Сър Джон Бъртранд Гърдън — пионер в ядрен трансфер и клониране
Открийте живота и постиженията на Сър Джон Б. Гърдън — пионер в ядрен трансфер и клониране, който преобрази биологията на развитието и модерната медицина.
Сър Джон Бъртранд Гърдън (JBG) FRS (роден на 2 октомври 1933 г.) е британски биолог, специалист по развитието. Известен е най-вече с пионерските си изследвания в областта на ядрената трансплантация и клонирането. За приноса си към разбирането на ре‑програмирането на диференцирани клетки и възстановяването на плурипотентност той получава Нобеловата награда по физиология или медицина (2012), съвместно със Шиня Яманака.
Ядрената трансплантация означава изваждане на ядрото от клетки в тъканна култура и поставянето му в други клетки, чието ядро е отстранено. Нарича се ядрен трансфер на соматични клетки. По този начин специализираните клетки могат да бъдат "препрограмирани", за да станат подобни на стволовите клетки.
Ключови експерименти и концепции
Класическите експерименти на Гърдън от 1950–1960‑те години използват яйцеклетки и ембриони на жабата Xenopus laevis. Той демонстрира, че ядрата от диференцирани соматични клетки (например от чревен епител) могат да бъдат върнати в енуклеирани яйцеклетки и да възстановят способността да управляват нормално развитие — тоест диференцираните ядра запазват генетичната информация, необходима за образуване на пълен организъм. Тази идея е известна като концепцията за ядрово (или генетично) еквивалентство.
Как работи ядрената трансплантация (опростено)
- От яйцеклетка се отстранява нейното собствено ядро (енуклеация).
- Взема се ядро от соматична (зряла, специализирана) клетка на донор.
- Ядрото се въвежда в енуклеираната яйцеклетка.
- Яйцеклетката се активира (химически или електрически), за да започне делене и развитие.
- При успешен трансфер ембрионът може да се развие до стадии, от които се извличат ембрионални стволови клетки или в някои случаи — до родителски организъм (клониране).
Влияние и приложения
Работата на Гърдън положи основите за по‑късни практики и открития: клонирането на бозайници (например овцата Доли), развитието на ембрионални стволови клетки и откритието за индукция на плурипотентност при зрели клетки (iPS клетки) от Яманака. Практическите приложения включват:
- Терапевтично клониране за генериране на пациент‑специфични ембрионални стволови клетки и разработки в регенеративната медицина.
- Моделиране на човешки болести и тестване на лекарства върху клетки, които носят генетичния профил на пациента.
- Създаване на трансгенни животни за изследвания и за селското стопанство.
Предизвикателства и етически въпроси
Въпреки научния пробив, ядрената трансплантация има ограничения: ниска ефективност, чести епигенетични нарушения и непълно ре‑програмиране, проблеми с митохондриалната хетероплазмия (където митохондриите идват от яйцеклетката, а ядрената ДНК — от донора) и възможни имунологични последици. Освен това процедурите, свързани с клониране и ембрионални стволови клетки, предизвикват сериозни етически и правни дискусии, особено по отношение на човешкото репродуктивно клониране и правата на ембриона.
Наследство
Приносът на Сър Джон Бъртранд Гърдън е фундаментален за съвременната биология на развитието и за полето на стволовите клетки. Неговите експерименти разширяват разбирането ни за пластичността на клетъчната идентичност и отвориха път за днешните терапии, модели и технологии, които продължават да се развиват и да имат влияние върху медицината и биотехнологиите.
Отличия и награди
През 1971 г. Гърдън става член на Кралското дружество, а през 1995 г. е посветен в рицарство. През 2004 г. Институтът Wellcome Trust/Cancer Research UK за клетъчна биология и рак е преименуван на Института Gurdon в негова чест. Получава и множество награди, медали и почетни степени. През 2009 г. му е присъдена наградата "Алберт Ласкер" за фундаментални медицински изследвания.
Нобелова награда
През 2012 г. Гърдън получава Нобелова награда за физиология или медицина заедно с Шиня Яманака "за откритието, че зрелите клетки могат да бъдат препрограмирани, за да станат плурипотентни". "Плурипотентните" клетки са стволови клетки.
Изследване
Ядрен трансфер
През 1958 г. Гърдън, който тогава работи в Оксфордския университет, успешно клонира жаба, като използва непокътнати ядра от соматични клетки на ксенопул. Това е важно продължение на работата на Бригс и Кинг от 1952 г. за трансплантиране на ядра от клетки на ембрионална бластула.
Експериментите на Гърдън привличат вниманието на научната общност, а разработените от него инструменти и техники за ядрен трансфер се използват и днес.
По това време той не може да докаже категорично, че трансплантираните ядра произхождат от напълно диференцирана клетка. Това най-накрая е доказано през 1975 г. от група, работеща в Базелския институт по имунология в Швейцария. Те трансплантират ядро от лимфоцит, произвеждащ антитела (доказателство, че е напълно диференциран), в енуклеирана яйцеклетка и получават живи главички.
Експериментите на Гърдън привличат вниманието на научната общност, а разработените от него инструменти и техники за ядрен трансфер се използват и днес. Терминът "клонинг" (от древногръцката дума κλών klōn = "клонче") се използва още от началото на XX в. по отношение на растенията. През 1963 г. британският биолог J.B.S. Haldane, описвайки резултатите на Gurdon, става един от първите, които използват думата "клонинг" по отношение на животните.
През 2009 г. получава наградата "Ласкер", а през 2012 г. - Нобеловата награда за физиология или медицина.
Изразяване на месинджър РНК
Гурдон и колегите му също така са пионери в използването на яйцата на Xenopus за транслиране на микроинжектирани молекули РНК. Тази техника е широко използвана за идентифициране на кодираните протеини и за изучаване на тяхната функция.
Скорошни изследвания
Последните изследвания на Гурдън са насочени към анализ на междуклетъчните сигнални фактори, участващи в клетъчната диференциация, и към изясняване на механизмите, свързани с препрограмирането на ядрото при експерименти с трансплантация, включително деметилиране на трансплантираната ДНК.
обискирам