Shinya Yamanaka (山中 伸弥, Yamanaka Shin'ya , nacido el 4 de septiembre de 1962) es un investigador japonés de células madre 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 Kyoto ; [6] como investigador principal en los Institutos Gladstone , afiliados a la UCSF, en San Francisco, California; y como profesor de anatomía en la Universidad de California, San Francisco (UCSF). Yamanaka también fue presidente 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 de Medicina 2011 con Rudolf Jaenisch , [7] y el Premio Milenio de Tecnología 2012 junto a Linus Torvalds . En 2012, él y John Gurdon recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por el descubrimiento de que las células maduras pueden convertirse en células madre . [8] En 2013, recibió el premio Breakthrough Prize 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. Licenciado en Medicina por 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 de San Francisco.
Posteriormente, trabajó en los Institutos Gladstone de San Francisco, Estados Unidos, y en el Instituto Nara de Ciencia y Tecnología de 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 de 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 le habría tomado unos diez minutos. Algunas personas mayores se referían a él como "Jamanaka", un juego de palabras con la palabra japonesa que significa obstáculo. [10]
De 1993 a 1996 estuvo en el Instituto Gladstone de Enfermedades Cardiovasculares. Entre 1996 y 1999, fue profesor asistente en la Facultad de Medicina de la Universidad de la ciudad de Osaka, pero se dedicó principalmente a cuidar ratones en el laboratorio, sin realizar investigaciones reales. [10]
Su esposa le aconsejó que se convirtiera en médico en ejercicio, pero en lugar de eso, solicitó un puesto en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara . Dijo que podía aclarar, y que lo haría, las características de las células madre embrionarias, y esta actitud positiva le valió el trabajo. De 1999 a 2003, fue profesor asociado allí e inició la investigación que más tarde le valió 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 Fronterizas de la Universidad de Kioto. [11] Entre 2010 y 2022, Yamanaka fue director y profesor en el Centro de Investigación y Aplicación de Células iPS (CiRA) de la Universidad de Kioto. [6] En abril de 2022 dimitió y ocupó el cargo de director emérito del CiRA manteniendo el cargo 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 organismo. Posteriormente, él y su equipo generaron células iPS a partir de fibroblastos humanos adultos, [3] nuevamente como el primer grupo en hacerlo. Una diferencia clave con respecto a intentos anteriores en el campo fue el uso por parte de su equipo de múltiples factores de transcripción , 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 reducirlos 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]
Hay 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 encerradas en el estado diferenciado y no podían regresar a un estado de células madre pluripotentes y completamente inmaduras. Se pensaba que la diferenciación celular sólo puede ser un proceso unidireccional. Por lo tanto, las células de óvulo/embrión temprano no diferenciadas sólo 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 fuente de reemplazo celular. [13]
El hecho de que los tipos de células diferenciadas tuvieran patrones específicos de proteínas sugería que modificaciones epigenéticas irreversibles o alteraciones genéticas serían la causa de la diferenciación celular unidireccional. Así, las células progresivamente se vuelven más restringidas en el potencial de diferenciación y eventualmente 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 un trasplante a un óvulo enucleado. Gurdon utilizó la transferencia nuclear de células somáticas (SCNT) como método para comprender la reprogramación y cómo las células cambian en especialización. Concluyó que los núcleos de células somáticas diferenciadas tenían el potencial de volver a la pluripotencia. Este 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 cuestión de si una célula diferenciada intacta podría reprogramarse completamente 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 factores que son importantes para mantener la pluripotencia en las células madre embrionarias (ES). Esta fue la primera vez que se pudo reprogramar una célula somática diferenciada intacta para volverse pluripotente.
Sabiendo que los factores de transcripción estaban implicados en el mantenimiento del estado pluripotente, seleccionó un conjunto de 24 factores transcripcionales de células ES 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 los fibroblastos de la piel, pocos generaron colonias que fueran notablemente similares a las células ES. 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 pero sensible. Por último, identificó los cuatro genes clave. Descubrieron que 4 factores transcripcionales (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 la formación de ratones quiméricos).
Estas células pluripotentes se denominan células iPS (madre pluripotente inducida); aparecieron con muy baja frecuencia. Las células iPS se pueden seleccionar insertando el gen b-geo en el locus Fbx15. El promotor Fbx15 está activo en células madre pluripotentes que inducen la expresión de b-geo, lo que a su vez da lugar a resistencia a G418; esta resistencia nos ayuda a identificar las células iPS en cultivo.
Además, en 2007, Yamanaka y sus colegas encontraron 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 muy baja tasa de producción de células iPS y el hecho de que los 4 factores transcripcionales han demostrado ser oncogénicos.
En julio de 2014, durante un escándalo que involucró al investigador japonés de células madre Haruko Obokata fabricando datos, manipulando imágenes y plagiando el trabajo de otros, Yamanaka enfrentó el escrutinio público por su trabajo asociado que carecía de documentación completa. 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 coincidieran con los resultados publicados. [14] [15] [16]
Desde el descubrimiento original de Yamanaka, se han realizado muchas más investigaciones en este campo y se han realizado muchas mejoras en la tecnología. Las mejoras realizadas 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 han emprendido 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 ratón huésped, los vasos del hígado se conectaron a los vasos del huésped y realizaron funciones hepáticas normales, incluida la descomposición de fármacos y secreciones hepáticas. [18]
En 2022, se demostró que los factores de Yamanaka afectan medidas relacionadas con la edad en ratones de edad avanzada. [19]
En 2007, Yamanaka fue reconocida como "Persona que importaba" en la edición Persona del año de la revista Time . [20] Yamanaka también fue nominado como finalista del Time 100 de 2008 . [21] En junio de 2010, Yamanaka recibió el Premio de Kioto por reprogramar células cutáneas adultas en precursores 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 Facultad de Medicina Mount Sinai . [22]
En septiembre de 2010 recibió el Premio Balzan por su trabajo sobre biología y células madre. [23]
Yamanaka ha sido incluido como uno de los 15 científicos asiáticos a seguir por la revista Asian Scientist el 15 de mayo de 2011. [24] [25] En junio de 2011, recibió el premio McEwen inaugural a la innovación; Compartió el premio de 100.000 dólares con Kazutoshi Takahashi, 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 kernel de 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 volverse pluripotentes". [28]
Yamanaka practicó judo ( cinturón negro de segundo dan ) y jugó rugby cuando era estudiante universitario. También tiene un historial de correr maratones. Después de un intervalo de 20 años, compitió en el maratón inaugural de Osaka en 2011 como corredor benéfico con un tiempo de 4:29:53. Participó en el Maratón de Kioto para recaudar fondos para la investigación de iPS desde 2012. Su mejor marca personal es 3:25:20 en el Maratón Beppu-Ōita de 2018 .
Referencias generales:
Citas específicas:
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