Shinya Yamanaka (山中 伸弥, Yamanaka Shin'ya , nacido el 4 de septiembre de 1962) es un investigador de células madre japonés y premio Nobel . [2] [3] [4] Es profesor y director emérito del Centro de Investigación y Aplicación de Células iPS ( células madre pluripotentes inducidas ) de la Universidad de Kioto ; [6] investigador principal en los Institutos Gladstone afiliados a la UCSF en San Francisco, California; y profesor de anatomía en la Universidad de California, San Francisco (UCSF). Yamanaka también es expresidente de la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre (ISSCR).
Recibió el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento 2010 en la categoría de biomedicina, el Premio Wolf en Medicina 2011 junto a Rudolf Jaenisch , [7] y el Premio de Tecnología del Milenio 2012 junto a Linus Torvalds . En 2012, él y John Gurdon fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por el descubrimiento de que las células maduras pueden convertirse en células madre . [8] En 2013, fue galardonado con el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida de 3 millones de dólares por su trabajo.
Yamanaka nació en Higashiōsaka , Japón, en 1962. Después de graduarse de la Escuela Secundaria Tennōji adjunta a la Universidad Osaka Kyoiku , recibió su título de médico en la Universidad de Kobe en 1987 y su doctorado en la Facultad de Medicina de la Universidad de la Ciudad de Osaka en 1993. Después de esto, realizó una residencia en cirugía ortopédica en el Hospital Nacional de Osaka y una beca postdoctoral en el Instituto Gladstone de Enfermedades Cardiovasculares , San Francisco.
Posteriormente trabajó en los Institutos Gladstone en San Francisco, EE. UU., y en el Instituto Nara de Ciencia y Tecnología en Japón. Yamanaka es actualmente profesor y director emérito del Centro de Investigación y Aplicación de iPS (CiRA) de la Universidad de Kioto. [6] También es investigador principal en los Institutos Gladstone. [8] [9]
Entre 1987 y 1989, Yamanaka fue residente de cirugía ortopédica en el Hospital Nacional de Osaka. Su primera operación fue extirpar un tumor benigno de su amigo Shuichi Hirata, una tarea que no pudo completar después de una hora, cuando un cirujano experto habría tardado unos diez minutos. Algunos superiores se referían a él como "Jamanaka", un juego de palabras con la palabra japonesa que significa obstáculo. [10]
De 1993 a 1996 trabajó en el Instituto Gladstone de Enfermedades Cardiovasculares. Entre 1996 y 1999 fue profesor adjunto en la Facultad de Medicina de la Universidad de la Ciudad de Osaka, pero se dedicó principalmente a cuidar ratones en el laboratorio, no a realizar investigaciones reales. [10]
Su esposa le aconsejó que se convirtiera en médico en ejercicio, pero en su lugar solicitó un puesto en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara . Afirmó que podía y que aclararía las características de las células madre embrionarias, y esta actitud positiva le valió el puesto. De 1999 a 2003, fue profesor asociado allí y comenzó la investigación que más tarde le valdría el Premio Nobel de 2012. Se convirtió en profesor titular y permaneció en el instituto en ese puesto de 2003 a 2005. Entre 2004 y 2010, Yamanaka fue profesor en el Instituto de Ciencias Médicas de Frontera de la Universidad de Kioto. [11] Entre 2010 y 2022, Yamanaka fue director y profesor del Centro de Investigación y Aplicación de Células iPS (CiRA) de la Universidad de Kioto. [6] En abril de 2022, dimitió y ocupó el puesto de director emérito del CiRA manteniendo el puesto de profesor. [6] [12]
En 2006, él y su equipo generaron células madre pluripotentes inducidas (células iPS) a partir de fibroblastos de ratón adulto . [2] Las células iPS se parecen mucho a las células madre embrionarias , el equivalente in vitro de la parte del blastocisto (el embrión unos días después de la fertilización) que crece hasta convertirse en el embrión propiamente dicho. Pudieron demostrar que sus células iPS eran pluripotentes , es decir, capaces de generar todos los linajes celulares del cuerpo. Más tarde, él y su equipo generaron células iPS a partir de fibroblastos adultos humanos, [3] nuevamente como el primer grupo en hacerlo. Una diferencia clave con los intentos anteriores en el campo fue el uso de múltiples factores de transcripción por parte de su equipo , en lugar de transfectar un factor de transcripción por experimento. Comenzaron con 24 factores de transcripción que se sabe que son importantes en el embrión temprano, pero al final pudieron reducirlo a cuatro factores de transcripción: Sox2 , Oct4 , Klf4 y c-Myc . [2]
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2012 fue otorgado conjuntamente a Sir John B. Gurdon y Shinya Yamanaka "por el descubrimiento de que las células maduras pueden reprogramarse para volverse pluripotentes ". [8]
Existen diferentes tipos de células madre.
Estos son algunos tipos de células que ayudarán a comprender el material.
La opinión predominante a principios del siglo XX era que las células maduras estaban permanentemente bloqueadas en el estado diferenciado y no podían volver a un estado de célula madre pluripotente completamente inmadura. Se pensaba que la diferenciación celular solo puede ser un proceso unidireccional. Por lo tanto, las células del óvulo o embrión temprano no diferenciadas solo pueden convertirse en células especializadas. Sin embargo, las células madre con potencia limitada (células madre adultas) permanecen en la médula ósea, el intestino, la piel, etc. para actuar como una fuente de reemplazo celular. [13]
El hecho de que los tipos de células diferenciadas tuvieran patrones específicos de proteínas sugirió que las modificaciones epigenéticas irreversibles o alteraciones genéticas eran la causa de la diferenciación celular unidireccional. Así, las células se vuelven progresivamente más restringidas en el potencial de diferenciación y finalmente pierden pluripotencia. [13]
En 1962, John B. Gurdon demostró que el núcleo de una célula epitelial intestinal de rana diferenciada puede generar un renacuajo completamente funcional mediante el trasplante a un óvulo enucleado. Gurdon utilizó la transferencia nuclear de células somáticas (SCNT, por sus siglas en inglés) como método para comprender la reprogramación y cómo las células cambian en la especialización. Concluyó que los núcleos de células somáticas diferenciadas tenían el potencial de revertir a la pluripotencia. Esto fue un cambio de paradigma en ese momento. Demostró que un núcleo celular diferenciado ha conservado la capacidad de revertir con éxito a un estado indiferenciado, con el potencial de reiniciar el desarrollo (capacidad pluripotente).
Sin embargo, aún quedaba la pregunta de si una célula diferenciada intacta podría ser completamente reprogramada para volverse pluripotente.
Shinya Yamanaka demostró que la introducción de un pequeño conjunto de factores de transcripción en una célula diferenciada era suficiente para revertir la célula a un estado pluripotente. Yamanaka se centró en los factores que son importantes para mantener la pluripotencia en las células madre embrionarias (ES). Esta fue la primera vez que una célula somática diferenciada intacta pudo ser reprogramada para convertirse en pluripotente.
Sabiendo que los factores de transcripción estaban involucrados en el mantenimiento del estado pluripotente, seleccionó un conjunto de 24 factores de transcripción de células madre embrionarias como candidatos para restablecer la pluripotencia en las células somáticas. Primero, recopiló los 24 factores candidatos. Cuando los 24 genes que codifican estos factores de transcripción se introdujeron en fibroblastos de la piel, pocos generaron colonias que fueran notablemente similares a las células madre embrionarias. En segundo lugar, se realizaron más experimentos con un número menor de factores de transcripción agregados para identificar los factores clave, a través de un sistema de ensayo muy simple y, sin embargo, sensible. Por último, identificó los cuatro genes clave. Encontraron que 4 factores de transcripción (Myc, Oct3/4, Sox2 y Klf4) eran suficientes para convertir fibroblastos embrionarios o adultos de ratón en células madre pluripotentes (capaces de producir teratomas in vivo y contribuir a ratones quiméricos).
Estas células pluripotentes se denominan células madre pluripotentes inducidas (iPS, por sus siglas en inglés) y su frecuencia de aparición es muy baja. Las células iPS se pueden seleccionar insertando el gen b-geo en el locus Fbx15. El promotor Fbx15 está activo en las células madre pluripotentes que inducen la expresión de b-geo, lo que a su vez da lugar a la resistencia a G418; esta resistencia nos ayuda a identificar las células iPS en cultivo.
Además, en 2007, Yamanaka y sus colegas descubrieron células iPS con transmisión de línea germinal (mediante la selección del gen Oct4 o Nanog). También en 2007, fueron los primeros en producir células iPS humanas.
Algunos de los problemas que enfrentan los métodos actuales de pluripotencia inducida son la tasa de producción muy baja de células iPS y el hecho de que se ha demostrado que los cuatro factores de transcripción son oncogénicos.
En julio de 2014, durante un escándalo en el que se vio envuelto el investigador japonés de células madre Haruko Obokata, que falsificó datos, manipuló imágenes y plagió el trabajo de otros, Yamanaka se enfrentó al escrutinio público por la falta de documentación completa de su trabajo asociado. Yamanaka negó haber manipulado imágenes en sus artículos sobre células madre embrionarias de ratón, pero no pudo encontrar notas de laboratorio que confirmaran que los datos sin procesar coincidían con los resultados publicados. [14] [15] [16]
Desde el descubrimiento original de Yamanaka, se han llevado a cabo muchas más investigaciones en este campo y se han realizado muchas mejoras en la tecnología. Las mejoras introducidas en la investigación de Yamanaka, así como las perspectivas futuras de sus hallazgos, son las siguientes:
La investigación de Yamanaka ha “abierto una nueva puerta y los científicos del mundo se han embarcado en un largo viaje de exploración, con la esperanza de encontrar el verdadero potencial de nuestras células”. [17]
En 2013, se utilizaron células iPS para generar un hígado humano vascularizado y funcional en ratones en Japón. Se utilizaron múltiples células madre para diferenciar las partes componentes del hígado, que luego se autoorganizaron en la estructura compleja. Cuando se colocaron en un huésped de ratón, los vasos del hígado se conectaron con los vasos del huésped y realizaron funciones hepáticas normales, incluida la descomposición de medicamentos y secreciones hepáticas. [18]
En 2022, se demostró que los factores de Yamanaka afectan las medidas relacionadas con la edad en ratones viejos. [19]
En 2007, Yamanaka fue reconocido como una "persona que importaba" en la edición Persona del Año de la revista Time . [20] Yamanaka también fue nominado como Finalista de la lista Time 100 de 2008. [21] En junio de 2010, Yamanaka recibió el Premio Kyoto por reprogramar células cutáneas adultas para convertirlas en precursoras pluripotenciales. Yamanaka desarrolló el método como una alternativa a las células madre embrionarias, evitando así un enfoque en el que se destruirían los embriones.
En mayo de 2010, Yamanaka recibió el "título honorario de Doctor en Ciencias" de la Escuela de Medicina del Monte Sinaí . [22]
En septiembre de 2010, recibió el Premio Balzan por su trabajo sobre biología y células madre. [23]
Yamanaka ha sido incluido en la lista de los 15 científicos asiáticos a tener en cuenta por la revista Asian Scientist el 15 de mayo de 2011. [24] [25] En junio de 2011, recibió el premio inaugural McEwen a la Innovación; compartió el premio de $100,000 con Kazutoshi Takahashi, quien fue el autor principal del artículo que describe la generación de células madre pluripotentes inducidas. [26]
En junio de 2012, recibió el Premio de Tecnología del Milenio por su trabajo en células madre. [27] Compartió el premio de 1,2 millones de euros con Linus Torvalds , el creador del núcleo Linux. En octubre de 2012, él y su colega investigador de células madre John Gurdon recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina "por el descubrimiento de que las células maduras pueden reprogramarse para convertirse en pluripotentes". [28]
Yamanaka practicó judo ( cinturón negro 2.º Dan ) y jugó al rugby cuando era estudiante universitario. También tiene experiencia en maratones. Después de un paréntesis de 20 años, compitió en la maratón inaugural de Osaka en 2011 como corredor benéfico con un tiempo de 4:29:53. Participó en la maratón de Kioto para recaudar fondos para la investigación de iPS desde 2012. Su mejor marca personal es 3:25:20 en la maratón de Beppu-Ōita de 2018 .
Referencias generales:
Citas específicas:
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