Laboratorio Cold Spring Harbor

El Laboratorio Cold Spring Harbor ( CSHL ) es una institución privada sin fines de lucro con programas de investigación centrados en el cáncer, la neurociencia , la botánica , la genómica y la biología cuantitativa . ^{[ 3 ]} Está ubicado en Laurel Hollow , Nueva York , en el condado de Nassau , en Long Island .

Es una de las 68 instituciones apoyadas por el Programa de Centros Oncológicos del Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU . (NCI) y ha sido un Centro Oncológico designado por el NCI desde 1987. ^{[ 4 ]} El Laboratorio es una de las pocas instituciones que desempeñaron un papel central en el desarrollo de la genética molecular y la biología molecular . ^{[ 5 ]}

Ha sido el hogar de ocho científicos galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina . CSHL se encuentra entre las principales instituciones de investigación básica en biología molecular y genética, y Thomson Reuters la sitúa en primer lugar a nivel mundial. ^{[ 6 ]} Nature también la clasificó en primer lugar en producción científica a nivel mundial . ^{[ 7 ]} El laboratorio está dirigido por Bruce Stillman , bioquímico e investigador del cáncer.

Desde su creación en 1890, el campus de la institución en la costa norte de Long Island también ha sido un centro de educación biológica. Los programas educativos actuales de CSHL atienden a científicos profesionales, estudiantes de doctorado en biología, profesores de biología en el sistema K-12 y estudiantes desde la primaria hasta la secundaria. En los últimos 10 años, las conferencias y cursos de CSHL han atraído a más de 81 000 científicos y estudiantes al campus principal. ^{[ 8 ]} Por esta razón, muchos científicos consideran a CSHL una "encrucijada de la ciencia biológica". ^{[ 9 ]} Desde 2009, CSHL se ha asociado con el Parque Industrial de Suzhou en Suzhou , China, para crear Cold Spring Harbor Asia, que atrae anualmente a unos 3000 científicos a sus reuniones y cursos. ^{[ 10 ]} La Escuela de Ciencias Biológicas del Laboratorio Cold Spring Harbor , anteriormente la Escuela de Ciencias Biológicas Watson, fue fundada en 1999. ^{[ 11 ]}

En 2015, CSHL anunció una afiliación estratégica con la cercana Northwell Health para impulsar la investigación de terapias contra el cáncer, desarrollar una nueva unidad de investigación clínica del cáncer en Northwell Health en Lake Success , NY, para apoyar los estudios clínicos de fase temprana de nuevas terapias contra el cáncer, y reclutar y capacitar a más médicos-científicos en oncología. ^{[ 12 ]}

CSHL alberga bioRxiv , un repositorio de preimpresiones para publicaciones en ciencias de la vida.

El personal de investigación en los 52 laboratorios de CSHL asciende a más de 600 personas, incluidos los investigadores postdoctorales ; otros 125 estudiantes de posgrado y 500 empleados administrativos y de apoyo elevan el número total de empleados a más de 1200. ^{[ 13 ]}

Biología celular y genómica; interferencia de ARN (ARNi) y biología de ARN pequeños ; replicación del ADN ; empalme de ARN ; transducción de señales; estructura del genoma ; ARN no codificantes ; secuenciación profunda ; secuenciación y análisis de células individuales ; autorrenovación y diferenciación de células madre ; dinámica de la cromatina ; biología estructural ; proteómica avanzada ; espectrometría de masas ; microscopía avanzada. ^{[ 14 ]}

Investigación del cáncer. Principales tipos de cáncer en estudio: mama, próstata, sangre (leucemia, linfoma); síndrome mielodisplásico ; melanoma ; hígado; ovario y cuello uterino; pulmón; cerebro; páncreas. Áreas de investigación: resistencia a fármacos; genómica del cáncer ; microambiente tumoral ; metabolismo del cáncer; control del crecimiento en células de mamíferos; regulación génica transcripcional y postranscripcional . ^{[ 15 ]}

El Instituto Stanley de Genómica Cognitiva, especializado en neurociencia, emplea secuenciación profunda y otras herramientas para estudiar la genética subyacente a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión mayor. El Centro Swartz para los Mecanismos Neuronales de la Cognición estudia la cognición en el cerebro normal como base para comprender la disfunción en los trastornos psiquiátricos y neurodegenerativos. Otros focos de investigación: genética del autismo; mapeo del cerebro de los mamíferos; correlatos neuronales de la toma de decisiones. ^{[ 16 ]}

Biología vegetal ^{[ 17 ]} Secuenciación del genoma vegetal; epigenética y destino de las células madre; señalización de células madre; interacciones planta-ambiente; uso de conocimientos genéticos para aumentar el rendimiento de cultivos básicos, p. ej. maíz, arroz, trigo; aumento del rendimiento de frutos en plantas con flores, p. ej. tomate. Otras iniciativas: genética de plantas acuáticas para el desarrollo de biocombustibles ; papel principal en la construcción de la ciberinfraestructura iPlant Collaborative de la National Science Foundation ^{[ 18 ]} . Gran parte de este trabajo se lleva a cabo en 12 acres de tierras de cultivo en la cercana CSHL Uplands Farm, ^{[ 19 ]} donde personal experto cultiva plantas y Arabidopsis para estudios. Siete miembros de la facultad de CSHL realizan investigaciones principalmente en biología vegetal: los Dres. David Jackson, Zachary Lippman , Robert Martienssen , Richard McCombie, Ullas Pedmale, Doreen Ware y Thomas Gingeras . ^{[ 17 ]}

Centro Simons de Biología Cuantitativa Ensamblaje y validación de genomas; modelado matemático y desarrollo de algoritmos; genética de poblaciones ; estadística aplicada y aprendizaje automático; minería de texto biomédica; genómica computacional ; computación en la nube y macrodatos. ^{[ 20 ]}

COVID-19

Científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), la Universidad de Salud de Utah, PEEL Therapeutics y Weill Cornell Medicine trabajaron para examinar la posible función de las NET en la COVID-19 , recolectaron muestras de sangre de 33 personas hospitalizadas, así como tejido de autopsia. Las trampas extracelulares de neutrófilos (NET) son una forma de protección que utiliza el sistema inmunitario contra ciertos patógenos. ^{[ 21 ]}

Además de su misión de investigación, CSHL tiene una amplia misión educativa. La Escuela de Ciencias Biológicas (SBS), establecida en 1998, otorga el doctorado y financia completamente el programa de investigación de cada estudiante. Se anima a los estudiantes a obtener su doctorado en 4 a 5 años. El Programa de Investigación de Pregrado (URP) para estudiantes universitarios superdotados (establecido en 1959) y el Programa Socios para el Futuro para estudiantes avanzados de secundaria (establecido en 1990) ahora se imparten en la SBS. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

El Laboratorio Cold Spring Harbor también colabora con facultades de medicina cercanas, como la Facultad de Medicina Zucker de Hofstra/Northwell y la Facultad de Medicina Renaissance de la Universidad de Stony Brook , para capacitar a estudiantes en el programa de doble titulación MD/Ph.D. de cada facultad. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Los estudiantes de cada facultad pueden optar por completar su tesis doctoral en CSHL.

El Programa de Reuniones y Cursos de CSHL reúne anualmente a más de 8500 científicos de todo el mundo en Cold Spring Harbor para compartir resultados de investigación —en su mayoría inéditos— en 60 reuniones, la mayoría celebradas dos veces al año; y para aprender nuevas tecnologías en entre 30 y 35 cursos profesionales, la mayoría ofrecidos anualmente. ^{[ 13 ]} La serie de simposios de Cold Spring Harbor, celebrada cada año desde 1933 con la excepción de tres años durante la Segunda Guerra Mundial, ha sido un foro para investigadores en genética, genómica, neurociencia y biología vegetal. En el Centro Banbury, se celebran anualmente entre 25 y 30 reuniones de debate para un número limitado de participantes invitados. ^{[ 26 ]} A partir de 2016, un curso de dos semanas en CSHL costaba entre 3700 y 4700 dólares por estudiante y las conferencias de tres días costaban alrededor de 1000 dólares por asistente. ^{[ 27 ]}

El Centro de Aprendizaje de ADN (DNALC), fundado en 1988, fue uno de los primeros pioneros ^{[ 28 ]} en el desarrollo de experiencias prácticas de laboratorio de genética para estudiantes de secundaria y bachillerato. En 2013, 31 000 estudiantes de Long Island y la ciudad de Nueva York recibieron formación en laboratorios de genética en el DNALC y sus instalaciones satélite en Nueva York. Más de 9000 profesores de biología de bachillerato han participado en los programas de formación docente del DNALC. ^{[ 29 ]}

La editorial Cold Spring Harbor Laboratory Press ha establecido un programa que consta de siete revistas, 190 libros, manuales y protocolos de laboratorio, y servicios en línea para preimpresiones de investigación. ^{[ 8 ]}

En 2015, CSHL tuvo un presupuesto operativo de $150 millones, de los cuales más de $100 millones se gastaron en investigación. ^{[ 13 ]} La mitad del presupuesto de investigación se dedicó al cáncer; el 25% a la neurociencia; el 15% a la genómica y la biología cuantitativa; y el 10% a las ciencias vegetales. Las fuentes de financiación de la investigación en 2015 fueron: 34% federal (principalmente Institutos Nacionales de Salud y Fundación Nacional de Ciencias ); 26% actividades auxiliares; 22% filantropía privada; 10% fondo de dotación; 3% corporativo. ^{[ 13 ]}

La institución se originó como el Laboratorio Biológico en 1890, un programa de verano para la formación de profesores universitarios y de secundaria que estudiaban zoología, botánica, anatomía comparada y naturaleza. El programa comenzó como una iniciativa de Eugene G. Blackford y Franklin Hooper , director del Instituto de Artes y Ciencias de Brooklyn, la institución fundadora del Museo de Brooklyn . ^{[ 30 ]} En 1904, la Institución Carnegie de Washington estableció la Estación para la Evolución Experimental en Cold Spring Harbor en una parcela adyacente. En 1921, la estación se reorganizó como el Departamento de Genética de la Institución Carnegie.

Entre 1910 y 1939, el laboratorio fue la sede de la Oficina de Registros Eugenésicos del biólogo Charles B. Davenport y su asistente Harry H. Laughlin , dos destacados eugenistas estadounidenses de la época. Davenport fue director de la Estación Carnegie desde su creación hasta su jubilación en 1934. En 1935, la Institución Carnegie envió un equipo para revisar el trabajo de la Oficina de Registros Eugenésicos, y como resultado, se le ordenó a esta que detuviera toda actividad. En 1939, la Institución retiró por completo la financiación a la Oficina de Registros Eugenésicos, lo que provocó su cierre. Los informes, artículos, gráficos y árboles genealógicos de la Oficina de Registros Eugenésicos se consideraban hechos científicos en su momento, pero desde entonces han sido desacreditados. Su cierre se produjo 15 años después de que sus hallazgos se incorporaran a la Ley de Orígenes Nacionales ( Ley de Inmigración de 1924 ), que redujo drásticamente el número de inmigrantes a Estados Unidos procedentes del sur y el este de Europa, quienes, según el testimonio de Harry Laughlin, eran racialmente inferiores a los inmigrantes nórdicos de Inglaterra y Alemania. Charles Davenport fue también el fundador y primer director de la Federación Internacional de Organizaciones Eugenésicas en 1925. Actualmente, el Laboratorio Cold Spring Harbor conserva los registros históricos completos, las comunicaciones y los artefactos de la ERO con fines históricos, ^{[ 31 ]} docentes y de investigación. Los documentos se encuentran en un archivo del campus y se puede acceder a ellos en línea ^{[ 32 ]} y en una serie de sitios web multimedia. ^{[ 33 ]}

Los científicos de la Institución Carnegie en Cold Spring Harbor hicieron muchas contribuciones a la genética y la medicina. En 1908, George H. Shull descubrió el maíz híbrido y el principio genético que lo sustenta llamado heterosis , o "vigor híbrido". ^{[ 34 ] [ 35 ]} Esto se convertiría en la base de la genética agrícola moderna. En 1916, Clarence C. Little ^{[ 36 ]} fue uno de los primeros científicos en demostrar un componente genético del cáncer. E. Carleton MacDowell descubrió en 1928 una cepa de ratón llamada C58 que desarrollaba leucemia espontánea, un modelo temprano de cáncer en ratones. ^{[ 37 ]} En 1933, Oscar Riddle aisló la prolactina , la hormona de la secreción de leche ^{[ 38 ]} y Wilbur Swingle participó en el descubrimiento de la hormona adrenocortical , utilizada para tratar la enfermedad de Addison .

Milislav Demerec fue nombrado director del Laboratorio en 1941. Demerec reorientó la investigación del Laboratorio hacia la genética de los microbios, lo que impulsó a los investigadores a estudiar la función bioquímica del gen. Durante la Segunda Guerra Mundial, Demerec dirigió los esfuerzos en Cold Spring Harbor que resultaron en un aumento significativo de la producción de penicilina. ^{[ 39 ]}

A partir de 1941, y anualmente desde 1945, tres de las figuras clave de la genética molecular organizaron reuniones de verano en Cold Spring Harbor de lo que denominaron el Grupo de Fagos . Salvador Luria , de la Universidad de Indiana; Max Delbrück , entonces de la Universidad de Vanderbilt ; y Alfred Hershey , entonces de la Universidad de Washington en San Luis , buscaron descubrir la naturaleza de los genes mediante el estudio de virus llamados bacteriófagos que infectan bacterias. ^{[ 40 ]}

• En 1945, se impartió por primera vez el famoso Curso de Bacteriófagos de Delbrück, que inspiró, entre otros, al joven James D. Watson ; se repitió durante muchos años. Los simposios de la CSH, importantes para el intercambio de ideas entre los pioneros de la biología molecular, se celebraron en 1951, 1953, 1956, 1961, 1963 y 1966. ^{[ 41 ]}
• En el simposio de la CSH celebrado en el verano de 1953, Watson realizó la primera presentación pública de la estructura de doble hélice del ADN.

En 1962, el Departamento de Genética, que ya no contaba con el apoyo de la Institución Carnegie de Washington, se fusionó formalmente con el Laboratorio Biológico para formar el Laboratorio Cold Spring Harbor de Biología Cuantitativa . En 1970, el nombre se simplificó a Laboratorio Cold Spring Harbor.

John F. Cairns fue nombrado Director del Laboratorio Cold Spring Harbor fusionado en 1963 y descubrió que, en ausencia de apoyo financiero continuo de la Institución Carnegie de Washington, la institución recién creada necesitaba desesperadamente fondos para apoyar sus programas y modernizar las instalaciones. Cairns estabilizó el Laboratorio e hizo mejoras esenciales en las instalaciones. ^{[ 42 ] : 215} Decidió en 1968 que dejaría el cargo de Director y permaneció en CSHL hasta 1973, luego se trasladó al Imperial Cancer Research Fund (ahora Cancer Research UK ) en Mill Hill cerca de Londres, Reino Unido. ^{[ 42 ] : 227} Mientras estuvo en CSHL, Cairns realizó importantes experimentos sobre la replicación del ADN en la bacteria E. coli .

James D. Watson fue director y presidente del Laboratorio durante 35 años. Al asumir el cargo en 1968, centró el Laboratorio en la investigación del cáncer, creando un grupo de virus tumorales y obteniendo con éxito fondos federales para la expansión de las capacidades de investigación oncológica. Watson consolidó la situación financiera del CSHL. Inspirado por su colaborador del Premio Nobel, Francis Crick, Watson impulsó una importante expansión de la investigación del CSHL sobre el cerebro y los trastornos psiquiátricos, a partir de finales de la década de 1980. En 1990, se completó la construcción del Laboratorio Arnold y Mabel Beckman , y el Edificio de Neurociencia Marks se inauguró en 1999. En 1994, Watson dejó de ser director del Laboratorio y asumió el cargo de presidente. En 2004 fue nombrado rector, puesto que ocupó hasta octubre de 2007, ^{[ 43 ]} cuando se jubiló a los 79 años tras la publicación en la prensa británica de opiniones que se le atribuían sobre raza e inteligencia . ^{[ 44 ] [ 45 ]} En enero de 2019, la CSHL rompió todo vínculo con Watson —y le revocó sus títulos honoríficos— después de que él reiterara inequívocamente estas opiniones en un perfil televisivo del American Masters . ^{[ 46 ]}

Desde 1994, el bioquímico y biólogo especializado en cáncer Bruce Stillman ha dirigido el Laboratorio como director, y desde 2003 como presidente. Stillman, miembro de la Academia Nacional de Ciencias y miembro de la Royal Society , también continúa dirigiendo un laboratorio de investigación básica, dedicado al estudio de la replicación del ADN y el mantenimiento cromosómico. A Stillman se le atribuye el descubrimiento y la elucidación en 1991 del mecanismo del Complejo de Reconocimiento del Origen (ORC), un complejo proteico altamente conservado que reconoce y se une a secuencias de ADN específicas, marcando los puntos de inicio para la replicación de todo el genoma. ^{[ 47 ]}

Stillman ha presidido una importante expansión del Laboratorio, cuyo tamaño se ha triplicado desde que asumió la dirección. Con la finalización de la construcción de seis edificios de laboratorios interconectados en el Campus Hillside en 2009, CSHL añadió un espacio de laboratorio muy necesario para la investigación del cáncer y la neurociencia, así como espacio para un nuevo programa de biología cuantitativa que reunirá a expertos en matemáticas, informática, estadística y física para abordar problemas biológicos.

• Douglas Fearon , inmunólogo, miembro de la Royal Society y de la Academia Nacional de Ciencias . 
• Leemor Joshua-Tor , bióloga estructural, investigadora del Instituto Médico Howard Hughes  y miembro de la Academia Nacional de Ciencias .
• Adrian R. Krainer desarrolló nusinersen para tratar la atrofia muscular espinal (AME), es ganador del Premio Breakthrough en Ciencias de la Vida y miembro de la Academia Nacional de Ciencias .
• Robert Martienssen , estudioso de la epigenética , investigador del Instituto Médico Howard Hughes  y miembro de la Real Sociedad (FRS).
• Bruce Stillman , biólogo molecular, miembro de la Royal Society , miembro de la Academia Nacional de Ciencias , EMBO y AAAS .
• Bruce Wallace , genetista, miembro de la Academia Nacional de Ciencias , profesor en Virginia Tech.
• Michael Wigler , ingeniero genético de células animales y biólogo molecular, codescubrió el oncogén Ras , es miembro de la Academia Nacional de Ciencias y de la AAAS .
• Zachary Lippman , genetista de plantas, investigador del Instituto Médico Howard Hughes  y ganador de una beca MacArthur , comúnmente conocida como "beca para genios", miembro de la Academia Nacional de Ciencias .
• Christopher Vakoc , biólogo especializado en leucemia, ganador del Premio Paul Marks de Investigación del Cáncer .

Cada año, el Laboratorio Cold Spring Harbor otorga la Medalla Doble Hélice a personas que han tenido un impacto positivo en la salud humana, ya sea concienciando y recaudando fondos para la investigación biomédica o contribuyendo de manera importante a la investigación biológica y biomédica.

• Instituto Salk de Estudios Biológicos
• Instituto Whitehead
• Instituto Tecnológico de Massachusetts
• Universidad de Harvard
• Universidad Rockefeller
• Instituto Tecnológico de California
• El Instituto de Investigación Scripps

• Sitio web oficial
• Centro de aprendizaje de ADN Dolan
• Archivo de Eugenesia
• Prensa del Laboratorio Cold Spring Harbor