De helft van de prijs gaat naar de Brit John Gurdon die in 1962 voor het eerst wist aan te tonen dat de specialisatie van volwassen cellen omkeerbaar is. De andere helft is voor de Japanner Shinya Yamanaka die in 2006 een simpel recept publiceerde waarmee het mogelijk werd intacte volwassen cellen te laten terugkeren naar het embryonale stadium.
Celkernen wisselen
De ontwikkeling van een embryo begint met een bevruchte eicel. In de eerste dagen na de bevruchting bestaat het embryo uit pluripotente cellen, ongespecialiseerde cellen die nog in staat zijn om alle celtypen van het lichaam te vormen. Die pluripotente cellen raken naarmate de ontwikkeling vordert steeds verder gespecialiseerd waardoor uiteindelijk allemaal verschillende cellen ontstaan die toegerust zijn op het uitvoeren van hun eigen taak. Tijdens die specialisatie ondergaan cellen nogal wat veranderingen en daarom zijn wetenschappers er eigenlijk altijd vanuit gegaan dat de ontwikkeling van pluripotente naar volwassen cel onomkeerbaar was.
John Gurdon wilde daar niet aan. Hij was er van overtuigd dat het DNA van een gespecialiseerde cel nog steeds alle informatie bevat die nodig is om de ontwikkeling van een organisme aan te sturen. Hij wist zijn hypothese te onderbouwen met een, inmiddels beroemd, experiment. Hij verwijderde de kern uit de eicel van een kikker en verving deze door de kern van een cel uit het darmkanaal van een kikkervisje. De meeste eicellen die Gurdon op deze manier behandelde stierven af, maar een enkele ontwikkelde zich uiteindelijk tot een gezond kikkervisje. Daarmee toonde hij aan dat de celkern van de gespecialiseerde cellen uit het darmkanaal in sommige omstandigheden in staat is om een eicel te laten ontwikkelen tot een gezond kikkervisje.
Andere kijk op ziekten
De specialisatie van volwassen cellen bleek dus omkeerbaar. Maar het was nog steeds niet duidelijk of het ook mogelijk is intacte volwassen cellen te laten terugkeren naar het embryonale stadium. Shinya Yamanaka wist die vraag uiteindelijk als eerste te beantwoorden. Hij onderzocht embryonale stamcellen van muizen en probeerde er achter te komen welke genen verantwoordelijk zijn voor de pluripotentie van deze cellen. Hij vond meer dan twintig genen en bracht die vervolgens, in verschillende combinaties, in bij volwassen bindweefselcellen. De succesvolle combinatie bleek vrij simpel. Slechts vier genen waren er nodig om volwassen bindweefselcellen van muizen terug te brengen naar het embryonale stadium.
De stamcellen die door het herprogrammeren van volwassen cellen ontstaan kennen we inmiddels als iPS-cellen, induced pluripotent stem cells. Ook vanuit menselijke volwassen cellen zijn iPS-cellen te maken en die iPS-cellen zijn vervolgens weer in staat om alle celtypen van het lichaam te vormen.
iPS-cellen geven wetenschappers de mogelijkheid om ziekten op een andere manier te onderzoeken. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om huidcellen van patiënten met een bepaalde huidziekte in het laboratorium te herprogrammeren tot iPS-cellen en de ontwikkeling van deze iPS-cellen tot zieke huidcellen vervolgens te vergelijken met de ontwikkeling van gezonde huidcellen. Deze andere kijk op ziekten kan leiden tot nieuwe of betere behandelingen.
Zie ook:
- Nobelprijzen 2012 (Kennislinkartikel)
- Welke cel had u gewenst? (Cicero)
- In de huid van een zieke hartcel (Kennislinkartikel)
- Muis geboren uit niet-embryonale stamcel (Kennislinkartikel)
- Stamcelsucces: de doorbraak van Yamanaka (Wetenschap24)
- Recept voor verjonging (Wetenschap24)