John Gurdonin Haastattelu / Development

ensimmäinen tutkielmasi julkaistiin vuonna 1954, eikä se koskenut embryologiaa vaan entomologiaa. Miten se tapahtui?

No, että varhainen paperi julkaistiin Entomologist ’ s Monthly Magazine. Koko varhaisen elämäni ajan olin todella kiinnostunut hyönteisistä ja käytin perhosten ja koirien keräämiseen. Kun olin perustutkintoa pidin ottaa aikaa pois ja mennä ulos Wytham Woods lähellä Oxford nähdä, mitä voisin löytää. Joten menin ulos eräänä kylmänä kevätpäivänä, eikä siellä ollut perhosia eikä koita, mutta tyhjästä oli Kärpänen – otin sen kiinni, laitoin sen pullooni ja katsoin sitä. Ensimmäinen asia, joka oli selvää oli, että se ei ollut Kärpänen, se oli hymenopteran, mutta kun yritin tunnistaa sen en yksinkertaisesti voinut selvittää, mikä se oli. En pidä siitä, että minut voitetaan, joten menin Oxfordin Hope-osastolle, eivätkä hekään tienneet, mikä se oli, ja sitten Natural History Museumiin, jossa kuraattori kertoi minulle, että ihmeellistä Kyllä, Tämä on laji, jota ei ole koskaan ennen kirjattu Englannissa! Tämä oli erittäin ärsyttävää entomologian laitos Oxford, koska professori tuolloin oli suuri ekologinen tutkimus kaikki hyönteiset noissa metsissä, ja tässä oli opiskelija, joka oli juuri kiinni ensimmäinen asia hän voisi löytää, ja poimi uuden lajin. Kirjoitin pari kappaletta, joissa ilmoitin löydöstä, ja sitä kautta sain sen paperin.

ja jatkoitko kiinnostustasi hyönteisiin?

ei oikeastaan varsinaisella tieteellisellä tavalla, vaikka mietin koko ajan, että haluaisin palata siihen, lähinnä siksi, että lepidopteraanien värikuviot ovat niin merkittäviä. Emme oikeastaan tiedä juuri mitään siitä, miten värikuviot muodostuvat – missään lajissa. Sinulla ei ole geeniä, joka laittaa täplän toiseen siipeen, se on monimutkaisempi prosessi, mukaan lukien molekyylien diffuusio. Mietin koko ajan, että kun oikeasti jään eläkkeelle, otan sen esille, mutta en ole vielä päässyt siihen pisteeseen!

puoli vuosisataa sitten aloititte ydinkokeenne, ja tänään laboratorionne julkaisee sitä edelleen. Miksi luulet, että näin yksinkertaisella kokeella on ollut niin huomattavan pitkä säilyvyys?

kun tein noita varhaisia ydinkokeita – ja olen ikuisesti kiitollinen esimiehelleni Michael Fischbergille siitä, että hän laittoi minut tähän työhön – kysymys tuolloin kuului, onko kaikilla kehon soluilla samat geenit. Yksi tapa selvittää tämä oli ottaa Tuma yhdenlaisesta solusta, laittaa se munasoluun ja katsoa, voiko se kehittyä. Tämä koe sai alkunsa jo 1800-luvun lopulla: Rauber-niminen mies on kirjoittanut tutkielman, jossa hän kuvailee koetta, jossa sammakon ytimeen laitetaan sammakon muna, ja sanoo vain, ettei hän saanut tulosta, joten ei ole selvää, tekikö hän kokeen vai ei!

kuitenkin 1950-luvulla Briggs ja King, kaksi amerikkalaista, kehittivät tuman siirtotekniikan, ja Fischberg päätti, että tätä pitäisi kokeilla Xenopuksessa. Oli useita erittäin hankalia teknisiä vaikeuksia, jotka lopulta voitimme – yhtä paljon onnea kuin taitoa – ja lopputulos oli, että voit saada pohjimmiltaan normaalin kehityksen ottamalla tuman erikoistuneen solun, tässä tapauksessa suoliston solu, ja siirtämällä sen enukleated muna. Tämä sanoi selvästi, että samat geenit ovat läsnä kaikissa erityyppisissä soluissa.

ja sitten oli tämä 50 vuoden aukko ennen kuin Yamanaka kehitti indusoidun pluripotentin kantasolutekniikan, joka todella avasi kentän hyödylliselle kliiniselle potentiaalille. Sammakkokokeet (ja monet myöhemmät työt, mukaan lukien Dolly-lampaan sukupolvi 1990-luvulla) sanoivat, että erikoistuneen tuman voi kääntää tai nuorentaa takaisin alkuun uudelleen, mutta kliininen käännös tuli realistinen mahdollisuus ihmisillä vasta, kun Yamanaka osoitti, että sinun ei tarvitse hankkia ihmisen munia tai alkioita kantasolujen valmistamiseksi. Tämä ajatus siitä, että voisi saada yhdenlaisia uusia soluja, alkaen täysin toisenlaisista aikuisista soluista, on ilmiselvästi työstämme puoli vuosisataa aikaisemmin, mutta mielenkiintoista kyllä, tämä ei ollut missään tapauksessa ilmeistä, kun näitä varhaisia kokeita tehtiin. Uudelleenohjelmointi ei ollut edes kokeiden tavoite. En varmaankaan saisi tukea näiden ydinkokeiden jatkamiselle tänään, elleivät ne olisi merkityksellisiä ihmisten uudelleenohjelmoinnin kannalta.

joten kysymys kuuluu, miten tämä prosessi toimii? Mikä on munan kyky nuorentaa tumaa? Se kysymys kiinnosti meitä aina, mutta Yamanakan kokeiden myötä siitä tuli yhä kiinnostavampi. Ja haluan huomauttaa, että ihmiset eivät vieläkään oikein tiedä, miksi Yamanaka-menettely toimii – edes kymmenen vuoden jälkeen he eivät oikein ymmärrä mekanismia. Joten olemme sitä mieltä, ja se on totta, että muna tekee hieman parempaa työtä eriytymisen kumoamisessa verrattuna yliekspressoiviin transkriptiotekijöihin, ja siksi ajattelemme, että jos tietäisit mitä kaikki munasolun komponentit ovat, ja osaisit saada ne vaihtoon somaattisten kanssa, et tarvitsisi Yamanakan tekijöitä. Siksi pyrimme aktiivisesti siihen mekanismiin, että egg ohjelmoisi ohjelmansa uudelleen samalla menettelyllä kuin 60 vuotta sitten, mutta paljon uusia tapoja tutkia sitä. Minusta tämä on esimerkki siitä mielenkiintoisesta periaatteesta, että yhdellä kertaa tehdyllä työllä voi olla myöhemmin paljon suurempi merkitys myöhempien edistysaskelten valossa.

tutkimme aktiivisesti munan uudelleenohjelmoinnin mekanismia, käyttäen samaa menettelyä kuin 60 vuotta sitten, mutta paljon uusia tapoja tutkia sitä

ja mikä on nykyinen käsityksenne munan uudelleenohjelmoinnin molekyylimekanismeista?

se johtuu melko varmasti kromatiinikomponenttien, erityisesti histonien, suuresta pitoisuudesta munasolussa. Histoneista on olemassa lukuisia muunnoksia, mitä tulee niiden muunteluun, ja melko suuri osa viimeaikaisista töistämme on kuvaillut histonimuutoksia, joita muna aiheuttaa tulevalle tumalle. Tämä kromatiinimuutos on ehkä ensimmäinen avainvaihe-munissa on tietty histonimuunnos, joka on erittäin tärkeä, ja on todennäköistä, että aikuisten kromatiinikomponenttien korvaaminen munassa olevilla on lopulta se, mikä auttaa aiheuttamaan muutoksen.

tähän ongelmaan liittyy kaksi näkökohtaa. Yksi on se, miten muna käyttää aineosiaan somaattisen tuman osien korvaamiseen ja siten nuorentaa sitä? Toinen on, miksi uudelleenohjelmointi ei toimi täydellisesti? Haluan havainnollistaa asiaa näin: on taistelu munasolun, joka yrittää muuttaa kaiken takaisin alkioksi, ja somaattisen tuman välillä, joka on suunniteltu olemaan täsmälleen päinvastainen – sen ei ole tarkoitus muuttua. Suurin osa soluistamme ei muutu, ja on tärkeää, että solut ovat poikkeuksellisen vakaita. Muna yrittää kukistaa tuman, ja Tuma yrittää vastustaa sitä.; nämä ovat kaksi täydentävää osaa tutkimushankkeessamme tällä hetkellä.

tämän täydentämiseksi tarkastelemme myös siittiöiden tumassa tapahtuvia muutoksia, jotka tekevät siitä huomattavan vastaanottavan uudelleenohjelmoinnille; lopulta haluaisimme muuntaa somaattisen tuman samaan tilaan kuin siittiöt, ja uudelleenohjelmoinnin pitäisi toimia erittäin hyvin.

vaikka uskon, että useimmat lukijat tuntevat uudelleenohjelmointikokeilusi, haluaisin keskustella joistakin muista töistäsi. 1970-luvulla tutkit ruiskutetun RNA: n kääntämistä sammakon varhaismunasoluissa.: Voitteko kertoa meille hieman tästä työstä?

koe, joka vetosi minuun suunnattomasti siihen aikaan ja vetoaa edelleen, on lähetti-RNA: n (mRNA) ruiskuttaminen muniin. Tein tätä työtä, kun ihmiset, erityisesti belgialainen Hubert Chantrenne, olivat ensin eristäneet mRNA: n. Olin Jean Brachet-nimisen Ihanan Miehen hyvä ystävä ja Kerroin hänelle, että haluaisin todella siirtää ytimien sijaan mRNA: ta muniin. Hän esitteli minulle chantrennen, joka teki rabbit globin RNA: ta, ja antoi sitä meille, Kiitos Brachetin. Aine oli tunnetusti erittäin Rnaasiherkkä, joten melkein piti kylpeä kromihapossa ennen kuin koskit mihinkään! Jos olisin nyt ehdottanut tätä koetta apurahana, se olisi hylätty, koska munasolun tiedettiin olevan täynnä ribonukleaaseja: herkän mRNA: n laittamisessa ribonukleiin ei olisi mitään järkeä. Siitä huolimatta se toimi, ja hämmästyttävän hyvin – globin-sanoma meni muniin, ja kun munat olivat muuttuneet nuijapäiksi, oli vielä kaniglobinia tehty. Lähes varmasti syynä onnistumiseen on se, että mikroinjektio ei avaa lysosomeja, joissa ribonukleaasit ovat jakautuneet. On siis toinenkin mielenkiintoinen periaate: Kun joku sanoo, että jokin ei toimi, on paljon parempi kokeilla sitä kuin uskoa sanaansa. Ja mRNA injection on osoittautunut erittäin hyödylliseksi lähestymistavaksi kaikenlaisiin kysymyksiin. Nämä RNA-kokeet olivat todellisuudessa johdannaisia ydinsiirron teknologisista tuloksista-jos se toimii ytimille, mitä muuta voi siirtää? Eddy de Robertis ja minä jopa kirjoitimme Xenopus-munan eläväksi koeputkeksi.

olit myös kiinnostunut induktioprosessista ja tunnistit ”yhteisövaikutuksen” Xenopus mesodermin induktiossa. Mihin tämä vaikutus perustuu?

monien vuosikymmenten ajan ihmiset olivat siirtäneet kudosta – ottaneet palan kudosta ja siirtäneet sen toiseen isäntään. Mutta kudos koostuu ilmeisesti monista soluista, jotka eivät välttämättä ole kaikki samanlaisia, ja minulle oli aina suotavaa tehdä yksisolusiirto. Niinpä tein paljon niitä siirtäen yksittäisiä kantasoluja alkion osasta toiseen, mutta en koskaan saanut sitä toimimaan – solut kuolivat aina. On täytynyt olla jokin syy, miksi voit onnistuneesti siirtää useita soluja, mutta ei yksittäisiä soluja. Se sai minut tekemään pistoksia yhä pienemmistä solumääristä. Kävi ilmi, että siirretyt solut vapauttavat erittyviä molekyylejä – esimerkiksi valkuaisaineita – joita ne tarvitsevat voidakseen tehdä isännässä mitä tahansa. Yksittäisellä solulla on vaikeuksia tehdä paljonkaan sillä, mitä se erittää – pitoisuus on liian alhainen – mutta useiden solujen pitoisuus kasvaa niin suureksi, että ne voivat todella toimia. Tämä ”yhteisövaikutus” on jossain määrin analoginen bakteereissa havaitun päätösvaltaisuuden aistimisen kanssa.

mikä on sinun näkökulmasi siihen, missä kehitysbiologia Alana nykyään on? Mitä aukkoja ymmärryksessämme on, ja mitä meidän on tehtävä täyttääksemme ne?

oma näkemykseni kehityksestä on, että asioita on yritettävä rajata yksittäisiin kokonaisuuksiin, oli se sitten solu, Tuma tai molekyyli, ja minua usein pilkataan, koska kysyn aina ihmisiltä, missä pitoisuudessa heidän molekyylinsä on, ja he sanovat, ettei sillä ole väliä.

sanoisin, että keskittyminen ja aika ovat kaksi kriittistä asiaa kehityksessä. Sinun on tiedettävä pitoisuus, ja sinun on tiedettävä, kuinka kauan sen on oltava siellä, jotta se vaikuttaa – koska soluille molekyylin tietty pitoisuus muutaman sekunnin ajan ei välttämättä ole sama kuin kyseinen pitoisuus 10 minuutin ajan. Olen siis sitä mieltä, että kehitysbiologiasta puuttuu tällä hetkellä kyky määrittää proteiinien pitoisuus, mikä on verrattavissa nukleiinihappojen mittaamiseen PCR: llä.

oman kokemukseni mukaan osallistuin kokeisiin aktiviini-nimisellä proteiinilla, TGF-β-molekyylillä. Melko hämmästyttävää – ja pidän edelleen tästä kokeesta-voit ottaa blastula-soluja, hajottaa ne täysin suspensiossa ja lisätä sitten Activinia tunnetulla pitoisuudella tunnetun ajan. Sitten pestään solut ja annetaan niiden reagoida ja kysytään, miten ne erilaistuvat. Kävi ilmi, että tulos – muodostuivatko nämä solut ektodermin, mesodermin vai endodermin – riippui paitsi Aktiviinin määrästä myös siitä, milloin kylvet solut siinä. Se oli mielenkiintoinen periaate, että keskittymisellä ja ajalla voi olla täysin erilaisia vaikutuksia riippuen siitä, kumpaa muutat ja kuinka paljon.

mutta tämän kaltaisten hämmästyttävien ilmiöiden ymmärtämiseksi in vivo, proteiinien konsentraation tietäminen on todella tärkeää, ja mielestäni meiltä puuttuu se täysin tällä hetkellä. Tulevaisuudessa työskentelemme vähitellen yksisoluilla, tunnetuilla konsentraatioilla, tunnetuilla ajanmäärillä, ja sitten voimme päästä yhteisymmärrykseen siitä, mitä näissä erilaistumistapahtumissa tapahtuu.

keskittyminen ja aika ovat kaksi kriittistä asiaa kehityksessä

työsi on todennäköisesti kliinisesti vaikuttavin solujen korvaamisen alalla – mitä mieltä olet nykyisistä haasteista ja tulevaisuudennäkymistä?

uskon, että mahdollisuudet solujen korvaamiseen ovat erittäin hyvät, mutta tieteen kehitystä saattavat haitata muut asiat. Käytän usein esimerkkinä silmänpohjan ikärappeumaa,jossa fotoreseptorit kuolevat ja sokeutuu. Näitä fotoreseptoreita tukevat verkkokalvon pigmentoituneet epiteelisolut, ja tutkijat Lontoossa ja muualla voivat käyttää Yamanaka-menetelmää tehdäkseen epiteelisoluista ohuita kerroksia ja sitten lisätä ne silmään prosessilla, joka ei ole sen monimutkaisempi kuin linssin korvaaminen. Aina kun puhun tästä, ihmiset tulevat kysymään, milloin he saavat sen tehtyä. Vastaus on, että niitä ei sallita, ja syy on mielestäni viime kädessä oikeudellisissa kysymyksissä. Jos jokin menee pieleen, asianajajat taistelevat valtavista korvaussummista. Jos teet menettelyn sata kertaa, ja se menee pieleen kerran-yhdeksänkymmentäyhdeksän ihmiset saavat valtavasti ei sokeutua, mutta yksi saa niin massiivinen taloudellinen palkinto, että lääkärikunta kaihtaa sitä. Mielestäni tämä on todellinen haaste alalle – lääkärikunnan vastustus mahdollisten oikeudellisten ja taloudellisten seurausten vuoksi.

olet aiemmin puhunut ohjauksen tärkeydestä Tohtoriohjaajasi Michael Fischberg, ja monet mentoreistasi ovat puhuneet sinusta suurena mentorina. Mikä on Gurdonin johtamistyyli?

no, olisin tässä hyvin itsekriittinen – en istu kaikkien kanssa tunniksi viikossa käymään läpi heidän tuloksiaan, odotan vain kunnes näen heidät kahvilla ja kysyn, miten menee. Joten minun täytyy olla hirveän huono mentori siinä mielessä, että en oikeastaan tee säännöllistä ja järjestelmällistä tarkistusta asioista. Mutta haluan ajatella, että ihmiset saavat jotain ihan tavallisesta keskustelusta. Joku Doug Meltonin kaltainen oli todella fantastinen kollega,mutta se johtui hänen omista kyvyistään – en voi ajatella, mitä hän sai minulta! Yritän vain suostutella ihmisiä, jotka tulevat laboratoriooni työskentelemään arvokkaan projektin parissa, ja sitten annan heidän nauttia siitä.

haluaisin vain huomauttaa, että Michael Fischberg oli todella merkittävä ja antelias mentori. Hän laittoi minut tähän ydinenergian siirtotyöhön ja sanoi, että minun pitäisi yrittää mitä haluan, ja oli erittäin kannustava. Aivan ensimmäinen tutkielma ydinenergian siirrosta-hän ei tehnyt kokeita, mutta hän oli sen kirjoittaja, ja aivan oikein. Mutta sen jälkeen, melkein häpeäkseni, hän sanoi: ”Ota sinä endodermin solut, minä otan loput”. Joten hän ei ollut kirjailija jatkolehdissä – se oli todella anteliasta.

aioin kysyä, oletko vielä yhteydessä laboratorion penkkiin, mutta sain vastaukseni, kun saavuin toimistoosi tänään, kun olit vaihtamassa mediaa erää Xenopus-munia varten. Onko sinulle tärkeää säilyttää tämä yhteys?

olen aina ylläpitänyt laboratoriotyöskentelyäni, silloinkin kun tein muutakin, ja edelleen opetan ydinvoiman siirtoa kollegoilleni. Tämä yhteys penkkiin ei tietenkään ole realistinen kaikille, mutta tykkään ajatella, että sitä tekemällä löytää joskus asioita, jotka eivät välttämättä ole itsestään selviä. Ei ole mitään järkeä käyttää PCR-koneita tai sen sellaista, ja yksi kollegoistani tällä hetkellä pyörittää minulle western blotia. Mutta nyt tekemäni laboratoriotyö on riippuvaisempaa siitä, että yritän löytää tapoja saada nämä solut tekemään sitä, mitä haluan niiden tekevän – ja tämän tiedän hyvin.

onko Nobel-palkinto muuttanut elämääsi tuntuvasti?

No kyllä siinä mielessä, että saan naurettavan määrän kutsuja, joka pyörii nyt noin 200 vuodessa. Et voi alkaa käsitellä sitä – matkustan vähemmän kuin ennen, ja olen melko valikoiva sen suhteen, mitä hyväksyn. Saan paljon kutsuja ei minun tieteellinen panos, vaan minun koulun raportti, jossa minun biologian maisteri kirjoitti, että minulla ei olisi mitään mahdollisuuksia menestyä kuin tiedemies, ja joka on kehystetty yläpuolella pöytäni. Tuokin tarina teki ilmeisesti suuren vaikutuksen.

on myös yleisön tunnustus. Hyvin pian Nobel-palkinnon julkistamisen jälkeen satuin olemaan Etelä-Koreassa. Kävellessäni kadulla joku pysäytti minut ja kysyi, olenko tohtori Gurdon, ja kertoi kuvani olevan lehdessä. Palkinnon saama uutisointi oli todella merkittävää. On myös tietysti mukavaa, että ihmiset arvostavat minun ja Yamanakan työtä ja sitä, että ihmiset puhuivat uudelleenohjelmoinnista.

onko mitään, mitä kehityksen lukijat yllättyisivät sinusta?

olen sitä mieltä, että on tärkeää pysyä kohtuullisen hyvässä kunnossa ja terveenä. Olen aina pitänyt kiinnostusta eri urheilutoimintaan, varsinkin hiihto, luistelu ja squash, jotka olivat minun tärkein toiminta, vaikka olen kääntynyt viime vuosina tennis squash.

mutta lukijoille saattaa yllättää se, että olen täysin epä-älyllinen. En vain lue kirjoja, vihaan lukemista, enkä käy teatterissakaan. Jos minulta kysytään, miksi en nauti lukemisesta, vastaan, että se kestää kauan, on paljon helpompi puhua jollekin, joka on lukenut kirjan ja kysyä pohja! En ole kiinnostunut fiktiosta, se ei vain ole minua varten. Joten olen todella äärimmäinen ei-intellektuelli.