Un interviu cu John Gurdon / dezvoltare

prima dvs. lucrare a fost publicată în 1954 și nu se referea la embriologie, ci la entomologie. Cum s-a ajuns la asta?

Ei bine, acea lucrare timpurie a fost publicată în revista lunară a entomologului. De-a lungul vieții mele timpurii, Am fost cu adevărat interesat de insecte și obișnuiam să colectez fluturi și molii. Când am fost un student mi-a plăcut să ia timp liber și du-te la Wytham Woods lângă Oxford pentru a vedea ce am putut găsi. Așa că am ieșit într – o zi rece de primăvară și nu erau fluturi, nici molii, dar, de nicăieri, era o muscă-am prins-o, am pus-o în sticlă și am aruncat o privire. Primul lucru care a fost evident a fost că nu era o muscă, era un himenopteran, dar când am încercat să o identific, pur și simplu nu am putut să-mi dau seama ce era. Nu-mi place să fiu înfrânt, așa că m-am dus la Departamentul Hope din Oxford și nici ei nu știau ce este, apoi la Muzeul de Istorie Naturală, unde un curator mi-a spus că, destul de uimitor, aceasta a fost o specie care nu a mai fost înregistrată niciodată în Anglia! Acest lucru a fost extrem de iritant pentru Departamentul de Entomologie din Oxford, deoarece profesorul de la acea vreme a avut un studiu ecologic major al tuturor insectelor din acele păduri, și aici era un student care tocmai a prins primul lucru pe care l-a putut găsi și a luat o nouă specie. Așa că am scris câteva paragrafe anunțând descoperirea, și așa am ajuns să am acea lucrare.

și ți-ai păstrat interesul pentru insecte?

nu într-un mod științific adecvat, deși mă tot gândesc că aș vrea să mă întorc la asta, în principal pentru că modelele de culoare ale lepidopterelor sunt atât de remarcabile. Nu știm aproape nimic despre modul în care se formează modelele de culoare – la orice specie. Nu veți avea o genă care să pună un punct pe o aripă, este un proces mai complicat, inclusiv difuzarea moleculelor. Mă tot gândesc că atunci când mă voi retrage, voi lua asta, dar încă nu am ajuns la acel punct!

Acum o jumătate de secol ați început experimentele de transfer nuclear, iar astăzi laboratorul dvs. încă publică pe el. De ce credeți că un astfel de experiment conceptual simplu a avut o durată de valabilitate atât de remarcabil de lungă?

când făceam acele experimente timpurii de transfer nuclear – și îi sunt permanent recunoscător supraveghetorului meu, Michael Fischberg, pentru că m-a pus pe acea muncă-întrebarea la acea vreme era dacă toate celulele din corp au aceleași gene. O modalitate de a determina acest lucru a fost să luăm un nucleu dintr-un fel de celulă, să-l punem în ou și să vedem dacă se poate dezvolta. Acest experiment a fost conceput încă de la sfârșitul secolului 19: există o lucrare a unui om pe nume Rauber care descrie un experiment de a pune un nucleu de broască într-un ou de broască și pur și simplu spune că nu a obținut un rezultat, deci nu este clar dacă a făcut experimentul sau nu!

oricum, în anii 1950 Briggs și King, doi americani, au dezvoltat tehnica transplantului nucleului, iar Fischberg a decis că ar trebui să încercăm acest lucru în Xenopus. Au existat câteva dificultăți tehnice foarte dificile pe care le – am depășit în cele din urmă – la fel de mult prin noroc ca și prin pricepere-și rezultatul final a fost că puteți obține o dezvoltare esențială normală luând nucleul unei celule specializate, în acest caz o celulă intestinală, și transplantându-l într-un ou enucleat. Asta a spus clar că aceleași gene sunt prezente în toate tipurile diferite de celule.

și apoi a existat acest decalaj de 50 de ani înainte ca Yamanaka să dezvolte tehnica indusă de celule stem pluripotente, care a deschis cu adevărat câmpul Către un potențial clinic util. Experimentele cu broaște (și multe lucrări ulterioare, inclusiv generarea oilor Dolly în anii 1990) au spus că puteți inversa sau întineri un nucleu specializat chiar de la început, dar traducerea clinică a devenit o posibilitate realistă la oameni numai atunci când Yamanaka a arătat că nu este nevoie să obțineți ouă umane sau embrioni pentru a produce celule stem. Această idee că am putea obține celule noi de un fel începând cu celule adulte de un fel complet diferit, evident, a fost chimizată cu munca noastră de la o jumătate de secol înainte, dar, destul de interesant, acest lucru nu a fost absolut evident când s-au făcut aceste experimente timpurii. Reprogramarea nu a fost nici măcar scopul experimentelor. Îmi imaginez că nu aș primi sprijin pentru desfășurarea acestor experimente de transfer nuclear astăzi dacă nu ar fi relevanța lor pentru reprogramarea la oameni.

deci, atunci întrebarea este cum funcționează acest proces? Ce stă la baza capacității oului de a întineri un nucleu? Am fost întotdeauna interesați de această întrebare, dar a devenit din ce în ce mai interesantă cu experimentele lui Yamanaka. Și aș sublinia că oamenii încă nu știu cu adevărat de ce funcționează procedura Yamanaka – chiar și după zece ani, ei nu înțeleg cu adevărat mecanismul. Deci, considerăm punctul de vedere, și este adevărat, că oul face o treabă mai bună de a inversa diferențierea în comparație cu factorii de transcripție supraexprimați și, prin urmare, credem că dacă ați ști care sunt toate componentele ouălor și ați ști cum să le faceți schimb cu cele somatice, nu ați avea nevoie de factorii Yamanaka. De aceea urmărim în mod activ mecanismul de reprogramare de către ou, folosind aceeași procedură ca și acum 60 de ani, dar cu o mulțime de noi modalități de investigare a acesteia. Pentru mine, acest lucru exemplifică principiul interesant că munca care a fost făcută la un moment dat poate avea o relevanță ulterioară, mult mai mare, în lumina progreselor ulterioare.

urmărim în mod activ mecanismul de reprogramare de către ou, folosind aceeași procedură ca în urmă cu 60 de ani, dar cu o mulțime de noi modalități de investigare a acestuia

și care este înțelegerea dvs. actuală a mecanismelor moleculare de reprogramare de către ou?

este aproape sigur datorită unei concentrații ridicate în ou a componentelor cromatinei, în special a histonelor. Există numeroase variante de histone, în ceea ce privește modul în care acestea sunt modificate, și destul de o mulțime de munca noastră recentă a fost descrie modificările histone care sunt impuse de ou pe un nucleu de intrare. Această modificare a cromatinei este probabil prima etapă cheie – există o variantă specială de histonă prezentă în ouă, care este foarte importantă și este probabil ca înlocuirea componentelor cromatinei adulte cu cele prezente în ou să fie în cele din urmă ceea ce ajută la provocarea schimbării.

există două aspecte ale acestei probleme. Una este cum își folosește oul componentele pentru a le înlocui pe cele ale nucleului somatic și astfel îl întinerește? Al doilea este de ce reprogramarea nu funcționează perfect? Îmi place să ilustrez acest lucru: există o bătălie între ou, încercând să transforme totul într – o stare embrionară, și nucleul somatic, care este proiectat să fie exact opusul-este menit să nu se schimbe. Majoritatea celulelor noastre nu se schimbă și este foarte important ca celulele să fie extraordinar de stabile. Deci oul încearcă să anuleze nucleul, iar nucleul încearcă să-i reziste; acestea sunt cele două părți complementare ale proiectului nostru de cercetare în acest moment.

pentru a completa acest lucru, ne uităm, de asemenea, la schimbările care apar la un nucleu de spermă care îl fac atât de remarcabil de receptiv la reprogramare; în cele din urmă, am dori să transformăm nucleul somatic în aceeași stare ca și sperma, iar apoi reprogramarea ar trebui să funcționeze foarte bine.

deși cred că majoritatea cititorilor vor fi familiarizați cu experimentele dvs. de reprogramare, aș dori să discut câteva dintre celelalte lucrări ale dvs. Într-o serie de lucrări din anii 1970 ați studiat traducerea ARN-ului injectat în ovocitele de broască: ne puteți spune puțin despre această lucrare?

experimentul care m-a atras enorm la acea vreme, și încă o face, este să injectez ARN mesager (ARNm) în ouă. Făceam această lucrare când oamenii, în special Hubert Chantrenne din Belgia, au izolat pentru prima dată ARNm. Am fost un bun prieten al unui om minunat pe nume Jean Brachet și i-am spus că ceea ce mi-ar plăcea cu adevărat să fac este să transplantez nu nuclee, ci ARNm în ouă. Mi-a făcut o introducere la Chantrenne, care făcea ARN de globină de iepure și ne-a dat câteva, datorită lui Brachet. Chestia era cunoscută a fi extrem de sensibilă la Rnază, așa că aproape că trebuia să faci o baie în acid cromic înainte de a atinge ceva! Acum, dacă aș fi propus acest experiment ca grant, ar fi fost respins, deoarece oul era cunoscut ca fiind plin de ribonucleaze: a pune ARNm sensibil într-un mediu ribonucleic nu ar avea sens. Cu toate acestea, a funcționat și uimitor de bine – mesajul globinei a intrat în ouă și, până când ouăle s-au transformat în mormoloci, încă se mai făcea globină de iepure. Aproape sigur motivul succesului este că microinjecția nu deschide lizozomii, unde ribonucleazele sunt împărțite. Deci, există un alt principiu interesant: când cineva îți spune că ceva nu va funcționa, este mult mai bine să încerci decât să-l crezi pe cuvânt. Și injecția de ARNm s-a dovedit a fi o abordare foarte utilă pentru tot felul de întrebări. Aceste experimente ARN au fost într – adevăr un derivat al rezultatelor tehnologice ale transferului nuclear-dacă funcționează pentru nuclee, ce altceva puteți transfera? Eddy de Robertis și cu mine aveam chiar și o hârtie care numea oul Xenopus o eprubetă vie.

ați fost, de asemenea, interesat de procesul de inducție și ați identificat un ‘efect comunitar’ în inducerea Mezodermului Xenopus. Care este baza acestui efect?

timp de mai multe decenii, oamenii au transplantat țesut – au luat o bucată de țesut și l-au altoit pe o altă gazdă. Dar țesutul este în mod evident compus din multe celule, care nu pot fi toate la fel, iar pentru mine a fost întotdeauna de dorit să fac un transplant cu o singură celulă. Așa că am făcut multe din acestea, mutând celule progenitoare unice dintr – o parte a embrionului în alta, dar nu am reușit niciodată să-l fac să funcționeze-celulele au murit întotdeauna. Trebuie să fi existat un motiv pentru care puteți transplanta cu succes mai multe celule, dar nu celule unice. Asta m-a determinat să fac injecții cu un număr din ce în ce mai mic de celule. S – a dovedit că celulele transplantate eliberează molecule secretate – proteine de semnalizare, de exemplu-care sunt necesare pentru ca acestea să facă orice în gazdă. O singură celulă are dificultăți în a face mult cu ceea ce secretă – concentrația este prea mică – dar mai multe celule vor construi o concentrație suficient de mare pentru a funcționa efectiv. Acest efect comunitar este oarecum analog cu detectarea cvorumului identificat în bacterii.

care este perspectiva ta asupra locului în care se află astăzi biologia dezvoltării ca domeniu? Care sunt lacunele din înțelegerea noastră și ce trebuie să facem pentru a umple golurile?

propria mea viziune asupra dezvoltării este că trebuie să încercăm să restrângem lucrurile la entități unice, fie că este vorba despre o celulă sau un nucleu sau o moleculă, și sunt adesea ridiculizat pentru că întotdeauna întreb oamenii la ce concentrație este molecula lor și ei vor spune că nu contează.

aș spune că concentrarea și timpul sunt cele două lucruri critice în dezvoltare. Trebuie să cunoașteți concentrația și trebuie să știți cât timp trebuie să fie acolo pentru a face diferența – deoarece pentru celule, o anumită concentrație a unei molecule timp de câteva secunde poate să nu fie aceeași cu acea concentrație timp de 10 minute. Deci, aș considera că ceea ce ne lipsește cu adevărat în biologia dezvoltării în acest moment este orice capacitate de a determina concentrația de proteine, analogă măsurării acizilor nucleici folosind PCR.

în propria mea experiență, m-am implicat în experimente pe o proteină numită Activin, o moleculă TGF-implox. Destul de uimitor – și încă îmi place acest experiment – puteți lua celule blastula, le puteți disocia complet în suspensie și apoi adăugați Activin la o concentrație cunoscută pentru un timp cunoscut. Apoi spălați celulele și le lăsați să se reagregeze și întrebați cum se diferențiază. Sa dovedit că rezultatul-dacă aceste celule au făcut ectoderm, mezoderm sau endoderm – depindea nu numai de cantitatea de Activină, ci și de timpul în care ați scăldat celulele din ea. A fost un principiu interesant că concentrarea și timpul pot avea efecte complet diferite în funcție de care îl modificați și de cât de mult.

dar pentru a înțelege cu adevărat fenomene uimitoare ca acesta in vivo, cunoașterea concentrației de proteine va fi cu adevărat importantă și cred că ne lipsește complet acest lucru în acest moment. În viitor vom lucra treptat cu celule unice, concentrații cunoscute, cantități cunoscute de timp, și apoi putem ajunge la o înțelegere a ceea ce se întâmplă în aceste evenimente de diferențiere.

concentrarea și timpul sunt cele două lucruri critice în dezvoltare

munca dvs. va avea probabil cea mai mare influență clinică în domeniul înlocuirii celulelor – ce părere aveți despre provocările și perspectivele actuale?

cred că perspectivele de înlocuire a celulelor sunt foarte bune, dar progresul științific ar putea fi împiedicat de alte lucruri. Exemplul pe care îl folosesc adesea este degenerescența maculară legată de vârstă, unde fotoreceptorii mor și astfel orbiți. Acești fotoreceptori sunt susținuți de celule epiteliale pigmentate retiniene, iar cercetătorii din Londra și din alte părți pot folosi procedura Yamanaka pentru a face straturi subțiri ale celulelor epiteliale și apoi le pot introduce în ochi printr-un proces care nu este mai complicat decât înlocuirea lentilelor. Ori de câte ori vorbesc despre asta, oamenii vin la mine și mă întreabă când o pot face. Răspunsul este că nu li se permite, iar motivul în opinia mea se întoarce în cele din urmă la problemele legale. Dacă ceva nu merge bine, avocații vor lupta pentru sume uriașe de despăgubiri. Dacă faci procedura de o sută de ori, și merge prost o dată – nouăzeci și nouă de oameni vor câștiga enorm în a nu merge orb, dar unul va primi un astfel de premiu financiar masiv că profesia medicală va timid departe de ea. Cred că aceasta este o adevărată provocare pentru domeniu – rezistența profesiei medicale din cauza potențialelor consecințe juridice și financiare.

ați vorbit anterior despre importanța îndrumării supervizorului dvs. de doctorat, Michael Fischberg, și mulți dintre mentorii dvs. au vorbit despre dvs. ca un mare mentor. Care este stilul de conducere Gurdon?

Ei bine, aș fi foarte autocritic aici-nu stau jos cu toată lumea o oră pe săptămână pentru a trece prin rezultatele lor, aștept doar până îi văd la cafea și întreb cum merg lucrurile. Deci, trebuie să fiu un mentor teribil de rău în sensul de a nu face cu adevărat o verificare regulată și metodică a lucrurilor. Dar îmi place să cred că oamenii vor primi ceva doar din conversația obișnuită. Cineva ca Doug Melton a fost un coleg cu adevărat fantastic, dar asta a fost prin propria sa abilitate – nu pot să cred ce a primit de la mine! Încerc pur și simplu să conving oamenii care vin în laboratorul meu să lucreze la un proiect valoros și apoi să-i las să se bucure de el.

ar trebui să comentez că Michael Fischberg a fost într-adevăr un mentor remarcabil și generos. M-a pus să lucrez la acest transfer nuclear, spunându-mi că ar trebui să încerc orice vreau și a fost extrem de susținător. Prima lucrare despre transferul nuclear – el nu a făcut experimentele, dar el a fost un autor pe ea, și pe bună dreptate. Dar după aceea, aproape spre rușinea mea, mi-a spus ‘Tu iei celulele endoderm, Eu voi lua restul’. Și așa nu a fost un autor pe alte lucrări – a fost remarcabil de generos, într-adevăr.

plănuisem să întreb dacă mai sunteți conectat la banca de laborator, dar am primit răspunsul meu când am ajuns astăzi la biroul dvs., în timp ce schimbați mass-media pentru un lot de ouă Xenopus. Este important pentru dvs. să mențineți această conexiune?

mi-am menținut întotdeauna munca de laborator, chiar și atunci când făceam și alte lucruri, și încă predau transferul nuclear colegilor mei. Această legătură cu banca, desigur, nu este realistă pentru toată lumea, dar îmi place să cred că făcând-o uneori descoperiți lucruri care ar putea să nu fie evidente. Nu are rost să folosesc mașini PCR sau așa ceva, iar unul dintre colegii mei în acest moment rulează un Western blot pentru mine. Dar munca de laborator pe care o fac acum depinde mai mult de încercarea de a găsi modalități de a face aceste celule să facă ceea ce vreau să facă – și asta este ceva ce știu bine.

Premiul Nobel ți-a schimbat viața în mod apreciabil?

Ei bine, da, în sensul că primesc o sumă ridicolă de invitații, care se execută acum la aproximativ 200 pe an. Nu poți începe să te descurci cu asta – călătoresc mai puțin decât obișnuiam și sunt destul de selectiv cu privire la ceea ce accept. Primesc o mulțime de invitații nu pentru contribuția mea științifică, ci mai degrabă pentru raportul meu școlar, în care maestrul meu de biologie a scris că nu voi avea nicio șansă să reușesc ca om de știință și care este încadrat deasupra biroului meu. Această poveste a făcut, evident, o impresie mare prea.

există și recunoașterea publicului. La scurt timp după ce Premiul Nobel a fost făcut cunoscut, s-a întâmplat să fiu în Coreea de Sud. Mergând de-a lungul străzii, cineva m-a oprit și m-a întrebat dacă sunt Dr.Gurdon și mi-a spus că fotografia mea este în ziar. A fost destul de remarcabil într-adevăr, acoperirea pe care a primit premiul. Este, de asemenea, evident, frumos pentru oameni să aprecieze munca mea, și a lui Yamanaka, și că oamenii vorbeau despre reprogramare.

există ceva ce cititorii de dezvoltare ar fi surprinși să afle despre tine?

consider că este important să ne menținem în formă și sănătoși în mod rezonabil. Am păstrat întotdeauna un interes în diverse activități sportive, mai ales schi, patinaj și squash, care au fost Activitățile mele majore, deși m-am întors în ultimii ani la tenis de squash.

dar presupun că ceea ce ar putea surprinde cititorii este că sunt un complet non-intelectual. Pur și simplu nu citesc cărți, urăsc să citesc și nici nu merg la teatru. Dacă sunt întrebat de ce nu-mi place să citesc, voi spune că durează mult timp, este mult mai ușor să vorbești cu cineva care a citit cartea și să ceri linia de jos! Nu mă interesează ficțiunea, doar că nu e pentru mine. Deci, eu sunt într-adevăr final non-intelectual.