Введение

Институт Гульбенкиана де Сьенсия (IGC) – международный центр биологических и биомедицинских исследований и подготовки кадров, расположенный в Оэйраше, Португалия. Основанный в 1961 году Фондом Калуста Гюльбенкиана (FCG) и по-прежнему поддерживаемый Фондом, IGC организован в небольшие независимые исследовательские группы, работающие в среде, способствующей взаимодействию и характеризующейся минимальной иерархией. Научная программа охватывает широкий спектр областей и находится на стыке различных дисциплин, включая клеточную и биологию развития, эволюционную биологию, иммунологию и взаимодействие хозяина и патогена, биологию растений, социобиологию, вычислительную биологию и биофизику. Все ресурсы в равной степени доступны для всех ученых IGC, а общие услуги и оборудование также открыты для внешних пользователей. В IGC реализуется ряд программ последипломного образования и подготовки. С 1993 года IGC проводит инновационные программы докторантуры, ориентированные на широту кругозора, креативность и самостоятельное научное мышление. Кроме того, IGC имеет давнюю традицию популяризации науки в обществе посредством специализированных просветительских программ. В IGC работают около 400 человек, включая 300 исследователей (студенты, постдокторанты, техники и руководители групп) из 41 страны. С 1998 года в институте разместились 88 исследовательских групп, из которых 44 перешли в другие учреждения, в основном в другие исследовательские центры и университеты Португалии. В 1998 году, под руководством Антониу Кутинью, IGC был реструктурирован в текущую организационную структуру и режим деятельности. Джонатан Ховард сменил Кутинью на посту директора IGC с октября 2012 года по январь 2018 года. С 1 февраля 2018 года Моника Беттенкур Диас является директором Института Гульбенкиана де Сьенсия. IGC является членом EU LIFE, альянса ведущих исследовательских центров в области наук о жизни в Европе.

История

Создание МГК началось в 1961 году, когда совет попечителей Фонда Калуста Гюльбенкиана задумал создать собственный исследовательский центр для стимулирования междисциплинарных исследований, независимых от университетов и не обремененных ограничениями или какими-либо предварительными интересами. Изначальная структура МГК включала Центр научных расчетов (1962–1985), Центр биологии (1962), Центр педагогических инноваций (1962–1980), Центр сельскохозяйственной экономики (1958–1986) и Центр экономики и финансов. Рядом с дворцом Маркеса де Помбала в Оейраше был спроектирован новый корпус для размещения нового кампуса, оснащенного инфраструктурой, включающей лаборатории, библиотеку, столовую и помещение для содержания животных. В 1967 году в новом кампусе в Оейраше был официально открыт Центр биологии, в котором работали четыре исследовательские группы по клеточной биологии, фармакологии, микробиологии и физиологии, а также около 20 исследователей. В период с 1966 по 1969 год скончались четыре руководителя МГК: Делфим Сантуш (педагогические инновации), Антониу Джиау (научные расчеты), Флавиу Резенде (биология) и Луис Квартин Граса (сельскохозяйственная экономика). В 1968 году Луис Арчер, иезуитский священник и биолог, широко известный как «отец» молекулярной генетики в Португалии, вернулся в Португалию, чтобы создать Лабораторию молекулярной генетики в МГК, в составе Департамента клеточной биологии. В 1969 году были созданы «Продвинутые исследования Оейраша» (Estudos Avançados de Oeiras) для проведения семинаров, летних школ и международных конференций для ученых. В 1984 году совет попечителей Фонда Калуста Гюльбенкиана принял решение, что МГК станет исследовательским центром, полностью посвященным исследованиям и подготовке кадров в области биологии на уровне послевузовского образования. В 1989 году были созданы Институт химических и биологических технологий (ITQB) и Институт экспериментальной и технологической биологии (iBET), которые разместились на территории кампуса МГК. Вместе с МГК они впоследствии сформировали кампус Оейраш. Антониу Коутинью, иммунолог и руководитель отдела иммунобиологии в Институте Пастера, был назначен директором «Продвинутых исследований Оейраша» в 1991 году. В 1993 году Коутинью запустил докторскую программу Гюльбенкиана по биологии и медицине (PGDBM) – новаторскую программу в Португалии и одну из первых в своем роде в мире. В 1998 году Антониу Коутинью был назначен директором МГК и начал новый этап развития института как «принимающей организации» с миссией выявления, обучения и поддержки новых лидеров в области исследований, предоставления доступа к инфраструктуре, а также финансовой и интеллектуальной автономии для реализации исследовательских проектов. В 2006 году была создана Нейробиологическая программа имени Шампалимауда при МГК, а исследовательские группы недавно созданного Фонда Шампалимауда разместились в МГК для проведения исследований в области системной нейробиологии до 2011 года, когда они переехали в новое здание Фонда Шампалимауда в Лиссабоне. В 2008 году МГК впервые принял участие в музыкальном фестивале NOS Alive в рамках партнерства, заключенного между «Everything is New», организатором NOS Alive, и МГК для поддержки стипендий для молодых исследователей. В 2010 и 2011 годах МГК был включен в список «10 лучших мест для постдоков» за пределами США по версии журнала The Scientist. Джонатан Говард, иммунолог и профессор генетики в Кельнском университете, был назначен директором МГК в 2012 году, сменив Антониу Коутинью. С февраля 2018 года Моника Беттенкур Диас является новым директором МГК, сменив Джонатана Говарда.

Основные достижения

Исследование, опубликованное в Nature Cell Biology в июле 2018 года и координированное Моникой Беттенкур Диас, помогло лучше понять заболевания, связанные с клеточными антеннами, называемые цилиопатиями. Исследователи обнаружили, что клетки используют одни и те же строительные материалы для своих антенн, но применяют их в разных пропорциях и в разное время, тем самым создавая структурно различные функции. Это объясняет, почему мутации в этих структурах, возникающие при генетических заболеваниях, связанных с ресничками (например, заболевания, приводящие к бесплодию, потере зрения, ожирению), обычно затрагивают лишь некоторые антенны, а не все, и у одних пациентов проявляются все симптомы, а у других – только один тип дефекта. Исследовательская группа под руководством Жоаны Гонсалвес Са и Луиса Роши показала, что религиозные праздники связаны с определенным настроением – "настроением любви", которое может влиять на репродуктивное поведение человека. Используя данные из Twitter и Google Trends, они обнаружили, что культура, а не только биология, определяет репродуктивные циклы человека. Исследование было опубликовано в Scientific Reports в декабре 2017 года. Ана Домингос и ее группа, занимающаяся изучением биологических причин ожирения, опубликовала в октябре 2017 года в журнале Nature Medicine новаторское исследование. Они обнаружили ранее неизвестную популяцию иммунных клеток (макрофагов), связанных с симпатическими нейронами в жировой ткани. Эти специализированные макрофаги находятся в прямом контакте с нейронами и влияют на активацию нейронов, что критически важно для уменьшения жировой массы. На протяжении многих лет биологи задавались вопросом, почему у растений так много генов, кодирующих белки, известные как глутаматные рецепторы, которые необходимы для нервной системы животных. Команда под руководством Жозе Фейжу обнаружила новую функцию этих белков, показав, что сперматозоиды мхов используют их для навигации к женским половым органам и обеспечения потомства. Исследование было опубликовано в журнале Nature в июле 2017 года. Используя экспериментальные модели сепсиса на мышах, исследовательская группа под руководством Мигеля Соареша обнаружила неожиданный защитный механизм против сепсиса. Исследование было опубликовано в научном журнале Cell в июне 2017 года и открыло новые пути для разработки терапевтических подходов к лечению сепсиса. Мойзес Малло и его исследовательская группа обнаружили ключевой фактор, регулирующий развитие туловища у позвоночных, и объяснили, почему у змей такое необычное телосложение. Эти результаты, опубликованные в Developmental Cell в августе 2016 года, способствовали пониманию происхождения исключительно длинного туловища змей и могут открыть новые возможности для изучения регенерации спинного мозга. Исследовательская группа под руководством Моники Беттенкур Диас пролила свет на критический механизм потери центриолей ооцитами – материнскими гаметами – и важность этого процесса для женской фертильности. Результаты, опубликованные в научном журнале Science в мае 2016 года, показали, что центриоли обычно покрыты защитным слоем, который теряется внутри ооцита, что приводит к их устранению. Они также показали, что если центриоли не удаляются, то матери становятся бесплодными. Ученые МКК во главе с Мигелем Годиньо Феррейрой обнаружили, что некоторые органы, такие как кишечник, начинают стареть раньше других тканей, потому что их клетки имеют "внутренние часы" с более быстрым темпом. Результаты, опубликованные в журнале PLoS Genetics в январе 2016 года, также показали, что отслеживание темпа этих часов может быть хорошим индикатором старения всего организма, поскольку появление локальных возрастных изменений предсказывает развитие возрастных заболеваний, таких как рак. Исследование под руководством Ракель Оливейры прояснило, как клетки почти не замечают дефектов когезии хромосом. Результаты, опубликованные в Cell Reports в октябре 2015 года, показали, как эти дефекты, часто связанные с развитием рака, врожденных заболеваний и бесплодия, избегают строгого контроля контрольных точек, обеспечивающих точное разделение генома. Ана Домингос и ее группа показали, что жировая ткань иннервируется и что прямое стимулирование нейронов в жировой ткани достаточно для индуцирования распада жира. Эти результаты, опубликованные в сентябре 2015 года в журнале Cell, создают основу для разработки новых методов лечения ожирения. Исследования бактерии Wolbachia, проведенные Луисом Тейшейрой и его исследовательской группой, показали, что одно генетическое изменение может превратить полезную бактерию в патогенную, увеличивая плотность бактерий внутри хозяина. Wolbachia – это бактерия, часто встречающаяся у насекомых, которая может защищать своих хозяев от вирусов, включая вирус лихорадки денге. Эти результаты были опубликованы в журнале PLoS Biology в феврале 2015 года в первом исследовании, связывающем гены и их функции у бактерии Wolbachia и предоставляющем отправную точку для понимания широко распространенного симбиоза Wolbachia с насекомыми. В исследовании, опубликованном в научном журнале Cell в декабре 2014 года, исследовательская группа МКК под руководством Мигеля Соареша обнаружила, что определенные компоненты бактерий в кишечной микробиоте человека могут запускать естественный защитный механизм, который эффективно защищает от передачи малярии. Три исследовательские группы МКК под руководством Жоселин Демонжо, Карины Ксавьер и Изабель Гордо объединили усилия, чтобы выяснить, как бактерия Escherichia coli (E. coli), один из первых видов, колонизирующих кишечник человека при рождении, адаптируется и эволюционирует в кишечнике мыши. Исследование, опубликованное в PLoS Genetics в марте 2014 года, показало, что E. coli с различными полезными мутациями быстро появляются и, следовательно, генерируется большое генетическое разнообразие в этом виде с течением времени, демонстрируя богатство эволюционной динамики каждой бактерии в здоровом животном. Исследовательская группа под руководством Энрике Теотонио в сотрудничестве с Изабель Гордо, обе из МКК, впервые экспериментально проверила теорию Холдейна. Исследование было опубликовано в Nature Communications в сентябре 2013 года и подтвердило эту теорию для введения нового полезного аллеля в популяцию. Исследование способствует лучшему пониманию того, как может эволюционировать популяция, что имеет последствия для изучения адаптации видов к меняющейся среде или сохранения видов. В августе 2013 года исследовательская группа под руководством Мигеля Годиньо Феррейры в сотрудничестве с Изабель Гордо впервые показала, что перестройки хромосом (такие как инверсии или транслокации) могут давать преимущества клеткам, которые их несут, в зависимости от окружающей среды, в которой они находятся. Исследование, опубликованное в Nature Communications, способствует лучшему пониманию различных биологических проблем, таких как: как раковые клетки с перестроенными хромосомами могут перерасти нормальные клетки или как организмы могут эволюционировать в одном и том же месте, чтобы сформировать отдельные виды. Исследователь Мигель Соареш был соавтором обзора в Science в феврале 2012 года о широко упускаемой из виду стратегии лечения инфекционных заболеваний. Иммунная система защищает от инфекций, обнаруживая и уничтожая вторгшиеся патогены. Авторы предложили третью стратегию, основанную на толерантности к инфекции, при которой инфицированный хозяин защищает себя от инфекции, уменьшая повреждение тканей и другие негативные эффекты, вызванные патогеном или иммунным ответом против захватчика. В декабре 2011 года исследование, опубликованное в Developmental Cell Ларом Янсеном и его командой, выявило очень простой и четкий механизм, с помощью которого клетка связывает репликацию ДНК, деление клеток и сборку центромер. Используя один и тот же механизм для всех этих этапов, но в противоположных направлениях, клетки подтверждают, что создано правильное количество копий как генов, так и центромер, предоставляя каждому достаточно времени. МКК участвовал в многонациональной команде исследователей из 10 стран, которые секвенировали геном крошечного паутинного клеща в исследовании, опубликованном в Nature в ноябре 2011 года. Последовательность генома паутинного клеща выявила генетическую основу его гибкости в питании и устойчивости к пестицидам. Команда под руководством Флоренс Жаноди...

Докторские программы

В 1993 году IGC начал подготовку аспирантов в формате докторской программы с Гулбенкианской программы PhD по биологии и медицине (PGDBM), за которой последовала Гулбенкианская программа PhD по биомедицине (PGDB). В 2013 году, спустя 20 лет после запуска первой структурированной программы PhD в Португалии, Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) начала поддерживать программу PhD по интегративным биомедицинским наукам (PDIGC PIBS), которая впоследствии была преобразована в программу PhD по интегративной биологии и биомедицине (IBB) – текущую программу. В 2014 году была запущена новая, амбициозная программа PhD – программа подготовки научных кадров для развития (PGCD), направленная на подготовку нового поколения выдающихся ученых и университетских преподавателей в области наук о жизни для африканских стран португалоязычного региона (PALOP) и Восточного Тимора. IGC также участвует в совместной программе PhD Biology at the Host Microbe Interface (INTERFACE), реализуемой Институтом химических и биологических технологий (ITQB NOVA), Институтом Гульбенкианской науки (IGC) и Институтом молекулярной медицины (iMM). Кроме того, в IGC были реализованы еще две программы PhD: программа PhD по вычислительной биологии (PDBC) – первая в Португалии докторская программа по вычислительной биологии, запущенная в 2005 году, и программа передового медицинского образования (PGMFA), обе из которых сыграли важную роль в восполнении пробелов в исследованиях и обучении в этих двух областях.

Научная пропаганда

Диалог между учеными и обществом крайне важен, и ИГК стремится поддерживать и развивать это взаимодействие как внутри Института, так и за его пределами. Дни открытых дверей, Ночь исследователей, просветительские программы для школ и неформальное образование ежегодно охватывают сотни студентов, учителей и представителей общественности.

Инфраструктура

МПК оснащен передовым оборудованием и располагает современными помещениями, а его работу обеспечивают высококвалифицированные сотрудники. К числу доступных ресурсов относятся услуги биокомпьютинга, животноводческий комплекс с содержанием SPF (специфически свободных от патогенов) животных, включая блок для "абсолютно стерильных" исследований, лаборатория трансгенетики, растительная лаборатория, высокоскоростная сортировка клеток, электронная и современная микроскопия, секвенирование нового поколения, производство моноклональных антител и гистопатологические исследования. Также предоставляются услуги библиотеки, специализированного вычислительного центра с собственной ИТ-командой, а также отдел финансирования научных исследований и команда управления проектами.