Ein Architekt des wegweisenden Human Genome Project blickt zurück

In den frühen 1980er Jahren entstand in Los Angeles eine stille Revolution.

Michael Wassermann, damals ein kürzlich eingestellter Professor für Mathematik am USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, hatte mit seinem Kollegen Temple Smith einen neuen Algorithmus veröffentlicht, der ähnliche Regionen von Protein- oder DNA-Sequenzen bestimmte. Der Smith-Waterman-Algorithmus würde als Grundlage für ein aufstrebendes Studiengebiet, Computerbiologie und Bioinformatik, dienen.

Vierzig Jahre später gilt Waterman als Vater der quantitativen und computergestützten Biologie, und seine Arbeit bildet die Grundlage zahlreicher bahnbrechender Studien, einschließlich des Meilensteins Humangenomprojekt. Die Ergebnisse seiner Arbeit ermöglichten es den Forschern, lange Reihen genetischen Codes zu analysieren und zu identifizieren, was tiefgreifende Auswirkungen auf die Molekularbiologie und Medizin, die Krebsbehandlung und die Entwicklung von Biokraftstoffen hatte und die Art und Weise veränderte, wie wir das Leben auf der Erde sehen. Er wird für seine Beiträge auf diesem Gebiet beim USC Computational Biology Symposium 2022 ab Donnerstag ausgezeichnet.

Aber als er zum ersten Mal vorschlug, mathematische Modelle auf biologische Systeme anzuwenden, wussten die Kollegen nicht, was sie von seiner Arbeit halten sollten.

Meine erste Arbeit auf diesem Gebiet haben wir bei einer Zeitschrift eingereicht und sie wurde rundweg abgelehnt.

Michael Wassermannemeritierter Universitätsprofessor

„Wir reichten mein erstes Paper auf diesem Gebiet bei einer Zeitschrift ein und es wurde rundweg abgelehnt, was meinen Co-Autor wütend machte. Ein Teil der Ablehnung bestand darin, dass sie der Meinung waren, dass das Papier weder die Biologen noch die Mathematiker zufrieden stellte“, sagte Waterman, a Emeritierter Universitätsprofessor bei USC. „Papiere, die versuchen, die Lücken zwischen Themen anzusprechen, sind normalerweise wertlos – außer wenn sie es nicht sind.

„Ich war überzeugt, dass dies wirklich ein Bereich mit wichtigen Erkenntnissen sein würde. Ich hatte keine Ahnung, wohin wir gingen. Aber was begann, das Interesse der Leute zu wecken, war das Human Genome Project.“

Human Genome Project befürwortet Waterman für internationale Anerkennung

Der Start des Human Genome Project – der internationalen Forschungsanstrengung zur Bestimmung der DNA-Sequenz des gesamten menschlichen Genoms – in den frühen 1990er Jahren hat unser Verständnis von Biologie explodieren lassen und die zunehmende Bedeutung der Informatik in den Naturwissenschaften vorweggenommen. Waterman entwickelte zwei Algorithmen, die für den Erfolg des Projekts wesentlich sind. Der Lander-Waterman-Algorithmus beschleunigte die physikalische Kartierung genetischer Sequenzen, während der frühere Smith-Waterman-Algorithmus als Grundlage der Computergenetik dient und der Standard für die Gen- und Proteinanalyse bleibt.

Die Popularität und Bedeutung des Projekts rückten Waterman ins Rampenlicht und brachten ihm zahlreiche Auszeichnungen ein, darunter a Guggenheim-StipendiumTee Canada Gairdner International Award und Wahlen als ausländisches Mitglied des Französische Akademie der Wissenschaften und der Chinesische Akademie der Wissenschaft.

„Ich war ein Wissenschaftler, der sich nicht öffentlich machte und nicht allzu viele Vorträge über meine Forschung hielt, aber das Human Genome Project hat mich verändert“, sagte er. „Ich fing an, Vorträge mit Mathematikern über Biologie zu halten und mit Biologen darüber zu sprechen, was Mathematik für sie tun könnte. Alles nur, weil es nicht so viele Leute gab, die diese Forschung betrieben. Heute sind es natürlich Tausende, wenn nicht Zehntausende.“

Als Waterman 1982 zur USC kam, fand er ein im Entstehen begriffenes Genetikprogramm und eine Verwaltung vor, die offen für die Entwicklung eines interdisziplinären Forschungsansatzes war. Seine Gruppe für Computational Molecular Biology innerhalb der Fakultät für Mathematik führte zur Schaffung des weltweit ersten PhD-Programms in Computational Biology und Bioinformatik. Fast 40 Jahre später, im Jahr 2021, gab das USC Dornsife College die Gründung des bekannt Institut für Quantitative und Computational Biology. Es beherbergt einige der besten Forscher auf diesem Gebiet, darunter Remo Rohs, Geoffrey Fudenberg, Markus Chaisson und andere, und ihr Erfolg kommt der Zukunft des Feldes zugute, sagte Waterman.

Professor Watermans Vermächtnis an der USC sind viele Premieren.

Remo RohsUSC Dornsife-Professor
der quantitativen und computergestützten Biologie

„Professor Watermans Vermächtnis an der USC sind viele Premieren – das weltweit erste PhD-Programm in Computerbiologie und Bioinformatik und einer der ersten Bachelor-Hauptfächer in quantitativer Biologie [QBIO] im Land“, sagte Rohs, Professor für Quantitative und Computational Biology und Gründungsvorsitzende der Abteilung für Quantitative und Computational Biology. „Ich freue mich zu sehen, dass die QBIO-Studenten immer noch einen besonderen Platz im Herzen von Professor Waterman haben – ich denke, sie werden seine stolzeste Universitätsleistung sein.“

„Jetzt haben wir eine akademische Einheit, was auch immer die Zukunft des Feldes sein mag, sie liegt in ihren Händen und wird nicht ausgestrahlt“, fügte Waterman hinzu. „Ich mag die Gruppe junger Dozenten, die jetzt in der Fakultät sind – sie sind die Zukunft, und sie haben einige wirklich hervorragende Artikel und Bücher geschrieben. Es freut mich zu sehen, dass es ihnen so gut geht.“

Experte für Computerbiologie sucht immer noch nach „den Räumen zwischen den Fächern“

Dieses Jahr markiert zwei wichtige Meilensteine ​​für Waterman. Er läutet seinen 80. Geburtstag ein und wird beim USC Computational Biology Symposium geehrt. Anlässlich des 40-jährigen Jubiläums der quantitativen Biologie und Bioinformatik an der USC wird das Symposium Waterman und andere Koryphäen auf diesem Gebiet vorstellen.

Waterman hält sich über die neuesten Entwicklungen in der Computerbiologie auf dem Laufenden, nimmt regelmäßig an Abteilungssitzungen teil und bietet Einblicke. Sein besonderes Interesse gilt der Analyse der Molekulardynamik innerhalb von Zellen, die – passenderweise – Biologie und Physik miteinander verbindet, damit Wissenschaftler besser verstehen können, wie Zellen funktionieren.

„Biologie ist eines dieser Fächer, in denen es umso komplizierter wird, je mehr man lernt. Ich bin niemand, der sich nur mit reiner Mathematik beschäftigt“, sagte er. „Reine Mathematik interessiert mich jetzt weniger als die Interaktion mit der Welt und ihren Spiegelungen.“

Weitere Geschichten über: Computergestützte Biologie, Fakultät

Leave a Comment

Your email address will not be published.