Michael Smith byl biochemik, který zásadně změnil způsob, jakým vědci interagují s DNA. Narodil se v Blackpoolu v Anglii v roce 1932 a téhož roku se přestěhoval do Vancouveru v Kanadě. V roce 1964 se stal kanadským občanem. Zemřel ve Vancouveru v roce 2000. Ale jeho odkaz žije dál ve všech laboratořích studujících genové funkce.
Pan Smith je nejlépe známý pro vývoj místně řízené mutageneze. Tato technologie umožňuje výzkumníkům přesně upravovat sekvence DNA. Před jeho prací byla změna konkrétních částí genů jako pokus zasáhnout pohybující se cíl ve tmě. To není přesné. Je to velmi pomalé. Jedná se z velké části o hazardní hru. Smith změnil hru.
Problémy s ranou editací genů
Na počátku 70. let byla biochemie v obtížné pozici. Vědci chtěli pochopit, jak fungují proteiny. Obvyklým přístupem bylo vyvolat náhodné mutace v genech a pozorovat, co se stane s výslednými proteiny. Toto je reverzní genetika. Toto je náhodný proces. Neexistuje žádná záruka, že pozorovaná mutace je zodpovědná za změnu funkce. Jedná se o proces náročný na práci.
Smith přišel na lepší způsob. Uvědomil si, že kdyby mohl provést konkrétní změny na konkrétních místech, mohl by přímo propojit strukturu a funkci. Klíčové myšlenky jsou jednoduché. Použil krátké řetězce nukleotidů nazývané oligonukleotidy. Tyto řetězce jsou navrženy tak, aby byly komplementární k cílové sekvenci DNA. Obsahovaly však záměrné chyby – určité mutace. Jakmile je buněčný aparát v buňce, používá tento syntetický fragment jako templát. Výsledkem je precizně upravený modifikovaný gen.
“Tato metoda je revoluční, protože umožňuje výzkumníkům zavést specifické mutace do genů jednoduchou syntézou oligonukleotidů.”
Vzdělání a kariérní postup
Smithova cesta nebyla hladká. Získal titul Ph.D. Vystudoval University of Manchester v roce 1956 a ve stejném roce se přestěhoval do Vancouveru. Během příštího desetiletí zastával pozice v Kanadě a Spojených státech. V roce 1966 nastoupil na fakultu University of British Columbia. V roce 1987 se nakonec stal ředitelem biotechnologické laboratoře univerzity.
Pomohl také vytvořit průmyslovou stránku vědy. Pan Smith je zakladatelem biotechnologické společnosti ZymoGenetics Inc. Toto není jen akademické cvičení. Jedná se o reálnou aplikaci komplexních biochemických principů.
Proč je důležitá místně zaměřená mutageneze
Metody vyvinuté Smithem jsou nyní standardními nástroji v molekulární biologii. To odpovídá na základní otázku: Jak změna jednoho písmene v kódu DNA ovlivní produkovaný protein?
Před Smithem se výzkumníci spoléhali na náhodnou mutagenezi. Ke zničení DNA použili záření a chemikálie. Poté testovali tisíce organismů na prospěšné vlastnosti. Je to neúčinné. Smithova metoda umožňuje přímou editaci. Chcete změnit aminokyselinu X na aminokyselinu Y? Navrhněte oligonukleotid s touto změnou. S tímto přístupem dosáhnete výsledků.
Tato přesnost otevírá nové oblasti výzkumu. Vědci nyní mohou podrobně studovat vztah mezi strukturou a funkcí u komplexních onemocnění. Mohou studovat tvorbu proteinových plaků u Alzheimerovy choroby. Mohou studovat virové proteiny spojené s imunodeficiencí. Mohou studovat vazebná místa neurotransmiterů, aby vyvinuli lepší léky.
Praktická aplikace
Dopad Smithova výzkumu sahá daleko za hranice základní vědy. Přímo ovlivňuje zdravotnictví a průmysl.
- Genová terapie: Výzkumníci používají podobné principy ke studiu léčby cystické fibrózy, srpkovité anémie a hemofilie. Cílem je napravit základní genetický problém, nejen léčit symptomy.
- Léky: Pochopení toho, jak přesně se proteiny vážou na receptory, umožňuje výzkumníkům vyvinout analogy s novými vlastnostmi. Mnoho moderních léků bylo vyvinuto tímto způsobem.
- Průmyslové enzymy: Věda a technologie v oblasti potravin těží z vylepšených enzymů. Cílené genetické změny je činí stabilnějšími a efektivnějšími.
Smith sdílel v roce 1993 Nobelovu cenu za chemii s Carey B. Mamlisem. Mamlis vynalezl PCR. Smith přišel s metodou úpravy samotného modelu. Obojí je zásadní. Oba změnili směr biologického výzkumu.
Dědictví, které zůstane
Pan Smith zemřel v roce 2000, ale jeho metody se používají každý den. Když vědci chtěli porozumět tomu, jak protein funguje, často začali jeho modifikací. Mohou nahradit specifické zbytky nebo odstranit problematické sekvence
