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David S. Wishart

David S. Wishart FRSC (nacido el 7 de diciembre de 1961) es un investigador canadiense en metabolómica y profesor universitario distinguido en el Departamento de Ciencias Biológicas y el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Alberta . Wishart también tiene nombramientos cruzados en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas y el Departamento de Medicina de Laboratorio y Patología en la Facultad de Medicina y Odontología . Además, Wishart tiene un nombramiento conjunto en metabolómica en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste en Richland, Washington. Wishart es bien conocido por sus contribuciones pioneras en los campos de la espectroscopia de RMN de proteínas , la bioinformática , la quimioinformática y la metabolómica . [1] [2] [3] En 2011, Wishart fundó el Centro de Innovación en Metabolómica (TMIC), [4] que es el laboratorio nacional de metabolómica de Canadá.

Wishart también es un empresario de biotecnología. Desde 1995 ha lanzado ocho empresas de biotecnología emergentes, entre ellas Chenomx, [5] OMx Personal Health Analytics [6] y Molecular You Corp. [7]  Con más de 500 publicaciones y más de 100.000 citas a lo largo de su carrera, [8] ha sido clasificado constantemente entre los científicos más citados del mundo en cualquier disciplina [9] [10] y entre los 200 científicos de la vida más citados del mundo. [11]

Vida temprana y educación

Wishart nació y creció en Edmonton, Alberta , Canadá y tiene un hermano, Ian (médico) y una hermana, Sandy. Su madre, Patricia, trabajaba como naturalista y autora; su padre, William, era un biólogo de vida silvestre del gobierno de Alberta. Wishart se identifica como métis . Tiene ascendencia cree y assiniboine por parte de su padre y ascendencia escocesa por parte de su madre. De joven, Wishart aprendió a cazar, pescar y atrapar con su padre, quien también solía operar su propia línea de trampas .

Wishart recibió su licenciatura (con honores, primera clase) en física de la Universidad de Alberta en 1983 y su maestría (1986) y doctorado (1991) en biofísica molecular de la Universidad de Yale . Wishart completó su doctorado bajo la supervisión de Frederic M. Richards y sus estudios posdoctorales (1991-1995) bajo la supervisión de Brian D. Sykes. [12]

Carrera académica

Wishart comenzó su carrera académica como profesor asistente en 1995 en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Alberta, donde ocupó la Cátedra Bristol Myers Squibb en Biotecnología durante 10 años. Fue ascendido a profesor asociado en 2002 y profesor titular en 2003, uniéndose a los Departamentos de Ciencias de la Computación y Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alberta. Debido a su creciente participación en la química clínica, Wishart fue nombrado profesor adjunto en el Departamento de Medicina de Laboratorio y Patología en 2012. Wishart fue nombrado Profesor Universitario Distinguido en 2018. [13] De 2004 a 2016, Wishart también se desempeñó como oficial superior de investigación y director de nanobiología en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá con el Instituto Nacional de Nanotecnología , ubicado en el campus de la Universidad de Alberta.

Investigación

Los intereses de investigación de Wishart abarcan una serie de áreas, entre ellas la biología estructural , la biología computacional , la bioinformática, la nanobiología, la metabolómica, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masas . Un tema común en su carrera investigadora ha sido el desarrollo de técnicas, núcleos tecnológicos, protocolos, recursos de datos o programas informáticos que hagan que la ciencia sea más sencilla, más rápida, más barata o más fácil. [1] [2] [3]

RMN biomolecular

Wishart comenzó su carrera de investigación en el campo de la RMN de proteínas a principios de la década de 1990, centrándose en el uso de la espectroscopia de RMN para caracterizar la estructura de las proteínas y la desnaturalización de las proteínas . En ese momento, el análisis estructural de las proteínas por RMN requería cientos de horas de análisis manual de datos y tabulación de datos. En un esfuerzo por acelerar el proceso, Wishart descubrió una tendencia con respecto a cómo los desplazamientos químicos de RMN de los residuos de aminoácidos cambiaban sistemáticamente con respecto a su estructura secundaria . Procedió a desarrollar una técnica, llamada índice de desplazamiento químico , también conocido como CSI, que utilizaba un conjunto de reglas simples y tablas de desplazamiento químico simples que permitían a los científicos utilizar directamente las asignaciones de desplazamiento químico de las proteínas para determinar rápidamente el tipo y la ubicación de las estructuras secundarias de las proteínas en proteínas en solo segundos. [14] [15] Posteriormente, Wishart mostró cómo los desplazamientos químicos de RMN podían utilizarse para medir fácil y rápidamente la flexibilidad de las proteínas a través del índice de bobina aleatoria o RCI . [16] [17] Más tarde, demostró cómo era posible utilizar los desplazamientos químicos para determinar los ángulos de torsión de la cadena principal de proteínas con un programa llamado PREDITOR . [18] Wishart también determinó cómo se podían utilizar los desplazamientos químicos para medir el área superficial accesible de los residuos, [19] y para identificar elementos de estructura súper secundaria. [19] [20] Para ampliar aún más este trabajo, Wishart desarrolló métodos innovadores para determinar la estructura 3D de las proteínas utilizando una técnica llamada enhebrado de desplazamiento químico con programas como GeNMR, CS23D y E-Thrifty. [21] [22] [23] Para ayudar a comparar y evaluar las estructuras de RMN de proteínas existentes, Wishart también desarrolló métodos para predecir con precisión los desplazamientos químicos de las proteínas a partir de coordenadas 3D utilizando programas como ShiftX y ShiftX2. [24] [25] Al mismo tiempo, también desarrolló métodos para volver a referenciar los desplazamientos químicos de las proteínas asignados incorrectamente utilizando programas como SHIFTCOR y PANAV . [26] Estos programas se utilizaron para ayudar a crear bases de datos de RMN de proteínas como RefDB, que contienen miles de desplazamientos químicos referenciados nuevamente. [27] Los artículos de Wishart que describen estos métodos de RMN han sido citados más de 15 000 veces y ahora se consideran [ ¿por quién? ] como técnicas fundamentales para gran parte de la RMN de proteínas moderna.

Metabolómica

A principios de la década de 2000, Wishart cambió su atención de observar moléculas grandes como las proteínas a observar moléculas pequeñas (metabolitos). En 2001 desarrolló y luego patentó técnicas basadas en RMN (lo que dio lugar a la empresa derivada Chenomx [5] ) que permitieron la rápida identificación y cuantificación de metabolitos por RMN en biofluidos. [28] En 2005, concibió el Proyecto Metaboloma Humano (HMP) [29] , el equivalente metabolómico del Proyecto Genoma Humano . Wishart recaudó más de $10 millones en financiación de Genome Canada y lanzó un programa pancanadiense multiinstitucional para identificar sistemáticamente todos los metabolitos , fármacos y xenobióticos en biofluidos humanos clínicamente importantes . El objetivo del HMP es proporcionar a la comunidad científica datos de referencia de fácil acceso sobre metabolitos humanos, haciendo así que el análisis de datos metabolómicos sea más completo y mucho más simple. A partir de 2022 , el HMP todavía está en curso y ha llevado a la identificación de más de 240.000 metabolitos humanos, 6000 fármacos y metabolitos de fármacos, 70.000 componentes de alimentos y 3000 toxinas y contaminantes. [30] [31] [32] Esta información, junto con muchas herramientas para facilitar la identificación e interpretación de metabolitos, se han archivado en varias bases de datos disponibles públicamente creadas por el laboratorio Wishart. Estas incluyen la Base de datos del metaboloma humano (HMDB), que contiene datos sobre metabolitos humanos y sus estructuras, junto con descripciones, espectros de RMN y espectros de EM. [33] Otro recurso desarrollado a partir del proyecto es DrugBank , [31] una base de datos de todos los medicamentos conocidos y aprobados y sus moléculas objetivo. Otras bases de datos desarrolladas por el laboratorio Wishart incluyen FooDB , [32] una base de datos de componentes de alimentos y aditivos alimentarios; y T3DB , [34] una base de datos de compuestos tóxicos y contaminantes, así como sus efectos toxicológicos.

En 2011, Wishart fundó el Centro de Innovación en Metabolómica (TMIC) y fue su primer director (2011-2019). [35] El laboratorio de Wishart dentro del TMIC alberga más de 8 millones de dólares en equipos modernos de LC-MS , GC-MS y RMN. Su laboratorio procesa rutinariamente más de 20.000 muestras cada año. Utilizando esta amplia gama de equipos, Wishart ayudó a desarrollar una serie de técnicas de metabolómica cuantitativa para RMN [36] [37] y cromatografía líquida, espectrometría de masas. [38] [39]   Utilizando estos métodos, Wishart y su equipo han realizado análisis cuantitativos y completos del metaboloma de suero humano, [40] orina, [41] saliva, [42] líquido cefalorraquídeo [43] y heces. [44]

Biología computacional y ciencia abierta

Wishart ha hecho que todos los recursos de datos, programas informáticos, algoritmos y técnicas de su laboratorio sean de acceso público. Esta iniciativa de ciencia abierta/acceso abierto ha tenido como objetivo proporcionar herramientas y técnicas para hacer que la RMN biomolecular, la metabolómica, la biología estructural y una serie de técnicas relacionadas sean más accesibles para todos los científicos. Hasta ahora, esta iniciativa ha llevado al laboratorio de Wishart a desarrollar y publicar más de 100 servidores web y bases de datos basadas en la web de acceso público, [45] incluyendo NP-MRD [46] y CFM-ID. [47] Para promover sus esfuerzos de ciencia abierta, Wishart cofundó varios programas educativos de bioinformática como los Talleres Canadienses de Bioinformática y ha participado activamente en otras iniciativas internacionales de estandarización y código abierto para hacer que los recursos de biología computacional estén más ampliamente disponibles y accesibles.

Vida personal

Wishart está casado con Debby Waldman, una escritora y editora independiente de Utica, Nueva York . Tiene dos hijos: Elizabeth, epidemióloga, y Noah, ingeniero civil. Todos viven y trabajan en Edmonton, Alberta. [ cita requerida ]

Referencias

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