John Gurdon

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

John Bertrand Gurdon ( Dippenhall , 2 octombrie 1933 ) este un biolog britanic și a fost primul care a demonstrat că celulele ouă sunt capabile să reprogrameze nucleele celulare diferențiate (mature), readucându-le într-o stare pluripotentă imatură, în care își recapătă capacitatea de a deveni orice tip de celulă. Lucrarea lui Gurdon a pus bazele unor progrese majore în clonare, inclusiv generarea Dolly , primul mamifer clonat cu succes de biologul Sir Ian Wilmut ; a contribuit la cercetarea celulelor stem, precum și la descoperirea iPS (celule stem pluripotente induse) de către medicul și cercetătorul japonez Shin'ya Yamanaka . Pentru descoperirile sale, Gurdon a fost distins cu Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină 2012, împărțit cu Yamanaka.

JBGurdon

Biografie

Originile și colegiul

John Bertrand Gurdon s-a născut la 2 octombrie 1933 în Dippenhall, Hampshire , Anglia și a studiat limba și literatura clasică la Eton College , o prestigioasă școală secundară pentru băieți de lângă Windsor , Anglia [1] .

Colegiul Eton

studii universitare

Gurdon a dorit să-și continue studiile clasice la Christ Church , Oxford , dar nu a fost acceptat; apoi a abandonat studiul clasicilor pentru a-l întreprinde pe cel al zoologiei : a reușit să intre la Oxford obținând un BS în 1956. În același an și-a început studiile universitare în laboratorul embriologului Michail Fischberg , cu o serie de experimente privind transferul nuclear [1] .

Anii post-doctorali

După finalizarea unui doctorat în 1960, Gurdon primește o bursă de un an pentru a efectua cercetări la Institutul de Tehnologie din California din Pasadena , unde studiază genetica virușilor care infectează bacteriile ( bacteriofagii ). Mai târziu se întoarce la Oxford, devine membru al facultății departamentului de zoologie și își continuă munca pentru a caracteriza schimbările nucleare care au loc în timpul diferențierii celulare .

În 1971, Gurdon s-a alăturat Laboratorului de Biologie Moleculară al Consiliului de Cercetări Medicale (LMB) din Cambridge și câțiva ani mai târziu a devenit șeful diviziei de biologie celulară a LMB. În această perioadă el lucrează la identificarea moleculelor din ovocite responsabile de efectul de reprogramare nucleară și comunitatea științifică începe să recunoască rezultatele primelor sale experimente cu Xenopus [2] .

În 1983, Gurdon a preluat o catedră în biologia celulară la Universitatea Cambridge, ulterior s-a mutat la Wellcome Trust / Cancer Research Campaign Institute (mai târziu Wellcome Trust / Cancer Research UK Gurdon Institute), o instituție din Cambridge cofondată în 1989 și numită după el în 2004 [3] . În 2001 a părăsit direcția Institutului pentru a se concentra pe cercetare cu normă întreagă.

Premiul Nobel 2012

În 2012, John B. Gurdon, alături de Shinya Yamanaka, a primit Premiul Nobel pentru Medicină sau Fiziologie. Cei doi oameni de știință, prin cercetările lor, au arătat posibilitatea reprogramării celulelor adulte în celule stem pluripotente , deschizând ușile către aplicații clinice de o importanță enormă [4] [2] .

Conferința a II-a a Vaticanului asupra celulelor stem

În 2013, cardinalul Gianfranco Ravasi , președintele Consiliului Pontifical pentru Cultură , a promovat pentru a doua oară o temă științifică foarte complexă: celulele stem adulte. În centrul acestei a doua conferințe internaționale - după cea din 2011 - fundațiile NeoStem, Stem for Life Foundation și Stoq International [5] . Tema evenimentului, prezentată în sala de presă a Sfântului Scaun , „Medicina regenerativă: schimbare fundamentală în știință și cultură . ” Aici, John Gurdon este invitat să participe la conferință ca vorbitor principal, întrucât a fost distins cu Nobel 2012 Premiul.

Premiul Nobel

Contribuția științifică a lui John Gurdon

Transfer de celule înainte de Gurdon

Un experiment important privind rolul nucleului ca sediu al informațiilor genetice în eucariote a fost realizat în 1930 de Joachim Hammerling care a folosit două specii diferite de Acetabularia , o algă marină care are un capac caracteristic și o tulpină, în partea bazală a căreia se află nucleul celular. Prin urmare, Hammerling a îndepărtat capacul și o parte a tulpinii către A. wettsteini și o parte din tulpină către A. Mediterranea, pentru a o altoi pe butucul wettsteini. Rezultatul a fost o algă hibridă care a dezvoltat o pălărie egală cu cea a speciilor care asiguraseră tulpina grefei, demonstrând că nucleul de la baza tulpinii conținea informații genetice pentru construirea capacului [6] .

Astăzi știm că clonarea plantelor este relativ mai simplă, deoarece celulele somatice sunt capabile să se reproducă dând naștere la diferite țesuturi; este mai dificilă clonarea animalelor, pentru care trebuie folosiți embrioni, până la un stadiu de 8 celule [6] .

Prin urmare, pe baza presupunerii că toate informațiile genetice necesare construirii unui organism eucariot se află în nucleul celulei, în 1938, embriologul german Hans Spemann a propus un experiment de transfer nuclear pentru a înțelege dacă nucleul unei celule diferențiate era capabil să reprogrameze informațiile exprimate și pentru a controla dezvoltarea embrionară ; Prin urmare , el a crezut de a lua nucleul dintr - o celulă a unui embrion într - un stadiu avansat de dezvoltare și transferarea acesteia la citoplasma unui enucleat ou de celule. El a concluzionat din studiile sale că, la un moment dat în dezvoltarea unui embrion, este determinată specializarea celulelor sale.

Prin urmare, după descoperirile lui Spemann, s-a înțeles că numai înainte de acest moment ar putea fi creat un întreg organism dintr-o singură celulă embrionară [6] .

Paisprezece ani mai târziu, experimentul propus de Spemann a fost repetat de Robert Briggs și Thomas Joseph King pe Broasca leopardă ( Lithobates pipiens ) [6] . Oamenii de știință au luat nucleul dintr-o celulă embrionară de broască în stadiu de blastulă și l-au transferat într-o celulă ovulă enucleată [7] . Se știa deja că nucleele blastulei erau totipotente și din acest experiment s-a văzut că izolându-le, fiecare ar putea da naștere unui nou individ; 60% din toate nucleele transferate au dus la nașterea mormolocilor , dar nu au depășit niciodată acest stadiu, de fapt, luând nuclee la un nivel mai ridicat de diferențiere , a existat o scădere drastică a probabilității de succes [7] .

Primele experimente privind transferul nuclear

John Gurdon a încercat din nou, începând din 1958, experimentul lui Briggs și King și a înlocuit nucleul unei celule de ou din broasca cu gheare africane ( Xenopus laevis ), distrusă de razele UV , cu cea a unei celule adulte a intestinului [6] . Odată introdus în ou, nucleul celulei adulte primise o serie de stimuli care îl făcuseră imatur și nediferențiat, astfel încât dezvoltarea sa a fost reluată urmând o altă cale și s-a născut un mormoloc din ou [8] . Dintre cei 726 de nuclee transferate, doar 10 s-au dezvoltat în stadiul de mormoloc și folosind transplantul în serie a obținut un succes de 7%, iar 7 dintre acești mormoloci s-au metamorfozat în broaște adulte fertile [7] . În iulie 1958, studiul lui Gurdon a fost publicat în revista științifică „ Nature ” [9] .

Punctul de plecare Omul de știință a fost convingerea că, chiar și atunci când celulele sunt acum specializate si fac parte din tesuturi adulte, lor ADN - ul întotdeauna lasă o ușă deschisă spre noi posibilități, adică, este întotdeauna capabil de a da naștere unor tipuri de celule. Foarte diferite [ 10] .

Xenopus laevis

Dacă experimentul lui Gurdon a dovedit această teză, a rămas să înțeleagă mecanismul capabil să repornească programarea unei celule, prin urmare, descoperirea sa nu a putut fi complet confirmată până când Shin'ya Yamanaka, patruzeci de ani mai târziu, a identificat un mic set de proteine exprimate în embrioni. care induc concludent revenirea unei celule somatice adulte la o stare imatură [8] .

Diferențe între experimentele lui Gurdon, King și Briggs

Experimentul lui Gurdon diferă de cel al lui Briggs și King prin faptul că s-a folosit un organism mai primitiv decât Broasca leopardă. Xenopus are de fapt o capacitate de regenerare mai mare (poate regenera membrele pierdute), iar dezvoltarea inițială este de trei ori mai rapidă decât cea a broaștei folosite de Briggs și King.

Experimentul lui Gurdon a fost însă criticat de cei doi oameni de știință, care au susținut că celulele mormolului ar fi putut fi contaminate de celulele germinale care migrează și se opresc adesea prin intestin, mai mult decât atât, nu s-ar putea spune cu certitudine că celulele unui astfel de mormol tânăr au fost cu siguranță diferențiate.

Pentru a anula aceste critici, Gurdon și colegii mai târziu au cultivat celule epiteliale de la o broască adultă cu picioare palmate; de fapt, s-a recunoscut că aceste celule erau diferențiate, deoarece fiecare conținea keratină . Când nucleele acestor celule au fost transferate în ovocite Xenopus enucleată și activate, niciunul dintre aceste nuclee nu a depășit stadiul de morula . Cu transplanturile în serie au fost generate numeroase mormoloci, dar toate acestea au murit înainte de hrănire; acesta este motivul pentru care rezultatele lui Gurdon au fost întâmpinate inițial cu scepticism, dar a existat încă demonstrația că nucleele celulelor somatice diferențiate, transferate în citoplasma unui ou enucleat, sunt capabile să-și modifice programul genetic până la asumarea unui nou tip embrionar și, prin urmare, sunt capabil să inițieze și să continue dezvoltarea larvelor [11] .

Cele mai importante publicații științifice

De-a lungul carierei sale de biolog și om de știință, Gurdon a publicat o serie de articole științifice, printre care:

• „De la transferul nuclear la reprogramarea nucleară: inversarea diferențierii celulare”

Acest articol este o relatare istorică personală a evenimentelor care au condus de la succesul timpuriu în transferul nuclear al vertebratelor la speranța actuală că reprogramarea nucleară ar putea facilita terapia de înlocuire a celulelor. Primele teste morfologice din Amfibie pentru totalitatea sau multipotențialitatea unor nuclee din celule diferențiate au fost primele care au stabilit principiul conservării genomului în timpul diferențierii celulare. Markerii moleculari arată că multe nuclee de celule somatice sunt reprogramate în conformitate cu un model embrionar de expresie genetică la scurt timp după transplantul nuclear în ouă. Veziculele germinale ale ovocitelor din prima profază meiotică au o activitate de reprogramare directă pe nucleele mamiferelor și amfibienilor și oferă o cale de identificare a moleculelor de reprogramare nucleară. Ouăle și ovocitele amfibiene au o capacitate cu adevărat remarcabilă de a transcrie gene ca ADN sau nuclee, de a traduce ARNm și de a modifica sau localiza proteinele injectate în ele. Dezvoltarea embrionilor de transplant nuclear depinde de capacitatea celulelor de a interpreta mici modificări în concentrația factorilor de semnal, în efectul comunității și în gradienții de morfogen. Multe dificultăți dintr-o carieră pot fi depășite analizând din ce în ce mai profund aceeași problemă fundamental interesantă și importantă [12] .

• „Memoria epigenetică în contextul reprogramării nucleare și al cancerului”

Memoria epigenetică reprezintă un mecanism natural prin care identitatea unei celule este menținută prin cicluri celulare succesive, permițând specificarea și menținerea diferențierii în timpul dezvoltării și în celulele adulte. Cancerul este o pierdere sau inversare a stării diferențiate stabile a celulelor adulte și poate fi mediat parțial prin modificări epigenetice. Identitatea celulelor somatice poate fi inversată și experimental prin reprogramarea nucleară, prin care sunt dezvăluite mecanismele necesare activării expresiei genetice embrionare în celulele adulte și astfel oferă informații despre inversarea memoriei epigenetice [13] .

• „Reprogramare nucleară”

În prezent există un interes deosebit în domeniul reprogramării nucleare, un proces prin care identitatea celulelor specializate poate fi schimbată, de obicei într-o stare asemănătoare embrionului. Procedurile de reprogramare oferă informații despre multe mecanisme ale biologiei celulare fundamentale și au mai multe aplicații promițătoare, în special în sectorul asistenței medicale prin dezvoltarea de modele de boli umane și terapii de înlocuire a țesuturilor specifice pacientului. În acest moment al articolului, este introdus domeniul reprogramării nucleare și șase dintre procedurile prin care reprogramarea poate fi efectuată experimental sunt discutate pe scurt: transferul nuclear către ouă sau ovocite, fuziunea celulară, tratamentul extractului, reprogramarea directă a pluripotenței și transdiferențierea [14] ] .

• „Determinarea destinului celulei prin factori de transcripție”

Factorii de transcriere joacă un rol cheie în formarea și menținerea diferitelor tipuri de celule în timpul dezvoltării. Se știe că factorii de transcripție se disociază în mare parte de cromozomi în timpul mitozei . S-a constatat anterior că mitoza este, de asemenea, un moment în care nucleele somatice pot fi reprogramate mult mai ușor după transferul nuclear decât nucleele celulare interfazice : acest lucru este denumit un avantaj mitotic. În discutarea ratei de schimb a unui factor de transcripție la locul său de legare a ADN-ului, se propune ca ovocitul Xenopus să poată servi ca un sistem experimental în care durata ocupării site-ului de legare ar putea fi util analizată. În special, ovocitul Xenopus are numeroase caracteristici care permit determinarea exactă a concentrației și a duratei de legare a factorului de transcripție. Concentrația și timpul sunt presupuse a fi variabilele cheie care guvernează acțiunea factorilor de transcripție atunci când se activează genele necesare determinării liniei celulare [15] .

Importanța descoperirilor lui Gurdon și Yamanaka

Descoperirile inovatoare ale lui Gurdon și Yamanaka au schimbat complet viziunea dezvoltării și specializării celulare. Astăzi știm că celula matură nu trebuie limitată la starea sa specializată pentru totdeauna, de fapt, prin reprogramarea celulelor umane, oamenii de știință au creat noi oportunități de a studia bolile și de a dezvolta metode de diagnostic și terapie, precum și de progrese remarcabile în multe domenii.de medicină [16] .

Înainte de Gurdon și Yamanaka, se credea că călătoria de la o celulă imatură la o celulă specializată a fost unidirecțională, că celula s-a schimbat în așa fel încât, în timpul maturizării, să nu mai fie posibilă revenirea la stadiul imatur și pluripotent .

Prin urmare, celulele specializate pot întoarce ceasul de dezvoltare în anumite circumstanțe: deși genomul lor suferă modificări în timpul acestei dezvoltări, ele nu sunt ireversibile [16] .

Institutul Gurdon: obiectivele

Institutul Gurdon este un centru mondial de cercetare în biologia dezvoltării și modul în care creșterea și întreținerea normale pot merge prost în boli precum cancerul. Peste 240 de oameni de știință lucrează în laboratoarele special create ale Institutului Gurdon sub conducerea a șaisprezece lideri de grup, pe proiecte care variază de la cancerul de sân la dezvoltarea creierului , regenerarea ficatului și leucemia . Mulți au adus contribuții de pionierat la domeniile biologiei celulare de bază, reprogramării celulare, epigenetică și reparării ADN-ului [3] .

Cercetările efectuate până în prezent au dus la 12 companii spin-out (inclusiv KuDOS Pharmaceuticals, Abcam, CellCentric, Mission Therapeutics, Gen2 Neuro și Storm Therapeutics) și cinci candidați la medicamente. Unul dintre aceștia, Olaparib (Lynparza), a fost aprobat în Marea Britanie , Europa și SUA pentru utilizarea împotriva cancerelor ovariene , din nou în SUA pentru cancerul de sân și se dovedește promițător în studiile clinice pentru alte site-uri., Cum ar fi cancerul de prostată . Oamenii de știință de la Institutul Gurdon cred că au responsabilitatea de a contribui la societate printr-un program de implicare publică. Obiectivul Institutului este de a inspira următoarea generație de oameni de știință, de a avea un impact pozitiv asupra percepției publice a cercetării fundamentale și de a face angajamentul public să facă parte din cultura internațională a cercetării [3] .

Scrieri principale

( EN ) John Gurdon, De la transferul nuclear la reprogramarea nucleară: inversarea diferențierii celulare , în Revista anuală Cell Developmental Biology , vol. 22, noiembrie 2006, pp. 1-22.

(EN) John Gurdon, P. Halley-Richard Stott, Epigenetic memory in the context of nuclear reprogramming and cancer, în Briefings in Functional Genomics, vol. 12, nr. 3, mai 2013, pp. 164-173.

(EN) John Gurdon, Vincent Pasque, P. Halley-Richard Stott, 12, Reprogramare nucleară, Dezvoltare, vol. 140, iunie 2013, pp. 2468-2471.

( EN ) John Gurdon, Determinarea sorții celulare prin factori de transcripție , în Current Topics Developmental Biology , vol. 116, ianuarie 2016, pp. 445-454.

Onoruri

Gurdon a primit numeroase premii de-a lungul carierei sale, în special:

De asemenea, a fost numit membru al Societății Regale (FRS) în 1971, asociat străin al Academiei Naționale de Științe din SUA în 1980 și Cavaler în 1995 [3] .

Notă

  1. ^ a b Rogers .
  2. ^ a b Anonim 2012 .
  3. ^ a b c d vezi secțiunea „Despre noi” a site-ului oficial al „The Gurdon Institute”: https://www.gurdon.cam.ac.uk/about
  4. ^ a b Vezi site-ul oficial al Premiului Nobel: http://www.nobelprize.org/prizes/medicine2012/press-release/
  5. ^ Anonim 2011 .
  6. ^ a b c d e Colonna , pp . 234-237 .
  7. ^ a b c A se vedea articolul „Istoria clonării” de pe site-ul Paginemediche: https://www.paginemediche.it/benessere/storia-della-medicina/storia-della-clonazione
  8. ^ a b A se vedea articolul „Cele două experimente premiate. Realizate cu 40 de ani distanță” pe site-ul oficial Ansa: https://www.ansa.it/scienza/notizie/rubriche/biotech/ 2012/10/08 / two -experimente-câștigătoare-premii_7598627.html
  9. ^ Buoninconti
  10. ^ Sadava .
  11. ^ Vezi site-ul oficial al Societății Regale: https://royalsociety.org/people/john-gurdon-11557/
  12. ^ Gurdon 2006 , pp.1-22
  13. ^ Gurdon2013 , pp . 164-173 .
  14. ^ Gurdon2013june , pp . 2468-2471 .
  15. ^ Gurdon2016 , pp . 445-454 .
  16. ^ a b Intini .
  17. ^ Vezi site-ul oficial al Academiei Americane de Realizare: https://achievement.org/our-history/golden-plate-awards/

Bibliografie

Celule stem anonime, adulte: comferență la Vatican, o comisie științifică oficială , în Sir Information Agency , 11 noiembrie 2011. Adus la 21 decembrie 2020 .

Anonim, Medicină și Fiziologie: Premiile Nobel 2012 , în știință , 8 octombrie 2012. Accesat la 21 decembrie 2020 .

Francesca Buoninconti, Povestea unei broaște , în Micron. Ecologie, Știință, Cunoaștere , 25 aprilie 202. Adus pe 21 decembrie 2020 .

Bruno Colonna, Antonio Varaldo, Chimie organică, Biochimie, Biotehnologie, Științe ale Pământului-anul cinci , Milano, Pearson, 2018, pp. 234-237, ISBN 9788863649734B .

Elisabetta Intini, Premiul Nobel pentru Medicină 2012 în Gurdon și Yamanaka pentru cercetări privind reprogramarea celulară , în Focus , 8 octombrie 2012. Adus la 21 decembrie 2020 .

Kara Rogers, John Gurdon , în Encyclopedia Britannica , 9 octombrie 2012. Adus pe 21 decembrie 2020 .

David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, WIlliam K. Purves, David M. Hillis, http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/come-si-fa-a-inserire-nuovi-geni -in-cells / history-of-science-6 , în Biologie. Știința vieții , Bologna, Zanichelli, 2010.

Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità VIAF ( EN ) 94291756 · ISNI ( EN ) 0000 0001 1776 0653 · Europeana agent/base/151733 · LCCN ( EN ) n81047632 · ORCID ( EN ) 0000-0002-5621-3799 · GND ( DE ) 1023551330 · NLA ( EN ) 36069508 · NDL ( EN , JA ) 00442000 · WorldCat Identities ( EN ) lccn-n81047632
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=John_Gurdon&oldid=122582218 "