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David S. Wishart

David S. Wishart FRSC (nacido el 7 de diciembre de 1961) es un investigador canadiense 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 ocupa cargos cruzados en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas y en el Departamento de Medicina de Laboratorio y Patología de la Facultad de Medicina y Odontología . Además, Wishart tiene un puesto conjunto en metabolómica en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico 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 es un exitoso emprendedor en serie . Desde 1995 ha lanzado 8 exitosas empresas emergentes de biotecnología, incluidas Chenomx, [5] OMx Personal Health Analytics [6] y Molecular You Corp. [7]  Con más de 500 publicaciones y >100 000 citas a lo largo de su carrera, [8] Ha sido constantemente clasificado entre los 100 mejores científicos del mundo en cualquier disciplina [9] [10] y entre los 200 mejores científicos de la vida del mundo. [11]

Temprana edad y educación

Wishart nació y creció en Edmonton, Alberta , Canadá y tiene un hermano, Ian (médico) y una hermana, Sandy. Su madre, Patricia, trabajó como naturalista y autora; su padre William era biólogo de vida silvestre en el gobierno de Alberta. Wishart se identifica como Metis . Tiene ascendencia Cree y Assiniboine por parte de su padre y ascendencia escocesa por parte de su madre. Cuando era joven, Wishart aprendió a cazar, pescar y atrapar con trampas de su padre, quien también solía operar su propia trampa . Estas primeras experiencias con el mundo natural inspiraron el intenso interés de Wishart por las ciencias naturales. [ cita necesaria ]

Wishart recibió su B.Sc. (Con honores, Primera Clase) en Física de la Universidad de Alberta en 1983 y su M.Phil. (1986) y doctorado . Licenciatura (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 de Biotecnología durante 10 años. Fue ascendido a profesor asociado en 2002 y profesor titular en 2003, incorporándose 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 y Patología de Laboratorio en 2012. En reconocimiento a sus destacadas contribuciones y becas en la enseñanza, la investigación y el servicio a la Universidad de Alberta, Wishart fue nombrado como profesor universitario distinguido en 2018. [13] De 2004 a 2016, Wishart también se desempeñó como funcionario superior de investigación y director de nanobiología en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá en el Instituto Nacional de Nanotecnología , ubicado en el campus de la Universidad de Alberta. .

Investigación

Los intereses de investigación de Wishart abarcan diversas áreas que incluyen biología estructural , biología computacional , bioinformática, nanobiología, metabolómica, espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y 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 hacen que la ciencia sea más sencilla, rápida, barata o fácil. Este trabajo ha dado lugar a una serie de descubrimientos importantes que han transformado fundamentalmente los campos de la RMN biomolecular, la metabolómica y la biología computacional. [1] [2] [3]

RMN biomolecular

Wishart comenzó su carrera investigadora 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 y la desnaturalización de las proteínas . En ese momento, el análisis estructural de proteínas mediante RMN requería cientos de horas de análisis y tabulación de datos manuales. En un esfuerzo por acelerar el proceso, Wishart descubrió una tendencia interesante con respecto a cómo los cambios químicos de los residuos de aminoácidos por RMN 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 y tablas de desplazamiento químico sencillas 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 proteínas secundarias. estructuras en proteínas en sólo segundos. [14] [15] Posteriormente, Wishart mostró cómo los cambios químicos de RMN podrían usarse para medir fácil y rápidamente la flexibilidad de las proteínas mediante el índice de espiral aleatorio o RCI . [16] [17] Más tarde, mostró cómo era posible utilizar cambios químicos para determinar los ángulos de torsión de la columna vertebral de las proteínas con un programa llamado PREDITOR . [18] Wishart también determinó cómo se podrían utilizar los cambios químicos para medir el área de superficie accesible a 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 subprocesamiento por cambio 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 cambios 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 hacer referencia a los cambios químicos de 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 cambios químicos referenciados nuevamente. [27] Los artículos de Wishart que describen estos métodos de RMN han sido citados más de 15.000 veces y ahora son considerados [ ¿por quién? ] son ​​técnicas fundamentales para gran parte de la RMN de proteínas moderna.

Metabolómica

A principios de la década de 2000, Wishart desvió 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 llevó a la empresa spin-off Chenomx [5] ) que permitieron la rápida identificación y cuantificación de metabolitos mediante RMN en biofluidos. [28] En 2005, concibió el Proyecto Metaboloma Humano (HMP) [29] , el equivalente metabolómico del Proyecto Genoma Humano . Wishart logró recaudar más de 10 millones de dólares en financiación de Genome Canada y lanzó un programa multiinstitucional pancanadiense para identificar sistemáticamente todos los metabolitos , fármacos y xenobióticos en biofluidos humanos clínicamente importantes . El objetivo de HMP es proporcionar a la comunidad científica datos de referencia fácilmente accesibles sobre los metabolitos humanos, haciendo así que el análisis de datos metabolómicos sea más completo y mucho más sencillo. En 2022 , el HMP aún está en curso y ha llevado a la identificación de >240 000 metabolitos humanos, >6000 fármacos y metabolitos de fármacos, >70 000 componentes alimentarios y >3000 toxinas y contaminantes. [30] [31] [32] Esta información, junto con muchas herramientas para facilitar la identificación e interpretación de los metabolitos, se ha archivado en varias bases de datos disponibles públicamente creadas por el laboratorio Wishart. Estos 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 MS. [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 y aditivos alimentarios; y T3DB , [34] una base de datos de compuestos tóxicos y contaminantes, así como sus efectos toxicológicos. Los recursos de la base de datos metabolómica del HMP se utilizan ampliamente, con más de 60 millones de páginas vistas por año y los artículos asociados con el HMP han sido citados más de 30 000 veces en los últimos 10 años. [ cita necesaria ]

En 2011, Wishart fundó el Centro de Innovación en Metabolómica (TMIC) y fue su primer director (2011-2019). TMIC es ampliamente conocido como el laboratorio nacional de metabolómica de Canadá. El laboratorio de Wishart dentro de TMIC alberga >8 millones de dólares en equipos modernos de LC-MS , GC-MS y NMR. Su laboratorio procesa habitualmente 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 [35] [36] y espectrometría de masas por cromatografía líquida. [37] [38]   Utilizando estos métodos, Wishart y su equipo han realizado análisis integrales y cuantitativos del metaboloma del suero humano, [39] orina, [40] saliva, [41] líquido cefalorraquídeo [42] y heces. [43]

Biología computacional y ciencia abierta

Wishart es notado [ ¿por quién? ] por haber hecho públicos todos los recursos de datos, programas informáticos, algoritmos y técnicas de su laboratorio. Esta iniciativa de ciencia abierta/acceso abierto tiene 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 lanzar más de 100 servidores web y bases de datos web de acceso público, [44] incluidos NP-MRD [45] y CFM-ID. [46] 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 de código abierto para hacer que los recursos de biología computacional estén más disponibles y accesibles.

Vida personal

Wishart está casado con Debby Waldman, 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 necesaria ]

Referencias

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