Введение
Американский биолог (род. 1938)
Член EMBO (1983). Он основал Институт Уайтхеда и руководил им с 1982 по 1990 год. В 2008 году занимал пост президента Американской ассоциации содействия развитию науки. В возрасте 37 лет Балтимор был удостоен Нобелевской премии совместно с Ренато Дулбеко и Говардом М. Темином "за их открытия, касающиеся взаимодействия онкогенных вирусов и генетического материала клетки", в частности, за открытие фермента обратной транскриптазы. Он внес значительный вклад в иммунологию, вирусологию, исследования рака, биотехнологии и исследования рекомбинантной ДНК. Он также подготовил множество докторантов и постдокторантов, многие из которых сделали успешную и выдающуюся научную карьеру. Помимо Нобелевской премии, он был награжден рядом премий, включая Национальную научную медаль США в 1999 году и премию Ласкера в 2021 году.
Ранние годы и образование
Балтимор родился 7 марта 1938 года в Нью-Йорке в семье Гертруды (Липшиц) и Ричарда Балтимора. Вырос в районах Куинса, Форст-Хиллз и Рего-Парк, он переехал с семьей в пригородный Грейт-Нек, штат Нью-Йорк, когда учился во втором классе, поскольку его мать считала городские школы недостаточно хорошими. Его отец был воспитан в ортодоксальном иудаизме, а мать была атеисткой. Балтимор соблюдал еврейские праздники и посещал синагогу с отцом до бар-мицвы. Он окончил школу Great Neck North High School в 1956 году и связывает свой интерес к биологии с летней стажировкой в Летней студенческой программе лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн. Там он познакомился с Говардом Темином, с которым впоследствии разделил Нобелевскую премию. Балтимор получил степень бакалавра с отличием в колледже Свартмор в 1960 году. С молекулярной биологией его познакомил Джордж Стрейзингер, под руководством которого он летом 1959 года работал в лаборатории Cold Spring Harbor в рамках первой когорты Программы исследований для студентов. Его ранний интерес к фаговой генетике быстро сменился увлечением животными вирусами. Он продолжил изучение репликации вирусов на полиовирусе и прошел обучение энзимологии с Джерардом Хурвицем в Медицинском колледже Альберта Эйнштейна в 1964/1965 годах. Там он исследовал репликацию РНК полиовируса и начал долгую и плодотворную карьеру наставника молодых ученых, включая Марка Жирара и Майкла Джейкобсона. Они открыли механизм протеолитического расщепления вирусных полипротеиновых предшественников, что подчеркивает важность протеолитической обработки в синтезе эукариотических белков. В 1967 году он встретил свою будущую жену, Элис Хуан, которая начала работать с Балтимором в Институте Салка. Вместе они провели ключевые эксперименты с дефектными интерферирующими частицами и вирусными псевдотипами. В ходе этой работы он сделал важное открытие: полиовирус производит свои вирусные белки в виде единого большого полипротеина, который впоследствии расщепляется на отдельные функциональные пептиды. Элис С. Хуан также переехала в Массачусетский технологический институт (MIT) для продолжения исследований вируса везикулярного стоматита (VSV). Они стали парой и поженились в октябре 1968 года. Балтимор расширил эту работу, изучая два РНК-вируса опухолей – вирус мышиной лейкемии Раушера и вирус саркомы Рауса. Он обнаружил обратную транскриптазу (ОТ или RT) – фермент, полимеризующий ДНК из РНК-матрицы. Таким образом, он открыл особый класс вирусов, впоследствии названных ретровирусами, которые используют РНК-матрицу для катализа синтеза вирусной ДНК. Это опровергло упрощенную версию центральной догмы молекулярной биологии, утверждавшую, что генетическая информация течет однонаправленно от ДНК к РНК к белкам. Обратная транскриптаза необходима для размножения ретровирусов, позволяя им превращать вирусные РНК-цепочки в вирусные ДНК-цепочки. К вирусам этой категории относится ВИЧ. Это открытие облегчило выделение и воспроизведение отдельных генов и было признано доказательством того, что молекулярные и вирусологические подходы к пониманию рака приведут к новым методам лечения. MIT CCR возглавлял Сальвадор Э. Лурия и быстро достиг лидирующих позиций благодаря преподавательскому составу, включавшему Балтимора, Филипса Роббинса, Германа Айзена, Филиппа Шарпа и Роберта Вайнберга, которые впоследствии сделали выдающуюся научную карьеру. В то время самым значительным вкладом Балтимора в вирусологию было открытие обратной транскриптазы (ОТ или RT), необходимой для размножения ретровирусов, таких как ВИЧ, которое было сделано независимо и примерно в то же время Сатоши Мизутани и Темином. Этот тип ферментативной активности также был обнаружен Тони Хантером, который провел обширные исследования в этой области. Он также продолжил изучение фундаментальных вопросов в области РНК-вирусов, и в 1981 году Балтимор и Винсент Раканиелло, постдокторант в его лаборатории, с помощью технологии рекомбинантной ДНК создали плазмиду, кодирующую геном полиовируса, РНК-вируса животных. Балтимор убедил Уайтхеда в том, что MIT станет идеальным местом для нового института, будучи уверенным, что он сможет нанять лучших исследователей в области биологии, тем самым обеспечивая качество. Споры усугубила статья в Boston Globe, в которой институт был представлен как корпоративный захват MIT. Институт Уайтхеда неизменно вносил выдающийся вклад в биологию. Менее чем через десятилетие после основания, при продолжающемся руководстве Балтимора, Институт Уайтхеда был назван ведущим исследовательским учреждением в мире в области молекулярной биологии и генетики, а за последние 10 лет публикации ученых Уайтхеда, в том числе из лаборатории самого Балтимора, были наиболее цитируемыми среди всех биологических исследовательских институтов. Институт Уайтхеда был важным партнером в проекте «Геном человека». Балтимор был директором WIBR и расширил преподавательский состав и области исследований, включив ключевые направления, такие как генетика мышей и дрозофилы. В этот период научная программа Балтимора процветала в новом институте. Важными достижениями из лаборатории Балтимора стало открытие ключевого транскрипционного фактора NF κB доктором Раджаном Сеном и Дэвидом Балтимором в 1986 году. Это было частью более широкого исследования, направленного на выявление ядерных факторов, необходимых для экспрессии генов lg в B-лимфоцитах. Однако оказалось, что NF κB имеет гораздо большее значение как в врожденном, так и в адаптивном иммунитете и в регуляции вирусов. NF κB участвует в регуляции клеточных реакций и относится к категории «быстродействующих» первичных транскрипционных факторов. Их открытие привело к «информационному взрыву», связанному с «одной из наиболее интенсивно изучаемых сигнальных парадигм за последние два десятилетия». Уже в 1984 году Рудольф Гроссхедль и Дэвид Уивер, постдокторанты в лаборатории Балтимора, экспериментировали с созданием трансгенных мышей в качестве модели для изучения заболеваний. Они предположили, что «контроль перестройки гена lg может быть единственным механизмом, определяющим специфичность экспрессии гена тяжелой цепи в лимфоидной клеточной линии». В 1987 году они создали трансгенных мышей с объединенным геном, у которых развилась смертельная лейкемия. Дэвид Г. Шац и Марджори Оттингер, будучи студентами исследовательской группы Балтимора в 1988 и 1989 годах, идентифицировали пару белков, которые перестраивают гены иммуноглобулинов, ген активации рекомбинации RAG 1 и RAG 2. Это было ключевым открытием в определении того, как иммунная система может обладать специфичностью к данной молекуле из множества возможностей, и в 2005 году Балтимор считал это «нашим самым значительным открытием в иммунологии».
Университет Рокфеллера
Балтимор был директором Института Уайтхэда до 1 июля 1990 года, когда он был назначен шестым президентом Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке. Он перевёл свою исследовательскую группу в Нью-Йорк поэтапно и продолжил вносить значительный вклад в вирусологию и регуляцию клеточных процессов. После отставки 3 декабря 1991 года (см. дело Иманиши Кари) Балтимор остался на факультете Рокфеллеровского университета и продолжал исследования до весны 1994 года. Он был приглашён вернуться в МТИ и вновь занял должность профессора молекулярной биологии и иммунологии Ивана Р. Коттрелла. Он приступил к исполнению обязанностей 15 октября 1997 года и был официально утверждён в должности 9 марта 1998 года. Во время пребывания Балтимора в Калтехе президент США Билл Клинтон наградил его Национальной медалью науки в 1999 году за его многочисленные заслуги перед наукой. В 2004 году Рокфеллеровский университет удостоил Балтимора своей высшей награды – степени доктора наук (honoris causa). В 2003 году, будучи постдоком в лаборатории Дэвида Балтимора в Калтехе, Мэтью Портеус первым продемонстрировал точное редактирование генов в клетках человека с использованием химерных нуклеаз. В октябре 2005 года Балтимор подал в отставку с поста президента Калтеха, заявив: «Это решение далось мне нелегко, но я убеждён, что интересам Института будет лучше всего служить смена президента в этот конкретный момент его истории». Бывший проректор Технологического института Джорджии, Джин Лу Шамо, сменил Балтимора на посту президента Калтеха. Балтимор был назначен Президентом Эмеритусом и профессором биологии имени Роберта Эндрюса Миликана в Калтехе и остаётся активным членом сообщества института.
Лаборатория Калтеха (19972019)
Лаборатория Балтимора в Калифорнийском технологическом институте (Калтехе) была сосредоточена на двух основных направлениях исследований: изучение развития и функционирования иммунной системы млекопитающих и трансляционные исследования, направленные на создание вирусных векторов для повышения эффективности иммунной системы в борьбе с раком. Их фундаментальные исследования развивались в двух направлениях: изучение разнообразной активности транскрипционного фактора NF κB и изучение нормальных и патологических функций микроРНК.
Инициативы в области трансляционной науки
Основным направлением работы лаборатории Балтимора было использование методов генной терапии для лечения ВИЧ и рака. В начале 2000-х годов одна из аспиранток Балтимора, Лили Янг, разработала вектор линтивируса, позволивший клонировать гены для двух цепей TCR. Осознавая его потенциально значительные последствия для усиления иммунитета, Балтимор разработал в своей лаборатории инициативу по трансляционным исследованиям под названием «Инженерный иммунитет». Фонд Билла и Мелинды Гейтс выделил программе грант «Большой вызов», и он использовал эти средства для разделения инициативы на четыре исследовательские программы и найма дополнительных сотрудников лаборатории для руководства каждой из них. Две из этих исследовательских программ привели к созданию стартапов в области генной терапии – Calimmune и Immune Design Corp, основанных в 2006 и 2008 годах соответственно. Третья программа была сосредоточена на разработке вакцины против ВИЧ и в конечном итоге привела к клиническим испытаниям в NIH. В недавних исследованиях под руководством Джимми Чжао команда Балтимора обнаружила небольшую молекулу РНК, называемую микроРНК 146a (miR 146a), и вывела линию мышей, у которых отсутствует miR146a. Они использовали мышей miR146a(-/-) в качестве модели для изучения влияния хронического воспаления на активность гематопоэтических стволовых клеток (ГСК). Их результаты показывают, что микроРНК 146a защищает ГСК во время хронического воспаления, и что её отсутствие может способствовать развитию рака крови и недостаточности костного мозга.
Исследования контроля сцепления
Еще одним направлением работы лаборатории Балтимора в последние годы стал контроль воспалительных и иммунных ответов, в частности, регуляция сплайсинга экспрессии генов после воздействия воспалительных стимулов. Это привело к дальнейшим открытиям, что задержка сплайсинга обусловлена интронами, и к установлению того, что РНК-связывающий белок BUD13 действует на этих интронах, увеличивая эффективность успешного сплайсинга (2 статьи Люка Франкива, опубликованные в 2019 и 2020 годах). В автобиографической статье, опубликованной в Annual Review Immunology в 2019 году, Балтимор объявил, что осенью 2018 года половина его лабораторного пространства в Калтеке будет передана новому ассистент-профессору, а его нынешняя исследовательская группа станет последней. "Я занимаюсь научными исследованиями уже 60 лет, и думаю, что пора уступить место более молодым специалистам". По аналогии с Асиломарской конференцией по рекомбинантной ДНК в 1975 году, участники стремятся к тому, чтобы ученые и широкая общественность были более осведомлены об этических вопросах и рисках, связанных с новыми технологиями модификации генома. Балтимор был одним из первых сторонников федерального финансирования исследований СПИДа и в 1986 году возглавил комитет Национальной академии наук по разработке национальной стратегии борьбы со СПИДом. С 1996 года он был назначен руководителем Комитета по исследованиям вакцин против СПИДа (AVRC) Национального института здравоохранения (NIH).
Биотехнология
Балтимор обладает почти 100 различными патентами в области биотехнологий в США и Европе и является лидером американской биотехнологии с 1970-х годов. Помимо Calimmune и Immune Design, он также принимал участие в основании s2A Molecular, Inc. Он был избран членом Национальной академии наук США (NAS) в 1974 году, Американской академии искусств и наук в 1974 году, Института медицины NAS (IOM) в 1974 году, Американской ассоциации иммунологов в 1984 году и Американского философского общества в 1997 году. В 1987 году он был избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS), в 2000 году – Французской академии наук, а также является членом Американской ассоциации исследований рака (AACR). В 2008 году Балтимор был президентом Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS). Он опубликовал более 700 рецензируемых статей. Балтимор входит в состав Консультативного совета Фестиваля науки и инженерии США и является Xconomist (редакционным советником технологической новостной и медиа-компании Xconomy). Он также входит в совет попечителей Лаборатории Джексона, Совет спонсоров Бюллетеня ученых-атомщиков, совет директоров Amgen, Inc. и многих других организаций и их советов. В 2019 году Калтех назвал программу стипендий для аспирантов по биохимии и молекулярной биофизике в честь Балтимора. Программа объединила пожертвование в размере 7,5 миллионов долларов от Фонда Amgen с существующей годичной стипендией Amgen и 3,75 миллиона долларов, выделенных Caltech's Gordon and Betty Moore Graduate Fellowship Match.
Дело Иманиши-Кари
В конце 1980-х и начале 1990-х годов Тереза Иманиси Кари, ученый, не работавший в лаборатории Балтимора, а в отдельной независимой лаборатории при MIT, оказалась вовлечена в дело о научном мошенничестве. Дело получило широкое освещение в прессе и повлекло за собой расследование Конгресса. Связь с именем Балтимора возникла из-за его научного сотрудничества с Иманиси Кари и последующей решительной защиты ее от обвинений в мошенничестве. В 1986 году, будучи профессором биологии в MIT и директором Уайтхеда, Балтимор стал соавтором научной статьи по иммунологии вместе с Терезой Иманиси Кари (ассистент-профессором биологии, имевшей собственную лабораторию в MIT) и четырьмя другими учеными. Марго О’Тул, постдокторант в лаборатории Иманиси Кари, не являвшаяся автором статьи, выразила обеспокоенность по поводу публикации и в конечном итоге обвинила Иманиси Кари в фальсификации данных с целью сокрытия ошибок. Однако Балтимор отказался отозвать статью. О’Тул вскоре отказалась от своих претензий, но NIH, финансировавший исследование, по настоянию Уолтера В. Стюарта, самопровозглашенного борца с мошенничеством, и Неда Федера, руководителя его лаборатории в NIH, начал собственное расследование. Около октября 1989 года, когда Балтимор был назначен президентом Университета Рокфеллера, около трети преподавательского состава выступили против его назначения из-за опасений по поводу его поведения в деле Иманиси Кари. Он посетил каждую лабораторию лично, чтобы выслушать опасения исследователей напрямую. В предварительном отчете от 14 марта 1991 года, основанном главным образом на результатах криминалистической экспертизы USSS, подразделение по борьбе с мошенничеством NIH, тогда известное как Управление по научной честности (OSI), обвинило Иманиси Кари в фальсификации и подделке данных. Также была высказана критика в адрес Балтимора за то, что он не принял во внимание претензии О’Тул. Менее чем через неделю отчет был опубликован в прессе. Балтимор и трое соавторов отозвали статью, однако Иманиси Кари и Моэма Х. Рейс не подписали заявление об отзыве. В отчете Балтимор заявил, что, возможно, был "слишком склонен принимать" объяснения Иманиси Кари и чувствовал, что "недостаточно предпринял для независимой проверки ее данных и выводов". Балтимор публично принес извинения за то, что не отнесся серьезно к обвинениям информатора. В связи с опасениями, вызванными негативной оглаской вокруг скандала, Балтимор ушел в отставку с поста президента Университета Рокфеллера и вернулся на факультет биологии MIT. В июле 1992 года прокурор США по округу Мэриленд, расследовавший дело, объявил об отказе от предъявления уголовных или гражданских обвинений Иманиси Кари. Однако в октябре 1994 года преемник OSI, Управление по исследовательской добросовестности (ORI; HHS), признало Иманиси Кари виновной по 19 пунктам обвинения в недобросовестности при проведении исследований, основываясь в основном на анализе лабораторных журналов, проведенном Секретной службой, хотя следователи не имели достаточного опыта или экспертных знаний для интерпретации этих документов. В июне 1995 года апелляционная комиссия HHS начала рассмотрение всех обвинений в деталях. В июне 1996 года комиссия постановила, что ORI не смогла доказать ни одно из 19 обвинений. Отвергнув значительную часть представленных ORI доказательств, комиссия сняла все обвинения с Иманиси Кари. В своем окончательном отчете комиссия HHS заявила, что "большая часть представленного ORI материала была нерелевантной, имела ограниченную доказательную силу, была внутренне противоречивой, не имела надежности или обоснования, не была достоверной или подтвержденной, либо основывалась на необоснованных предположениях". В нем также заключалось, что "статья "Клетка" в целом полна ошибок всех видов, [включая] некоторые, которые, несмотря на все эти годы и уровни проверки, ранее не были отмечены или исправлены. Ответственность должна быть разделена всеми участниками". Ни OSI, ни ORI никогда не обвиняли Балтимора в недобросовестности при проведении исследований. Репутация Стюарта и Федера, которые настаивали на расследовании, была серьезно подорвана. Скандал вокруг Иманиси Кари был одним из нескольких громких дел о научной честности в США в 1980-х и 1990-х годах. Почти во всех случаях обвиняемые были в конечном итоге оправданы. В 1993 году математик из Йельского университета Серж Ланг резко раскритиковал поведение Балтимора. Историк науки Даниэль Кевлес, написавший после оправдания Иманиси Кари, описал это дело в своей книге 1998 года "Дело Балтимора". Хорас Фриланд Джадсон также дает критическую оценку действий Балтимора в книге "Великое предательство: Мошенничество в науке". Сам Балтимор также опубликовал свой собственный анализ.
Дело Лука ван Парижа
В 2005 году по просьбе Балтимора институт Кэлтех начал расследование работы, выполненной Луком ван Парисом во время его стажировки в лаборатории Балтимора. Первые подозрения в отношении ван Париса возникли в Массачусетском технологическом институте (MIT) из-за работ, выполненных уже после его ухода из лаборатории Балтимора. После увольнения ван Париса из MIT его научный руководитель также указал на проблемы в исследованиях, которые ван Париjs проводил в больнице Бригама и Женщин, до перехода из Гарварда в лабораторию Балтимора. Расследование Кэлтеха завершилось в марте 2007 года и установило, что ван Париjs единолично допустил научную недобросовестность, и что четыре статьи, соавторами которых были Балтимор, ван Париjs и другие, требуют внесения исправлений.
COVID-19 и теория утечки из лаборатории
В мае 2021 года в статье о происхождении вируса COVID-19, опубликованной в "Бюллетене ученых-атомщиков", была процитирована фраза Балтимора: "Когда я впервые увидел участок расщепления фурина в вирусной последовательности с его кодонами аргинина, я сказал жене, что это – неопровержимое доказательство происхождения вируса. Эти особенности серьезно ставят под сомнение идею о естественном происхождении SARS-CoV-2". Эта цитата получила широкое распространение и придала вес версии об утечке из лаборатории в Ухане, которая активно обсуждалась в ходе расследований, посвященных происхождению COVID-19. Месяц спустя Балтимор заявил Los Angeles Times, что ему "следует было смягчить выражение "неопровержимое доказательство", поскольку я не считаю, что оно доказывает происхождение участка расщепления фурина, хотя так и звучит. Я полагаю, что вопрос о том, был ли этот участок введен в вирус естественным путем или в результате молекулярных манипуляций, очень сложно определить, но я не исключаю ни одного из этих вариантов".
Личная жизнь
Балтимор женился на докторе Алисе С. Хуан в 1968 году. У пары одна дочь. Балтимор увлеченно занимается нахлыстом. Дарнелл, Дж., Х. Лодиш и Д. Балтимор (1986) Молекулярная клеточная биология, Scientific American, Нью-Йорк, Нью-Йорк.