaapani arst ja biomeditsiiniteadlane, kes on tuntud eelkõige iPS‑tüvirakkude (indutseeritud pluripotentsed tüvirakud) avastajana. Ta sai 2012. aastal koos John Gurdoniga Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia ning on pälvinud ka mitmeid teisi rahvusvahelisi autasusid, näiteks 2011. aasta Wolfi meditsiinipreemia (koos Rudolf Jaenischiga) ja 2012. aasta aastatuhande tehnoloogiapreemia (millennium technology prize, koos Linus Torvaldsiga).
Teadustöö ja ametikohad
Yamanaka on olnud iPS‑rakkude uurimis- ja rakenduskeskuse direktor (Center for iPS Cell Research and Application, CiRA) Kyoto ülikoolis ning professor Kyoto ülikooli meditsiiniteaduste juures. Samuti on ta seotud rahvusvaheliste teadusasutustega: ta on töötanud vanemteadurina J. David Gladstone institudis San Franciscos ja on seotud õppe‑ ja uurimistööga California Ülikoolis San Franciscos (UCSF). Tema töö on ühendanud juhtivaid rakkubioloogia, regeneratiivmeditsiini ja translatsioonilise teaduse lähenemisviise.
iPS‑rakkude avastus ja meetod
Yamanakai rühm demonstreeris 2006. aastal (hiire mudelites) ja 2007. aastal (inimrakkudes) et täiskasvanud diferentseeritud rakud saab tagasi programmeerida pluripotentseks olekuks, sisestades nendesse teatud transkriptsioonifaktorite kombinatsiooni. Selle protsessi läbiviimisel kasutati algselt nelja tegurit (tuntud kui OSKM: Oct3/4, Sox2, Klf4 ja c‑Myc). Tulemuseks tekkinud rakud — induseeritud pluripotentsed tüvirakud ehk iPS‑rakud — käitusid palju nagu embrüonaalsed tüvirakud: nad suutsid paljuneda ja diferentseeruda paljudeks erinevateks koekudedeks.
Mõju, rakendused ja väljakutsed
iPS‑rakkude avastus muutis tüvirakkude uurimise maastikku mitmel põhjusel:
- need võimaldavad luua patsiendispetsiifilisi rakkekultuure haiguste modelleerimiseks ja ravimite testimiseks;
- nad pakuvad lootust regeneratiivmeditsiini rakendustele (nt närvi‑, südame‑ või silmakudedest lähtuvaks rakkude asendusraviks);
- iPS‑rakud vähendavad eetilisi probleeme, mis on seotud inimembrüonaalsete tüvirakkude kasutamisega;
- nad on võimaldanud arendada rakkepõhiseid mudelid krooniliste ja geneetiliste haiguste uurimiseks.
Samas on iPS‑rakendustel ka väljakutseid: algsed meetodid kasutasid geenide integreerivaid vektoreid ja mõningaid potentsiaalselt kantserogeenseid faktoreid (nt c‑Myc), reprogrammeerimise efektiivsus oli alguses madal ning tekkisid küsimused genomilise stabiilsuse, potentsiaalse kasvajalisuse ja immunogeensuse kohta. Viimastel aastatel on välja töötatud turvalisemaid tehnikaid (näiteks mitteintegratiivsed vektorid, mRNA‑põhised meetodid, väikemolekulid ja optimeeritud kultuuritingimused), samuti püütakse luua iPS‑rakkude pankasid ja standardiseeritud protseduure kliinilisteks uuringuteks. Jaapanis on tehtud esimesi kliinilisi katseid, näiteks silma võrkkesta degeneratsiooni raviks, mis näitavad antud lähenemise potentsiaali.
Auhinnad ja pärand
Yamanaka teadustöö on toonud talle mitmeid kõrgeid tunnustusi. Kõige tuntum neist on 2012. aasta Nobel, mille komitee tunnustas avastust, et küpsed rakud on võimalik tagasi programmeerida pluripotentseks. Tema töö on avanud uue suuna biomeditsiinis ja loonud aluse paljudele edasistele uurimustele ja kliinilistele rakendustele. Yamanaka toob edasi teaduse ja ravi lähenemise, kus rakkude Talitluse mõistmine viib otse praktiliste lahendusteni.
Kuigi väljakutseid on endiselt palju, on Shinya Yamanaka panus rakkubioloogias ja regeneratiivmeditsiinis püsiv — tema avastus on radikaalselt muutnud arusaama raku‑identiteedist ning avanud uusi võimalusi haiguste raviks ja uurimiseks.
Mida ta tegi
Arengu käigus võivad embrüonaalsed tüvirakud muutuda mis tahes koeks. Naha fibroblastid on üks rakutüüp. 2006. aastal võtsid Yamanaka ja tema töörühm täiskasvanud hiirte fibroblastid ja muutsid need koekultuuris tagasi tüvirakkudeks. Muutunud rakke nimetatakse "indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks" (iPS-rakudeks). iPS-rakud on nagu embrüonaalsed tüvirakud blastotsüstist (embrüo mõned päevad pärast viljastamist).
Menetluses kasutati mõne tüvirakuga seotud geeni transfektsiooni täiskasvanud fibroblastidesse. Transfekteeritud geenide hulka kuuluvad peamised transkriptsiooniregulaatorid. Transfektsioon toimub tavaliselt viirusvektorite, näiteks retroviiruste abil.
Meeskond suutis näidata, et iPS-rakud olid pluripotentsed (võimelised looma kõiki keha rakuliine). Peagi kasvatasid nad hiired, mis sisaldasid iPS-rühmi. 2007. aastal genereerisid ta ja tema töörühm iPS-rakke inimese täiskasvanud fibroblastidest, olles taas esimene rühm, kes seda tegi. Peamine meditsiiniline rakendus on vigaste või kahjustatud kudede asendamine inimestel. See ei ole praegu veel võimalik. Selle valdkonna kohta on olemas sõltumatu hinnang.
Küsimused ja vastused
K: Kes on Shinya Yamanaka?
V: Shinya Yamanaka on Jaapani arst, kes uurib täiskasvanute tüvirakke.
K: Millise auhinna sai ta 2012. aastal?
V: Ta sai 2012. aastal Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna.
K: Kellega jagas Yamanaka Wolfi meditsiinipreemiat?
V: Ta jagas 2011. aastal Wolfi meditsiinipreemiat Rudolf Jaenischiga.
K: Millise organisatsiooni praegune president on Yamanaka?
V: Yamanaka on rahvusvahelise tüviraku-uuringute ühingu (ISSCR) praegune president.
K: Kus on Yamanaka professor?
V: Yamanaka on professor Kyoto Ülikoolis, California Ülikoolis San Franciscos (UCSF) ja Meditsiiniliste Piiriteaduste Instituudis.
K: Mis on iPS-rakkude uurimis- ja rakenduskeskus?
V: Center for iPS Cell Research and Application on uurimisinstituut, mis keskendub tüvirakkude, täpsemalt indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude (iPSC) uurimisele.
K: Kellega koos võitis Yamanaka aastatuhande tehnoloogiaauhinna?
V: Yamanaka võitis aastatuhande tehnoloogiaauhinna 2012. aastal koos Linus Torvaldsiga.
Otsige