كارل ديسيروث

كارل ألكسندر دايسيروث (مواليد 18 نوفمبر 1971) هو عالم وطبيب أمريكي. وهو أستاذ مؤسسة دي إتش تشين للهندسة الحيوية وأستاذ الطب النفسي والعلوم السلوكية في جامعة ستانفورد .

وهو معروف بتطوير تقنيات كيمياء الأنسجة الهيدروجيلية (مثل CLARITY و STARmap) وعلم البصريات الوراثية ، وبتطبيق استراتيجيات بصرية وجينية متكاملة لدراسة وظيفة الدوائر العصبية الطبيعية واختلالها في الأمراض العصبية والنفسية .

في عام 2019، انتُخب دايسروث عضواً في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للهندسة لاكتشافاته وقدرته على التحكم في الإشارات العصبية التي تُؤثر على سلوك الحيوانات في الصحة والمرض، باستخدام أدوات جزيئية وبصرية. وهو أيضاً عضو في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم والأكاديمية الوطنية الأمريكية للطب .

حصل ديسيروث على بكالوريوس الآداب في العلوم البيوكيميائية من جامعة هارفارد عام 1992، وعلى شهادة دكتوراه في الطب ودكتوراه في علم الأعصاب من جامعة ستانفورد عام 1998. وأكمل فترة تدريبه الطبي وإقامته في الطب النفسي في كلية الطب بجامعة ستانفورد . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يقود ديسيروث مختبره في جامعة ستانفورد منذ عام 2004. وهو يعمل كطبيب معالج في مستشفى وعيادات ستانفورد ، وكان منتسبًا إلى معهد هوارد هيوز الطبي (HHMI) منذ عام 2009. ^{[ 3 ] [ 4 ]} بين عامي 2014 و2019، كان أستاذًا مساعدًا أجنبيًا في معهد كارولينسكا في السويد .

في عام 2021، ألف كتاباً بعنوان "الإسقاطات: قصة المشاعر الإنسانية" ، نشرته دار راندوم هاوس ، استكشف فيه أصول المشاعر الإنسانية من خلال لقاءات شخصية مع مرضى الأمراض العصبية والنفسية. ^{[ 5 ]}

قنوات الأيونات التي تعمل بالضوء، وعلم البصريات الوراثية، والدوائر العصبية للسلوك

أطلق ديسيروث على هذا المجال اسم " علم البصريات الوراثية " في عام 2006، وتابع تطوير تقنياته، مما أدى إلى العديد من التطبيقات، بما في ذلك في الطب النفسي وعلم الأعصاب . وفي عام 2010، اختارت مجلة " نيتشر ميثودز" علم البصريات الوراثية "طريقة العام". ^{[ 6 ]}

تقديراً لإسهاماته في تطوير علم البصريات الوراثية، حصل دايسروث على جائزة ناكاسوني عام 2010، وجائزة لونسبري وجائزة ديكسون في العلوم عام 2013، وجائزة كيو للعلوم الطبية عام 2014، وجائزة ألباني، وجائزة لوري، وجائزة ديكسون في الطب، وجائزة الاختراق في علوم الحياة عام 2015. ^{[ 7 ]} كما حصل على جائزة مؤسسة بي بي في إيه لآفاق المعرفة في الطب الحيوي عام 2015، بالاشتراك مع إدوارد بويدن وجيرو ميسينبوك . وفي عام 2016، نال دايسروث جائزة ماسري مع بيتر هيغمان وميسنبوك عن "علم البصريات الوراثية، وهي تقنية تستخدم الضوء للتحكم في الخلايا في الأنسجة الحية". ^{[ ٨ ]} في عام ٢٠١٦، حصل دايسروث وهيغمان على جائزة هارفي من معهد التخنيون في إسرائيل "لاكتشافهما جزيئات الأوبسين، التي تُشارك في استشعار الضوء لدى الكائنات الدقيقة، وعملهما الرائد في استخدام هذه الأوبسينات لتطوير علم البصريات الوراثية". ^{[ ٩ ]} ثم مُنح دايسروث جائزة كيوتو، وهي أرفع جائزة خاصة في اليابان، في عام ٢٠١٨، "لاكتشافه علم البصريات الوراثية وتطويره علم الأعصاب السببي"، ليصبح بذلك أصغر الحاصلين على هذه الجائزة حتى الآن. ^{[ ١٠ ] [ ١١ ]} في عام ٢٠١٩، فاز دايسروث وهيغمان وبويدن وميسنبوك بجائزة مؤسسة وارن ألبرت . ^{[ ١٢ ]} وأخيرًا، في عام ٢٠٢٠، حصل دايسروث على جائزة هاينكن من الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم، "لتطويره علم البصريات الوراثية - وهو أسلوب للتأثير على نشاط الخلايا العصبية باستخدام الضوء". ^{[ 13 ]}

يُعرف ديسيروث أيضًا بتحقيقه فهمًا لمسام قناة الأيونات التي يتم التحكم فيها بالضوء لقناة رودوبسين نفسها، من خلال الهياكل البلورية عالية الدقة الأولية لفريقه لقنوات رودوبسين الموصلة للكاتيونات والأنيونات ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} ومن خلال مجموعة من أعمال البنية/الوظيفة التي تكتشف آليات حركية قناة رودوبسين، وانتقائية الأيونات، وانتقائية اللون، بالتعاون مع زميله بيتر هيغمان. ^{[ 17 ]} حظي عمل دايسروث في توضيح بنية ووظيفة قنوات الأيونات المُفعّلة بالضوء باهتمام خاص من جائزتين رئيسيتين: جائزة هارفي لعام 2016 التي مُنحت لدايسروث وهيغمان لاكتشافهما جزيئات الأوبسين، المشاركة في استشعار الضوء في الكائنات الدقيقة، ولعملهما الرائد في استخدام هذه الأوبسينات لتطوير علم البصريات الوراثية، ^{[ 9 ]} وجائزة غاردنر لعام 2018، التي أشارت إلى أن "مجموعته اكتشفت المبادئ الأساسية لبروتينات قناة رودوبسين الفريدة بتفاصيل جزيئية من خلال مجموعة واسعة من التقنيات الجينومية والفيزيائية الحيوية والفيزيولوجية الكهربائية والبنيوية مع العديد من الطفرات بالتعاون الوثيق مع بيتر هيغمان". ^{[ 18 ]}

على الرغم من أن أول ورقة بحثية خضعت لمراجعة الأقران ^{[ 19 ]} والتي توضح تنشيط الخلايا العصبية بواسطة قناة رودوبسين كانت من مختبره في منتصف عام 2005، فقد أكد ديسيروث أن العديد من "المختبرات الرائدة حول العالم" ^{[ 20 ]} كانت تعمل أيضًا على الفكرة ونشرت أوراقها البحثية في غضون العام التالي؛ ويستشهد بستيفان هيرليتز ^{[ 21 ]} وألكسندر جوتشالك/جورج ناجل ^{[ 22 ]} الذين نشروا أوراقهم البحثية في أواخر عام 2005، وهيرومو ياوو ^{[ 23 ]} وتشو-هوا بان ^{[ 24 ]} الذين نشروا أوراقهم البحثية الأولية في عام 2006 (كان من الممكن أن تحدث ملاحظة بان المبكرة للتنشيط البصري للخلايا العصبية الشبكية التي تعبر عن قناة رودوبسين في أغسطس 2004، وفقًا لبان ^{[ 25 ]،} بعد حوالي شهر من ملاحظة ديسيروث الأولية). نشر دايسروث صفحات دفتر ملاحظاته من أوائل يوليو 2004 لتجربته الأولية التي تُظهر تنشيط الخلايا العصبية المُعبِّرة عن قناة رودوبسين بواسطة الضوء. ^{[ 26 ]} كما أشار دايسروث ^{[ 26 ]} إلى أن تجربةً سابقةً أُجريت ونُشرت بواسطة هيبرلي وبولدت عام 1994، حيث نُشر التعبير غير المتجانس الوظيفي لبكتيريورودوبسين لتدفق الأيونات المُنشَّط بالضوء في نظام غير عصبي (الخميرة). ^{[ 27 ]} لم يُصبح علم البصريات الوراثية باستخدام الأوبسينات الميكروبية تقنيةً عامةً لعلم الأعصاب إلا بعد التطوير الكامل لاستراتيجيات متعددة الاستخدامات لاستهداف الأوبسينات والضوء لخلايا مُحدَّدة في الحيوانات أثناء سلوكها، وذلك بالاستفادة من علم الوراثة العصبية Cre-lox الذي طوَّره جو تسين في التسعينيات. ^{[ 26 ] [ 28 ] [ 29 ]}

جوائز أخرى:

• أشارت جائزة كيوتو لعام 2018 التي حصل عليها ديسيروث إلى "علم الأعصاب السببي". ^{[ 30 ]}
• مُنحت جائزة باسارو لعام 2013 ^{[ 31 ] إلى ديسيروث عن "أبحاثه في مجال الطب النفسي العصبي". [ 32 ]}
• مُنحت جائزة مدينة فلورنسا لعام 2013 إلى ديسيروث لـ "التقنيات المبتكرة لاستكشاف بنية وديناميكيات الدوائر المتعلقة بالفصام والتوحد والنوم القهري ومرض باركنسون والاكتئاب والقلق والإدمان". ^{[ 33 ]}
• مُنحت جائزة ريديلشيمر من جمعية الطب النفسي البيولوجي إلى ديسيروث لإسهامه في "تعزيز فهم المجال لعلم الأعصاب الكامن وراء السلوك". ^{[ 34 ]}
• أشارت جائزة فريزينيوس لعام 2017 التي حصل عليها ديسيروث ^{[ 35 ]} إلى "اكتشافاته في علم البصريات الوراثية وكيمياء الأنسجة الهيدروجيلية، بالإضافة إلى بحثه في الأساس العصبي للاكتئاب". ^{[ 36 ]}

التجميع الكيميائي للمواد الوظيفية في الأنسجة

يُعرف دايسروث أيضاً بنوعٍ آخر من الابتكارات التكنولوجية. فقد طوّر فريقه أساليب لتجميع المواد الوظيفية كيميائياً داخل الأنسجة البيولوجية. ولهذا النهج تطبيقاتٌ عديدة، منها دراسة التركيب الجزيئي وتوصيلات الخلايا داخل الدماغ السليم.

في عام 2013، كان دايسيروث المؤلف الرئيسي لورقة بحثية تصف الشكل الأولي لهذه الطريقة، المسماة CLARITY (مع فريق ضم المؤلف الأول كوانغ هون تشونغ، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في مختبره، ^{[ 37 ]} وعالمة الأعصاب فيفيانا غرادينارو). ^{[ 38 ]} تجعل هذه الطريقة الأنسجة البيولوجية، مثل أدمغة الثدييات، شفافة ومتاحة للمجسات الجزيئية. ^{[ 39 ]} وقد استُخدمت CLARITY ^{[ 40 ]} على نطاق واسع، ^{[ 41 ]} كما طُوّرت العديد من المتغيرات على العمود الفقري الأساسي لـ HTC في مختبرات أخرى منذ عام 2013 (راجع ^{[ 42 ]} ).

تتمثل إحدى السمات الرئيسية لتقنية HTC في أن الهجين الهيدروجيلي النسيجي "يصبح ركيزةً للتحليل الكيميائي والبصري المستقبلي، ما يسمح بفحصه ومعالجته بطرق جديدة". ^{[ 42 ]} على سبيل المثال، تُتيح متغيرات HTC الآن تحسين تثبيت وتضخيم الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وتغييرات الحجم العكسية (انكماش أو تمدد)، والتسلسل الموضعي (راجع ^{[ 42 ]} ). وعلى وجه الخصوص، يُعد STARmap أحد متغيرات HTC التي تسمح بقراءات النسخ الجيني ثلاثية الأبعاد بدقة خلوية داخل الأنسجة السليمة. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

وقد أشارت العديد من الجوائز الكبرى إلى تطوير دايسروث لتقنية HTC، بما في ذلك:

• جائزة فريزينيوس لعام 2017 "لاكتشافاته في علم البصريات الوراثية وكيمياء الأنسجة الهيدروجيلية، بالإضافة إلى أبحاثه في الأساس العصبي للاكتئاب". ^{[ 46 ] [ 35 ] [ 47 ]}
• جائزة لوري لعام 2015 في العلوم الطبية الحيوية "لقيادته تطوير علم البصريات الوراثية، وهي تقنية للتحكم في الخلايا بالضوء لتحديد وظيفتها، وكذلك لتقنية CLARITY، وهي طريقة لتحويل الأعضاء السليمة إلى هلامات بوليمرية شفافة للسماح بتصوير الهياكل البيولوجية بدقة عالية وتفاصيل دقيقة". ^{[ 48 ]}
• بريميو سيتا دي فلورنسا 2013 ^{[ 33 ]}
• جائزة ريديلشيمر لـ "علم البصريات الوراثية، ومشروع CLARITY، وغيرها من مناهج الدوائر العصبية الجديدة والقوية في تعزيز فهم المجال لعلم الأعصاب الكامن وراء السلوك". ^{[ 49 ]}
• جائزة ديكسون في الطب لعام 2015 ^{[ 50 ]}
• جائزة هاينكن للطب لعام 2020، لـ "تطوير علم البصريات الوراثية - وهي طريقة للتأثير على نشاط الخلايا العصبية بالضوء - وكذلك لتطوير كيمياء الأنسجة الهيدروجيلية، والتي تمكن الباحثين من جعل الأنسجة البيولوجية متاحة للضوء والمجسات الجزيئية." ^{[ 51 ]}

ديسيروث متزوج من عالمة الأعصاب ميشيل مونجي ، ولديهما أربعة أطفال. ^{[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}

• الصفحة الرئيسية الأكاديمية ، مع روابط لصفحات الموارد
• نبذة عن معهد هوارد هيوز الطبي، مؤرشفة بتاريخ 23 أبريل 2013 على موقع Wayback Machine.
• ملف أعمال المخترعين في ستانفورد OTL - كارل دايسيروث