LSD, ADN, PCR: Originile ciudate ale unei revoluții în biologie

Înainte de pandemia de COVID-19, este posibil să nu fi știut despre reacția în lanț a polimerazei (PCR), decât dacă ați lucrat într-un laborator folosind-o. Chiar și atunci, este posibil să nu cunoașteți povestea sălbatică a originilor sale.

PCR are o gamă largă de aplicații – de la testarea bolilor, investigațiile penale, testele de paternitate și chiar secvențierea genomului uman. Practic, oriunde lucrează oamenii de știință cu ADN-ul, există șanse mari ca PCR să fie implicat.

PCR poate lua o cantitate mică de ADN care ar fi foarte greu de studiat și o amplifica iar și iar în cantități mult mai mari, permițându-i să fie studiat mai ușor. Înainte de inventarea PCR, acest proces era lung și laborios, oamenii de știință folosind clonarea pentru a amplifica ADN-ul din bacterii.

Este considerată o tehnică revoluționară, rezumată în această odă reverențială.

Persoana creditată cu inventarea PCR este Dr. Kary Mullis, pentru care a câștigat o parte din Premiul Nobel pentru Chimie în 1993.

Pentru a spune ușor, Dr. Mullis a fost considerat de mulți din comunitatea științifică o figură controversată și problematică, descrisă ca o „minge de distrugere interpersonală” în revista California.

„În mijlocul faptului că este extrem de fermecător, ar putea fi extrem de abuziv”, a declarat prietenul și colegul său, Dr. Thomas J White, pentru The New York Times. În timpul unui interviu cu Esquire, Mullis îl atinge în mod repetat pe intervievator și încearcă să o convingă să se culce cu el, chiar și după ce ea spune nu. Mai târziu l-a descris ca fiind „revoltator” și „urât”.

De asemenea, a avut parte de opinii științifice ciudate (și pur și simplu greșite) – de exemplu, el nu credea că oamenii provoacă schimbările climatice sau că HIV provoacă SIDA. Colegii săi au remarcat că a făcut adesea erori cu biologia de bază atunci când a venit cu idei.

Dr. Mullis a murit la vârsta de 74 de ani pe 7 august 2019, din cauza unei insuficiențe respiratorii și cardiace rezultate din pneumonie. Cu toate acestea, pentru a vedea cum a venit cu PCR, ne întoarcem în mai 1983.

După cum povestește el în cartea sa Dansând gol în câmpul mințiiMullis conducea Honda sa argintie prin California, îndreptându-se de la Berkeley către cabina lui din Anderson Valley. Era vineri. În acest moment, Mullis era angajat la Cetus, o companie de biotehnologie. A lucrat cu oligonucleotide: șiruri scurte de nucleotide, care sunt elementele de bază ale ADN-ului și ARN-ului.

În timp ce conducea, creierul lui a început să devină creativ. „Lanțurile de ADN s-au încolăcit și au plutit. Imagini groaznice albastre și roz ale moleculelor electrice s-au injectat undeva între drumul de munte și ochii mei”, a povestit el.

Mullis a declarat că era „funcțional treaz” în acest moment – ​​cu toate acestea, celebra lui dragoste pentru a lua și a produce medicamentul psihedelic LSD dă acestor scene pline de culoare un cu totul alt context. De fapt, el a spus odată „Aș fi inventat PCR dacă nu aș fi luat LSD? Mă îndoiesc serios de asta […] Aș putea să stau pe o moleculă de ADN și să privesc cum trec polimerii. Am învățat asta parțial pe baza de droguri psihedelice.”

Albert Hoffman, cel care a descoperit LSD-ul, a spus că Mullis i-a spus personal că psihedelicul l-a ajutat să evoce conceptul PCR.

În timp ce ADN-ul dansa în ochii minții lui, Mullis s-a gândit la modul în care două oligonucleotide s-ar putea lipi de fiecare capăt al unei zone scurte de interes într-un șir relativ vast de material genetic.

Experiența sa în programarea computerelor i-a luat în considerare și el și a început să se gândească la modul în care ar putea aplica o procedură matematică reiterativă acestui proces. Aceasta ar însemna că, după ce zona de interes a fost marcată de oligonucleotide, tendința naturală a ADN-ului de a se reproduce ar putea fi valorificată pentru a reproduce această zonă de interes iar și iar și iar și iar.

Mullis a oprit mașina, a ieșit de pe șosea și a început să-și mâzgălească ideile pe un plic cu atâta entuziasm încât și-a rupt mina creionului.

Această undă cerebrală nu a fost lăsată pe scaunul șoferului mașinii sale. Mullis a scris că „Am ajuns în cabina mea și am început să desenez mici diagrame pe fiecare suprafață orizontală, care aveau să ia pix, creion sau creion până în zori”.

Acum trebuia să-și demonstreze ideea.

Și-a prezentat ideile la un seminar Cetus în august 1983, la un răspuns sceptic.

„Oamenii nu cred lucruri, de obicei, din motivele corecte”, a spus Mullis într-un Google TechTalk în 2010. „Motivul pentru care nu au crezut acest lucru a fost din cauza rezultatului fantastic al acestuia. Nu pentru că vreunul dintre pași era puțin probabil să funcționeze.”

„A obținut o mulțime de date, dar avea probleme personale și avea tendința de a face experimente necontrolate, așa că nu a fost foarte convingător când a obținut un rezultat”, a spus Dr. White pentru New York Times.

De fapt, prima sa încercare de PCR a fost nereușită. El încercase să folosească tehnica pentru a amplifica un fragment din factorul de creștere a nervilor umani, a cărui secvență fusese recent publicată. Cu toate acestea, oamenii de știință de la Cetus au persistat luni de zile alături de Mullis pentru a crea un sistem experimental adecvat care să-l facă să funcționeze.

Mullis scrie că prima încercare de succes la PCR a fost pe 16 decembrie 1983. Colegul său Fred Faloona a ajutat la stabilirea reacției. În loc să folosească ADN uman, Mullis s-a hotărât să folosească o plasmidă, un tip mai simplu de ADN bacterian.

Procesul ar ajunge să fie utilizat Taq ADN polimerază, o enzimă dintr-o bacterie găsită în izvoarele termale din Parcul Național Yellowstone numită Thermus aquaticus. Acest lucru este important deoarece sunt necesare temperaturi ridicate în fiecare rundă de amplificare a ADN-ului și Taq ADN polimeraza poate rezista la căldură. Datorită rolului său în PCR, enzima a fost încoronată „Molecula anului” de către Science în 1989.

În 1985, echipa a publicat o lucrare în revista Science subliniind modul în care au folosit PCR pentru a amplifica ADN-ul uman ca o modalitate potențială de a diagnostica anemia secerată.

O cerere de brevetare PCR a fost depusă de Cetus în 1986, iar Mullis a solicitat un brevet în 1985. Ambele brevete au fost acordate în 1987.

Cu toate acestea, Dr. Mullis a părăsit Cetus în 1986. El fusese plătit cu 10.000 de dolari pentru rolul său în descoperirea PCR, dar acest lucru este slab în comparație cu cei 300 de milioane de dolari vânduți de Cetus pentru cinci ani mai târziu.

După cum a scris Kary Mullis în cartea sa, „Ar fi răspândit în fiecare laborator de biologie din lume. aș fi celebru. Aș primi Premiul Nobel.” Aceasta a fost o idee care era absolut corectă.

Leave a Comment

Your email address will not be published.