Charles Daniel Lane es un biólogo molecular británico que junto con sus colegas Gerard Marbaix y John Gurdon descubrió el sistema de expresión de ARNm exógeno de ovocitos [1] , un sistema que no solo revela aspectos del control de la expresión genética, sino que también proporciona un "tubo de ensayo viviente" para el estudio de macromoléculas: un sistema de células completas de este tipo también muestra los méritos de un enfoque no reduccionista y la posibilidad de terapias con ARNm .
Lane es hijo de la bióloga y conservacionista natural Miriam Rothschild y del oficial del ejército británico George Lane . [2] [3] De niño, Charles mostró pasión por las polillas, las mariposas y las plantas, y con la ayuda de su madre escribió varios artículos "anecdóticos" sobre temas como la migración de las mariposas. Charles también fue un importante coleccionista de mariposas Meadow Brown para los estudios genéticos de población de EB Ford .
Lane dejó la escuela a los 16 años y se unió al laboratorio de bioquímica de Hans Krebs : gran parte del trabajo de Lane consistió en estudiar la piruvato quinasa en cortes y en homogeneizados de hígado de rata. Lane asistió al Trinity College, Cambridge y al Christ Church, Oxford . Su tesis doctoral de la Universidad de Oxford fue "La microinyección de ARN en óvulos y ovocitos de Xenopus laevis ". [4] Se puede ver una copia impresa de la tesis en la Biblioteca Bodleian, Oxford . [5] Luego trabajó en los Laboratorios de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge y luego en el Instituto Nacional de Investigación Médica , en Mill Hill, Londres.
Lane es conocido por el descubrimiento (junto con sus colegas Gerard Marbaix y John Gurdon ) del sistema de expresión génica sustitutiva del ovocito, y su posterior desarrollo y perfeccionamiento (junto con muchos colegas) para el estudio de los eventos postraduccionales, incluido el estudio de las proteínas incrustadas en las membranas celulares. Lane creía que los estudios de John Gurdon sobre la expresión génica tenían un potencial mayor.
El descubrimiento de que las células vivas programadas con ARN mensajero exógeno pueden producir y modificar correctamente proteínas extrañas es, por cuatro razones distintas, posiblemente uno de los avances científicos más importantes de los últimos 50 años. Así:
El primer experimento clave fue realizado en 1968 por Lane y John Gurdon [2] y seguido por un segundo experimento clave que involucró a Gerard Marbaix. [1] verificado después: [7] las características generales del nuevo sistema experimental de expresión de ARNm se definieron con más detalle. [8] La publicación expresa en Nature del artículo de 1971 de Gurdon, Lane, Woodland y Marbaix [8] ha generado cierta confusión, porque el artículo de referencia de publicación muy lenta de tres científicos, a saber, Charles Lane, Gerard Marbaix y John Gurdon [1] apareció impreso aproximadamente en el mismo mes (septiembre) de 1971. Sin embargo, el artículo de Nature enfatizó que el sistema de ARNm exógeno de ovocitos ya se había utilizado en otros experimentos (es decir, el artículo de referencia) y el artículo de referencia se incluyó en la referencia del artículo de Nature. [8] El papel clave de Gerard Marbaix (que preparó el ARNm de la globina) es evidente a partir del artículo de referencia.
Una cuestión fundamental era hasta qué punto el ovocito vivo podía llevar a cabo modificaciones postraduccionales y la respuesta, que indicaba una casi universalidad, empezó a surgir. [9] [10] La capacidad del ovocito de procesar y localizar correctamente las partículas extrañas hace que todo este sistema celular sea generalmente útil. El sistema también se ha utilizado para evaluar los sistemas de control dentro de la célula viva. Este descubrimiento básico ha generado una importante bibliografía y el sistema de microinyección de oocitos de Xenopus se ha convertido en una característica estándar de muchos laboratorios, mientras que la filosofía detrás del uso de la célula como un "tubo de ensayo viviente" se ha extendido mucho más allá del simple sistema del ovocito, en particular a la terapéutica del ARNm.
En 1976, Scientific American publicó un artículo popular de Lane titulado " Hemoglobina de conejo a partir de huevos de rana ". [10] Se puede argumentar que el descubrimiento del sistema de expresión de ovocitos ha dado lugar a una nueva aunque menor rama de la biología molecular, con una cantidad sustancial de artículos científicos publicados cada año (consulte las revisiones de Lane CD y Morel C, Bloemendal et al , Smith M et al y Jacobson A, Lane CD y Alton). Si bien el sistema de expresión goza de una utilidad probada para los estudios de receptores, [11] hay poca evidencia directa de que las terapias con ARNm tengan un impacto general en las prácticas médicas.
Es una circunstancia un tanto sorprendente que los ganadores del premio Nobel de los últimos 20 años hayan utilizado el sistema ovocitario para recopilar información. [12] Entre estos ganadores del premio Nobel se incluyen los ganadores de 2021, David Julius y Ardem Patapoutian , quienes ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina "por sus descubrimientos de receptores de temperatura y tacto". [13]
Los estudios iniciales que llevaron a este descubrimiento se realizaron en el antiguo edificio del Departamento de Zoología (en Oxford). Incluso antes de que Lane terminara su tesis doctoral, fue elegido (a los 22 años) investigador asociado del Trinity College de Cambridge, una de las personas más jóvenes que han sido elegidas como miembro de un colegio de Cambridge . [ cita requerida ]
Lane se había dado cuenta de que el sistema ovocito tenía un enorme potencial para el estudio de los eventos postraduccionales, y un artículo temprano (1971) en Proceeding of the National Academy of Sciences con Hans Bloemendal, Anton Berns , Ger Strous y Michael Matthews se centró en lo que, en términos de eventos postraduccionales, el sistema ovocito podía y no podía hacer. Lo que no podía hacer resultó ser extremadamente raro: el ovocito incluso podía modificar con precisión la promelitina de la abeja melífera producida bajo la dirección del ARNm de la glándula venenosa inyectada [14] e incluso podía insertar proteínas extrañas en las membranas en un estado funcional. [15] Durante aproximadamente 14 años, la investigación de Lane se centró en el ovocito como un sistema para estudiar los eventos postraduccionales (y otros) posteriores. A Lane no le interesaba el uso del ovocito como sistema para estudios con ADN exógeno , pues creía que otros sistemas eran más adecuados para estudios previos: no obstante, el sistema del ovocito tiene sus usos para tales esfuerzos, especialmente en lo que respecta al estudio de la transcripción.
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