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 respaldadas por el Programa de Centros Oncológicos del Instituto Nacional del Cáncer (NCI) de EE. UU. y ha sido un Centro Oncológico 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 hogar de ocho científicos que han sido galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina . CSHL está clasificada entre las principales instituciones de investigación básica en biología molecular y genética, y Thomson Reuters la sitúa en el primer lugar del mundo. [5] CSHL también ocupó el primer lugar en resultados de investigación a nivel mundial por Nature . [6] El laboratorio está dirigido por Bruce Stillman , bioquímico e investigador del cáncer.
Desde sus inicios 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 la primaria hasta la 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 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 Escuela de Ciencias Biológicas Watson, fue fundada en 1999. [10]
En 2015, CSHL anunció una afiliación estratégica con la cercana Northwell Health para avanzar en la investigación de terapias contra el cáncer, desarrollar una nueva unidad de investigación clínica del cáncer en Northwell Health en Lake Success , Nueva York, para respaldar estudios clínicos de fase temprana de nuevas terapias contra el cáncer y reclutar y formar más médicos-científicos en oncología. [11]
CSHL alberga bioRxiv , un depósito de preimpresiones para publicaciones en ciencias biológicas.
El personal de investigación de los 52 laboratorios del CSHL asciende a más de 600, incluidos investigadores postdoctorales ; 125 estudiantes de posgrado adicionales y 500 personal administrativo y de apoyo elevan el número total de empleados a más de 1200. [12]
Biología celular y genómica
ARN de interferencia (ARNi) y biología de ARN pequeño ; replicación del ADN ; empalme de ARN ; transducción de señales; estructura del genoma ; ARN no codificantes ; secuenciación profunda ; secuenciación y análisis unicelulares ; autorrenovación y diferenciación de células madre ; dinámica de la cromatina ; biología estructural ; proteómica avanzada ; espectrometría de masas ; microscopía avanzada. [ cita necesaria ]
Investigación sobre el cáncer
Principales tipos de cáncer en estudio: mama, próstata, sangre (leucemia, linfoma); síndrome mielodisplásico ; melanoma ; hígado; ovario y cervical; pulmón; cerebro; páncreas. Focos de investigación: resistencia a los medicamentos; genómica del cáncer ; microambiente tumoral ; metabolismo del cáncer; control del crecimiento en células de mamíferos; Regulación genética transcripcional y postranscripcional . [ cita necesaria ]
El Instituto Stanley de Neurociencia
para Genómica Cognitiva emplea secuenciación profunda y otras herramientas para estudiar la genética subyacente a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión mayor. El Centro Swartz para los Mecanismos Neurales 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. [ cita necesaria ]
Biología vegetal [13]
Secuenciación del genoma vegetal; epigenética y destino de células madre; señalización de células madre; interacciones planta-ambiente; utilizar conocimientos genéticos para aumentar el rendimiento de cultivos básicos, por ejemplo, maíz, arroz y trigo; aumentar el rendimiento de frutos en plantas con flores, por ejemplo, tomate. Otras iniciativas: genética de plantas acuáticas para el desarrollo de biocombustibles ; papel principal en la construcción de la ciberinfraestructura iPlant Collaborative [14] 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, [15] donde personal experto cultiva cultivos y plantas de Arabidopsis para estudios. Siete miembros de la facultad de CSHL realizan investigaciones principalmente en biología vegetal: los Dres. David Jackson, Zachary Lippman , Robert Martienssen , Richard McCombie, Ullas Pedmale, Doreen Ware y Thomas Gingeras . [13]
Centro Simons de Biología Cuantitativa
Ensamblaje y validación del genoma; modelado matemático y desarrollo de algoritmos; genética de poblaciones ; estadística aplicada y aprendizaje automático; minería de textos biomédicos; genómica computacional ; Computación en la nube y Big Data. [ cita necesaria ]
COVID-19
Los 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 los NET en COVID-19 , recolectaron muestras de sangre de 33 personas hospitalizadas, así como tejido de autopsia. Las trampas extracelulares de neutrófilos (NET) son una forma de protección que utiliza el sistema inmunológico contra ciertos patógenos. [dieciséis]
Además de su misión de investigación, CSHL tiene una amplia misión educativa. La Facultad de Ciencias Biológicas (SBS), establecida en 1998, otorga el Ph.D. grado y financia completamente el programa de investigación de cada estudiante. Los estudiantes tienen el desafío de obtener su título de doctorado en 4 a 5 años. El Programa de Investigación de Pregrado (URP) para estudiantes universitarios superdotados (establecido en 1959) y el Programa Socios para el Futuro para estudiantes avanzados de secundaria (establecido en 1990) ahora se encuentran en la SBS. [ cita necesaria ]
El programa de cursos y reuniones de CSHL reúne anualmente a más de 8.500 científicos de todo el mundo a Cold Spring Harbor para compartir resultados de investigaciones (en su mayoría inéditos) en 60 reuniones, la mayoría celebradas cada dos años; y aprender nuevas tecnologías en 30 a 35 cursos profesionales, la mayoría ofrecidos anualmente. [12] La serie de Simposios de Cold Spring Harbor, que se celebra todos los años desde 1933, con excepción de tres años durante la Segunda Guerra Mundial, ha sido un foro para investigadores en genética, genómica, neurociencia y biología vegetal. En el Banbury Center se celebran anualmente entre 25 y 30 reuniones de tipo debate para un número limitado de participantes invitados. [17] A partir de 2016, un curso de dos semanas en CSHL cuesta entre $ 3700 y $ 4700 por estudiante y las conferencias de tres días cuestan alrededor de $ 1000 por asistente. [18]
El Centro de Aprendizaje de ADN (DNALC), fundado en 1988, fue uno de los primeros pioneros [19] en desarrollar experiencias prácticas de laboratorio de genética para estudiantes de secundaria y preparatoria. En 2013, 31.000 estudiantes de Long Island y la ciudad de Nueva York aprendieron laboratorios de genética en el DNALC y en las instalaciones satélite de Nueva York. Más de 9.000 profesores de biología de secundaria han participado en los programas de formación de profesores de DNALC. [20]
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, CSHL tenía un presupuesto operativo de 150 millones de dólares, de los cuales más de 100 millones de dólares se gastaron en investigación. [12] La mitad del presupuesto de investigación se dedicó al cáncer; 25% a neurociencia; el 15% a genómica y biología cuantitativa; y 10% a ciencias vegetales. Las fuentes de financiación de la investigación en 2015 fueron: 34% federal (principalmente Institutos Nacionales de Salud y Fundación Nacional de Ciencias ); 26% actividades auxiliares; 22% filantropía privada; 10% de dotación; 3% corporativo. [12]
La institución surgió como El 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, institución fundadora del Museo de Brooklyn . [21] 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 Departamento de Genética de la Carnegie Institution. [ cita necesaria ]
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 sus inicios 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 por completo la financiación de la ERO, lo que provocó su cierre. Los informes, artículos, gráficos y genealogías 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 conclusiones se incorporaran a la Ley de Orígenes Nacionales ( Ley de Inmigración de 1924 ), que redujo drásticamente el número de inmigrantes a Estados Unidos procedentes del sur y el este de Europa que, según 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 de Eugenesia en 1925. Hoy en día, el Laboratorio Cold Spring Harbor mantiene todos los registros históricos, las comunicaciones y los artefactos de la ERO con fines históricos, [22] de enseñanza e investigación. Los documentos se encuentran en un archivo del campus y se puede acceder a ellos en línea [23] y en una serie de sitios web multimedia. [24]
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". [25] [26] Esto se convertiría en la base de la genética agrícola moderna. En 1916, Clarence C. Little [27] fue uno de los primeros científicos en demostrar un componente genético del cáncer. E. Carleton MacDowell descubrió en 1928 una cepa de ratón llamada C58 que desarrolló leucemia espontánea, un modelo temprano de cáncer en ratón. [28] En 1933, Oscar Riddle aisló la prolactina , la hormona de la secreción de la leche [29] y Wilbur Swingle participó en el descubrimiento de la hormona adrenocortical , utilizada para tratar la enfermedad de Addison . [ cita necesaria ]
Milislav Demerec fue nombrado director del Laboratorio en 1941. Demerec cambió el enfoque de investigación del Laboratorio a la genética de los microbios, encaminando así a los investigadores a estudiar la función bioquímica del gen. Durante la Segunda Guerra Mundial, Demerec dirigió esfuerzos en Cold Spring Harbor que resultaron en importantes aumentos en la producción de penicilina. [30]
A partir de 1941, y anualmente desde 1945, tres de las figuras fundamentales de la genética molecular convocaron reuniones de verano en Cold Spring Harbor de lo que llamaron el Grupo Phage . 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 , intentaron descubrir la naturaleza de los genes mediante el estudio de virus llamados bacteriófagos que infectan a las bacterias. [31]
En 1962, el Departamento de Genética, que ya no recibía el apoyo de la Institución Carnegie de Washington, se fusionó formalmente con el Laboratorio Biológico para formar el Laboratorio de Biología Cuantitativa Cold Spring Harbor . En 1970, el nombre se simplificó a Laboratorio Cold Spring Harbor. [ cita necesaria ]
John F. Cairns fue nombrado Director del Laboratorio Cold Spring Harbor fusionado en 1963 y descubrió que, en ausencia de apoyo financiero continuo de la Institución Carnegie de Washington, la institución recién creada necesitaba desesperadamente fondos para apoyar sus programas y instalaciones de actualización. Cairns estabilizó el laboratorio e introdujo mejoras esenciales en las instalaciones. [33] : 215 En 1968 decidió que dejaría el cargo de director y permaneció en CSHL hasta 1973, trasladándose luego al Imperial Cancer Research Fund (ahora Cancer Research UK ) en Mill Hill, cerca de Londres, Reino Unido. [33] : 227 Mientras estaba en CSHL, Cairns realizó importantes experimentos sobre la replicación del ADN en la bacteria E. coli . [ cita necesaria ]
James D. Watson se desempeñó como 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 de virus tumorales y obteniendo con éxito fondos federales para ampliar las capacidades de investigación del cáncer. Watson colocó a CSHL sobre una base financiera firme. 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, a partir de finales de los años 1980. En 1990, se completaron las obras del Laboratorio Arnold y Mabel Beckman , y en 1999 se inauguró el Edificio de Neurociencia Marks. 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, [34] cuando se retiró a la edad de 79 años después de que aparecieran en la prensa británica opiniones que se le atribuían sobre raza e inteligencia . [35] [36] En enero de 2019, CSHL rompió todos los vínculos con Watson y revocó sus títulos honoríficos después de que él reafirmara inequívocamente estos puntos de vista en un perfil televisivo de American Masters . [37]
Desde 1994, el bioquímico y biólogo oncológico 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 de 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. [38]
Stillman ha presidido una importante expansión del Laboratorio, cuyo tamaño se ha triplicado desde que asumió el cargo de director. Con la construcción completa de seis edificios de laboratorios vinculados en el Hillside Campus en 2009, CSHL agregó un nuevo espacio de laboratorio muy necesario para la investigación del cáncer y la neurociencia, así como espacio para un nuevo programa sobre biología cuantitativa para reunir a expertos en matemáticas, informática y estadística. y física a problemas de biología. [ cita necesaria ]
Cada año, el Laboratorio Cold Spring Harbor otorga una Medalla de Doble Hélice a personas que han impactado positivamente la salud humana, ya sea creando conciencia y recaudando fondos para la investigación biomédica, o contribuyendo de manera importante a la investigación biológica y biomédica.
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