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Karl Deisseroth

Karl Alexander Deisseroth (nacido el 18 de noviembre de 1971) es un científico estadounidense. Es profesor de la Fundación DH Chen de Bioingeniería y de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento en la Universidad de Stanford .

Es conocido por crear y desarrollar tecnologías de química de tejidos de hidrogel (por ejemplo, CLARITY , STARmap) y optogenética , y por aplicar estrategias ópticas y genéticas integradas para estudiar la función normal del circuito neuronal, así como la disfunción en enfermedades neurológicas y psiquiátricas.

En 2019, Deisseroth fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos por sus herramientas moleculares y ópticas por su descubrimiento y control de las señales neuronales que subyacen al comportamiento animal en la salud y la enfermedad. También es miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y de la Academia Nacional de Medicina de Estados Unidos .

Educación

Deisseroth obtuvo su licenciatura en ciencias bioquímicas en la Universidad de Harvard y su doctorado en neurociencia en la Universidad de Stanford en 1998. Completó su pasantía médica y residencia en psiquiatría en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford .

Carrera

Deisseroth ha dirigido su laboratorio en la Universidad de Stanford desde 2004. [ cita requerida ] Se desempeña como médico asistente en el Hospital y Clínicas de Stanford y ha estado afiliado al Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) desde 2009. [ 1 ] [ 2 ] Entre 2014 y 2019, fue profesor adjunto extranjero en el Instituto Médico Karolinska de Suecia. [ cita requerida ]

En 2021, escribió un libro titulado Projections: A Story of Human Emotions , publicado por Random House , donde explora los orígenes de las emociones humanas a través de encuentros personales con pacientes. [3]

Investigación

Canales iónicos activados por luz, optogenética y circuitos neuronales del comportamiento

En 2006, Deisseroth denominó este campo "optogenética" y continuó con el trabajo de desarrollo de tecnología optogenética que dio lugar a muchas aplicaciones, incluidas la psiquiatría y la neurología. En 2010, la revista Nature Methods nombró a la optogenética "Método del año". [4]

Por el desarrollo de la optogenética, Deisseroth recibió en 2010 el Premio Nakasone; en 2013 el Premio Lounsbery y el Premio Dickson en Ciencias; en 2014 el Premio Keio de Ciencias Médicas; y en 2015 el Premio Albany, el Premio Lurie, el Premio Dickson en Medicina y el Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida . [5] También recibió el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento 2015 en Biomedicina, junto con Edward Boyden y Gero Miesenböck . En 2016, Deisseroth recibió el Premio Massry junto con Peter Hegemann y Miesenböck por "optogenética, una tecnología que utiliza la luz para controlar las células en los tejidos vivos". [6] En 2016, el Premio Harvey del Technion en Israel fue otorgado a Deisseroth y Hegemann "por su descubrimiento de las moléculas de opsina, involucradas en la detección de luz en microorganismos, y su trabajo pionero en el uso de estas opsinas para desarrollar la optogenética". [7] Deisseroth fue galardonado con el premio privado más importante de Japón, el Premio de Kioto, en 2018, por "su descubrimiento de la optogenética y el desarrollo de la neurociencia de sistemas causales", convirtiéndose en el destinatario más joven del premio hasta la fecha. [8] [9] En 2019, Deisseroth, Hegemann, Boyden y Miesenböck ganaron el Premio de la Fundación Warren Alpert . [10] Finalmente, en 2020, Deisseroth recibió el Premio Heineken de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos, "por desarrollar la optogenética, un método para influir en la actividad de las células nerviosas con luz". [11]

Deisseroth también es conocido por lograr conocimiento sobre el poro del canal iónico controlado por luz de la propia canalrodopsina , a través de las estructuras cristalinas iniciales de alta resolución de las canalrodopsinas conductoras de cationes y aniones de sus equipos [12] [13] [14] y a través de un conjunto de trabajos de estructura/función que descubrieron mecanismos de cinética de la canalrodopsina, selectividad iónica y selectividad de color, junto con su colaborador frecuente Peter Hegemann. [15] Dos premios importantes prestaron especial atención al trabajo de Deisseroth sobre la elucidación de la estructura y función de los canales iónicos controlados por luz: el Premio Harvey 2016 a Deisseroth y Hegemann por el "descubrimiento de las moléculas de opsina, involucradas en la detección de luz en microorganismos, y por el trabajo pionero en la utilización de estas opsinas para desarrollar la optogenética", [7] y el Premio Gairdner 2018, que destacó que "su grupo descubrió los principios fundamentales de las proteínas únicas canalrodopsina en detalle molecular mediante una amplia gama de técnicas genómicas, biofísicas, electrofisiológicas y estructurales con muchos mutantes en estrecha colaboración con Peter Hegemann"). [16]

Aunque el primer artículo revisado por pares [17] que demostraba la activación de neuronas con una canalrodopsina fue publicado en su laboratorio a mediados de 2005, Deisseroth ha enfatizado que muchos "laboratorios pioneros alrededor del mundo" [18] también estaban trabajando en la idea y publicaron sus artículos al año siguiente; cita a Stefan Herlitze [19] y Alexander Gottschalk/Georg Nagel, [20] quienes publicaron sus artículos a fines de 2005, y a Hiromu Yawo [21] y Zhuo-Hua Pan, [22] quienes publicaron sus artículos iniciales en 2006 (la observación temprana de Pan de la activación óptica de neuronas retinianas que expresaban canalrodopsina habría ocurrido en agosto de 2004, según Pan, [23] aproximadamente un mes después de la observación inicial de Deisseroth). Deisseroth ha publicado las páginas del cuaderno de notas de principios de julio de 2004 de su experimento inicial que mostraba la activación por luz de neuronas que expresaban una canalrodopsina. [24] Deisseroth también señaló [24] que se había producido un experimento incluso anterior, publicado por Heberle y Büldt en 1994, en el que se había publicado la expresión heteróloga funcional de una bacteriorrodopsina para el flujo de iones activado por luz en un sistema no neuronal (levadura). [25] La optogenética con opsinas microbianas como tecnología general para la neurociencia sólo fue posible gracias al desarrollo completo de estrategias versátiles para dirigir las opsinas y la luz a células específicas en animales en comportamiento aprovechando la neurogenética Cre-lox desarrollada por Joe Tsien en los años 1990. [24] [26] [27]

Otros premios:

Ensamblaje químico de materiales funcionales en tejidos

Deisseroth también es conocido por una clase aparte de innovación tecnológica. Su grupo ha desarrollado métodos para el ensamblaje químico de materiales funcionales dentro del tejido biológico. Este enfoque tiene una variedad de aplicaciones, incluido el estudio de la composición molecular y el cableado de las células dentro de cerebros intactos.

En 2013, Deisseroth fue el autor principal de un artículo que describe la forma inicial de este método, llamado CLARITY (con un equipo que incluye al primer autor, el investigador postdoctoral en su laboratorio Kwanghun Chung, [35] y la neurocientífica Viviana Gradinaru). [36] Este método hace que los tejidos biológicos, como los cerebros de los mamíferos, sean translúcidos y accesibles a las sondas moleculares. [37] CLARITY [38] ha sido ampliamente utilizado, [39] y muchas variantes de la estructura básica de HTC se han desarrollado en otros laboratorios también desde 2013 (revisado en [40] ).

Una característica clave de HTC es que el híbrido hidrogel-tejido "se convierte en el sustrato para futuras interrogaciones químicas y ópticas que pueden investigarse y manipularse de nuevas maneras". [40] Por ejemplo, las variantes de HTC ahora permiten un mejor anclaje y amplificación del ARN, cambios de tamaño reversibles (contracción o expansión) y secuenciación in situ (revisado en [40] ). En particular, STARmap es una variante de HTC que permite lecturas transcriptómicas de resolución celular tridimensionales dentro de tejido intacto. [41] [42] [43 ]

El desarrollo de HTC por parte de Deisseroth ha recibido varios premios importantes, entre ellos:

Honores y premios

Vida personal

Deisseroth está casado con la neurocientífica Michelle Monje , con quien tiene cuatro hijos. [ cita requerida ]

Referencias

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Enlaces externos

Scholia tiene un perfil de autor para Karl Deisseroth .