www.collaslab.com Nobelprisen i fysiologi og medisin 2012: Å lære celler nye triks Professor Philippe Collas University of Oslo Institute of Basic Medical Sciences Stem Cell Epigenetics Laboratory (SCEL) Norwegian Center for Stem Cell Research Sir John B. Gurdon Shinya Yamanaka...tildelt "for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent"
Britisk biolog kjent for sitt arbeid på omprogrammering av kjerner vha kjerneoverføring (kloning) Eaton College sist av 250 elever i biologi (!) Zoologi på Oxford D.Phil avhandling om kjerneoverføring i frosk Postdoc på CalTech så tilbake til U. Oxford (1962-71) Vesentlig del av sin karriere på University of Cambridge Forskning 1958: kloning av kjerner fra tarmceller (modne celler!) en viktig videreføring av arbeide fra Briggs & King (1952) Sir John B. Gurdon Premissene for kloning av mamalske embryo (First, Robl, Wilmut) og deretter voksne dyr (Dolly; Campbell-Wilmut) Priser 1971: Fellow of the Royal Society 1995: Slått til ridder («knighted») 2009: Albert Lasker Basic Medical Research award 2012: Nobel pris i fysiologi og medisin
Japansk lege og stamcelle forsker kjent for sitt arbeid på omprogrammering av differensierte celler til embryonale stamceller uten å måtte destruere embryo 1993-96: Gladstone Institute for Cardiovascular Research Shinya Yamanaka 1996-2003: Ammanuensis, Osaka City University / Nara Inst. of Science and Technology 2004-2010: Professor, Institute for Frontier Medical Sciences 2010-: Leder, Center for ips Cell Research, Kyoto University Forskning 2006: produksjon av pluripotente celler uten å bruke embryo eller kloning Priser 2008: Medal of Honor (Japan) 2009: Albert Lasker Basic Medical Research award 2012: Nobel pris i fysiologi og medisin og mange andre siden 2007
Å lære celler nye triks
Oppdagelsene. Rossant & Mummery, 2012
Erstatningsceller for autolog celleterapi Parkinson Diabetes Celler Hjertesvikt Lever sykdom Kreft
Utvikling og differensiering
Å gå fra en celletype til en annen krever en (om)programmering av cellekjernens funksjon Stamcelle differensiering Celle omprogrammering?????
Å gå fra en celletype til en annen krever en (om)programmering av cellekjernens funksjon Stamcelle differensiering Stamcelle Multipotente celler Oct4 Nanog Sox2 Klf4 Differensierte celler
Embryonale stamceller Mus embryo utvikling (dag 0 5) Isolering og dyrkning av inner cell mass in vitro Differensiering Embryo (blastocyster) Embryonale stamceller Differensierte celler
Embryonale stamceller www.intechopen.com ES celler kan gi opphav til hvilken som helst celletype i kroppen
Differensiering av embryonale stamceller In vivo ES celler Teratom i mus Teratomer inneholder mange celletyper Injeksjon inn i mus embryo Chimere mus
Organene våre inneholder stamceller Stamcelle differensiering Lever Benmarg Fett Muskel Buksputtkjertelen Hud Forstervann Tenner Hjerne Øye Tarm
Differensiering av fett stamceller til flere celletyper Fett stamceller Fettceller Cellene er genetisk normale Benceller Bruskceller Fettceller Muskelceller Nerveceller
Å gå fra en celletype til en annen krever en (om)programmering av cellekjernens funksjon Stamcelle differensiering Celle omprogrammering
Fra en celletype til en annen: de-differensiering / re-differensiering, trans-differensiering De-differensiering Stamceller Direkte omprogrammering (transdifferensiering) Re-differensiering
Omprogrammering av modne celler til pluripotente stamceller (de-differensiering) Stem cell Progenitor cells Differentiated cells
Reprogramming vha kjerneoverføring: Kloning 1952... 1962...
Kjerneoverføring Reproduktiv kloning Kloning av Dolly (1996) Klonet sau www.lifesciencesfoundation.org
Kloning av mus vha kjerneoverføring (1) Female chromosomes Donor nucleus injection Donor nucleus 0,08 mm Enucleation Donor nucleus injection Enucleation Donor nucleus injection
Kloning av mus vha kjerneoverføring (2) En-celle embryo To-celle embryo Blastocyster
Kloning av dyr fra modne (differensierte) celler SHEEP 1996 GAUR 2000 MULE 2003 CATTLE 1998 MOUFLON 2001 DEER 2003 MICE 1998 GOATS 1999 CAT 2002 RABBIT 2002 BANTENG 2003 HORSE 2003 DOG 2005 PIGS 2000 RAT 2003 FERRET 2006
The Golden Clone www.thescientist.com
Hvorfor? Kjerneoverføring Reproduktiv kloning Bevaring av utrydningstruede arter Genetisk endring Transgenedyr dyr
Anvendelse av reproduktiv kloning: kuer som produserer humane antistoffer til vaksinering Fibroblaster Celle ekspansjon Genetisk endring (humane Ig gener) Seleksjon Genetisk endret ku Kloning av de modifiserte cellene Humane antistoffer
Kjerneoverføring Terapeutisk kloning Patient Biopsy Nuclear transfer into enucleated egg Transp lantation Terapeutisk intervensjon Cloned ES cells Genetically matched precu rsor or differe ntiated cells Collas & Håkelien, 2003. Trends Biotechnol
Koreansk etisk skandale om (falsk) human terapeutisk kloning
Omprogrammering av modne celler til pluripotente stamceller (de-differensiering) ips teknologi: induserte pluripotente stamceller ips celler Rossant & Mummery, 2012
ips celler likner embryonale stamceller Takahashi & Yamanaka, 2006 Morfologi Differensiering til mange celletyper Utrykk av ES celle gener Bidrag til chimere mus
Mange celletyper kan omprogrammeres vha ips metoden ips celler husker hvilken celletype de kommer fra!??
ips celler v2.0 og v2.1 Hud celle ips celle ips celler v1.0 ips celler v2.0, 2.1 Integrering av gener i genomet Genene integreres ikke i genomet Noen gener erstattes med andre gener Noen gener erstattes med små molekyler Erstatning av alle genene med små molekyler? Unngå integrering i genomet Unngå bruk a gener i det hele tatt!
? ips teknologi fører til muligheter innen medisinsk forskning
ips teknologi fører til mange muligheter innen medisinsk forskning Nature, 2009. 457, 277-280 Omprogrammerte syke celler fra pasient (SMA) - Drug Terapeutisk proof-of-concept Normale celler + Drug Survival motor neuron 1
Omprogrammering av modne celler til pluripotente stamceller (de-differensiering) Obs: ikke Nobel Pris!
Omprogrammering av modne celler vha inkubering i en ES celle suppe (ekstrakt) Osteogen Adipogen Endotel Nevrogen
Fra en celletype til en annen: de-differensiering / re-differensiering, trans-differensiering De-differensiering Stamceller Direkte reprogrammering (trans-differensiering) Re-differensiering
Trans-differensiering av en moden (somatisk) celletype til en annen moden celletype
Trans-differensiering (1): fra hud til nerver
Rel. IL-2 nivå Trans-differensiering (2): fra hud til immunceller Hormon utskillelse Immunceller Immunceller Utrykk av immuncelle molekyler 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Fibroblasts Mock-rep. Rep. Utrykk av immuncelle molekyler Håkelien et al., 2002. Nat. Biotech. Håkelien et al., 2005. Exp. Cell Res.
Hvordan fungerer celle omprogrammering? K4m2 K9m3 K27m3 Me K4m3 K9m2 AV PÅ Embryonale gener AV Embryonale gener PÅ Hudceller Stamceller
Embryonale stamceller (fra embryo dannet etter befruktning eller kloning) Oppsummering ips celler (fra normale celler omprogrammerte til stamceller) Somatiske celler (fra vev i kroppen) www.frcblog.com
Hva er omprogrammerte celler verdt? Vitenskapelig interesse: forstå funskjonen av genomet Lage cellelinjer fra pasienter for å teste mulige medisiner og behandlinger Lage celler av terapeutisk verdi for å erstatte skadet vev (transplantasjons formål) lett og billig Utfordring Effektiv, etisk, non-genetisk metode for å lage pasientderiverte celler for klinisk bruk
Nobelprisen i fysiologi og medisin 2012:...tildelt "for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent" Sir John B. Gurdon Shinya Yamanaka