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知名实验室|冷泉港实验室

2017-09-05 刘盼 iNature

iNature:冷泉港实验室(CSHL)是一家私人非营利机构,研究计划重点是癌症,神经科学,植物遗传学,基因组学和定量生物学。它是由美国国家癌症研究所(NCI)的癌症中心计划支持的68个机构之一,自1987年以来一直是NCI指定的癌症中心。实验室在全球的分子遗传学和分子生物学的发展过程中发挥着举足轻重的几个实验室之一。 CSHL在分子生物学和遗传学的基础研究中处于世界领先的地位,实验室现在由生物化学家和癌症研究员Bruce Stillman领导。有8位在冷泉港工作的科学家获得诺贝尔奖。自1890年成立以来,该机构在长岛北岸的机构成为生物教育的中心。目前的CSHL教育项目为K-12系统的专业科学家,生物学博士生,生物学教师以及小学生提供服务。在过去十年中,CSHL会议和课程已将81,000多名科学家和学生吸引到主校区来。自2009年以来,CSHL与中国苏州的苏州工业园区合作,创建了亚洲冷泉港,每年吸引约3000名科学家参加会议和课程。2015年,CSHL宣布与附近的Northwell Health战略联盟,推进癌症治疗研究,在纽约州Lake Success的Northwell Health开发新的临床癌症研究单位,以支持新型癌症治疗的早期临床研究,在肿瘤学方面招募和培养更多的临床医生 - 科学家。


冷泉港全景

研究项目

CSHL有52个实验室,研究人员超过600人,其中包括博士后研究人员; 另有125名研究生和500名行政和支援人员,员工人数超过1200人。

细胞生物学和基因组学

RNA干扰(RNAi)和小RNA生物学; DNA复制; RNA剪接; 信号转导; 基因组结构; 非编码RNA; 深度测序; 单细胞测序和分析; 染色质动力学 结构生物学; 高级蛋白质组学 质谱; 高级显微镜。

癌症研究

正在研究的主要癌症类型:乳腺,前列腺,血液(白血病,淋巴瘤);黑色素瘤; 肝; 卵巢和子宫颈; 肺; 脑; 胰腺。 研究重点:耐药性; 癌症基因组学; 肿瘤微环境; 哺乳动物细胞生长控制; 转录和转录后基因调控。

神经科学

Stanley Institute 对于认知基因组学采用深度测序和其他工具来研究精神分裂症,双相情感障碍和重度抑郁症的遗传学; Swartz Center 对于认知神经机制研究在正常大脑中作为了解精神和神经退行性疾病功能障碍的基础。 其他研究焦点:自闭症遗传学; 哺乳动物脑的映射; 决策的神经相关性。

植物遗传学

植物基因组测序; 表观遗传学和干细胞命运; 干细胞信号传导; 利用遗传认识来增加主要作物的产量,如玉米,水稻,小麦; 增加开花植物例如番茄的果实产量。 其他举措:生物燃料发展水生植物遗传学; 在建立国家科学基金会的iPlant 网络基础设施方面发挥主导作用。

西蒙斯定量生物学中心

基因组装配和验证; 数学建模与算法开发; 人口遗传学 应用统计学和机器学习; 生物医学文本挖掘; 计算基因组学; 云计算和大数据。


教育项目


CSHL除了研究任务外,还有广泛的教育使命。沃森生物科学学院(WSBS)成立于1998年,获得可授予博士学位,对于每个学生都可以得到充分资助。 学生在4至5年能获得博士学位,很有挑战性。资助优秀大学生(成立于1959年)的本科研究计划(URP)和高中生未来计划合作伙伴(成立于1990年),现在在WSBS举办。

CSHL会议与课程每年吸引了超过8,500名来自世界各地的科学家来分享他们大部分未发表的研究成果,共60次会议,大部分时间每半年举行一次。冷战港研讨会系列自1933年以来每年举行,除了第二次世界大战三年,一直是遗传学,基因组学,神经科学和植物生物学研究人员的论坛。在Banbury 中心,每年举办约25-30次讨论式会议,但仅限于被邀请的少量研究者。截至2016年,CSHL为期两周的课程费用为每名学生3,700至4,700美元,为期3天的会议费用约为每位参加者1,000美元。

DNA学习中心(DNALC)成立于1988年,是中学生及高中生学习实践遗传学实验基地。 2013年,长岛和纽约市的31000名学生在纽约的DNALC学习。超过9,000名高中生物学教师也参加了DNALC教师培训项目。

冷泉港实验室出版社建立了七个期刊,190本书,实验手册和协议书,以及研究预印本的在线服务。


资助

2015年,CSHL的经营预算为1.5亿美元,超过1亿美元用于研究。研究预算的一半用于癌症; 25%对神经科学; 15%为基因组学和定量生物学; 和10%植物遗传学。 2015年的研究资金来源是:34%的联邦(主要是国立卫生研究院和国家科学基金会); 26%辅助活动; 22%的私人慈善事业; 10%禀赋; 3%的企业。


1940年以后得CSHL


Milislav Demerec于1941年被任命为实验室主任,Demerec将实验室的研究重点转移到微生物遗传学,从而使研究人员研究基因的生物化学功能。第二次世界大战期间,Demerec致力于微生物学的研究,导致青霉素产量大幅增加。

从1941年开始举办,每年在冷泉港举办三次小型的分子遗传学的会议也就是所谓的噬菌体团体的夏季会议。 Salvador Luria,,在印第安纳大学; Max Delbrück,在范德堡大学; Alfred Hershey,在当时位于圣路易斯华盛顿大学,试图通过研究称为感染细菌的噬菌体的病毒来发现基因的性质:

  • 1945年,Delbrück著名的噬菌体课程第一次被传授,其中包括一个年轻的科学家-詹姆斯·沃森(James D.Watson); 多年后他能重复出来;

  • 在1953年夏天的CSH研讨会,沃森首次公开介绍了DNA的双螺旋结构。


在冷泉港工作获得诺贝尔奖的科学家


  • 在1944年,Barbara McClintock发现转座子(“跳动的基因”),1983年获得了诺贝尔奖;

  • 1952年,Alfred Hershey和Martha Chase证实了DNA是遗传物质, 1969年,Hershey与Salvador Luria及Max Delbrück分享了诺贝尔奖,基于证实了“DNA作为遗传物质及病毒的遗传结构”;

  • 詹姆斯·沃森(James D.Watson),从1968年至1993年是CSHL的主任,与弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和莫里斯·威尔金斯(Maurice Wilkins)于1962年分享了诺贝尔奖,基于他们发现了双螺旋结构的DNA;

  • 理查德·罗伯茨(Richard J. Roberts)和菲利普·夏普(Phillip A. Sharp)1993年分享了一个诺贝尔奖,他们发现了不连续或“断裂”的基因,揭示了RNA剪接机制;

  • Carol Greider于1992年发现了细胞衰老与染色体末端的损伤之间的关系,称为端粒,2009年, Greider与Elizabeth Blackburn和Jack W. Szostak就端粒生物学工作共享诺贝尔奖。


近代研究在CSHL

  • 1973年,Richard J. Roberts 开始开发和传播限制内切酶的使用方法,限制性内切酶是分子生物学的基本工具;

  • 1981年,Michael Wigler 共同发现了第一个致癌基因的H-RAS;

  • 1988年,Ed Harlow证实致癌基因与抑癌基因可以相互作用;

  • 1994年,Bruce Stillman在试管中重构DNA复制; 

  • 2002年,Gregory Hannon的团队开发短发夹RNA(shRNA)文库,使研究人员能够操纵基因; 

  • 2004年,Wigler和Jonathan Sebat发现,在人类中普遍存在着称为拷贝数变异的遗传物质的增强和缺失现象;

  • 2007年,Wigler和Sebat发现在自闭症患者中发现引起自闭症的基因;

  • 2007年,Hannon,Emily Hodges,Z.Xuan和W. Richard McCombie开发了外显子测序技术, 现在是确定疾病遗传突变的主要方法;

  • 2011年,Wigler,James Hicks和Nick Navin从患者肿瘤中发现单个癌细胞的第一个基因组图谱;

  • 2011年,Christopher Vakoc发现了一种重要的靶标-BRD4,主要是针对急性骨髓性白血病(AML); 

  • 2014年,第3期临床试验开始用于治疗脊髓性肌萎缩(SMA),一种神经变性疾病;

  • 2014年,Zachary Lippman出版了开花植物基因变异工具包,使育种者能够最大限度地提高番茄和其他作物的产量。


冷泉港领导人


1962年,遗传学系不再受华盛顿卡内基研究所的支持,正式与生物实验室合并,形成了定量生物学的冷泉港实验室。 1970年,这个名字被简化为冷泉港实验室。

詹姆斯·沃森

詹姆斯·沃森曾担任实验室主任和名誉主任35年。在1968年担任负责人时,他专注于癌症研究实验室,创建肿瘤病毒组,并成功获得联邦基金,以扩大癌症研究能力。沃森将CSHL置于充沛的资金支持之上。受到诺贝尔合作者弗朗西斯·克里克(Francis Crick)的启发,起始于20世纪80年代后期,沃森开始大力推广CSHL对脑部和精神疾病的研究。 1990年,Arnold和Mabel Beckman实验室完成了工作,1999年开设了Marks神经科学大楼。1994年,Watson不再担任实验室主任,只是担任名誉主任的职务。 

布鲁斯·斯蒂尔曼

自1994年以来,生物化学家和癌症生物学家布鲁斯·斯蒂尔曼(Bruce Stillman)领导实验室担任主任,自2003年起担任名誉主席。斯蒂尔曼,国家科学院院士和皇家学会会员,还继续经营一个基础研究实验室,专门研究DNA复制和染色体状态维持。 Stillman被认为是1991年发现和阐明起始识别复合体(ORC)的机制,起始识别复合物(ORC)是识别和结合特定DNA序列的高度保守的蛋白质复合物,标志着整个基因组复制的起点。

斯蒂尔曼主持了实验室的大规模扩张工作,自从担任主任以来,其规模增长了三倍。随着2009年Hillside Campus六座连在一起的实验楼的建成,CSHL增加了急需的新的癌症和神经科学研究实验室,以及新的定量生物学方案,为数学,物理学,生物学,计算机科学和统计学专家提供了空间。







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