Et intervju Med John Gurdon / Utvikling

ditt første papir ble publisert i 1954 og handlet ikke om embryologi, men entomologi. Hvordan skjedde det?

vel, det tidlige papiret ble publisert i Entomologens Månedlige Magasin. Gjennom mitt tidlige liv var jeg virkelig interessert i insekter, og pleide å samle sommerfugler og møll. Da jeg var en lavere jeg likte å ta fri og gå ut Til Wytham Woods nær Oxford for å se hva jeg kunne finne. Så jeg gikk ut en kald vårdag og det var ingen sommerfugler om, eller noen møll, men ut av ingensteds var det en flue – jeg fanget den, satte den i flasken min og så på den. Det første som var åpenbart var at det ikke var en flue, det var en hymenopteran, men da jeg prøvde å identifisere det, kunne jeg ganske enkelt ikke finne ut hva det var. Jeg liker ikke å bli beseiret, så jeg dro Til Hope-Avdelingen I Oxford, og de visste heller ikke hva Det var, og deretter Til Natural History Museum, hvor en kurator fortalte meg at utrolig nok var dette en art som aldri var registrert i England før! Dette var intenst irriterende For Entomologiavdelingen i Oxford fordi professoren på den tiden hadde en stor økologisk studie av alle insekter i disse skogene, og her var en student som nettopp hadde fanget det første han kunne finne, og plukket opp en ny art. Så jeg skrev et par avsnitt som annonserte oppdagelsen, og det var slik jeg kom til å få det papiret.

og fortsatte du interessen for insekter?

Egentlig ikke på en skikkelig vitenskapelig måte, selv om jeg tenker at jeg vil gjerne gå tilbake til det, hovedsakelig fordi fargemønstrene til lepidopterans er så bemerkelsesverdige. Vi vet egentlig nesten ingenting om hvordan fargemønstre dannes – i noen arter. Du vil ikke ha et gen som setter et sted på en vinge, det er en mer komplisert prosess, inkludert diffusjon av molekyler. Jeg tenker at når jeg faktisk går på pensjon, tar jeg det opp, men jeg har ennå ikke kommet til det punktet!

For Et halvt århundre siden startet du dine kjernefysiske overføringseksperimenter, og i dag publiserer laboratoriet ditt fortsatt på det. Hvorfor tror du et så konseptuelt enkelt eksperiment har hatt en så bemerkelsesverdig lang holdbarhet?

da jeg gjorde de tidlige kjernefysiske overføringseksperimentene – og jeg er permanent takknemlig for min veileder, Michael Fischberg, for å sette meg på det arbeidet – var spørsmålet på den tiden om alle celler i kroppen har de samme genene. En måte å bestemme dette på var å ta en kjerne fra en slags celle, sette den inn i egget, og se om den kan utvikle seg. Dette eksperimentet ble oppfattet så langt tilbake som slutten Av det 19. århundre: Det er et papir av En Mann Som heter Rauber som beskriver et eksperiment for å sette en padde kjerne i et froskegg, og sier bare at han ikke fikk et resultat, så det er ikke klart om han gjorde eksperimentet eller ikke!

Uansett, På 1950-tallet Utviklet Briggs Og King, To Amerikanere, teknikken for å transplantere kjernen, Og Fischberg bestemte oss for at Vi skulle prøve Dette I Xenopus. Det var flere svært plagsomme tekniske vanskeligheter som vi til slutt overvant-så mye av flaks som dyktighet – og sluttresultatet var at du kan få i hovedsak normal utvikling ved å ta kjernen til en spesialisert celle, i dette tilfellet en tarmcelle, og transplantere den til et enukleert egg. Det sa klart at de samme genene er tilstede i alle forskjellige typer celler.

og så var det dette gapet på 50 år før Yamanaka utviklet den induserte pluripotente stamcelleteknikken, som virkelig åpnet feltet for nyttig klinisk potensial. Froskeksperimentene (og mye etterfølgende arbeid, inkludert genereringen Av Dolly sauen på 1990-tallet) sa at du kan reversere eller forynge en spesialisert kjerne helt tilbake til begynnelsen igjen, men klinisk oversettelse ble en realistisk mulighet hos mennesker bare når Yamanaka viste at Du ikke behøvde å skaffe menneskelige egg eller embryoer for å lage stamceller. Denne ideen om at du kunne utlede nye celler av en type som begynner med voksne celler av en helt annen type, tydeligvis chimed med vårt arbeid fra et halvt århundre på forhånd, men interessant nok var dette absolutt ikke tydelig da disse tidlige forsøkene ble gjort. ‘Omprogrammering’ var ikke engang målet med forsøkene. Jeg antar at jeg ikke ville få støtte for å gjennomføre disse kjernefysiske overføringseksperimentene i dag, hvis det ikke var for deres relevans for omprogrammering hos mennesker.

så så er spørsmålet hvordan fungerer denne prosessen? Hva ligger til grunn for eggets evne til å forynge en kjerne? Vi var alltid interessert i det spørsmålet, men Det ble stadig mer interessant Med Yamanakas eksperimenter. Og jeg vil påpeke at folk fortsatt ikke vet hvorfor Yamanaka-prosedyren fungerer – selv etter ti år forstår de ikke mekanismen. Så vi tar utsikten, og det er sant at egget gjør en ganske bedre jobb med å reversere differensiering sammenlignet med overuttrykkende transkripsjonsfaktorer, og derfor tror at hvis du visste hva alle eggkomponentene er, og visste hvordan du får dem til å bytte ut med de somatiske, ville Du ikke trenge Yamanaka-faktorene. Det er derfor vi aktivt forfølger mekanismen for omprogrammering av egget, ved hjelp av samme prosedyre som ble gjort for 60 år siden, men med mange nye måter å undersøke det på. For meg eksemplifiserer dette det interessante prinsippet at arbeid som ble gjort på en gang, kan ha en etterfølgende, mye større relevans i lys av senere fremskritt.

vi arbeider aktivt med mekanismen for omprogrammering av egget, ved hjelp av samme prosedyre som ble gjort for 60 år siden, men med mange nye måter å undersøke det på

Og hva er din nåværende forståelse av molekylære mekanismer for omprogrammering av egget?

det er nesten sikkert på grunn av en høy konsentrasjon i egget av kromatinkomponenter, spesielt histoner. Det finnes mange varianter av histoner, når det gjelder hvordan de er modifisert, og ganske mye av vårt siste arbeid har beskrevet histonendringene som pålegges av egget på en innkommende kjerne. Denne kromatinendringen er kanskje det første nøkkelstadiet-det er en spesiell histonvariant tilstede i egg som er svært viktig, og det er sannsynlig at erstatning av voksne kromatinkomponenter med de som er tilstede i egget, er i siste instans det som bidrar til å forårsake endringen.

det er to aspekter ved dette problemet. En er hvordan bruker egget komponentene til å erstatte de av den somatiske kjernen, og så forynge det? Den andre er hvorfor fungerer ikke omprogrammering perfekt? Jeg liker å illustrere det slik: det er en kamp mellom egget, prøver å slå alt tilbake til en embryonal tilstand, og den somatiske kjernen, som er designet for å være akkurat det motsatte-det er ment å ikke forandre seg – De fleste av våre celler endres ikke, og det er ganske viktig at cellene er ekstraordinært stabile. Så egget prøver å overstyre kjernen, og kjernen prøver å motstå det; det er de to komplementære delene av vårt forskningsprosjekt for øyeblikket.

for å utfylle dette ser vi også på endringene som skjer i en sædkjerne som gjør den så bemerkelsesverdig mottakelig for omprogrammering; til slutt vil vi gjerne konvertere den somatiske kjernen til samme tilstand som sæden, og deretter skal omprogrammering fungere veldig bra.

mens jeg tror de fleste lesere vil være kjent med dine omprogrammeringseksperimenter, vil jeg gjerne diskutere noe av ditt andre arbeid. I en serie papirer på 1970-tallet studerte du oversettelsen av injisert RNA i froskeocytter: kan du fortelle oss litt om dette arbeidet?

eksperimentet som appellerte til meg enormt på den tiden, og fortsatt gjør, er å injisere messenger RNA (mRNA) i egg. Jeg gjorde dette arbeidet da folk, spesielt Hubert Chantrenne I Belgia, først hadde isolert mRNA. Jeg var en god venn Av En fantastisk mann Som heter Jean Brachet, og fortalte ham at det jeg virkelig vil gjøre er å transplantere ikke kjerner, men mRNA i egg. Han ga meg en introduksjon Til Chantrenne, som gjorde rabbit globin RNA og ga oss noen, takket Være Brachet. Ting var kjent for å være ekstremt rnase sensitive, så du måtte nesten ta et bad i kromsyre før du rørte noe! Nå hadde jeg foreslått at eksperimentet som et tilskudd det ville ha blitt avvist fordi egget var kjent for å være full av ribonukleases: å sette sensitive mRNA i et ribonukleic miljø ville gi ingen mening. Likevel virket det, og forbausende bra – globin-meldingen gikk inn i egg, og da eggene hadde blitt til tadpoles, var det fortsatt kanin globin som ble laget. Nesten sikkert årsaken til suksessen er at mikroinjeksjon ikke åpner lysosomene, hvor ribonukleasene er partisjonert. Så det er et annet interessant prinsipp: når noen forteller deg at noe ikke vil fungere, er det mye bedre å prøve det enn å ta sitt ord for det. Og mRNA injeksjon har vist seg å være en svært nyttig tilnærming for alle slags spørsmål. DISSE rna-eksperimentene var virkelig et derivat av de teknologiske resultatene av kjernefysisk overføring – hvis det fungerer for kjerner, hva mer kan du overføre? Eddy De Robertis og jeg hadde til og med et papir som kalte Xenopus-egget et levende reagensrør.

du var også interessert i induksjonsprosessen, og identifiserte en fellesskapseffekt i induksjonen Av Xenopus mesodermen. Hva er grunnlaget for denne effekten?

i mange tiår hadde folk transplantert vev-ta et stykke vev og graft det på en annen vert. Men vevet er åpenbart sammensatt av mange celler, som kanskje ikke alle er de samme, og for meg var det alltid ønskelig å gjøre en enkeltcelletransplantasjon. Og så gjorde jeg mange av dem, flyttet enkle stamceller fra en del av embryoet til et annet, men jeg kunne aldri få det til å fungere – cellene døde alltid. Det må ha vært noen grunn til at du kan lykkes transplantere flere celler, men ikke enkeltceller. Det førte meg til å utføre injeksjoner av mindre og mindre antall celler. Det viste seg at transplanterte celler frigjør utskilte molekyler – signalproteiner for eksempel – som er nødvendige for at de skal gjøre noe i verten. En enkelt celle har problemer med å gjøre mye med det den utskiller – konsentrasjonen er for lav – men flere celler vil bygge opp en høy nok konsentrasjon til å faktisk fungere. Denne ‘fellesskapseffekten’ er noe analog med quorum sensing identifisert i bakterier.

Hva er ditt perspektiv på hvor utviklingsbiologi som felt er i dag? Hva er hullene i vår forståelse, og hva må vi gjøre for å fylle hullene?

mitt eget syn på utvikling er at man må forsøke å begrense ting til enkeltenheter, enten det er en celle eller en kjerne eller et molekyl, og jeg blir ofte latterliggjort fordi jeg alltid spør folk hvilken konsentrasjon deres molekyl er på, og de vil si at det ikke betyr noe.

jeg vil si at konsentrasjon og tid er de to kritiske tingene i utviklingen. Du trenger å vite konsentrasjonen, og du trenger å vite hvor lenge det må være der for å gjøre en forskjell – fordi for celler kan en bestemt konsentrasjon av et molekyl i noen sekunder ikke være det samme som konsentrasjonen i 10 minutter. Så jeg ville ha den oppfatning at det vi egentlig mangler i utviklingsbiologi for øyeblikket, er evnen til å bestemme konsentrasjonen av proteiner, analog med måling av nukleinsyrer ved BRUK AV PCR.

i min egen erfaring ble jeg involvert i eksperimenter på et protein kalt Activin, ET tgf-β molekyl. Ganske utrolig-og jeg liker fortsatt dette eksperimentet – du kan ta blastula-celler, helt dissociere dem i suspensjon – og deretter legge Til Aktivin ved en kjent konsentrasjon for en kjent tid. Deretter vasker du cellene og lar dem reaggregere og spør hvordan de skiller seg ut. Det viste seg at utfallet – om disse cellene gjorde ektoderm, mesoderm eller endoderm-avhenger ikke bare av Mengden Aktivin, men også på tiden du badet cellene i den. Det var et interessant prinsipp at konsentrasjon og tid kan ha helt forskjellige effekter avhengig av hvilken du endrer, og hvor mye.

men for å virkelig forstå fantastiske fenomener som dette in vivo, å vite at konsentrasjonen av proteiner virkelig kommer til å være viktig, og jeg tror vi mangler det helt for øyeblikket. I fremtiden vil vi gradvis jobbe med enkeltceller, kjente konsentrasjoner, kjente mengder tid, og da kan vi få en forståelse av hva som skjer i disse differensieringshendelsene.

Konsentrasjon og tid er de to kritiske tingene i utviklingen

ditt arbeid vil trolig være mest klinisk innflytelsesrik innen celleutskifting – hva synes du om dagens utfordringer og prospekter?

jeg tror utsiktene for celleutskifting er veldig gode, men vitenskapelig fremgang kan bli hindret av andre ting. Eksemplet jeg ofte bruker er aldersrelatert makuladegenerasjon, hvor fotoreceptorene dør og så blir du blind. Disse fotoreceptorene støttes av retinale pigmenterte epitelceller, og forskere i London og andre steder kan bruke Yamanaka-prosedyren til å lage tynne lag av epitelceller, og deretter sette dem inn i øyet ved en prosess som ikke er mer komplisert enn linseutskifting. Når jeg snakker om dette, folk kommer bort til meg og spør når de kan få det gjort. Svaret er at de ikke har lov til, og grunnen etter min mening går tilbake til slutt til juridiske spørsmål. Hvis noe går galt, vil advokatene kjempe for store mengder kompensasjon. Hvis du gjør prosedyren hundre ganger, og det går galt en gang-nittini mennesker vil få enormt i å ikke gå blind, men man vil få en så massiv økonomisk pris som den medisinske profesjon vil viker unna det. Jeg tror dette er en reell utfordring for feltet-motstanden til medisinsk yrke på grunn av potensielle juridiske og økonomiske konsekvenser.

du har tidligere snakket om viktigheten av veiledningen Din PhD veileder, Michael Fischberg, og mange av dine mentees har snakket om deg som en stor mentor. Hva er Gurdon stil av lederskap?

vel, jeg ville være svært selvkritisk her – jeg setter meg ikke ned med alle en time i uken for å gå gjennom resultatene, jeg venter bare til jeg ser dem over kaffe og spør hvordan ting går. Så jeg må være en veldig dårlig mentor i den forstand at jeg ikke gjør en vanlig og metodisk kontroll av ting. Men jeg liker å tro at folk vil få noe bare fra vanlig samtale. Noen Som Doug Melton var en virkelig fantastisk kollega, men det var gjennom sin egen evne – jeg kan ikke tenke hva han fikk fra meg! Jeg prøver bare å overtale folk som kommer inn til laboratoriet mitt for å jobbe med et verdifullt prosjekt, og så la dem nyte det.

Jeg bør bare kommentere At Michael Fischberg virkelig var en bemerkelsesverdig og sjenerøs mentor. Han satte meg på dette atomoverføringsarbeidet, fortalte meg at jeg skulle prøve alt jeg ville, og var ekstremt støttende. Det aller første papiret om atomoverføring-han gjorde ikke forsøkene – men han var forfatter på det, og med rette. Men etter det, nesten til min forlegenhet, sa han ‘du tar endodermcellene, jeg tar resten’. Og så var han ikke forfatter på de videre papirene – det var bemerkelsesverdig sjenerøst, egentlig.

jeg hadde planlagt å spørre om du fortsatt er koblet til labbenken, men jeg fikk svaret mitt da jeg kom til kontoret ditt i dag da du skiftet media for En gruppe Xenopus-egg. Er det viktig for deg å opprettholde denne forbindelsen?

jeg har alltid opprettholdt laboratoriearbeidet mitt, selv når jeg også gjorde andre ting, og fortsatt underviser i kjernefysisk overføring til mine kolleger. Denne forbindelsen til benken er selvfølgelig ikke realistisk for alle, men jeg liker å tro at ved å gjøre det oppdager du noen ganger ting som kanskje ikke er åpenbare. Det er ikke noe poeng i MEG å bruke PCR-maskiner eller den slags ting, og en av mine kolleger for øyeblikket kjører en western blot for meg. Men laboratoriearbeidet jeg gjør nå er mer avhengig av å prøve å finne måter å få disse cellene til å gjøre det jeg vil at de skal gjøre – og dette er noe jeg vet godt.

Har Nobelprisen forandret livet ditt betydelig?

vel ja, i den forstand at jeg får en latterlig mengde invitasjoner, som kjører nå på rundt 200 per år. Du kan ikke begynne å håndtere det – jeg reiser mindre enn jeg pleide å, og jeg er ganske selektiv om hva jeg aksepterer. Jeg får mange invitasjoner ikke for mitt vitenskapelige bidrag, men heller for min skolerapport, der min biologimester skrev at jeg ikke ville ha sjanse til å lykkes som forsker, og som er innrammet over skrivebordet mitt. Denne historien gjorde også et stort inntrykk.

det er også anerkjennelse av publikum. Kort Tid etter At Nobelprisen ble gjort kjent, var jeg tilfeldigvis i Sør-Korea. Vandre langs gaten, noen stoppet meg og spurte Om Jeg Var Dr Gurdon, og fortalte meg mitt bilde var i avisen. Det var ganske bemerkelsesverdig egentlig, dekning som prisen fikk. Det er også åpenbart fint for folk å sette pris på arbeidet mitt, Og Yamanaka, og at folk snakket om omprogrammering.

Er Det Noe Som Utviklingslesere vil bli overrasket over å finne ut om deg?

jeg tar den oppfatning at det er viktig å holde rimelig passform og sunn. Jeg har alltid hatt interesse for ulike sportsaktiviteter, spesielt ski, skøyter og squash, som var mine store aktiviteter, selv om jeg de siste årene har vendt seg til tennis fra squash.

Men jeg antar at det som kan overraske leserne er at jeg er en komplett ikke-intellektuell. Jeg leser ikke bøker, jeg hater å lese, og jeg går heller ikke på teater. Hvis jeg blir spurt hvorfor jeg ikke liker å lese, sier jeg at det tar lang tid, det er mye lettere å snakke med noen som har lest boken og be om bunnlinjen! Jeg er ikke interessert i fiksjon, det er bare ikke for meg. Så jeg er virkelig den ultimate ikke-intellektuelle.