Лямборaтория Холодного источника: Исследования и образование в области биологии

Введение

Частное некоммерческое научно-исследовательское учреждение в США Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) – частное некоммерческое учреждение с исследовательскими программами, посвященными изучению рака, нейробиологии, биологии растений, геномики и количественной биологии. Оно расположено в Лорел-Холлоу на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк. Является одним из 68 учреждений, поддерживаемых Программой онкологических центров Национального института рака США (NCI), и с 1987 года имеет статус онкологического центра, аккредитованного NCI. Лаборатория – одно из немногих учреждений, сыгравших ключевую роль в развитии молекулярной генетики и молекулярной биологии. В ней работали восемь ученых, удостоенных Нобелевской премии по физиологии и медицине. CSHL входит в число ведущих институтов фундаментальных исследований в области молекулярной биологии и генетики, занимая первое место в мире по версии Thomson Reuters. По данным Nature, CSHL также занимает первое место в мире по объему научных публикаций. Лабораторию возглавляет Брюс Стиллман, биохимик и исследователь рака. С момента основания в 1890 году кампус учреждения на Северном побережье Лонг-Айленда также является центром биологического образования. Современные образовательные программы CSHL предназначены для профессиональных ученых, аспирантов по биологии, преподавателей биологии в школах (K–12) и учащихся от начальной школы до старших классов. За последние 10 лет конференции и курсы CSHL привлекли более 81 000 ученых и студентов на основной кампус. Благодаря этому многие ученые считают CSHL «перекрестком биологической науки». С 2009 года CSHL сотрудничает с индустриальным парком Сучжоу в Сучжоу (Китай) для создания Cold Spring Harbor Asia, который ежегодно привлекает около 3000 ученых на свои конференции и курсы. Лабораторная школа биологических наук Колд-Спринг-Харбор, ранее известная как Школа биологических наук Уотсона, была основана в 1999 году. В 2015 году CSHL объявила о стратегическом партнерстве с расположенным поблизости Northwell Health для продвижения исследований в области терапии рака, создания нового клинического подразделения по исследованию рака в Northwell Health в Лейк-Сакссе (штат Нью-Йорк) для поддержки клинических исследований новых методов лечения рака на ранних стадиях, а также для привлечения и подготовки большего числа врачей-ученых в области онкологии. CSHL является хостингом bioRxiv – репозитория препринтов для публикаций в области наук о жизни.

Private, non profit research institution in US

Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) is a private, non profit institution with research programs focusing on cancer, neuroscience, plant biology, genomics, and quantitative biology. It is located in Laurel Hollow on Long Island, New York. It is one of 68 institutions supported by the Cancer Centers Program of the U. S. National Cancer Institute (NCI) and has been an NCI designated Cancer Center since 1987. The Laboratory is one of a handful of institutions that played a central role in the development of molecular genetics and molecular biology. It has been home to eight scientists who have been awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine. CSHL is ranked among the leading basic research institutions in molecular biology and genetics, with Thomson Reuters ranking it first in the world. CSHL was also ranked first in research output worldwide by Nature. The Laboratory is led by Bruce Stillman, a biochemist and cancer researcher. Since its inception in 1890, the institution's campus on the North Shore of Long Island has also been a center of biology education. Current CSHL educational programs serve professional scientists, doctoral students in biology, teachers of biology in the K–12 system, and students from the elementary grades through high school. In the past 10 years, CSHL conferences & courses have drawn over 81,000 scientists and students to the main campus. For this reason, many scientists consider CSHL a "crossroads of biological science." Since 2009 CSHL has partnered with the Suzhou Industrial Park in Suzhou, China to create Cold Spring Harbor Asia which annually draws some 3,000 scientists to its meetings and courses. The Cold Spring Harbor Laboratory School of Biological Sciences, formerly the Watson School of Biological Sciences, was founded in 1999. In 2015, CSHL announced a strategic affiliation with the nearby Northwell Health to advance cancer therapeutics research, develop a new clinical cancer research unit at Northwell Health in Lake Success, NY, to support early phase clinical studies of new cancer therapies, and recruit and train more clinician scientists in oncology. CSHL hosts bioRxiv, a preprint repository for publications in the life sciences.

Образовательные программы

В дополнение к своей исследовательской миссии, CSHL имеет широкую образовательную миссию. Школа биологических наук (SBS), основанная в 1998 году, присуждает степень доктора философии и полностью финансирует исследовательскую программу каждого студента. Студенты стремятся получить докторскую степень за 4–5 лет. Программа исследований бакалавриата (URP) для одаренных студентов колледжа (основана в 1959 году) и Программа «Партнёры будущего» для продвинутых старшеклассников (основана в 1990 году) в настоящее время проводятся в SBS. Программа встреч и курсов CSHL ежегодно привлекает более 8500 ученых со всего мира в Колд-Спринг-Харбор для обмена результатами исследований – преимущественно неопубликованными – на 60 встречах, большинство из которых проводятся раз в два года, и для изучения новых технологий на 30–35 профессиональных курсах, большинство из которых предлагаются ежегодно. По состоянию на 2016 год двухнедельный курс в CSHL стоил от 3700 до 4700 долларов США на студента, а трехдневные конференции – около 1000 долларов США на участника. Центр обучения ДНК (DNALC), основанный в 1988 году, был одним из первых пионеров в разработке практических лабораторных занятий по генетике для учащихся средних и старших классов. В 2013 году 31 000 студентов на Лонг-Айленде и в Нью-Йорке изучали генетику в лабораториях DNALC и в филиалах в Нью-Йорке. Более 9000 учителей биологии приняли участие в программах повышения квалификации учителей DNALC. Издательство Cold Spring Harbor Laboratory Press создало программу, состоящую из семи журналов, 190 книг, лабораторных руководств и протоколов, а также онлайн-сервисов для научных препринтов. В 1904 году Институт Карнеги в Вашингтоне основал Станцию экспериментальной эволюции в Колд-Спринг-Харбор на смежном участке. В 1921 году станция была реорганизована в Департамент генетики Института Карнеги. В период с 1910 по 1939 год в лаборатории располагался Архивный офис евгеники, возглавляемый биологом Чарльзом Б. Давенпортом и его помощником Гарри Х. Лофлином, двумя видными американскими евгенистами того времени. Давенпорт был директором станции Карнеги с момента ее основания до выхода на пенсию в 1934 году. В 1935 году Институт Карнеги направил комиссию для оценки работы Архивного офиса евгеники, и в результате ему было приказано прекратить все исследования. В 1939 году Институт полностью прекратил финансирование Архивного офиса евгеники, что привело к его закрытию. Отчеты, статьи, графики и родословные, составленные Архивным офисом евгеники, в свое время считались научными фактами, но впоследствии были дискредитированы. Его закрытие произошло через 15 лет после того, как его выводы были включены в Закон о национальном происхождении (Закон об иммиграции 1924 года), который значительно сократил число иммигрантов в Америку из южной и восточной Европы, которые, по свидетельству Гарри Лофлина, были расово неполноценны по сравнению с нордическими иммигрантами из Англии и Германии. Чарльз Давенпорт также был основателем и первым директором Международной федерации евгенических организаций в 1925 году. Сегодня лаборатория Cold Spring Harbor хранит полные исторические записи, переписку и артефакты Архивного офиса евгеники в исторических, образовательных и исследовательских целях. Документы хранятся в архиве кампуса и доступны в Интернете, а также на ряде мультимедийных веб-сайтов. Ученые Института Карнеги в Колд-Спринг-Харбор внесли значительный вклад в генетику и медицину. В 1908 году Джордж Шулл открыл гибридную кукурузу и лежащий в ее основе генетический принцип, называемый гетерозисом, или «гибридной силой». Это стало основой современной сельскохозяйственной генетики. В 1916 году Кларенс Литтл был одним из первых ученых, продемонстрировавших генетическую природу рака. В 1928 году Э. Карлтон Макдауэлл обнаружил штамм мышей C58, у которых спонтанно развивалась лейкемия – раннюю мышиную модель рака. В 1933 году Оскар Риддл выделил пролактин, гормон секреции молока, а Уилбур Свингл участвовал в открытии гормона надпочечников, используемого для лечения болезни Аддисона. Милислав Демерек был назначен директором лаборатории в 1941 году. Демерек перенес акцент в исследованиях лаборатории на генетику микробов, тем самым направив исследователей на изучение биохимической функции гена. Во время Второй мировой войны Демерек руководил работами в Колд-Спринг-Харбор, что привело к значительному увеличению производства пенициллина. Начиная с 1941 года и ежегодно с 1945 года, три выдающихся деятеля молекулярной генетики созывали летние встречи в Колд-Спринг-Харбор, которые они назвали Фаговой группой. Сальвадор Лурия из Университета Индианы, Макс Дельбрюк, тогда из Университета Вандербильта, и Альфред Херши, тогда из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, стремились раскрыть природу генов путем изучения вирусов, называемых бактериофагами, которые заражают бактерии. В 1945 году Дельбрюк впервые прочитал свой знаменитый Фаговый курс, вдохновив, в частности, молодого Джеймса Уотсона; он повторялся много лет подряд. Симпозиумы CSH, важные для обмена идеями между пионерами молекулярной биологии, проводились в 1951, 1953, 1956, 1961, 1963 и 1966 годах. На симпозиуме CSH летом 1953 года Уотсон впервые публично представил структуру двойной спирали ДНК.

In addition to its research mission, CSHL has a broad educational mission. The School of Biological Sciences (SBS), established in 1998, awards the Ph. D. degree and fully funds the research program of every student. Students are challenged to obtain their doctoral degree in 4–5 years. The Undergraduate Research Program (URP) for gifted college students (established in 1959), and the Partners for the Future Program for advanced high school students (established in 1990) are now hosted at the SBS. The CSHL Meetings & Courses Program brings over 8,500 scientists from around the world to Cold Spring Harbor annually to share research results – mostly unpublished—in 60 meetings, most held biannually; and to learn new technologies in 30 to 35 professional courses, most offered annually. As of 2016, a two week course at CSHL costs between $3,700 and $4,700 per student and three day conferences cost about $1,000 per attendee. The DNA Learning Center (DNALC), founded in 1988, was among the early pioneers in developing hands on genetics lab experiences for middle and high school students. In 2013, 31,000 students on Long Island and New York City were taught genetics labs at the DNALC and satellite facilities in New York. Over 9,000 high school biology teachers have participated in DNALC teacher training programs. The Cold Spring Harbor Laboratory Press has established a program consisting of seven journals, 190 books, laboratory manuals and protocols, and online services for research preprints. In 1904, the Carnegie Institution of Washington established the Station for Experimental Evolution at Cold Spring Harbor on an adjacent parcel. In 1921, the station was reorganized as the Carnegie Institution Department of Genetics. Between 1910 and 1939, the laboratory was the base of the Eugenics Record Office of biologist Charles B. Davenport and his assistant Harry H. Laughlin, two prominent American eugenicists of the period. Davenport was director of the Carnegie Station from its inception until his retirement in 1934. In 1935 the Carnegie Institution sent a team to review the ERO's work, and as a result the ERO was ordered to stop all work. In 1939 the Institution withdrew funding for the ERO entirely, leading to its closure. The ERO's reports, articles, charts, and pedigrees were considered scientific facts in their day, but have since been discredited. Its closure came 15 years after its findings were incorporated into the National Origins Act (Immigration Act of 1924), which severely reduced the number of immigrants to America from southern and eastern Europe who, Harry Laughlin testified, were racially inferior to the Nordic immigrants from England and Germany. Charles Davenport was also the founder and the first director of the International Federation of Eugenics Organizations in 1925. Today, Cold Spring Harbor Laboratory maintains the full historical records, communications and artifacts of the ERO for historical, teaching and research purposes. The documents are housed in a campus archive and can be accessed online and in a series of multimedia websites. Carnegie Institution scientists at Cold Spring Harbor made many contributions to genetics and medicine. In 1908 George H. Shull discovered hybrid corn and the genetic principle behind it called heterosis, or "hybrid vigor." This would become the foundation of modern agricultural genetics. In 1916, Clarence C. Little was among the first scientists to demonstrate a genetic component of cancer. E. Carleton MacDowell in 1928 discovered a strain of mouse called C58 that developed spontaneous leukemia – an early mouse model of cancer. In 1933, Oscar Riddle isolated prolactin, the milk secretion hormone and Wilbur Swingle participated in the discovery of adrenocortical hormone, used to treat Addison's disease. Milislav Demerec was named director of the Laboratory in 1941. Demerec shifted the Laboratory's research focus to the genetics of microbes, thus setting investigators on a course to study the biochemical function of the gene. During World War Two, Demerec directed efforts at Cold Spring Harbor that resulted in major increases in penicillin production. Beginning in 1941, and annually from 1945, three of the seminal figures of molecular genetics convened summer meetings at Cold Spring Harbor of what they called the Phage Group. Salvador Luria, of Indiana University; Max Delbrück, then of Vanderbilt University; and Alfred Hershey, then of Washington University in St. Louis, sought to discover the nature of genes through study of viruses called bacteriophages that infect bacteria. In 1945, Delbrück's famous Phage Course was taught for the first time, inspiring, among others, a young James D. Watson; it was repeated for many years after. CSH Symposia important in the cross fertilization of ideas among molecular biology's pioneers were held in 1951, 1953, 1956, 1961, 1963, and 1966. At the CSH Symposium in summer 1953, Watson made the first public presentation of DNA's double helix structure.

Лидерство

В 1962 году Департамент генетики, лишенный дальнейшей поддержки со стороны Института Карнеги в Вашингтоне, официально объединился с Биологической лабораторией, образовав Лабораторию количественной биологии Cold Spring Harbor. В 1970 году название было упрощено до Лаборатории Cold Spring Harbor. Джон Ф. Кернс был назначен директором объединенной Лаборатории Cold Spring Harbor в 1963 году и обнаружил, что в отсутствие непрерывного финансового финансирования от Института Карнеги в Вашингтоне, вновь созданное учреждение остро нуждалось в средствах для поддержки своих программ и модернизации инфраструктуры. Кернс стабилизировал Лабораторию и провел необходимые улучшения в оснащении. В 1968 году он принял решение уйти с поста директора, но оставался в CSHL до 1973 года, после чего переехал в Имперский фонд исследований рака (ныне Cancer Research UK) в Милл-Хилл, недалеко от Лондона, Великобритания. Он ушел на пенсию в возрасте 79 лет после публикации в британской прессе его высказываний о расе и интеллекте. В январе 2019 года CSHL полностью прекратила сотрудничество с Уотсоном и лишила его почетных званий после того, как он вновь однозначно подтвердил эти взгляды в телевизионном профиле American Masters. С 1994 года биохимик и биолог, специализирующийся на раке, Брюс Стиллман возглавляет Лабораторию в качестве директора, а с 2003 года – в качестве президента. Стиллман, член Национальной академии наук и член Королевского общества, также продолжает руководить лабораторией фундаментальных исследований, посвященной изучению репликации ДНК и поддержанию хромосом. Стиллману приписывают открытие и объяснение в 1991 году механизма действия комплекса распознавания начала репликации (ORC) – высококонсервативного белкового комплекса, который распознает и связывается со специфическими последовательностями ДНК, обозначая точки начала репликации всего генома. Под руководством Стиллмана Лаборатория значительно расширилась, увеличившись в три раза с момента его назначения директором. С завершением строительства шести соединенных лабораторных зданий на кампусе Хиллсайд в 2009 году CSHL получила необходимое новое лабораторное пространство для исследований рака и нейробиологии, а также для новой программы по количественной биологии, призванной привлечь экспертов в области математики, компьютерных наук, статистики и физики к решению биологических задач.

In 1962, the Department of Genetics, no longer supported by the Carnegie Institution of Washington, formally merged with the Biological Laboratory to form the Cold Spring Harbor Laboratory of Quantitative Biology. In 1970, the name was simplified to Cold Spring Harbor Laboratory. John F. Cairns was appointed as the Director of the merged Cold Spring Harbor Laboratory in 1963 and found that in the absence of continued financial support from the Carnegie Institution of Washington, the newly created institution was in desperate need of funds to support its programs and update facilities. Cairns stabilized the Laboratory and made essential improvements to the facilities. He decided in 1968 that he would step down as Director and he remained at CSHL until 1973, moving then to the Imperial Cancer Research Fund (now Cancer Research UK) in Mill Hill near London, UK. when he retired at the age of 79 after views attributed to him on race and intelligence appeared in the British press. In January 2019, CSHL severed all ties with Watson—and revoked his honorary titles—after he unequivocally restated these views in an American Masters television profile. Since 1994 biochemist and cancer biologist Bruce Stillman has led the Laboratory as director, and since 2003 as president. Stillman, a member of the National Academy of Sciences and a Fellow of the Royal Society, also continues to run a basic research lab, devoted to the study of DNA replication and chromosome maintenance. Stillman is credited with the 1991 discovery and elucidation of the mechanism of the Origin Recognition Complex (ORC), a highly conserved protein complex that recognizes and binds to specific DNA sequences, marking starting points for replication of the entire genome. Stillman has presided over a major expansion of the Laboratory, its size growing threefold since he became director. With construction completed on six linked laboratory buildings on the Hillside Campus in 2009, CSHL added much needed new laboratory space for cancer and neuroscience research, as well as space for a new program on quantitative biology to bring experts in mathematics, computer science, statistics, and physics to problems in biology.

Медаль "Двойная спираль"

Каждый год лаборатория Колд-Спринг-Харбор вручает медаль Double Helix лицам, оказавшим положительное влияние на здоровье человека, будь то за счет повышения осведомленности и привлечения средств для биомедицинских исследований, или благодаря значительному вкладу в биологические и биомедицинские исследования.