Marc Kirschner

Marc Wallace Kirschner (* 28. Februar 1945) ist ein US-amerikanischer Zellbiologe und Biochemiker sowie Gründungsdirektor des Fachbereichs Systembiologie an der Harvard Medical School . Er ist bekannt für seine bedeutenden Entdeckungen in der Zell- und Entwicklungsbiologie, insbesondere zur Dynamik und Funktion des Zytoskeletts , zur Regulation des Zellzyklus und zu Signalprozessen in Embryonen sowie zur Evolution des Wirbeltierkörperbaus. ^{[ 4 ]} Er gilt als einer der führenden Wissenschaftler in der Anwendung mathematischer Methoden in der Biologie. ^{[ 5 ]} Er ist Inhaber des John Franklin Enders-Lehrstuhls an der Harvard University . ^{[ 6 ]} 1989 wurde er in die National Academy of Sciences gewählt . ^{[ 7 ]} 2021 wurde er in die American Philosophical Society gewählt . ^{[ 8 ]}

Kirschner wurde am 28. Februar 1945 in Chicago , Illinois, geboren. Er schloss sein Studium an der Northwestern University 1966 mit einem Bachelor of Arts in Chemie ab. Im selben Jahr nahm er am NSF Graduate Research Fellowship Program der National Science Foundation teil und promovierte 1971 an der University of California, Berkeley, in Biochemie. ^{[ 9 ]}

Er bekleidete Postdoktorandenstellen an der University of California, Berkeley, und an der University of Oxford in England. 1972 wurde er Assistenzprofessor an der Princeton University. 1978 wurde er zum Professor an der University of California, San Francisco, ernannt . 1993 wechselte er an die Harvard Medical School , wo er zehn Jahre lang den Vorsitz des neu gegründeten Fachbereichs Zellbiologie innehatte. 2003 wurde er Gründungsdirektor des Fachbereichs Systembiologie an der Harvard Medical School. 2009 wurde er zum John Franklin Enders University Professor ernannt. ^{[ 6 ]} 2018 wurde er als Direktor des Fachbereichs Systembiologie von Galit Lahav abgelöst . ^{[ 10 ]}

Kirschner erforscht die Zellteilung, die Formgebung, die Größenregulierung und die Embryonalentwicklung. In seinem vielseitigen Labor verbindet er Entwicklungsbiologie am Frosch mit biochemischen Untersuchungen zu Ubiquitinierungsmechanismen , dem Aufbau des Zytoskeletts und der Signaltransduktion .

In Princeton klärte er in seinen frühen Arbeiten über Mikrotubuli deren ungewöhnlichen molekularen Aufbau aus Tubulinproteinen auf und identifizierte das erste Mikrotubuli-stabilisierende Protein Tau ^{[ 11 ]} , das sich später als Hauptbestandteil der neurofibrillären Bündel bei der Alzheimer-Krankheit erwies. In Studien an der UC San Francisco, in denen er den Froschembryo als Modellsystem der Zellentwicklung nutzte, identifizierte Kirschner den ersten Induktor der embryonalen Differenzierung, den Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF) ^{[ 12 ]} – eine frühe Entdeckung auf dem Gebiet der Signaltransduktion.

Das Labor von Kirschner ist auch für die Aufklärung grundlegender Mechanismen des Zellzyklus in eukaryotischen Zellen bekannt. In Xenopus- Eizellextrakten (Frosch) zeigten Kirschner und Andrew Murray, dass die Cyclinsynthese den Zellzyklus antreibt ^{[ 13 ]} und später, dass Ubiquitin den Cyclinspiegel reguliert, indem es das Zellzyklusmolekül für den Abbau markiert ^{[ 14 ]} . Sein Labor entdeckte und reinigte viele der am Zellzyklus beteiligten Komponenten, darunter den Anaphase-fördernden Komplex (APC), der Cyclin B ubiquitinyliert ^{[ 15 ]} .

Eine weitere bemerkenswerte Entdeckung ^{[ 16 ]} war seine gemeinsame Entdeckung mit Tim Mitchison der dynamischen Instabilität von Mikrotubuli ^{[ 17 , 18 ].} In der Mitose beispielsweise bilden Mikrotubuli die Spindel, die die Chromosomen trennt. Der erste Schritt der Spindelbildung ist die Nukleation von Mikrotubuli durch Mikrotubuli-Organisationszentren, die dann in alle Richtungen wachsen. Mikrotubuli, die sich an ein Chromosom anlagern, werden stabilisiert und bleiben somit als Teil der Spindel erhalten. Aufgrund der dynamischen Instabilität besteht für einige nicht stabilisierte Mikrotubuli die Gefahr des Kollapses (oder der „Katastrophe“, wie Kirschner es nannte), wodurch die Tubulinmonomere wiederverwendet werden können ^. Diese Erkenntnis der Selbstorganisation in biologischen Systemen war äußerst einflussreich und prägte die Sichtweise des Zytoplasmas als Ansammlung dynamischer molekularer Maschinen ^{[ 19 ] .}

Kirschner interessiert sich auch für die evolutionären Ursprünge des Wirbeltierkörperbaus. Zusammen mit John Gerhart war er maßgeblich an der Entwicklung des Eichelwurms Saccoglossus kowalevskii zu einem Modellorganismus beteiligt ^{[ 20 ]} , der zur Untersuchung der Divergenz zwischen Hemichordaten und Chordaten sowie der Evolution des Nervensystems der Chordaten genutzt werden kann. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Kirschner gilt als Pionier in der Anwendung mathematischer Methoden zur Beantwortung zentraler biologischer Fragestellungen. So zeigte beispielsweise ein von ihm in Zusammenarbeit mit dem verstorbenen Reinhart Heinrich entwickeltes Modell des Wnt-Signalwegs , dass neue Eigenschaften und Einschränkungen entstehen, wenn die einzelnen biochemischen Schritte zu einem vollständigen Signalweg kombiniert werden. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Ein Vortrag, den er 2003 auf einer Tagung für Lehrstuhlinhaber der Harvard Medical School über Mathematik und die Zukunft der Medizin hielt, inspirierte den Dekan Joseph B. Martin zur Gründung des neuen Fachbereichs Systembiologie , dessen erster Lehrstuhl Kirschner übernahm. ^{[ 4 ]} Seitdem hat Kirschners Labor zahlreiche Studierende und Postdoktoranden mit theoretischem Hintergrund angezogen, die in die Biologie wechseln möchten. Sein Labor ist heute führend in der Anwendung mathematischer Methoden zur Analyse von Signalwegen ^{[ 25 ]} , der Zellgrößenregulation ^{[ 26 ]} und der Selektivität von Medikamenten. ^{[ 27 ]}

In zwei gemeinsam mit John Gerhart verfassten Büchern beschrieb Kirschner die zellulären und entwicklungsbiologischen Grundlagen der Evolution von Organismen sowie das Konzept der „ Evolvierbarkeit “. ^{[ 28 ]} Im jüngsten Buch schlugen Kirschner und Gerhart eine neue Theorie der „erleichterten Variation“ vor, die die Frage beantworten soll: Wie können kleine, zufällige genetische Veränderungen in nützliche Veränderungen in komplexen Körperteilen umgewandelt werden? ^{[ 29 ]}

Kirschner setzte sich für die staatliche Förderung biomedizinischer Forschung ein und war erster Vorsitzender des Joint Steering Committee for Public Policy, eines Zusammenschlusses wissenschaftlicher Gesellschaften, den er 1993 mitbegründete, um den US-Kongress über biomedizinische Forschung aufzuklären und sich für deren öffentliche Finanzierung einzusetzen. ^{[ 30 ]} Im Jahr 2014 forderte Kirschner (gemeinsam mit Bruce Alberts , Shirley Tilghman und Harold Varmus ) eine Reihe von Änderungen im US-amerikanischen System der biomedizinischen Wissenschaft, um den „Hyperwettbewerb“ zu reduzieren. ^{[ 31 ]} Diese Veröffentlichung führte zur Gründung der Organisation „ Rescuing Biomedical Research“ , die sich zum Ziel gesetzt hat, Beiträge aus der Fachwelt zu sammeln und Reformvorschläge für die Struktur der akademischen Wissenschaft in den USA zu unterbreiten. ^{[ 32 ]}

Kirschner war im Oktober 2003 als Mitglied des Redaktionsausschusses und Hauptautor eines Artikels in der ersten Ausgabe maßgeblich an der Gründung der monatlich erscheinenden, von Fachkollegen begutachteten Zeitschrift PLoS Biology beteiligt . Die Zeitschrift war das erste Publikationsprojekt der in San Francisco ansässigen Public Library of Science (PLoS), die drei Jahre zuvor als Basisorganisation von Wissenschaftlern gegründet worden war, die sich für den freien und uneingeschränkten Zugang zur wissenschaftlichen Literatur einsetzten ^{[ 33 ].}

• mit John Gerhart , Zellen, Embryonen und Evolution: Auf dem Weg zu einem zellulären und entwicklungsbiologischen Verständnis phänotypischer Variation und evolutionärer Anpassungsfähigkeit ( Blackwell's , 1997) ISBN 0-86542-574-4
• mit John Gerhart , Die Plausibilität des Lebens: Darwins Dilemma lösen ( [1] Yale University Press 2005) ISBN 0-300-10865-6

• Seit 1989 - Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften
• 1989 bis heute - Mitglied der American Academy of Arts and Sciences ^{[ 34 ]}
• 1990-1991 - Präsident der Amerikanischen Gesellschaft für Zellbiologie
• 1991 – Richard-Lounsbery-Preis
• 1996 - Auszeichnung für Verdienste um die Öffentlichkeit, Amerikanische Gesellschaft für Zellbiologie
• 1999–heute – Ausländisches Mitglied der Royal Society of London
• 1999–heute – Ausländisches Mitglied der Academia Europaea
• 2000 - Ehrendoktorwürde, Doktor der Naturwissenschaften, Universität Chicago ^{[ 35 ]}
• 2001 – William C. Rose-Preis der Amerikanischen Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie
• 2001 - Internationaler Preis der Gairdner Foundation (Kanada) ^{[ 36 ]}
• 2003 – Rabbi-Shai-Shacknai-Gedächtnispreis für Immunologie und Krebsforschung, Medizinische Fakultät der Hebräischen Universität Jerusalem
• 2003 – EB-Wilson-Medaille , Amerikanische Gesellschaft für Zellbiologie (höchste Auszeichnung der ASCB)
• 2004 - Dickson-Preis für Wissenschaft, Carnegie Mellon University ^{[ 37 ]}
• 2015 – Harvey-Preis , Technion-Institut, Israel. ^{[ 38 ]}
• 2023 – Ehrendoktorwürde der Rockefeller University. ^{[ 39 ]}
• 2025 – Ehrendoktorwürde (Doctor of Science), Northwestern University. ^{[ 40 ]}

• Marc W. Kirschner, Ph.D., (Fakultätsseite) , Harvard Department of Systems Biology.
• Liste der wissenschaftlichen Publikationen von Marc Kirschner auf Pubget.
• Kirschner, M. (2010). „ Zellbiologie als Weltanschauung“ . Molecular Biology of the Cell . 21 (22): 3803. doi : 10.1091/mbc.E10-04-0343 . PMC  2982097. PMID  21079019 .Die
• Seminar von Marc W. Kirschner: „Der Ursprung der Wirbeltiere“
• Video: „Systemfragen in der Zellbiologie“ , Vortragsreihe des NIH-Direktors am Mittwochnachmittag, 17. Oktober 2007. (Auch als Audio-Podcast verfügbar.)
• Video: Vortrag über Evolution in Cambridge, Massachusetts, 30. November 2005, aufgezeichnet vom WGBH Forum Network. (Beinhaltet eine Erklärung der „erleichterten Variation“.)
• Marc Kirschner und John Gerhart: Ein E-Mail-Interview von Gregg Ross auf American Scientist Online , November 2005.
• Audio: Interview mit Marc Kirschner in der Sendung „Resolving Darwin's dilemma“, On Point Radiosendung bei WBUR Boston, 18. Oktober 2005.
• Die Plausibilität des Lebens wird in „Evolving Evolution“ von Israel Rosenfield und Edward Ziff, New York Review of Books, 11. Mai 2006, diskutiert.
• Website zur Rettung der biomedizinischen Forschung