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Jun 28, 2023

スライムから細胞タンパク質まで

La ricerca universitaria di Dionne ha studiato come si sviluppa la muffa melmosa Physarum.

ディオンヌ氏の学部研究では、粘菌 Physarum Polycephalum がどのように発生するかを調べました。

マックス・プリゴジンは、アダム・ディオンヌの学部論文研究を見たとき、何を考えるべきかわかりませんでした。 ディオンヌさんはマサチューセッツ州西部のウィリアムズ大学で四年生を過ごし、ポリセファルムと呼ばれる粘菌の研究をしており、ハーバード大学のプリゴジン氏の生物物理学研究室に参加するための申請書に研究の画像を送った。

「私は自問したのを覚えています。これはエジプトのファラオの墓にある謎めいた標識のようなものなのでしょうか？ これはビデオゲームの地図なのでしょうか？ これは火星の砂漠の風景なのでしょうか？」 ハーバード大学ジョン A. ポールソン工学応用科学大学院 (SEAS) の分子細胞生物学および応用物理学の助教授であるプリゴジン氏は次のように述べています。 「それはとても奇妙で普通ではなかったので、アダムに電話して彼の仕事について話しました。それがすべての始まりでした。」

ディオンヌは現在博士課程1年生です。 プリゴジン研究室の応用物理学の候補者。 彼の学部研究が名誉あるリロイ・アプカー賞に選ばれたため、SEAS とハーバード大学芸術科学大学院での最初の学期は好調に始まりました。 この賞は米国物理学会によって毎年授与され、博士号を取得していない学生から学部生 1 名を表彰します。 ウィリアムズのような助成機関と、博士号を取得した機関です。 物理学における優れた業績を表彰する機関。

夏の間、ディオンヌは自分の研究をアメリカ物理学会の審査員団に発表しました。 「非常に斬新だったのは、経験豊富で何十年も研究をしてきた最先端の物理学者たちと非常に親密に話せたこと、そして彼らが私の研究にとても興味を持ってくれて、まるで同僚のように会話を交わしてくれたことでした」とディオンヌ氏は語った。言った。

ディオンヌは、Physarum Polycephalum が栄養を探し、そのシステム全体に栄養を分配するプロセスを研究しました。 細胞よりも大きい生物体は、体中に血液を送り出す人間の血管系のように、栄養素の能動的な輸送プロセスを必要とします。 人間の血管系は、プロセス全体に動力を供給するために中心臓器である心臓も使用します。

ポリ頭蓋骨には中央の器官がありません。 ディオンヌ氏と彼のアドバイザーであるヘンリック・ロネレンフィッチ氏とキャサリン・ジェンセン氏は、粘菌がどのようにして自己組織化して、それぞれが独自にポンプを作動する一連のチューブを通して栄養素を輸送する分散型の方法を研究した。

「この生物は非常に興味深いものだと思いました」とディオンヌさんは語った。 「それはとても単純でした。神経系はありませんでした。単細胞でしたが、シャーレほどの大きさがありました。研究の前に、私は数学、物理学、そしていくつかのコンピューターサイエンスに取り組んできました。このプロジェクトは、すべてを実際に活用しています。」これらのツールは非常に興味深い生物学的システムを研究するためのものでしたので、私にとってはとても楽しい仕事でした。」

アダム・ディオンヌ博士応用物理学の候補者

ディオンヌの学部研究は複数の科学的および数学的分野に基づいており、理論的、計算的、実験的な幅広いスキルが必要でした。 その学際的なアプローチは、彼をハーバード大学、特にプリゴジン グループに導いた理由の一部です。

「マックスの研究室と彼の研究室メンバー全員は、明らかに自分の仕事に情熱を持った質の高い科学者である驚異的な人々です」とディオンヌ氏は語った。 「彼の研究室にはたった 10 人の物理学者がいるわけではないという事実が気に入っています。そこには物理学者、数学者、生物工学者、電気工学者がおり、これらの非常に困難な問題を解決するために活用できる多様なスキルセット全体が揃っています。」

最近、ディオンヌ教授は、細胞外膜にある G タンパク質共役受容体 (GPCR) と呼ばれるタンパク質を使用して、細胞が外部シグナルをどのように取り込むかを研究しています。

「GPCRのダイナミクスは、シグナル伝達分子によって刺激されると時間の経過とともに進化します。GPCRは非常に小さなタンパク質であり、プロセスが非常に速いため、これらのダイナミクスは生物学者にとって盲点で存在していました」とディオンヌ氏は述べた。 「これを調査するのは非常に難しいため、マックスはこの小さくて速いダイナミクスの領域を調査できる新しい生物物理学的ツールを開発しています。」

Prigozhin のツールは、刺激後の特定の瞬間に細胞を凍結する凍結ガラス化と呼ばれるプロセスを利用します。 十分な量の凍結細胞があれば、細胞シグナル伝達サイクル全体を観察することが可能になります。

「私たちは携帯電話の信号のフリップブックを作成しています。それを元に戻して分析できるようにしたいのです」とディオンヌ氏は語った。 「学部時代に取り組んでいた 2 つの部分を本格的に発展させる上で、これは非常に自然な次のステップです。私は計算作業を行っており、軽い実験作業も行っていました。そして、両方の領域を強化して、それを応用しています。」 「これは、非常に影響力のある、より困難な問題です。両方の分野を深く掘り下げ、過去の経験を活用する、本当に楽しいプロセスです。」

博士課程1年生として学生のディオンヌは、SEAS とハーバード大学が提供するすべてのことを経験し始めたばかりであることを知っています。

「アダムは非常に有望な若い物理学者です」とプリゴジン氏は語った。 「彼は、深い生物学的理解と厳密な数学的モデリングを組み合わせたユニークなスキルセットを持っています。私のグループでは、アダムは理論スキルを積み上げながら、それらを生物物理学的機器と測定の知識で補っています。これは、専門知識の強力な組み合わせであり、アダムは生物物理学の中心的な疑問に取り組み、できればアダムの将来の科学分野でのキャリアの出発点となることを期待しています。」

マット・ゴイスマン | [email protected]