Pakar psikiatri dan bioengineer Karl Deisseroth Amerika

Karl Deisseroth, (lahir 18 November 1971, Boston, Massachusetts, AS), psikiatri Amerika dan bioengineer terkenal dengan pengembangan kaedahnya yang merevolusikan kajian otak dan membawa kepada kemajuan besar dalam bidang sains saraf dan kejuruteraan bioperubatan.

Kuiz

Wajah Amerika yang terkenal: Fakta atau Fiksyen?

Ada orang sebenar bernama Johnny Appleseed.

Deisseroth memperoleh ijazah sarjana muda dalam bidang sains biokimia dari Universiti Harvard pada tahun 1992, dan pada tahun 1998 dia memperoleh gelar doktor dalam bidang sains saraf dari Universiti Stanford, di mana dia mempelajari isyarat kalsium dalam neuron di bawah bimbingan saintis Amerika kelahiran China, Richard W. Tsien. Dua tahun kemudian, masih di Stanford, Deisseroth menyelesaikan ijazah perubatan dan memulakan residensi dalam psikiatri. Dia juga terus menyiasat mekanisme isyarat saraf, bekerja sebagai penyelidik pasca doktoral di makmal ahli sains saraf Amerika Robert Malenka dari tahun 2001. Pada tahun 2004 Deisseroth menjadi penyiasat utama dan pendidik klinikal di Stanford University School of Medicine, di mana pada tahun berikutnya dia menerima penolong profesor dalam bidang bioengineering dan psikiatri. Dia dilantik sebagai profesor penuh pada tahun 2012.

Pada saat Deisseroth bergabung dengan fakulti Stanford, pada tahun 2005, dia telah membuat terobosan pertama, menyumbang kepada pengembangan kaedah penyelidikan baru yang dikenali sebagai optogenetik, yang menggabungkan alat dari optik (kajian cahaya) dan kejuruteraan genetik. Bekerja dengan ahli bio Amerika, Edward S. Boyden dan rakan-rakannya, dia menunjukkan melalui eksperimen in vitro ("dalam gelas") bahawa saluran ion sensitif cahaya yang dikenali sebagai saluranrhodopsin-2 (ChR2), yang berlaku secara semula jadi dalam alga, dapat bertindak sebagai optik beralih dalam neuron mamalia. Neuron, yang direkayasa secara genetik untuk mengekspresikan ChR2 di permukaannya, dapat dihidupkan ketika terkena kilatan cahaya biru, memungkinkan pengawalan pengaktifan neuron yang sangat cepat dan tepat tanpa menjejaskan struktur sel. Dalam masa dua tahun, Deisseroth dan rakan-rakannya berjaya menerapkan teknik ini untuk kajian litar saraf pada tikus yang direkayasa ChR2. Mereka menunjukkan bahawa neuron di otak haiwan dapat dirangsang dengan cahaya yang melintas melalui serat optik yang diposisikan di kawasan otak yang sempit. Dalam eksperimen berikutnya, Deisseroth dan pasukannya menanam optik serat ke otak untuk mengawal korteks motor pengerat aktif dan dengan demikian memodifikasi tingkah laku haiwan.

Selama enam tahun akan datang, Deisseroth memberikan ciri khas alat optogenetik. Dia membantu menjelaskan struktur molekul saluranrhodopsin, dan dia menyumbang kepada penemuan dua rhodopsin lain yang berfungsi secara fungsional, yang dikenali sebagai halorhodopsin (ditemui dengan Boyden), dari archaeon (mikroorganisma primitif) Natronomonas pharaonis, dan Volvox channelrhodopsin, dari alga Volvox carteri. Deisseroth juga menerapkan optogenetik pada model haiwan untuk mendapatkan gambaran mengenai sifat dan fungsi rangkaian saraf tertentu, seperti yang bertanggungjawab untuk tingkah laku motivasi dan mencari ganjaran dan lain-lain yang terlibat dalam kehilangan pergerakan sukarela dalam parkinsonisme.

Pada tahun 2013 Deisseroth dan pasukannya menggambarkan perkembangan utama mereka yang seterusnya, CLARITY, kaedah yang dilahirkan dari keperluan untuk mengatasi kelegapan lipid pada tisu otak, yang menyebabkan cahaya tersebar semasa visualisasi mikroskopik neuron dan dengan itu mengaburkan kualiti gambar. CLARITY menggunakan hidrogel khas (gel berasaskan air) yang di hadapan formaldehid membentuk pautan silang dengan tisu otak dan terikat secara kovalen kepada protein, asid nukleik, dan biomolekul kecil tetapi tidak pada lipid. Apabila tisu hidrogel dirawat dengan detergen mikel ionik (agregat longgar molekul bermuatan) dan terkena medan elektrik di dalam ruang elektroforetik, misel bermuatan negatif berpindah melalui sampel, menangkap lipid yang tidak terikat, dan menariknya ke arah elektrod positif. Senibina neuron otak yang selebihnya pada dasarnya dibuat telus. Ketika dirawat dengan antibodi pendarfluor yang disasarkan pada protein neuron, bagaimanapun, neuron dapat digambarkan dengan definisi yang luar biasa dengan menggunakan teknik mikroskopi yang ada.

Kaedah yang Deisseroth bantu ciptakan dengan pantas digunakan oleh penyelidik lain, yang banyak dengannya kemudian dia bekerjasama. Dia mendapat banyak anugerah untuk pencapaiannya dan dinobatkan sebagai Saintis Kerjaya Awal Institut Perubatan Howard Hughes (HHMI) (2009). Dia terpilih ke Institut Perubatan (2010) dan Akademi Sains Nasional AS (2012).