Nobel z medycyny za cofnięcie komórek w czasie

Instytut Karoliński wyróżnił tegoroczną nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii Brytyjczyka Johna Gurdona i Japończyka Shinyę Yamanakę. Naukowcy zostali nagrodzeni za odkrycie, że dorosłe komórki można przeprogramować do tak zwanego stanu pluripotentnego, w którym mogą przemienić się w komórki różnych tkanek ciała. To daje nadzieję na stworzenie nowych metod leczenia wykorzystujących komórki macierzyste, bez wątpliwości etycznych związanych z pozyskiwaniem tych komórek z embrionów.

Jak wiemy, komórki macierzyste mogą przemieniać się w różne tkanki ciała, w związku z tym ich wykorzystanie daje nadzieję na postęp wielu dziedzin medycyny, np. na tworzenie organów na zamówienie. Problem w tym, że takie nadzieje wiązano początkowo tylko z komórkami macierzystymi pozyskiwanymi z embrionów, co budzi poważne wątpliwości natury etycznej.

Stworzenie komórek pluripotentnych pozwala ominąć ten problem. Gurdon i Yamanaka - na różny sposób i w odstępie czasu ponad 40 lat - skłonili dorosłe komórki (np. komórki skóry) do cofnięcia się w rozwoju do stanu przypominającego komórki macierzyste. Okazuje się teraz, że można używać tych komórek do najrozmaitszych celów: od tworzenia tkanek, testowania leków i metod terapii po - jak udowodniono w ubiegłym tygodniu - nawet tworzenie komórek jajowych.

Nazwa "pluripotentne" oznacza, że te komórki wiele mogą, ale nie mogą wszystkiego. Dopiero dalsze badania pokażą, co rzeczywiście można dzięki nim osiągnąć i jakie - ewentualnie - kryją się w tym zagrożenia. Czasopisma naukowe przynoszą nowe wyniki niemal codziennie...

John B. Gurdon w 1942 roku odkrył, że można cofnąć specjalizację komórek. Pokazał też, jak tego dokonać. W słynnym eksperymencie wymienił niedojrzałe jądro komórki jajowej żaby na jądro dorosłej komórki pobranej z układu pokarmowego płaza. Tak zmodyfikowana komórka jajowa rozwinęła się potem w zupełnie normalną kijankę. To potwierdziło, że DNA dorosłej komórki wciąż zawiera komplet informacji niezbędnych do rozwoju wszystkich komórek organizmu.

Ponad 40 lat później, w 2006 roku, Shinya Yamanaka odkrył, że można przeprogramować dorosłą komórkę myszy w taki sposób, że odzyskuje własności charakterystyczne dla komórek macierzystych. Co więcej, przejście ze stanu dorosłego do tak zwanego pluripotentnego, w którym komórka może zmienić się w różne tkanki ciała, wymaga wprowadzenia zaledwie kilku genów.

Przez pierwsze dni po zapłodnieniu komórki jajowej embron składa się z niedojrzałych komórek. Każda może przemienić się w komórki dowolnej tkanki ciała. Z części z nich powstaną komórki nerwowe, z części mięśniowe. Inne zmienią się w komórki układu pokarmowego czy skóry. Długo wydawało się, że proces przemiany może przebiegać tylko w jednym kierunku, a dojrzałe komórki nie mogą już powrócić do tak zwanego stanu pluripotentnego.

John B. Gurdon podważył to przekonanie. Wysunął hipotezę, że kod genetyczny zawarty w każdej komórce zawiera wciąż pełną informację niezbędną, by komórka ta mogła pełnić w organizmie dowolną rolę. Doświadczenie przeprowadzone na żabach potwierdziło, że to prawda. Z normalnych, otrzymanych w ten sposób kijanek rozwijały się normalne dorosłe żaby. Te rewelacje przyjęto początkowo z niedowierzaniem, potwierdziły je jednak kolejne doświadczenia, prowadzone przez innych badaczy. W konsekwencji prace te doprowadziły klonowania ssaków.

Pytanie, czy można przeprogramować komórkę tylko wymieniając w niej jądro, czy też można inaczej, mniej inwazyjnie "skłonić " ją do cofnięcia się w czasie, długo pozostawało bez odpowiedzi. Zagadkę rozwiązał Shinya Yamanaka, który 40 lat później badał komórki macierzyste pobrane z embrionów i hodowane w laboratorium. Yamanaka próbował ustalić, co sprawia, że komórki te zachowują "młodość". Udało mu się zidentyfikować kilka genów, które mogły za to odpowiadać. Po wielu próbach wprowadzenia różnych kombinacji tych genów do dorosłych komórek skóry udało się wreszcie znaleźć sposób cofnięcia komórek w czasie. Opublikowanie tych doniesień w 2006 roku od razu uznano za prawdziwy przełom.