رينيه بيرا ريهوبوث عقود تم دراسة آثار الزمن تطور الجنين في الصحة والمرض. وعندما سئل في يوليو من هذا العام، الخلايا الجذعية الأحياء رينيه بيرا ريهوبوث كلمة رئيسية لمئات من العلماء في الاجتماع السنوي لجمعية علم الأحياء التنموي: أنت تعرف ماذا من الحيوانات المنوية والبيض تتجمع لتشكل الإنسان أكثر جاذبية ذلك؟ بعد عقود من البحث، والجينات المسؤولة عن الخلايا المعلومات وغيرها من الجراثيم والخلايا الجرثومية تنتج جزيئات تحقيق التوازن بين العمل المخطط لها بعناية، تنبئ الأجنة السليمة - وهي تقديس لعلوم الحياة فقط في الارتفاع، وهذا يذكرني من الانفجار الكبير لذلك العديد من الظروف يجب أن يكون على حق، كل سؤال له إجابة، ولكن خطوة إلى الوراء ونطلب منهم كيف حدث ذلك؟ هذا مثير للدهشة إلى حد ما، ونحن حقا لا أعرف.

الديباج بارك - العلوم العلوم الشعبية: في سياق جهودها لتوضيح الصورة الأكبر، كان هناك موضوع مشترك: بعض الأشياء التي تبدو بسيطة، مثل الأجنة في المرحلة الأولى من التطوير، يمكن أن يكون له تأثير كبير على الصحة والمرض، حتى وينطبق الشيء نفسه في العقود التي تلت ولادة الطفل. آخر استخدام هذه الرؤية لتوسيع نطاق العمل، مثل الخلايا الجنينية قد تسبب الأمراض العصبية مثل مرض باركنسون البحوث في المساهمة. ولكن اليوم، بيلا والمزيد من الوقت تشارك في التحدي مختلف تماما، فإنه يمكن العلم للجماهير؟ للقيام بذلك، وقالت أننا بحاجة لمعرفة القصة - قصة العلماء أنفسهم وعمل أولئك الذين جعلها تصبح هشة وأكثر عرضة لتكون معترف بها من القصة. وقال بيرا العلوم الطريقة الخاصة بها انها لم يتوقع لها نمو أسرة فقيرة في بلدة يصل في ولاية ويسكونسن، هي موطن لأصغر لستة أطفال، هي أيضا موطن لاستكمال السنوات الأربع الأولى من أطفال المدارس.

الخلايا الجذعية الأحياء أعمال رينيه ريهوبوث بيرا في جامعة ولاية مونتانا الذي يدرس التنمية الاقتصادية ونائب الرئيس، وكلاهما ملتزم الوظيفي فيما بعد كشفت في وقت مبكر الوقت اللازم لتطوير الجنينية الروابط الوثيقة بين الصحة وأيضا نحن ملتزمون بتشجيع العلماء لتبادل قصصهم. الصورة: كريستين بولسن لمجلة كوانتا

والدتها تحمل عبء الأسرة، وحدها، لإطعام أشقائها في حين ترتبط الدها في طفولتها مع الكحول ومكافحة التشرد وقتل الآباء والأمهات في 20S بيلا. وقالت إنها شرعت دون وعي تقريبا على الطريقة العلمية، لكنها أصبحت فيما بعد خبيرة الخلايا الجذعية الجنينية والإنجابية، وشغل منصب مدير مركز البحوث والتعليم من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في جامعة ستانفورد. ولكن في عام 2013، وقالت انها قررت التخلي عن كل شيء، ليصبح نائب الرئيس للبحوث والتنمية الاقتصادية من جامعة ولاية مونتانا، شعرت أنها يمكن أن يكون لها تأثير أكبر على تعليم العلوم هناك. "كوانتا مجلة" تحدث مؤخرا مع بيلا، حول التنقيب لها من صلات بين الوقت، مصير الخلية والصحة؛ DNA فيروسات في التطور المبكر للدور الذي لعبته مذهلة، مستقبلها مفعمة بالأمل لتعليم العلوم، وذلك ل الإيجاز، يتم ضغط المقابلة وتحريرها.

1، نمت لك في بلدة صغيرة من نهر الحديد، ويسكونسن، هو ما يجعل في نهاية المطاف يمكنك الشروع في بطريقة علمية؟

بلدة الحديد تقع الشاطئ الجنوبي لبحيرة سوبيريور حوالي 20 ميلا، يبلغ عدد سكانها حوالي 1000 نسمة، وربما أقل عندما كنت السكان الشباب. والعديد من المدن الصغيرة مثل الولايات المتحدة، فإن الأطفال يدخلون إلى المدارس الابتدائية والثانوية، ولكن في الكلية أو في الاحتلال، لم يكن لديهم الكثير من الطموح. والدتي محبوب جدا لنا، حاولت لها أفضل لجعل منا لديه رائعة ستة إخوة وأخوات، حتى انها مشغولة جدا، ولا أحد تحدث عن الحياة الجامعية معي.

بعد المدرسة الثانوية، وكنت في وكالة سيارة فورد حيث وجد على وظيفة محاسب. بعد أشهر من العمل، وهي المرة الأولى التي بدأت في التفكير في ما أريد القيام به، ثم أحصل على مساعدات مالية، فمن لتوظيف الأعمال الرئيسية في جامعة ويسكونسن. في طالبة وطالبة هذا العام، أريد دائما أن يستسلم، لأنني لم أكن أدرك حقا أن كل هذا سوف يذهب. ثم عندما اخترت علم الوراثة البشرية بالطبع، لقد وقعت في الحب معها، وبعد ذلك بدأت للحصول على جدية.

2. ما طلب منك أن تركز على التطور الجنيني والتكاثر؟

أنا شخصيا مهتمة جدا في هذه القضايا لأن أختي ولقد عانى طويلا من سرطان المبيض، ولذا فإنني لم يكن لديك أطفال. لذلك أود أن أعرف مصير الخلايا، للإجابة على السؤال: ما الذي يجعل البويضة والحيوانات المنوية التي تسمح لهم لتمرير المعلومات من جيل إلى جيل، وكيفية بناء هذه الأنماط؟ بعد الإخصاب، لماذا انقسام الخلايا المقبل عادة ما يستغرق 11 ساعة؟ بشكل لا يصدق، في نهاية المطاف هو ما نحن لا نعرف إلا القليل عن البويضة والحيوانات المنوية. ما زلت مندهشا للغاية الحيوانات المنوية والبيض معا يمكن أن تخلق شخص، وهذا هو مجنون، أليس كذلك؟

3، ونحن نعلم كم؟

نحن لا نزال في مرحلة صفي والتسميد وحتى الحصول على صور الفيديو من التطور الجنيني يبدو أن تأتي من التاريخ الحديث. الأحداث الجزيئية، أيضا، ولكن تم زيادة تصف فئات - مثل البحوث على علامات جينية وراثية. الآن من خلال تحليل خلية واحدة، يمكنك البدء حقا لاستكشاف هذه الفئات. التجريبية مجرد بداية لفهم ما هو برنامج الجينات أو إيقاف تشغيله، وما يفعله هذه البرامج. على سبيل المثال، كما تبين والأجنة البشرية والماوس برامج جينية الأساسية (مثل تعديلات بسيطة ومنشط النسخ) مختلفة من المستغرب، لذلك أعتقد أن هناك عوامل جينية هي عملية اتخاذ القرار أنواع محددة.

4، ثم عملك لاقول لكم ما هو تفرد هو الاستنساخ البشري؟

الوقت هو فريد من نوعه، وعروض دراستنا أن الوقت اللازم لتطوير الجنينية دقيقة جدا، هي فريدة من نوعها للبشر، وهو أمر معقول جدا، لأنه يجب أن تطابق الوقت اللازم لتطوير الرحم. قمنا بتحليل مفصل لدوري الدرجة الاولى الخلية، وانقسام الخلايا، والثانية، انقسام الخلايا الثالث، الجنين ما الوسائل الصحية. العلاقة بين هذه المعايير وتوقيت عدد الصبغيات - سريعة أو بطيئة جدا والخطأ الأجنة مع عدد الصبغيات من ارتباط كبير.

5، وهذه المعلمات توقيت في نهاية المطاف ما هو، ولماذا هي مهمة؟

بالتزامن مع قياسات التصوير والتعبير الجيني للاطلاع على كيفية الأجنة على مدار الساعة، والحق بعد اندماج الحيوان المنوي والبويضة، تكاد تنعدم النسخ (كما RNA الجنين أنثى المستخرجة من البيض المنتج في البروتينات الأساسية). في اليوم الثالث، والجينوم الجنينية يفتح، ثم تقلبات كبيرة في النسخ ظهرت. أيضا يشبه إلى حد كبير لمعرفة ما يدفع برنامج الأيام الثلاثة الأولى من الإعداد. وفقا لدراستنا، هو توقيت دقيق للانقسام الخلايا، وذلك بالتنسيق مع عوامل جينية، والتعبير عن الجينات من الأم إلى الجنين تحويل التعبير الجيني. المعلمات الوقت تتعلق دوري الدرجة الاولى ثلاث خلايا، وهو أمر حاسم لبقاء الأجنة قبل البدء في التعبير عن الجينات الجنينية.

وأشار بيرا إلى أن التأخير في تقسيم الفيديو من سلسلة من أوائل الخلايا الجنينية البشرية، ولها وتبين البحوث أن مصير بعض هذه الخلايا المبكرة يعتمد على التعبير عن اندماجهم في الحمض النووي للجينات الفيروس الارتجاعي. الصورة: كريستين بولسن لمجلة كوانتا

أولا، وخلايا الجنين الأولى لتشكيل الخصر أو يأخذ ثلم انشقاق نحو 30 دقيقة، والتي عثر عليها إلى حد ما عدد الصبغيات متري. عندما يحين الوقت المناسب، عندما إمكانية الجنين ثلاثة أزواج من الكروموسومات على الكثير، بدلا من اثنين من أزواج. قد تبدأ في الانقسام، وتشكيل ثلم الانقسام حول كروموسوم آخر، أو ببساطة لا يمكن تقسيم. تقسيم الخلية التالية، انقسام الخلايا 2-3 الخلايا، يتطلب 11 ساعة زائد أو ناقص أربع ساعات. المرحلة الثانية من الوقت هل يعكس نضج البيض. وأخيرا، يجب أن تظهر الخلية الرابعة بعد وقت قصير من الخلية الثالثة. هذا يعكس مدى الأولين التغذية الخلوية بالتساوي: إذا كان واحد من الخلايا الحصول على جميع العناصر الغذائية، وسوف تقسم بسرعة أكبر، في حين سيتم ترك الخلايا الأخرى وراء.

6، ولكن فقط على الوقت اللازم لتطوير الجنينية بقاء فوري مهم جدا، مهم جدا للصحة والمرض، أليس كذلك؟

نعم، هذا هو واحد من أكبر افتراضاتنا في تحديد مصير خلية لأن الوقت يلعب دورا هاما. تبدأ هذه الفكرة مع جدول زمني محدد، إذا خلية لا يمكن أن تصل إلى مرحلة معينة في الوقت المناسب، فإنه سيتم تغيير مصير الخلايا والأنسجة عادة ما يتم تجاهل، ومن ثم الموت. على سبيل المثال في عام 2016 نشرت في "علم الوراثة الطبيعية"، ورقة، وجدنا ما يقرب من 150 نوعا من الجينات الجديدة، وكثير منها الفيروسات القهقرية، التي أعربت منذ فترة طويلة في الخلايا الجذعية البشرية. ثم، تبين مصير خلية يتغير عند إغلاق بعض الجينات فيروسات.

والخلايا الجذعية الجنينية تولد في نهاية المطاف الجنين، ولكن ليس على الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا يمكن أن تولد إلا الأديم الظاهر الغاذي، سوف تولد الأنسجة الجنينية الأديم الظاهر الغاذي تعلق على الرحم. لا تصبح الأديم الظاهر الغاذي من الخلايا "السيئة"، وهذه الخلايا جزء من الجنين. وهذا يعني أن الوقت اللازم لتطوير الجنينية يمكن أن تقرر الخلايا التي ستصبح جزءا من الجنين. الخلايا التي خارج الجنين هي جزء من منظمة يعتمد على الذي ورثناه من التكامل فيروسات في تسلسل الإنسان محددة.

7، فيروس DNA خلال التنمية في وقت مبكر في الواقع يلعب دورا هاما

في سياق التطور، وكان الفيروس موجود في جسمنا، ونحن تتغير باستمرار. نحن جوانا Vysoka مع جامعة ستانفورد نشرت ورقة أخرى في "الطبيعة" أن هذه السلاسل الفيروسية لها التأثير الثاني: أنها لن تؤدي إلا إلى موت الخلايا، الجنين وأيضا مساعدة للتخلص من عدوى الفيروس. في كلتا الحالتين، يبدو أن لدينا الفيروس في تطوير نظم التنظيف في وقت مبكر.

8، يمكنك أيضا دراسة لتحديد ما إذا كانت الخلايا سوف تصبح عاملا في الخلايا الجرثومية، حيث يلعب دور ما؟

في ابريل من هذا العام، التي نشرت في "بيولوجيا الخلية الطبيعة" من ورقة، وجدنا ثلاثة بروتينات التفاعل التي تساعد في تكوين والحفاظ على مصير الخلايا الجرثومية البدائية الخلايا الجرثومية البدائية. البروتين OCT4 هي واحدة من المنظم الرئيسي للتنمية الجنينية ومصير الخلية. ومع ذلك، إذا خليتين تعبر عن OCT4، كيف يمكنك تحديد ما إذا كانت الخلايا الجنينية سوف تشكل الخلايا الجرثومية البدائية؟ ونحن نعتقد أن OCT4 يمكن تنفيذ الأنشطة بطريقة محددة مع مختلف الشركاء لأجنة المنتجات. هذا هو القرار من الخلايا، يمكنك التفكير في الأمر كنقطة ارتكاز: الخلايا الجذعية في الوسط، إذا OCT4 وغيرها من البروتينات تحدث التآزر، وهذا الميل إلى خط ارتكاز الإنجاب.

إذا كان أحد من محتوى البروتين غير صحيح، ولكن هذه الخلايا تصبح الأديم الظاهر والأنسجة الجنينية تنتج عادة الخلايا العصبية، وهذا التوازن هو دقيق جدا. نبدأ الآن لتحليل الكيفية التي تعمل الفعلية لكل البروتين في تطور الجنين والجرثومية الخلية، وكذلك عوامل النسخ الأخرى المعنية. عودة إلى سؤالك عن كيفية ذات الصلة الأمراض والتنمية: خلال التنمية، يجب أن يكون هناك نسبة خطأ يحدد مصير هذه الخلايا، اشتقاق عدد من الخلايا الجرثومية البدائية العصبية أو الخلايا العصبية تعتمد على عمل رمح، على سبيل المثال، في الأسبوع العاشر الجنين، ونحن حقا لا أعرف ما هي العواقب سوف يؤدي إلى نسبة الخطأ.

9. هل يمكن أن تعطي مثالا؟

عموما، إذا كان نوع الخلية التي سيتم تشكيلها قبل تشكيل نوع من الخلايا B، اكتب A ولكن عدد قليل جدا من الخلايا، ثم سيتم تشكيل وبين عدد من الخلايا نوع B يكون لها تأثير مضاعف. على سبيل المثال قبل تطوير الخلايا العصبية، يجب أن لدينا طبقة الخلايا القاعدية. في مرض باركنسون المرض، انخفضت الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين المريض بنحو 75،000. يمكنك أن تتخيل حدوث مثل هذه الخسائر لسببين: ربما لأن الخلايا العصبية التي تبدأ أقل من عامة الناس، أو أنها قد فقدت في أسرع أنواع معدل محددة من الخلايا العصبية. الناس اتصال يومي مع بعض المبيدات والمواد الكيميائية يمكن أن يؤدي إلى وقوع هذا الأخير، لكننا ما زلنا لا نعرف ما إذا كان المرض والدوبامين العصبية باركنسون الجينية أقل من الطبيعي.

هذا هو فرضية درست لبعض الوقت: المكياج وراثية ليس فقط عن طريق الاشارات البيئية المرتبطة بهذا المرض، ولكن أيضا لأنه في وقت الولادة أعطيت عدد معين من الخلايا، التنمية في وقت مبكر يمكن أن تؤثر على ما حدث بعد سنوات عديدة. وثمة ظاهرة مماثلة مثل انقطاع الطمث، في بعض الحالات، أقل البويضات عند الولادة بالنسبة للإناث، وسوف تشهد فشل المبيض المبكر. لديها علم الأعصاب أيضا أمثلة أخرى، وخاصة الفئران. ولكنه يلعب دورا في جزء الأمراض التي تصيب البشر لم تتم دراسته في العمق، وهذا هو السبب نحن نذهب لدراسة مرض الشلل الرعاش وإذا حدث ذلك.

10، 2013 كنت تخلى عن الاتجاه من جامعة ستانفورد وذهب للعمل في ولاية مونتانا، في جزء منه لأنك تريد أن تلعب تأثير أكبر في مجال تعليم العلوم، وهذا هو السبب؟

وأعتقد أن معظم الأميركيين لا مهتما جدا في مجال العلوم أو البحوث. ومع ذلك، في طلاب جامعة ستانفورد، فإن الوضع ليس كذلك. كعلماء الولايات المتحدة، ونحن مواجهة المشكلة هو عدم جعل الطلاب يعتقدون في العلم. في مثل جامعة ولاية مونتانا جامعة حكومية كبيرة، ونحن نحاول إقناع الطلاب وأولياء أمور الطلبة، لأنها لا تأتي بالضرورة في اتصال مع أهمية العلم.

عندما كنت طفلة صغيرة، والدتي وأنا جلست معا، في انتظار أن نرى الناس على سطح القمر. قضينا أسبوعا كاملا عن الطعام، وعلى استعداد للجلوس لمشاهدة الهبوط. كل يوم حدث نفس الشيء لمختبر العلوم عظيم، ولكن لا أحد يهتم. ربما في المجتمع، أصبح لدينا خدر في مجال العلوم. في الواقع، وهذا أمر مثير للغاية. كأمة، إذا علينا أن نستثمر الكثير في العلم والمعرفة والوعي، ونحن سوف تجني. ولكن أنا لا ألوم لا يفهم الجمهور العلم، والمشرعين حتى يترددون أحيانا للاستثمار.

11، وتعليم العلوم ما هو مفقود؟ كيف يمكننا حل هذه المشكلة؟

أعتقد أن العلماء أنفسهم هو جزء مهم من القصة، الذي يمكن أن تساعدهم في وسيلة فعالة لعلوم يصور. الإرادة الشعبية مثلي، وأنا متحمس عن الشبكة التنظيمية لمعرفة ذلك؟ ربما الناس سوف يفهم. ولكن أعتقد بالنسبة لأولئك الذين لا يفهمون العلم والتكنولوجيا من الفائدة هو العمل مع قصتي: كنت أصغر من ستة أطفال، والدتي لم تخرج حتى من المدرسة الثانوية. انتهى بي الأمر يجلس على مقاعد القيادة في جامعة ستانفورد، الشركة الرائدة في حياة عظيمة على ما أعتقد. أنا لا الخاصة، أريد فقط أن تعتمد على العلم لكسب العيش. لا تظهر قصتي بأن العلم، مهما الأساسية، كل شيء عنك، عن عائلتك، عني، عن رحلتنا. لقد نشأت في مكان من هذا القبيل، كنت أجلس هناك في كل قصة الشتاء، ثم تفرقوا في الصيف؛ ونتائج فصل الشتاء الثاني وتقول ظهر نفس القصة، وربما يتحدثون أكثر من ذلك.

الديباج بارك - العلوم العلوم الشعبية | المرجعي دورية الأدب: "علم الوراثة الطبيعية" "الطبيعة"

ون جيا باو: مجلة جوردانا Cepelewicz / كوانتا / كوانتا النشرة الإخبارية

دوى: 10.1038 / ng.3449

DOI: doi.org/10.1038/s41556-018-0094-3

دوى: 10.1038 / nature14308

الديباج بارك - نقل الفضاء الأميركية والعلوم للملاحة الفضائية