Shinya Yamanaka - Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka
Shinya yamanaka10.jpg
Yamanaka en 2010
Née ( 1962-09-04 )4 septembre 1962 (59 ans)
Nationalité Japonais
mère nourricière Université de Kobe ( MD )
Université de la ville d'Osaka ( PhD )
Connu pour Cellule souche pluripotente induite
Récompenses Prix ​​Meyenburg (2007)
Prix ​​Massry (2008)
Prix ​​Robert Koch (2008)
Prix ​​Shaw (2008)
Prix ​​international de la Fondation Gairdner (2009)
Prix ​​Albert Lasker de recherche médicale fondamentale (2009)
Prix ​​Balzan (2010)
Prix ​​Kyoto (2010)
Fondation BBVA Frontiers of Knowledge Award (2010)
Wolf Prize (2011)
McEwen Award for Innovation (2011)
Fellow of the National Academy of Sciences (2012)
Millennium Technology Prize (2012)
Prix ​​Nobel de physiologie ou médecine (2012)
Carrière scientifique
Des champs Recherche sur les cellules souches
Établissements Université de Kyoto
Nara Institute of Science and Technology
Gladstone Institute of Cardiovascular Disease
Université de Californie, San Francisco
Vidéo d'un seul battement cardiomyocytes , pris d'un accès libre article co-écrit par Yamanaka. L'isolement des cellules par type cellulaire est une étape importante de la thérapie par cellules souches .
Shinya Yamanaka s'exprimant lors d'une conférence le 14 janvier 2010
Le Premier ministre indien Narendra Modi rend visite à Shinya Yamanaka au CiRA, Université de Kyoto.
Yamanaka et Ryōji Noyori participant à la cérémonie du 50e championnat de rugby de football du Japon

Shinya Yamanaka (山中 伸弥, Yamanaka Shin'ya , né le 4 septembre 1962) est un chercheur japonais sur les cellules souches , lauréat du prix Nobel . Il est directeur du Centre de recherche et d'application sur les cellules iPS ( cellules souches pluripotentes induites ) et professeur à l'Institute for Frontier Medical Sciences de l'Université de Kyoto ; en tant que chercheur principal aux instituts Gladstone affiliés à l' UCSF à San Francisco, en Californie ; et en tant que professeur d'anatomie à l' Université de Californie, San Francisco (UCSF). Yamanaka est également un ancien président de la Société internationale pour la recherche sur les cellules souches (ISSCR).

Il a reçu le 2010 BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award dans la catégorie biomédecine, le Wolf Prize in Medicine 2011 avec Rudolf Jaenisch et le Millennium Technology Prize 2012 avec Linus Torvalds . En 2012, lui et John Gurdon ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine pour la découverte que les cellules matures peuvent être converties en cellules souches . En 2013, il a reçu le prix Breakthrough de 3 millions de dollars en sciences de la vie pour son travail.

Éducation

Yamanaka est né à Higashiōsaka , au Japon, en 1962. Après avoir été diplômé du lycée Tennōji rattaché à l'Université d' Osaka Kyoiku , il a obtenu son diplôme de médecine à l' Université de Kobe en 1987 et son doctorat. Diplômé de l' Osaka City University Graduate School en 1993. Après cela, il a effectué une résidence en chirurgie orthopédique à l'hôpital national d'Osaka et une bourse postdoctorale aux J. David Gladstone Institutes of Cardiovascular Disease , à San Francisco.

Par la suite, il a travaillé aux instituts Gladstone à San Francisco, aux États-Unis, et à l' institut des sciences et technologies de Nara au Japon. Yamanaka est actuellement professeur à l'Université de Kyoto , où il dirige son Centre de recherche et d'application iPS. Il est également chercheur principal aux instituts Gladstone ainsi que directeur du Center for iPS Cell Research and Application.

Carrière professionnelle

Entre 1987 et 1989, Yamanaka était interne en chirurgie orthopédique à l'hôpital national d'Osaka. Sa première opération a consisté à retirer une tumeur bénigne de son ami Shuichi Hirata, une tâche qu'il n'a pas pu terminer après une heure alors qu'un chirurgien qualifié aurait pris environ dix minutes. Certains seniors l' appelaient "Jamanaka", un jeu de mots sur le mot japonais pour obstacle.

De 1993 à 1996, il a travaillé au Gladstone Institute of Cardiovascular Disease. Entre 1996 et 1999, il était professeur adjoint à la faculté de médecine de l'université de la ville d'Osaka, mais s'est retrouvé principalement à s'occuper de souris en laboratoire, sans faire de recherche proprement dite.

Sa femme lui a conseillé de devenir médecin praticien, mais à la place, il a postulé pour un poste à l' Institut des sciences et technologies de Nara . Il a déclaré qu'il pouvait et qu'il allait clarifier les caractéristiques des cellules souches embryonnaires, et cette attitude positive lui a valu le poste. De 1999 à 2003, il y a été professeur agrégé et a commencé les recherches qui lui vaudront plus tard le prix Nobel 2012. Il est devenu professeur titulaire et est resté à l'institut à ce poste de 2003 à 2005. Entre 2004 et 2010, Yamanaka a été professeur à l'Institute for Frontier Medical Sciences. Actuellement, Yamanaka est directeur et professeur au Center for iPS Cell Research and Application de l'Université de Kyoto .

En 2006, lui et son équipe ont généré des cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS) à partir de fibroblastes de souris adultes . Les cellules iPS ressemblent beaucoup aux cellules souches embryonnaires , l' équivalent in vitro de la partie du blastocyste (l'embryon quelques jours après la fécondation) qui se développe pour devenir l'embryon proprement dit. Ils ont pu montrer que ses cellules iPS étaient pluripotentes , c'est-à-dire capables de générer toutes les lignées cellulaires du corps. Plus tard, lui et son équipe ont généré des cellules iPS à partir de fibroblastes humains adultes, encore une fois en tant que premier groupe à le faire. Une différence clé par rapport aux tentatives précédentes du domaine était l'utilisation par son équipe de plusieurs facteurs de transcription , au lieu de transfecter un facteur de transcription par expérience. Ils ont commencé avec 24 facteurs de transcription connus pour être importants dans l'embryon précoce, mais ont finalement pu le réduire à 4 facteurs de transcription - Sox2 , Oct4 , Klf4 et c-Myc .

La recherche lauréate du prix Nobel de Yamanaka sur les cellules iPS

Le prix Nobel de physiologie ou médecine 2012 a été décerné conjointement à Sir John B. Gurdon et Shinya Yamanaka « pour la découverte que les cellules matures peuvent être reprogrammées pour devenir pluripotentes ».

Types de cellules différents en arrière-plan

Il existe différents types de cellules souches.

Ce sont quelques types de cellules qui aideront à comprendre le matériau.

Types de cellules Caractéristiques
Cellules totipotentes Peut donner naissance à tous les autres types cellulaires. La totipotence persiste pendant les premières divisions cellulaires, par exemple l'œuf fécondé.
Cellules pluripotentes Peut se développer en tous les types de cellules (sauf celles qui forment le sac amniotique et le placenta. Par exemple, l'embryon précoce se compose principalement de cellules souches pluripotentes.
Cellules multipotentes Peut se développer en n'importe quelle famille de types cellulaires étroitement apparentés. Par exemple, les cellules sanguines multipotentes peuvent se développer en diverses cellules sanguines.

Techniques de cellules souches différentes en arrière-plan

Taper Avantages Les inconvénients
Réplication des cellules somatiques Cellule souche embryonnaire (ES) Pas de rejet immunitaire

Des transplantations théoriquement spécifiques au patient sont possibles

Aucun cas de succès
De nombreux ovules humains sont nécessaires
Question éthique : peut cloner des humains
Cellule ES d'œuf fécondé Pluripotent

Beaucoup de recherches effectuées

Rejet immunitaire réductible par banque de cellules souches

Utilisation d'œufs fécondés
Rejet immunitaire
Potentiel oncogène
(ne peut pas être utilisé pour un essai clinique)
Cellule souche pluripotente induite (iPS) Pas de problème éthique

Pluripotent

Potentiel oncogène

Vieillissement anormal

Cellule souche adulte Beaucoup de recherches

Pas de rejet immunitaire Sûr (essais cliniques)

Pas aussi potentiel que la cellule ES


Contexte historique menant aux recherches de Yamanaka

L'opinion répandue au début du 20e siècle était que les cellules matures étaient verrouillées de façon permanente dans l'état différencié et ne pouvaient pas retourner à un état de cellules souches pluripotentes totalement immatures. On pensait que la différenciation cellulaire ne pouvait être qu'un processus unidirectionnel. Par conséquent, les ovules non différenciés/cellules embryonnaires précoces ne peuvent se développer qu'en cellules spécialisées. Cependant, les cellules souches à puissance limitée (cellules souches adultes) restent dans la moelle osseuse, l'intestin, la peau, etc. pour agir comme source de remplacement cellulaire.

Le fait que les types cellulaires différenciés aient des modèles spécifiques de protéines suggère que des modifications épigénétiques irréversibles ou des altérations génétiques sont la cause de la différenciation cellulaire unidirectionnelle. Ainsi, les cellules deviennent progressivement plus restreintes dans le potentiel de différenciation et finissent par perdre leur pluripotence.

En 1962, John B. Gurdon a démontré que le noyau d'une cellule épithéliale intestinale différenciée de grenouille peut générer un têtard entièrement fonctionnel via une transplantation dans un œuf énucléé. Gurdon a utilisé le transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT) comme méthode pour comprendre la reprogrammation et comment les cellules changent de spécialisation. Il a conclu que les noyaux de cellules somatiques différenciés avaient le potentiel de revenir à la pluripotence. C'était un changement de paradigme à l'époque. Il a montré qu'un noyau cellulaire différencié a conservé la capacité de revenir avec succès à un état indifférencié, avec le potentiel de relancer le développement (capacité pluripotente).

Cependant, la question demeurait de savoir si une cellule différenciée intacte pouvait être entièrement reprogrammée pour devenir pluripotente.

Les recherches de Yamanaka

Shinya Yamanaka a prouvé que l'introduction d'un petit ensemble de facteurs de transcription dans une cellule différenciée était suffisante pour ramener la cellule à un état pluripotent. Yamanaka s'est concentré sur les facteurs qui sont importants pour maintenir la pluripotence dans les cellules souches embryonnaires (ES). C'était la première fois qu'une cellule somatique différenciée intacte pouvait être reprogrammée pour devenir pluripotente.

Sachant que les facteurs de transcription étaient impliqués dans le maintien de l'état pluripotent, il a sélectionné un ensemble de 24 facteurs de transcription des cellules ES comme candidats pour rétablir la pluripotence dans les cellules somatiques. Tout d'abord, il a collecté les 24 facteurs candidats. Lorsque les 24 gènes codant pour ces facteurs de transcription ont été introduits dans les fibroblastes cutanés, peu ont en fait généré des colonies remarquablement similaires aux cellules ES. Deuxièmement, d'autres expériences ont été menées avec un plus petit nombre de facteurs de transcription ajoutés pour identifier les facteurs clés, grâce à un système de dosage très simple et pourtant sensible. Enfin, il a identifié les quatre gènes clés. Ils ont découvert que 4 facteurs transcriptionnels (Myc, Oct3/4, Sox2 et Klf4) étaient suffisants pour convertir des fibroblastes embryonnaires ou adultes de souris en cellules souches pluripotentes (capables de produire des tératomes in vivo et de contribuer aux souris chimériques).

Ces cellules pluripotentes sont appelées cellules iPS (induites pluripotentes souches) ; ils sont apparus à très basse fréquence. Les cellules iPS peuvent être sélectionnées en insérant le gène b-geo dans le locus Fbx15. Le promoteur Fbx15 est actif dans les cellules souches pluripotentes qui induisent l'expression de b-geo, qui à son tour donne lieu à une résistance au G418 ; cette résistance nous aide à identifier les cellules iPS en culture.

De plus, en 2007, Yamanaka et ses collègues ont découvert des cellules iPS avec transmission germinale (via la sélection du gène Oct4 ou Nanog). Toujours en 2007, ils ont été les premiers à produire des cellules iPS humaines.

Certains problèmes auxquels sont confrontées les méthodes actuelles de pluripotence induite sont le très faible taux de production de cellules iPS et le fait que les 4 facteurs de transcription se sont révélés oncogènes.

En juillet 2014, un scandale concernant les recherches de Haruko Obokata était lié à Yamanaka. Elle n'a pas pu trouver les notes de laboratoire de la période en question et a été obligée de s'excuser.

Recherches approfondies et perspectives d'avenir

Depuis la découverte originale de Yamanaka, de nombreuses recherches ont été menées dans ce domaine et de nombreuses améliorations ont été apportées à la technologie. Les améliorations apportées à la recherche de Yamanaka ainsi que les perspectives d'avenir de ses découvertes sont les suivantes :

1. Le mécanisme de livraison des facteurs de pluripotence a été amélioré. Dans un premier temps, des vecteurs rétroviraux, qui s'intègrent de manière aléatoire dans le génome et provoquent une dérégulation des gènes qui contribuent à la formation de tumeurs, ont été utilisés. Cependant, maintenant, des virus non intégrateurs, des ARN ou des protéines stabilisés, ou des plasmides épisomiques (mécanisme de livraison sans intégration) sont utilisés.

2. Les facteurs de transcription nécessaires pour induire la pluripotence dans différents types cellulaires ont été identifiés (par exemple, les cellules souches neurales).

3. De petites molécules substitutives ont été identifiées, qui peuvent se substituer à la fonction des facteurs de transcription.

4. Des expériences de transdifférenciation ont été réalisées. Ils ont essayé de changer le destin des cellules sans passer par un état pluripotent. Ils ont pu identifier systématiquement les gènes qui effectuent la transdifférenciation en utilisant des combinaisons de facteurs de transcription qui induisent des changements de destin cellulaire. Ils ont trouvé une transdifférenciation au sein de la couche germinale et entre les couches germinales, par exemple, des cellules exocrines aux cellules endocrines, des cellules fibroblastiques aux cellules myoblastiques, des cellules fibroblastiques aux cellules cardiomyocytaires, des cellules fibroblastiques aux neurones

5. La thérapie de remplacement cellulaire avec des cellules iPS est une possibilité. Les cellules souches peuvent remplacer les cellules malades ou perdues dans les troubles dégénératifs et elles sont moins sujettes au rejet immunitaire. Cependant, il existe un danger qu'il puisse introduire des mutations ou d'autres anomalies génomiques qui le rendent impropre à la thérapie cellulaire. Il y a donc encore de nombreux défis, mais c'est un domaine de recherche très excitant et prometteur. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour garantir la sécurité des patients.

6. Peut utiliser médicalement les cellules iPS de patients atteints de troubles génétiques et autres pour mieux comprendre le processus de la maladie. - Sclérose latérale amyotrophique (SLA), syndrome de Rett, amyotrophie spinale (SMA), déficit en α1-antitrypsine, hypercholestérolémie familiale et maladie du stockage du glycogène de type 1A. - Pour les maladies cardiovasculaires, le syndrome de Timothy, le syndrome LEOPARD, le syndrome du QT long de type 1 et 2 - Alzheimer, ataxie spinocérébelleuse, Huntington etc.

7. Les cellules iPS fournissent des plateformes de criblage pour le développement et la validation de composés thérapeutiques. Par exemple, la kinétine était un nouveau composé trouvé dans les cellules iPS de la dysautonomie familiale et les bêta-bloquants et les bloqueurs des canaux ioniques pour le syndrome du QT long ont été identifiés avec les cellules iPS.

Les recherches de Yamanaka ont « ouvert une nouvelle porte et les scientifiques du monde entier se sont lancés dans un long voyage d'exploration, dans l'espoir de découvrir le véritable potentiel de nos cellules ».

En 2013, des cellules iPS ont été utilisées pour générer un foie humain vascularisé et fonctionnel chez des souris au Japon. De multiples cellules souches ont été utilisées pour différencier les parties constitutives du foie, qui s'auto-organisent ensuite en une structure complexe. Lorsqu'ils sont placés dans une souris hôte, les vaisseaux hépatiques se connectent aux vaisseaux de l'hôte et remplissent des fonctions hépatiques normales, y compris la décomposition des médicaments et des sécrétions hépatiques.

Reconnaissance

En 2007, Yamanaka a été reconnu comme "Personne qui comptait" dans l' édition Time Person of the Year du Time Magazine . Yamanaka a également été nominé en tant que finaliste du Time 100 en 2008 . En juin 2010, Yamanaka a reçu le prix Kyoto pour la reprogrammation des cellules cutanées adultes en précurseurs pluripotentiels. Yamanaka a développé la méthode comme alternative aux cellules souches embryonnaires, contournant ainsi une approche dans laquelle les embryons seraient détruits.

En mai 2010, Yamanaka a reçu le « doctorat honorifique en sciences » de la Mount Sinai School of Medicine .

En septembre 2010, il a reçu le prix Balzan pour ses travaux sur la biologie et les cellules souches.

Yamanaka a été classé parmi les 15 scientifiques asiatiques à surveiller par le magazine Asian Scientist le 15 mai 2011. En juin 2011, il a reçu le premier prix McEwen pour l'innovation ; il a partagé le prix de 100 000 $ avec Kazutoshi Takahashi, qui était l'auteur principal de l'article décrivant la génération de cellules souches pluripotentes induites.

En juin 2012, il a reçu le Millennium Technology Prize pour ses travaux sur les cellules souches. Il a partagé le prix de 1,2 million d'euros avec Linus Torvalds , le créateur du noyau Linux. En octobre 2012, lui et son collègue chercheur sur les cellules souches John Gurdon ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine « pour la découverte que les cellules matures peuvent être reprogrammées pour devenir pluripotentes ».

Intérêt pour le sport

Yamanaka pratiquait le judo ( ceinture noire 2e Dan ) et jouait au rugby en tant qu'étudiant universitaire. Il a également une histoire de marathons. Après un écart de 20 ans, il a participé au premier marathon d'Osaka en 2011 en tant que coureur caritatif avec un temps de 4:29:53. Il a participé au marathon de Kyoto pour collecter des fonds pour la recherche iPS depuis 2012. Son record personnel est de 3:25:20 au marathon de Beppu-Ōita 2018 .

Voir également

Les références

Références générales :

  • Fackler, Martin (11 décembre 2007). "La prise de risque est dans ses gènes" . Le New York Times . Récupéré le 11 décembre 2007 .
  • La découverte et l'avenir de la tige pluripotente induite (iPS)
  • Le clonage et les découvertes de cellules souches remportent le prix Nobel de médecine (New York Times, 8 octobre 2012)

Citations spécifiques :

Liens externes


Récompenses
Précédé par
Michael Grätzel
Lauréat du Millennium Technology Prize
2012
Succédé par
Stuart Parkin