Jeffery Taubenberger - Biologie

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Orzul Pangenom: Reper pe drumul către planta de sticlă

Cu aport redus de alimente, durată de viață mai lungă

Metoda fără animale prezice toxicitatea nanoparticulelor

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Jeffery Taubenberger

Jeffery Karl Taubenberger (* 1961 în Landstuhl, Germania) este un virolog american. Împreună cu Ann Reid, el a fost primul care a secvențiat genomul virusului gripal care a declanșat „gripa spaniolă” din 1918. Publicarea genomului a fost la sfârșitul anului 2005 de către jurnal Ştiinţă Numit una dintre descoperirile anului și de jurnalul medical Lanceta studiu ales al anului („Hârtia anului 2005”).

Instruire

Jeffery Taubenberger s-a născut în Germania ca al treilea fiu al unui ofițer din armata SUA. Când avea nouă ani, el și părinții săi s-au mutat în suburbiile din Washington, D.C., după ce tatăl său a fost transferat la Pentagon. Taubenberger a urmat o pregătire combinată ca medic (M.D., 1986) și om de știință naturală (Ph. D., 1987) pe Colegiul Medical din Virginia la Richmond pe un curs pentru studenții care doreau să studieze cercetarea medicală de bază. În teza sa de doctorat, el a examinat modul în care celulele stem ale măduvei osoase se diferențiază în celule albe din sânge mature. În 1988 a început pregătirea ca patolog la Institutul Național al Cancerului Institute Naționale de Sănătate. În 1993 a obținut prima poziție la Institutul de Patologie al Forțelor Armate SUA (Institutul de Patologie al Forțelor Armate, AFIP). Acolo trebuia să înființeze un nou laborator pentru a introduce metodele moleculare obișnuite de atunci în activitatea patologică a institutului. După un an a fost numit șef al Departamentului de Patologie Moleculară. Aceasta a inclus un laborator de cercetare în care putea urmări întrebări de bază de cercetare.

AFIP aparține Centrul medical al armatei Walter Reed în nord-estul Washingtonului. A fost creat inițial de Abraham Lincoln în 1862 pentru a combate „bolile câmpului de luptă”. Astăzi, departamentul de patologie servește în primul rând ca serviciu de consultație, unde o a doua opinie poate fi obținută gratuit de la medicii militari și contra cost de la medicii civili. Zeci de mii de anchete sunt procesate anual, cu presupunerea că un eșantion reprezentativ din fiecare caz poate fi păstrat. De-a lungul timpului, AFIP a colectat probe de țesut de la aproximativ 2.600.000 de persoane din material chirurgical și pentru autopsie. În majoritate, acestea sunt bucăți de țesut de dimensiuni cubice care au fost fixate cu formalină și încorporate în blocuri de parafină.

O boală a delfinilor

Institutul este activ și în medicina veterinară. În iarna anului 1987, aproximativ jumătate din delfinii muncitori de pe coasta atlantică a Statelor Unite au murit de o boală nedumeritoare. Un patolog veterinar AFIP a concluzionat că a existat o infecție virală din probe de la animale conduse. În 1991, Albert Osterhaus a reușit să izoleze un morbillivirus de delfinii care au fost victima unei boli similare în Marea Mediterană. Probele din prima epidemie au fost considerate prea rele pentru a putea găsi virusuri; Taubenberger a fost rugat să o încerce oricum.

La sfârșitul anilor 1980, Kary Mullis găsise o modalitate de a amplifica ADN-ul folosind o tehnică numită reacție în lanț a polimerazei (PCR). Cu această metodă, biologul molecular Amy Krafft a reușit în cele din urmă să izoleze fragmente de ARN morbillivirus. Cu acea ocazie, echipa a perfecționat tehnicile de extragere a ARN-ului din țesuturi puternic descompuse folosind PCR. (Dacă începeți cu o catenă opusă de ARN, așa cum este cazul gripei sau morbillivirusurilor, trebuie mai întâi să le copiați într-o catenă de ADN în aceeași direcție).

În căutarea agentului patogen care a cauzat „gripa spaniolă” din 1918

De vreme ce Taubenberger se temea de reduceri de finanțare, el a căutat în 1995 o aplicare a PCR la locul său de muncă, stocarea imensă a probelor de țesut în „Institutul de patologie al forțelor armate (AFIP)” din Washington, unde sunt stocate milioane de probe de țesut, dintre care multe nu sunt încă examinat, să nu mai vorbim de evaluat. În cele din urmă a decis să caute rămășițele virusului gripal care a cauzat gripa spaniolă din 1918. Tabăra conținea blocuri de parafină de la un total de 77 de soldați care muriseră în urma pandemiei. Echipa lui Taubenberger a căutat probe de la morții care au fost victima infecției virale originale, mai degrabă decât pneumonia bacteriană ulterioară. Șapte mostre păreau promițătoare.

Genomul virusului gripal cuprinde aproximativ 13.000 de perechi de baze, care s-au împărțit în bucăți de aproximativ 100 de perechi de baze în lungime în probele de țesut. Pentru a putea utiliza PCR, mai întâi trebuiau construiți primerii, adică bucăți scurte de ADN cu secvența în imagine oglindă la cele două capete ale fragmentului. Se leagă de fragment și o polimerază este utilizată pentru a umple bazele dintre grunduri pentru a face o copie. Milioanele rezultate de copii genetice sunt marcate radioactiv în acest proces. Pot fi apoi separați pe un gel subțire prin curgerea unui curent electric prin gel. Fragmentele marcate radioactiv lasă în cele din urmă o înnegrire pe o peliculă cu raze X care este plasată peste gel.

Din testele serice ale persoanelor care trăiseră la momentul „gripei spaniole” se știa că virusul trebuie să aparțină subtipului H1N1. Echipa a analizat mai întâi toate secvențele disponibile de viruși gripali din acest subtip pentru a vedea dacă secțiunile unei anumite gene se potrivesc practic la toate bazele. Aceste secțiuni au fost transformate în grunduri. Primul obiectiv a fost de a determina dacă fragmente de virusuri gripale au fost de fapt prezente în probele de țesut. Cea mai mare parte a muncii de laborator a fost făcută de Ann Reid și de peste un an nu a găsit nimic. La 23 iulie 1996, Amy Krafft, la care apelase pentru ajutor, a reușit să ofere dovezi inițiale. Țesutul aparținea unui caporal pe nume Roscoe Vaugh, care a murit la 26 septembrie 1918 în Camp Jackson, Carolina de Sud, din cauza inflamației plămânului stâng. Aripa dreaptă pare să fi rămas cu câteva zile în urmă pe măsură ce boala a progresat, astfel încât virusul era încă prezent când a murit.

Secvența - era o genă matricială - nu se potrivea exact cu nicio secvență cunoscută, astfel încât contaminarea ar putea fi exclusă. Echipa lui Taubenberger a izolat un total de nouă fragmente de ARN viral din cinci gene diferite. Au oferit prima publicație Natură dar editorii i-au trimis înapoi fără să le fi dat chiar și recenzorilor. Ştiinţă a fost inițial și sceptic, dar în cele din urmă a publicat secvențele de nucleotide pe 21 martie 1997, care împreună corespundeau la 15 la sută din gena hemaglutininei și câteva fragmente mici din alte patru gene. [1] Până în vara anului 1997, echipa a elaborat secvența completă a hemaglutininei. În acest moment a apărut problema că jumătate din materialul disponibil al lui Roscoe Vaughn pentru acea genă a fost epuizat. Era previzibil că toate cele zece gene ale virusului din 1918 nu puteau fi secvențiate din materialul disponibil. (În septembrie 1997, țesutul unui soldat numit James Downs, care a murit de gripă în Camp Upton, New York, în 1918, a fost, de asemenea, găsit pozitiv.)

Johan Hultin intră

Articolul din martie din Ştiinţă fusese citit și de Johan Hultin. Încă din 1951, patologul a încercat să recupereze virusul „gripei spaniole” de la victimele care fuseseră îngropate în permafrostul din Peninsula Seward, Alaska. În acel moment numit Teller Mission, el dezgropase cadavre, din care luase probe din plămâni în laboratorul său din Iowa. El a folosit toate metodele de cercetare cunoscute la acea vreme, dar nu a găsit niciun virus activ. El și-a prezentat lucrarea împreună cu Albert P. McKee în 1951 la Universitatea din Iowa. [2]. Ei bine, în era PCR, și-a dat seama că poate încerca din nou.

În iulie 1997, i-a oferit lui Jeffery Taubenberger să se întoarcă la Brevig - așa cum se numea acum locul - în Alaska. I s-a dat din nou permisiunea de a săpa pentru victimele „gripei spaniole” și de data aceasta a dat peste rămășițele unei femei supraponderale, în jur de 30 de ani, pe care a numit-o „Lucy”. [3] Grăsimea corporală salvase plămânii de la putrezire, iar Hultin a îndepărtat ambii plămâni, pe care i-a trimis la Taubenberger din Washington. [4]

S-a dovedit că în cazul „Lucy” fragmentele de virus au fost și mai mici - aproximativ 100 de perechi de baze comparativ cu 150 în cazul lui Vaugh și Downs - dar acum exista suficient material pentru a secvența complet virusul de mai multe ori. Taubenberger și Reid au reușit să creeze o secvență completă de hemaglutinină și astfel să confirme rezultatele obținute la Vaughn. În toate cele trei cazuri - Vaughn, Downs și „Lucy” - cele 1.800 de perechi de baze s-au diferit doar în câteva locuri. Aceasta a fost cea mai bună confirmare posibilă că secvența de hemaglutinină din 1918 a fost într-adevăr găsită.

Într-o serie de articole, echipa a publicat întregul genom al virusului gripal din 1918. [5] Lucrarea a fost susținută de Ministerul Veteranilor de Război (Administrația veteranilor) și Departamentul Apărării al Statelor Unite. Publicarea genomului a fost la sfârșitul anului 2005 de către jurnal Ştiinţă Numit una dintre descoperirile anului și de jurnalul medical Lanceta studiu ales al anului („Hârtia anului 2005”).

După aproape zece ani de muncă, Taubenberger și colegii săi au reușit să izoleze fragmente de gene ale agentului patogen și apoi să le pună împreună ca un puzzle pentru a forma un genom al virusului. Acest lucru este acum protejat în laboratoarele de înaltă securitate ale Agenției SUA pentru Protecția Bolilor.

Personal

Jeffery Taubenberger s-a născut în Spitalul Armatei SUA Născut în Landstuhl, mama sa din SUA și tatăl său german. Tatăl său, Heinz Karl Taubenberger, era deja un expert în calculatoare și un patinaj de succes la acel moment, care la sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950 a câștigat în mod repetat titlul de campion german de patinaj cu role junior atât la competițiile individuale, cât și la patinajul în perechi.

În timpul liber, Jeffery Taubenberger cântă la diverse instrumente de suflat din lemn, în special la oboi, cor anglais și clarinet. Principalul său interes este însă compunerea. În 1981 a scris prima sa operă, operetaPrințul Împărătesc („Prințul prost”), textul împreună cu Andrew Russo, a cărui deschidere Taubenberger în iulie 1982 în calitate de dirijor al Orchestra Universității George Mason în premieră. În 1984, Simfonie în Re minor, pe care el ca dirijor al Richmond Community Orchestra efectuat în același an. Alte lucrări incluse Cântece pentru tenor și pian bazate pe poezii de Goethe (1985/86), două cvintete pentru vânturi de lemn (1987/88) și un cvartet de coarde în sol minor (1990), care a fost lansat în același an din Columbia String Ensemble și din nou în 1995 din Galerie Cvartet a fost efectuat. Au urmat diverse fantezii pentru pian solo (1994), un cvartet de coarde în mi minor (1997) și „Visuri de zi”, un poem simfonic pentru orchestră mare (2000). Simfonia în Do major și un cvartet de coarde în Do minor au fost în desfășurare din 2005, respectiv 2007, dar finalizarea lor suferă de obligații profesionale și familiale sporite.

Jeffery Taubenberger este căsătorit și are doi copii. Astăzi lucrează pentru Institutele Naționale de Sănătate.