Precis som människan – vars väg från barndom till ålderdom är oåterkallelig – trodde man länge att kroppens celler bara kunde utvecklas åt ett håll – från den totipotenta äggcellen till de specialiserade cellerna i vävnaderna.
Japanen Shinya Yamanaka, stamcellsforskare och utbildad läkare, ställde denna kunskap på ända i en studie publicerad så sent som 2006. I ett djärvt experiment förde han i mogna bindvävsceller från möss in 24 gener som man visste hade egenskapen att hålla stamceller omogna. Resultatet blev att cellutvecklingen backade och cellerna förvandlades till pluripotenta stamceller. Dessa så kallade inducerat pluripotenta stamceller, iPS, kan sedan utvecklas till olika specialiserade celltyper.
I fortsatta experiment där man testade olika genkombinationer kunde man till slut konstatera att endast fyra av generna behövs för att skapa iPS. Numera har man lärt sig att uppnå samma effekt med 6 mRNA-strängar.
Yamanakas upptäckt satte ljuset på en annan upptäckt som gjorts mer än 40 år tidigare av den brittiska utvecklingsbiologen John B Gurdon. Han ifrågasatte en annan då gällande sanning, den att den genetiska information som behövs för celldifferentieringen går förlorad i processen. 1962 testade han att flytta över cellkärnan från en tarmcell tagen från ett grodyngel till en äggcell från en hona av samma art. Ägget utvecklades till ett normalt grodyngel, vilket visade att den genetiska informationen var intakt. Han lyckades senare klona vuxna grodor, och sedermera har som bekant även en rad däggdjursarter klonats.
Vad man dock inte visste var vad i den nya miljön som gjorde att generna i cellkärnan aktiverades igen. I och med Yamanakas forskning har man insett att det är regulatoriskt RNA i äggcellen som står för omprogrammeringen. Det är förklaringen till att Gurdon, som funnits med i Nobelprisdiskussionerna länge, belönas först i år.
– Det var när Yamanaka visade vad som händer som den upptäckten blev tillräckligt intressant och tillräckligt utvecklingsbar för att vi skulle gå vidare, säger Jan Andersson, prorektor vid Karolinska institutet och ledamot i Nobelkommittén.
Katarina Le Blanc, professor i klinisk stamcellsforskning vid Karolinska institutet, gläds åt priset.
– Det är väldigt roligt att den här forskningen belönas. Det är fundamentala upptäckter som hjälper oss att förstå stamcellsbiologi och utvecklingsbiologi.
När det gäller tillämpningar betyder Yamanakas upptäckt i det korta perspektivet framför allt att vi inte längre behöver embryon för att tillverka stamceller, vilket dramatiskt ökat tillgången på dessa celler för forskning och andra ändamål, och löst en del av de etiska problemen med stamcellsforskning.
Forskningsmässigt har iPS gjort det möjligt att ta celler från personer med genetiskt betingade sjukdomar och, efter att cellerna blivit omprogrammerade, följa utvecklingen för att se var de avviker från normala celler.
En tredje applikation är möjligheten att framställa nya hjärt-, hud-, muskel- och andra celler för terapeutiska ändamål.
– Regenerativ medicin är den stora grejen. Vi kommer att få se en helt ny medicinsk era, säger Jan Andersson.
Dock finns det många hinder, påpekade Thomas Perlmann, professor i medicinsk genetik, vid Nobelförsamlingens presskonferens.
– Främst har det med säkerheten att göra. Vi behöver veta att de inte orsakar tumörer. Vi är inte där än.
Som kliniker är Katarina Le Blanc också försiktig med att förutspå några snara kliniska tillämpningar.
– Möjligheterna är jättestora, men det krävs enormt mycket data innan man kan gå till kliniken. Vi måste förstå mycket mer om hur cellerna fungerar och hur man tillverkar dem.
John B Gurdons artikel i Journal of Embryology and Experimental Morphology, från 1962.
Shinya Yamanakas alster i Cell, från 2006.
