Nobel z zakresu medycyny, 2012

      Dwóch uczonych uzyskało w roku bieżącym Nagrodę Nobla z zakresu medycyny, w temacie – komórki macierzyste. Są to Brytyjczyk - John Gurdon oraz Japończyk – Shinya Yanamaka. John Gurdon ukończył Oksford uzyskując tam doktorat a obecnie pracuje na Uniwersytecie w Cambridge, natomiast Shinya Yanamaka urodzony w Osace, ukończył Uniwersytet w Osace a obecnie jest Dyrektorem Centrum Badań nad Komórkami iPS na Uniwersytecie w Kyoto. John Gurdon pracował na nagrodę Nobla kilkadziesiąt lat, natomiast dr Yanamaka jest jednym z najkrócej pracujących naukowców, który zdyskontował swoje badania w postaci tej prestiżowej nagrody, a podstawą dla niej stały się niezrealizowane jeszcze obietnice medycyny regeneracyjnej – w roku 2006 opublikował on znamienną pracę w Cell na temat indukowania pluripotencjalnych komórek macierzystych przy pomocy transdukcji tylko 4 genów – Oct 3/4, Sox2, c-Myc i Klf 4. Są to czynniki transkrypcyjne odpowiedzialne za wprowadzenie komórki (każdej) w pluripotencjalność, tj. w możliwość różnicowania się we wszystkie komórki i tkanki, pochodzące z trzech listków zarodkowych (ekto, endo- i mezodermalnego).

      Sir John Gurdon od dawna (lata sześćdziesiąte) zaangażowany był w zjawisko reprogramowania jąder komórkowych u płazów (dokładnie u żab), które stały się podwaliną dla późniejszych etapów odkrycia uwarunkowań dla klonowania ssaków. Dr Gurdon udowodnił, że komórka nie jest zaprogramowana w sposób absolutny, ponieważ zastępując jądro komórki jajowej żaby jądrem wyspecjalizowanej komórki somatycznej (jelita kijanki) uzyskał on funkcjonalny (można powiedzieć dziś „sklonowany”) organizm potomny (także w formule kijanki). Tak więc Gurdon po raz pierwszy udowodnił, że pierwotnie zróżnicowana komórka (jak sądzono finalnie zróżnicowana) somatyczna może być zawrócona ze swojego stanu funkcjonalnego do komórki niezróżnicowanej (pluripotentnej), mogącej dać wyjście nowemu organizmowi. Po ponad 30 latach grupa Wilmuta i współpracowników z Roslyn Center (1997 rok) powtórzyła to doświadczenie, uzyskując pierwszego w historii ludzkości sklonowanego ssaka (bez użycia gamet) w postaci owieczki Dolly, a posługując się jądrem komórki gruczołu sutkowego, wprowadzając ją do enukleowanego uprzednio oocytu owcy (i posługując się metodą transferu zarodka do matki biorczej, wypraktykowanej przez innego laureata nagrody Nobla  Brytyjczyka Bobbiego Edwardsa). Ale doświadczenia grupy Wilmuta nie miały jedynie na celu klonowania reprodukcyjnego, ich początkowym elementem była próba zbadania wpływu przeprogramowania jądra komórkowego na efektywność procesu transgenezy, dotąd nie rozpoznanego, tj. trwałości funkcjonalnej obcego genu wprowadzonego na etapie klonowania. Dziś dalsze prace Gurdona nadal zmierzają w kierunku kontroli nad reprogramowaniem kodu genetycznego, w tym reprogramowania samej transkrypcji (bez uprzedniej replikacji DNA) wykazując w ostatnich doświadczeniach (komórka jajowa żaby- jądro tymocyta myszy) znaczną aktywność transkrypcyjną genu Oct 3/4 w takim organizmie, a więc jednego z kluczowych czynników transkrypcyjnych,  umożliwiających pluripotencjalność komórki.

      Prace Shinyo Yanamaki miały od początku charakter bardziej translacyjny. Kontrowersje etyczne wzbudzone wobec pluripotencjalnych komórek zarodkowych i brak ich jasnych odpowiedników w organizmie dorosłego ssaka (w tym człowieka) prowadziły do nieubłaganej wiwisekcji genów odpowiedzialnych za proces pluripotencjalności. Yanamaka początkowo wyselekcjonował 24 geny przeprowadzając w modelu mysim transdukcję przy pomocy wektora retrowirusowego. Kiedy wyselekcjonował kolonie przypominające swoją funkcją (i morfologią) komórki zarodkowe doprowadził do odwrotnej transkrypcji 7 funkcjonalnych genów, stąd jeden krok prowadził już do zawężenia liczby genów, odpowiedzialnych za wywołanie stanu pluripotencjalności. Cztery nieodzowne geny, wymienione powyżej) znalazły swoje potwierdzenie także u człowieka. Potencjał regeneracyjny indukowanych komórek pluriopotencjalnych znalazł swoje potwierdzenie w wielu układach modelowych u myszy. Niebezpieczeństwa podnoszone w modelach ludzkich (m. in. użycie wektorów retrowirusowych, potencjalna zdolność do nowotworzenia, niska wydajność różnicowania – ok. 1% - do wybranych komórek docelowych) są obecnie pokonywane dla potrzeb medycyny aplikacyjnej.

Prof. dr hab. Maciej Kurpisz  

Instytut Genetyki Człowieka PAN w Poznaniu