Charles Philippe Leblond - Charles Philippe Leblond

Charles Philippe Leblond
Cpl003 small.jpg
Charles Philippe Leblond, kanadský biolog
narozený 05.02.1910
Lille , Francie
Zemřel 10.04.07 (2007-04-10)(ve věku 97)
Montreal , Quebec , Kanada
Státní příslušnost kanadský
Alma mater Pařížská
univerzita Université de Montréal
Yale University
Známý jako Autoradiografie
Objev kmenových buněk
Ocenění Flavelle Medal (1961)
Gairdner Foundation Award (1965)
Vědecká kariéra
Pole Biologie
Instituce McGill University

Charles Philippe Leblond CC GOQ FRS FRMS FRSC (5. února 1910 - 10. dubna 2007) byl průkopníkem buněčné biologie a výzkumu kmenových buněk a bývalý kanadský profesor anatomie. Leblond je pozoruhodný vývojem autoradiografie a jeho práce ukazuje, jak se buňky neustále obnovují, bez ohledu na věk.

Hlavní výzkumné zájmy

V roce 1946, Leblond zjištěno, že, když se nalije tekuté fotografické emulze na histologické části obsahující radiový prvek, se emulze nakonec aktivuje radioaktivní prvek; a pokud byl poté na část pokrytou emulzí aplikován rutinní fotografický vývoj a fixace , objevila se v emulzi černá stříbrná zrna všude tam, kde překrývala místa obsahující rádiový prvek. Tento přístup k tekuté emulzi byl použit k vývoji nového postupu autoradiografie s vysokým rozlišením, který se vyznačuje těsným kontaktem mezi emulzí a sekcí. Tak těsný kontakt umožňuje lokalizovat rádiové prvky v řezu s vysokým rozlišením , takže rádiové prvky mohou být lokalizovány při vysokém zvětšení ve světelném mikroskopu .

Tento postup byl použit ke zkoumání některých dynamických vlastností tělesných komponent, přičemž hlavní zjištění jsou následující:

  1. Existence kmenových buněk v dospělých orgánech, jak ukazuje autoradiografie se značeným thymidinem .
  2. Kontinuita syntézy proteinů v živých buňkách, jak ukazuje autoradiografie se značenými aminokyselinami .
  3. Klíčová role Golgiho aparátu v proteinové glykosylaci , jak ukazuje autoradiografie se značenými hexózami .

Jeho výsledky vyvolaly pochybnosti o platnosti tří tradičních konceptů drahých biologům v dřívější části dvacátého století: „stabilitě“ buňky, ve které jsou buňka a její součásti neměnné, trvalé struktury; „specifičnost“ funkce buňky, ve které má každý typ buňky odlišnou, jedinečnou funkci; a "střídání aktivity a odpočinku" buněčné funkce, ve kterém po každém období buněčné aktivity následuje období, během kterého aktivita přestává.

Navrhl nahradit „specifičnost“ buňky „multipotencialitou“, „střídání aktivity a odpočinku“ „kontinuitou“ a „stabilitu“ buněčných komponent „obnovou“. Tyto různé výsledky poskytly základ nejen pro moderní výzkum kmenových buněk, ale také pro moderní buněčnou biologii.

Jak poznamenal laureát Nobelovy ceny George Palade u příležitosti Ceny Marie-Victorin za rok 1992 Leblondovi, objevy Charlese Leblonda jsou tak zásadní, že se vyučují na školách a univerzitách po celém světě.

Životopis

Brzké dny

CP Leblond se narodil v Lille ve Francii v roce 1910 jako syn dodavatele stavby, který zemřel, když bylo Leblondovi pouhých 10 let, takže jeho matka vychovala čtyři chlapce sama. Skvělý student Leblond debatoval o tom, že se stane filmovým producentem, architektem nebo vědcem. Nakonec se rozhodl pro vědu a zapsal se na medicínu na pařížskou univerzitu . Byl fascinován svým prvním kurzem histologie a rozhodl se věnovat tomuto oboru jako kariéře.

Leblond získal titul MD na univerzitě v Paříži v roce 1934. Jeho disertační práce popisovala histochemickou lokalizaci kyseliny askorbové , u které zjistil, že převládá v buňkách vylučujících steroidy. Tato studie ho v roce 1935 vedla s postgraduálním stipendiem Rockefellera na oddělení anatomie zaměřené na endokrinologii na univerzitě v Yale , kde provedl studie o faktorech ovlivňujících chování matky. Právě zde se setkal se svou manželkou Gertrudou Sternschuss, se kterou byl ženatý 64 let. Leblond měl 4 děti, pro které vybral jména začínající na písmeno „P“: Philippe, Paul, Pierre a (Marie) -Pascale. Měl také 7 vnoučat.

V roce 1937 se Leblond připojil k Laboratoire de Synthese Atomique v Paříži, která se podílela na přípravě radioaktivních izotopů pro použití při zkoumání osudu různých molekul v biologických procesech. Pod vedením Antoine Lacassagne, Leblond injekčně radioaktivním jodem-128 , do krysy a zjistil, že štítek rychle nahromaděné ve štítné žláze , pravděpodobně začleněno do hormonu štítné žlázy prekurzor thyroglobulin . Aby bylo možné toto označení přesněji lokalizovat ve tkáni štítné žlázy, pokusil se Leblond použít novou techniku autoradiografie .

Leblondův první pokus použít autoradiografii bohužel selhal, důvodem bylo, že izotop radiojódu-128 s extrémně krátkým poločasem rozpadu (25 minut) se rozpadl tak rychle, že fotografická emulze zůstala detekována příliš málo radioaktivity .

Vývoj autoradiografie

V roce 1941 se Leblond přestěhoval na McGill University jako odborný asistent histologie a rychle se stal asistentem (1943), spolupracovníkem (1946) a poté řádným profesorem anatomie (1948). V letech 1957–1974 působil jako předseda katedry anatomie.

V McGill použil Leblond nově dostupný radiojód-131 s poločasem rozpadu 8 dní, aby zopakoval svůj autoradiografický experiment na tkáni štítné žlázy. Při této metodě byla rozlišovací schopnost menší než 100 µm, ale přesto byl schopen lokalizovat radioaktivitu na specifické štítné žlázy [folikuly].

Leblondova raná kariéra v McGill byla přerušena druhou světovou válkou , během níž sloužil ve svobodných francouzských silách . Byl odeslán nejprve do Rio de Janeira , poté do Londýna , kde provedl lékařské prohlídky rádoby vojáků.

„V roce 1946, po návratu do Montrealu ze služby u Free French Forces, mi bylo jasné, že hrubá technika dříve používaná pro radioautografii musí být vylepšena“. Ve spolupráci s Leonardem Bélangerem Leblond pracoval na zvýšení rozlišení autoradiografické techniky. Fyzik Pierre Demers jim poradil, aby roztavili emulzi z lampionových diapozitivů Eastman Kodak , namalovali ji přímo na řezy a poté vyvíjeli emulzi, zatímco byla stále připojena k histologickým řezům. Výsledkem bylo desetinásobné zlepšení rozlišení. Následně Leblond a jeho kolegové vyvinuli techniku, při které byly histologické sklíčka ponořeny přímo do kapalné emulze. Použití tenčích sekcí a emulzních vrstev vedlo k dalšímu pokroku v rozlišení a zavedení tritia bylo technickým milníkem.

Autoradiografický postup s vysokým rozlišením dnes stále používají molekulární biologové k detekci molekul RNA in situ a ke studiu lokalizace genů a sekvencí DNA .

Studie o obratu buněk

Leblond použil autoradiografii k zavedení radioaktivních prekurzorů DNA a poté zkoumal obnovu a osud buněk několika základních typů tkání. Poprvé předvedl, že většina buněk a tkání v dospělém těle prochází pokračující obnovou. Pomocí matematických modelů a moderních metod kvantifikace odhadl Leblond a jeho kolegové s pozoruhodnou přesností obrat a mitotické rychlosti mnoha typů buněk. Spolu se svými kolegy učinil fascinující objevy, které vyústily v zavedení „časové dimenze“ do buněk a tkání, což otevřelo dveře porozumění buněčnému cyklu a identifikaci kmenových buněk.

Identifikace kmenových buněk v orgánech dospělých

V mužském semenném epitelu studie Leblonda a Yvese Clermonta na počátku padesátých let rozluštily, jak spermatogonie dala vznik spermatocytům , které se pak ve specifickém cyklu diferencovaly na zralé spermie.

Aby byla zachována populace spermatogonie, bylo ukázáno, že semenný epitel obsahuje populaci kmenových buněk, které se dělí za vzniku diferencovaných buněk a také za účelem udržení vlastního počtu. Jak uvádí klíčová publikace Leblonda, „znovuobjevení se v každém cyklu nové spící buňky, která funguje jako kmenová buňka spermatocytů, je popsána jako„ teorie obnovy kmenových buněk ““. Tento článek je prvním článkem, ve kterém jsou hnízda buněk rozdělujících se v dospělém orgánu označována jako „kmenové buňky“.

Leblond a jeho kolegové také nalezli důkazy o přítomnosti příležitostných dospělých kmenových buněk dokonce i v tkáních, které jsou složeny téměř výhradně z nedělících se buněk. U kosterních svalů bylo prokázáno, že svalová vlákna vykazují nárůst počtu jader související s věkem . Jeho studie ukázaly, že satelitní svalové buňky lze považovat za dospělé kmenové buňky ve svalových vláknech.

Ze studií Leblonda a jeho kolegů vyplynul závěr, že tělo má tři typy buněčných populací:

  1. „Populace statických buněk“, které jsou složeny z nedělujících se buněk a neobsahují žádné dospělé kmenové buňky. Tyto populace mají „stabilitu“ dříve připisovanou všem buňkám
  2. „Rozšiřující se buněčné populace“, ve kterých existuje malý počet dospělých kmenových buněk , a které vedou k tvorbě jader kosterních vláken nebo gliových buněk mozku
  3. „Obnova buněčných populací“, ve které jsou základní kmenové buňky dospělých

U příležitosti svých 65. narozenin v roce 1975 byl Leblond oceněn na mezinárodním sympoziu o existenci kmenových buněk v tkáních dospělých; Výsledná kniha Kmenové buňky obnovující buněčné populace byla prvním formálním a komplexním příspěvkem na toto téma.

Souvislá syntéza bílkovin v živých buňkách

Když Leblond a jeho kolegové použili 14C-bikarbonát a poté 35S-značené aminokyseliny ke zkoumání syntézy proteinů, s úžasem zjistili, že prakticky všechny buňky v těle obsahují značku. To je vedlo k závěru, v té době považovanému za kacířský, že všechny buňky nepřetržitě syntetizovaly proteiny. To byl jeden z prvních důkazů, který nahradil koncept specifičnosti myšlenkou, že většina buněk je ve svých funkcích multipotenciální .

Je zajímavé, že autoradiografické studie Leblonda během tohoto období také urovnaly spor ohledně buněčného místa syntézy ribonukleové kyseliny. Pomocí radioaktivně značeného cytidinu u asi čtyřiceti typů buněk byl on a jeho kolegové první, kdo rozhodně prokázal, že RNA je v jádře nepřetržitě syntetizována a poté migruje do cytoplazmy.

Role Golgiho aparátu v glykosylaci proteinů

Většina tělních bílkovin je glykosylovaná , i když podíl uhlohydrátů v bílkovinách je značně variabilní. Leblond v dřívějších studiích ukázal, že Golgiho oblast ve většině typů buněk byla dramaticky obarvena technikou barvení periodickou kyselinou a Schiffem, která je speciálně zaměřena na proteiny bohaté na sacharidy nesoucí 1,2 glykoly. V elektronovém mikroskopu za použití techniky stříbra periodické kyseliny byl gradient intenzity barvení od cis k trans straně Golgiho aparátu, což naznačuje, že k proteinům v tomto místě byly přidány zbytky sacharidů.

K otestování této hypotézy provedli Leblond a Neutra v roce 1966 světelné a poté autorádiografické studie EM po injekčním podání krys 3H-glukózy nebo 3H-galaktózy. Během deseti minut byla značka dramaticky lokalizována do Golgiho aparátu buněk střevních pohárků, což naznačuje, že toto bylo buněčné místo přidání zbytků cukru při syntéze postranních řetězců uhlohydrátů mukózních glykoproteinů.

Tento objev měl obrovský dopad na vědeckou komunitu a byl prvním důkazem funkční role Golgiho aparátu v syntetickém procesu.

Další studie

Mezi další klasiky patří: identifikace toho, jak kosterní kosti rostou depozicí osteoblastů a remodelací osteoklastů, včasný objev biogeneze a metabolismu tyroxinu a detekce trijodthyroninu, včasná predikce polokonzervativní replikace DNA publikovaná několik dní po článku Watson a Crick Nature, objev axonální transport, Warshawsky et al. zjištění, že rodící se proteiny jsou zpracovávány z hrubého endoplazmatického retikula přes Golgiho aparát na granule pankreatického zymogenu (vyrobené v horké konkurenci s laboratoří Palade na Rockefellerově univerzitě), první zjištění, že Golgiho aparát je místem terminální glykosylace, objev buněčný plášť, buněčná biogeneze kolagenu a nové pohledy na ultrastrukturu bazální membrány.

„Důchod“ a pozdější dny

V 65 letech místo odchodu do důchodu Leblond pokračoval ve výzkumu se stipendiem NIH Fogarty v Národním institutu zubního výzkumu , kde se dozvěděl o imunohistochemii . To zahájilo dvacetileté molekulární zkoumání, které vyvrcholilo konceptem bazální membrány jako integrovaného polymeru , spíše než jako vrstvy oddělených makromolekul zpočátku upřednostňované ostatními.

Leblond nadále navštěvoval všechny týdenní resortní semináře až do 90. let a pokračoval v publikování v recenzovaných časopisech do nového tisíciletí. Naučil se používat počítač ve věku 90 let, zahájil prezentaci na mezinárodní konferenci v roce 2004 poznámkou: „Před měsícem jsem si myslel, že Power Point je nástroj pro ostření tužek.“

Jeho celkové příspěvky vedly k vydání 430 vědeckých prací, z nichž mnohé jsou stále často citovány. Na konci září 2006 publikoval svůj závěrečný článek - o detekci spínače aktivace cysteinu MMP9 poprvé při přestavbě chrupavky .

Leblondovi předcházela smrt jeho 64letá manželka Gertrude Sternschuss, která zemřela v roce 2000. Poté, co Gertrude zemřela, se Leblond v roce 2001 oženil s přítelkyní z dětství Odette Lengrandovou; byli oba 91. Odette zemřela v roce 2004.

Vyznamenání

Čestné tituly doktora věd

Ceny

Medaile

  • Flavelle Medal , Royal Society of Canada , 1961
  • Medaile Léo-Pariseau, «Doc. Canadienne Française pour l'Avancement des Sciences », 1962
  • McLaughlin Medal, Royal Society of Canada, 1983
  • Medaile George Gomoriho, Histochemická společnost, 1988

Další vyznamenání

Reference

externí odkazy