Cold Spring Harbor Laboratory ( CSHL ) es una institución privada sin fines de lucro con programas de investigación centrados en el cáncer, la neurociencia , la biología vegetal, la genómica y la biología cuantitativa . [2] Está ubicado en Laurel Hollow en Long Island , Nueva York.
Es una de las 68 instituciones apoyadas por el Programa de Centros de Cáncer del Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU. (NCI) y ha sido un Centro de Cáncer designado por el NCI desde 1987. [3] El Laboratorio es una de las pocas instituciones que desempeñaron un papel central en el desarrollo de la genética molecular y la biología molecular . [4]
Ha sido el hogar de ocho científicos que han sido galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina . El CSHL está clasificado entre las principales instituciones de investigación básica en biología molecular y genética, y Thomson Reuters lo clasifica primero en el mundo. [5] El CSHL también fue clasificado primero en producción de investigación a nivel mundial por Nature . [6] El laboratorio está dirigido por Bruce Stillman , bioquímico e investigador del cáncer.
Desde su creación en 1890, el campus de la institución en la costa norte de Long Island también ha sido un centro de educación en biología. Los programas educativos actuales de CSHL atienden a científicos profesionales, estudiantes de doctorado en biología, profesores de biología en el sistema K-12 y estudiantes desde los grados de primaria hasta la escuela secundaria. En los últimos 10 años, las conferencias y cursos de CSHL han atraído a más de 81.000 científicos y estudiantes al campus principal. [7] Por esta razón, muchos científicos consideran a CSHL una "encrucijada de la ciencia biológica". [8] Desde 2009, CSHL se ha asociado con el Parque Industrial de Suzhou en Suzhou , China, para crear Cold Spring Harbor Asia , que atrae anualmente a unos 3.000 científicos a sus reuniones y cursos. [9] La Escuela de Ciencias Biológicas del Laboratorio Cold Spring Harbor , anteriormente la Escuela Watson de Ciencias Biológicas, se fundó en 1999. [10]
En 2015, CSHL anunció una afiliación estratégica con el cercano Northwell Health para avanzar en la investigación terapéutica del cáncer, desarrollar una nueva unidad de investigación clínica del cáncer en Northwell Health en Lake Success , Nueva York, para apoyar estudios clínicos de fase temprana de nuevas terapias contra el cáncer y reclutar y capacitar a más científicos clínicos en oncología. [11]
CSHL alberga bioRxiv , un repositorio de preimpresiones para publicaciones en las ciencias de la vida.
El personal de investigación en los 52 laboratorios del CSHL cuenta con más de 600 personas, incluidos investigadores postdoctorales ; otros 125 estudiantes de posgrado y 500 empleados administrativos y de apoyo elevan el número total de empleados a más de 1200. [12]
Biología celular y genómica
Interferencia de ARN (ARNi) y biología de ARN pequeños ; replicación de ADN ; empalme de ARN ; transducción de señales; estructura del genoma ; ARN no codificantes ; secuenciación profunda ; secuenciación y análisis de células individuales ; autorrenovación y diferenciación de células madre ; dinámica de la cromatina ; biología estructural ; proteómica avanzada ; espectrometría de masas ; microscopía avanzada. [13]
Investigación sobre el cáncer
Principales tipos de cáncer en estudio: mama, próstata, sangre (leucemia, linfoma); síndrome mielodisplásico ; melanoma ; hígado; ovario y cuello uterino; pulmón; cerebro; páncreas. Focos de investigación: resistencia a fármacos; genómica del cáncer ; microambiente tumoral ; metabolismo del cáncer; control del crecimiento en células de mamíferos; regulación génica transcripcional y postranscripcional . [14]
Neurociencia
El Instituto Stanley de Genómica Cognitiva emplea la secuenciación profunda y otras herramientas para estudiar la genética subyacente a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión mayor. El Centro Swartz de Mecanismos Neuronales de la Cognición estudia la cognición en el cerebro normal como base para comprender la disfunción en los trastornos psiquiátricos y neurodegenerativos. Otros focos de investigación: genética del autismo; mapeo del cerebro de los mamíferos; correlatos neuronales de la toma de decisiones. [15]
Biología vegetal [16]
Secuenciación del genoma vegetal; epigenética y destino de las células madre; señalización de células madre; interacciones planta-ambiente; uso de conocimientos genéticos para aumentar el rendimiento de cultivos básicos, p. ej., maíz, arroz, trigo; aumentar el rendimiento de frutos en plantas con flores, p. ej., tomate. Otras iniciativas: genética de plantas acuáticas para el desarrollo de biocombustibles ; papel principal en la construcción de la ciberinfraestructura iPlant Collaborative [17] de la National Science Foundation . Gran parte de este trabajo se lleva a cabo en 12 acres de tierras de cultivo en la cercana CSHL Uplands Farm, [18] donde el personal experto cultiva cultivos y plantas de Arabidopsis para estudios. Siete miembros de la facultad de CSHL realizan investigaciones principalmente en biología vegetal: los doctores David Jackson, Zachary Lippman , Robert Martienssen , Richard McCombie, Ullas Pedmale, Doreen Ware y Thomas Gingeras . [16]
Centro Simons de Biología Cuantitativa
Ensamblaje y validación de genomas; modelado matemático y desarrollo de algoritmos; genética de poblaciones ; aprendizaje automático y estadístico aplicado; minería de textos biomédicos; genómica computacional ; computación en la nube y Big Data. [19]
COVID-19
Científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), la Universidad de Salud de Utah, PEEL Therapeutics y Weill Cornell Medicine trabajaron para examinar la posible función de las NET en COVID-19 , recolectando muestras de sangre de 33 personas hospitalizadas, así como tejido de autopsias. Las trampas extracelulares de neutrófilos (NET) son una forma de protección que utiliza el sistema inmunológico contra ciertos patógenos. [20]
Además de su misión de investigación, la CSHL tiene una amplia misión educativa. La Escuela de Ciencias Biológicas (SBS), establecida en 1998, otorga el título de doctorado y financia completamente el programa de investigación de cada estudiante. Los estudiantes tienen el reto de obtener su título de doctorado en 4 o 5 años. El Programa de Investigación de Pregrado (URP) para estudiantes universitarios talentosos (establecido en 1959) y el Programa Socios para el Futuro para estudiantes de secundaria avanzados (establecido en 1990) ahora se encuentran alojados en la SBS. [ cita requerida ]
El programa de reuniones y cursos de la CSHL reúne anualmente a más de 8.500 científicos de todo el mundo en Cold Spring Harbor para compartir los resultados de sus investigaciones (en su mayoría inéditos) en 60 reuniones, la mayoría de ellas bianuales, y para aprender nuevas tecnologías en 30 a 35 cursos profesionales, la mayoría de ellos ofrecidos anualmente. [12] La serie de simposios de Cold Spring Harbor, que se celebra todos los años desde 1933 con la excepción de tres años durante la Segunda Guerra Mundial, ha sido un foro para investigadores en genética, genómica, neurociencia y biología vegetal. En el Centro Banbury se celebran anualmente entre 25 y 30 reuniones de estilo de debate para un número limitado de participantes invitados. [21] A partir de 2016, un curso de dos semanas en la CSHL cuesta entre 3.700 y 4.700 dólares por estudiante y las conferencias de tres días cuestan alrededor de 1.000 dólares por asistente. [22]
El DNA Learning Center (DNALC), fundado en 1988, fue uno de los pioneros [23] en el desarrollo de experiencias prácticas de laboratorio de genética para estudiantes de escuelas secundarias y preparatorias. En 2013, 31.000 estudiantes de Long Island y la ciudad de Nueva York recibieron capacitación en laboratorios de genética en el DNALC y en las instalaciones satélite de Nueva York. Más de 9.000 profesores de biología de escuelas secundarias han participado en programas de capacitación docente del DNALC. [24]
Cold Spring Harbor Laboratory Press ha establecido un programa que consta de siete revistas, 190 libros, manuales y protocolos de laboratorio y servicios en línea para preimpresiones de investigación. [7]
En 2015, el CSHL tenía un presupuesto operativo de 150 millones de dólares, de los cuales más de 100 millones se gastaron en investigación. [12] La mitad del presupuesto de investigación se dedicó al cáncer; el 25% a la neurociencia; el 15% a la genómica y la biología cuantitativa; y el 10% a las ciencias vegetales. Las fuentes de financiación de la investigación en 2015 fueron: 34% federal (principalmente los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias ); 26% actividades auxiliares; 22% filantropía privada; 10% donaciones; 3% empresas. [12]
La institución se estableció como Laboratorio Biológico en 1890, un programa de verano para la educación de profesores universitarios y de secundaria que estudiaban zoología, botánica, anatomía comparada y naturaleza. El programa comenzó como una iniciativa de Eugene G. Blackford y Franklin Hooper , director del Instituto de Artes y Ciencias de Brooklyn, la institución fundadora del Museo de Brooklyn . [25] En 1904, la Institución Carnegie de Washington estableció la Estación para la Evolución Experimental en Cold Spring Harbor en una parcela adyacente. En 1921, la estación se reorganizó como el Departamento de Genética de la Institución Carnegie. [ cita requerida ]
Entre 1910 y 1939, el laboratorio fue la base de la Oficina de Registro de Eugenesia del biólogo Charles B. Davenport y su asistente Harry H. Laughlin , dos destacados eugenistas estadounidenses de la época. Davenport fue director de la Estación Carnegie desde su creación hasta su jubilación en 1934. En 1935, la Institución Carnegie envió un equipo para revisar el trabajo de la ERO y, como resultado, se ordenó a la ERO que detuviera todo el trabajo. En 1939, la Institución retiró la financiación a la ERO por completo, lo que llevó a su cierre. Los informes, artículos, gráficos y pedigríes de la ERO se consideraron hechos científicos en su época, pero desde entonces han sido desacreditados. Su cierre se produjo 15 años después de que sus hallazgos se incorporaran a la Ley de Orígenes Nacionales ( Ley de Inmigración de 1924 ), que redujo severamente el número de inmigrantes a Estados Unidos desde el sur y el este de Europa que, testificó Harry Laughlin, eran racialmente inferiores a los inmigrantes nórdicos de Inglaterra y Alemania. Charles Davenport también fue el fundador y primer director de la Federación Internacional de Organizaciones Eugenésicas en 1925. En la actualidad, el Laboratorio Cold Spring Harbor conserva los registros históricos completos, las comunicaciones y los artefactos de la ERO con fines históricos, [26] de enseñanza e investigación. Los documentos se encuentran en un archivo del campus y se puede acceder a ellos en línea [27] y en una serie de sitios web multimedia. [28]
Los científicos de la Carnegie Institution en Cold Spring Harbor hicieron muchas contribuciones a la genética y la medicina. En 1908, George H. Shull descubrió el maíz híbrido y el principio genético detrás de él llamado heterosis , o "vigor híbrido". [29] [30] Esto se convertiría en la base de la genética agrícola moderna. En 1916, Clarence C. Little [31] fue uno de los primeros científicos en demostrar un componente genético del cáncer. E. Carleton MacDowell en 1928 descubrió una cepa de ratón llamada C58 que desarrolló leucemia espontánea, un modelo temprano de cáncer en ratones. [32] En 1933, Oscar Riddle aisló la prolactina , la hormona de secreción de la leche [33] y Wilbur Swingle participó en el descubrimiento de la hormona adrenocortical , utilizada para tratar la enfermedad de Addison . [ cita requerida ]
En 1941, Milislav Demerec fue nombrado director del laboratorio. Demerec trasladó el enfoque de investigación del laboratorio a la genética de los microbios, lo que encaminó a los investigadores a estudiar la función bioquímica del gen. Durante la Segunda Guerra Mundial, Demerec dirigió los esfuerzos en Cold Spring Harbor que dieron como resultado importantes aumentos en la producción de penicilina. [34]
A partir de 1941, y anualmente desde 1945, tres de las figuras seminales de la genética molecular convocaron reuniones de verano en Cold Spring Harbor de lo que llamaron el Grupo de Fagos . Salvador Luria , de la Universidad de Indiana; Max Delbrück , entonces de la Universidad de Vanderbilt ; y Alfred Hershey , entonces de la Universidad de Washington en St. Louis , buscaron descubrir la naturaleza de los genes a través del estudio de virus llamados bacteriófagos que infectan bacterias. [35]
En 1962, el Departamento de Genética, que ya no contaba con el apoyo de la Carnegie Institution de Washington, se fusionó formalmente con el Laboratorio de Biología para formar el Laboratorio de Biología Cuantitativa de Cold Spring Harbor . En 1970, el nombre se simplificó a Laboratorio de Cold Spring Harbor. [ cita requerida ]
John F. Cairns fue designado Director del Laboratorio Cold Spring Harbor fusionado en 1963 y descubrió que, en ausencia de un apoyo financiero continuo de la Institución Carnegie de Washington, la institución recién creada necesitaba desesperadamente fondos para apoyar sus programas y actualizar las instalaciones. Cairns estabilizó el Laboratorio e hizo mejoras esenciales en las instalaciones. [37] : 215 Decidió en 1968 que dejaría el cargo de Director y permaneció en el CSHL hasta 1973, trasladándose luego al Fondo Imperial de Investigación del Cáncer (ahora Cancer Research UK ) en Mill Hill cerca de Londres, Reino Unido. [37] : 227 Mientras estaba en el CSHL, Cairns realizó importantes experimentos sobre la replicación del ADN en la bacteria E. coli . [ cita requerida ]
James D. Watson fue director y presidente del Laboratorio durante 35 años. Al asumir el cargo en 1968, centró el Laboratorio en la investigación del cáncer, creando un grupo sobre virus tumorales y obteniendo con éxito fondos federales para una expansión de las capacidades de investigación del cáncer. Watson colocó al CSHL sobre una base financiera sólida. Inspirado por su colaborador del Nobel, Francis Crick, Watson inició un importante impulso para ampliar la investigación del CSHL sobre el cerebro y los trastornos psiquiátricos, comenzando a fines de la década de 1980. En 1990, se completó el trabajo en el Laboratorio Arnold y Mabel Beckman , y el Edificio de Neurociencia Marks se inauguró en 1999. En 1994, Watson dejó de ser director del Laboratorio y asumió el título de presidente. En 2004 fue nombrado canciller, cargo que ocupó hasta octubre de 2007, [38] cuando se jubiló a la edad de 79 años después de que aparecieran en la prensa británica opiniones que se le atribuían sobre la raza y la inteligencia . [39] [40] En enero de 2019, CSHL cortó todos los vínculos con Watson y revocó sus títulos honorarios después de que él reiteró inequívocamente estas opiniones en un perfil televisivo del American Masters . [41]
Desde 1994, el bioquímico y biólogo del cáncer Bruce Stillman ha dirigido el laboratorio como director, y desde 2003 como presidente. Stillman, miembro de la Academia Nacional de Ciencias y miembro de la Royal Society , también continúa dirigiendo un laboratorio de investigación básica, dedicado al estudio de la replicación del ADN y el mantenimiento de los cromosomas. A Stillman se le atribuye el descubrimiento y la elucidación en 1991 del mecanismo del complejo de reconocimiento del origen (ORC), un complejo proteico altamente conservado que reconoce y se une a secuencias de ADN específicas, marcando puntos de partida para la replicación de todo el genoma. [42]
Stillman ha presidido una importante expansión del laboratorio, cuyo tamaño se ha triplicado desde que asumió como director. Con la finalización de la construcción de seis edificios de laboratorio conectados en el campus de Hillside en 2009, el CSHL agregó un nuevo espacio de laboratorio muy necesario para la investigación del cáncer y la neurociencia, así como espacio para un nuevo programa de biología cuantitativa para acercar a expertos en matemáticas, informática, estadística y física a los problemas de biología. [ cita requerida ]
Cada año, el Laboratorio Cold Spring Harbor otorga una Medalla Doble Hélice a personas que han tenido un impacto positivo en la salud humana, ya sea generando conciencia y recaudando fondos para la investigación biomédica o contribuyendo de manera importante a la investigación biológica y biomédica.
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