Introducción:
Bienvenidos al Instituto Salk Donde comienzan las curas podcast, donde los científicos hablan sobre descubrimientos revolucionarios con sus anfitriones, Allie Akmal y Brittany Fair.
Feria de Bretaña:
Hoy estoy aquí con el científico del personal de Salk, Gerald Pao. Estudia una gran variedad de temas, incluido el nuevo coronavirus y cómo hacer que los animales sean transparentes. Sí, me has oído bien, transparente. Así que bienvenido a Donde comienzan las curas.
Gerard Pao:
Gracias por tenerme aquí.
Feria de Bretaña:
Y gracias por estar en el podcast de hoy. Y para empezar, ¿eres originario de San Diego?
Gerard Pao:
No. Vine a San Diego cuando tenía 17 años. Pero antes de eso, crecí un poco entre España, Alemania y la Costa Este. Mi papá era diplomático de carrera y decidió meternos en una escuela alemana ya que yo estaba en el jardín de infantes. Estuve en el sistema educativo alemán hasta que terminé mi graduación de la escuela secundaria. Pero a veces yo estaba en Nueva York, había una escuela alemana en Nueva York. Y luego también estuve en un internado en Alemania. Así que he estado alrededor.
Feria de Bretaña:
Guau. ¿Y cómo fue saltar entre estos tres lugares diferentes que tienen tres culturas diferentes y tres idiomas diferentes?
Gerard Pao:
Bueno, hablo los cuatro idiomas, así que hablo español, alemán, inglés, obviamente, y luego hablo: mis padres son chinos, mi papá habla mandarín, mi mamá habla cantonés. Estuvo bien. No fue confuso en absoluto. La gente asume que va a ser confuso, pero en realidad es fácil si estás aprendiendo todos estos idiomas dentro de tu período crítico.
Feria de Bretaña:
Veo. ¿Y cuándo empezó a interesarse por la ciencia?
Gerard Pao:
Me interesé en la ciencia probablemente tarde en el jardín de infantes, pero definitivamente antes del primer grado. Inicialmente fue a través de una enciclopedia y luego una enciclopedia de animales y luego me deshice de todas las partes de la enciclopedia que no eran ciencia. Así que hubo un claro interés desde el principio. Cuando estaba en quinto grado, aprendí sobre la replicación del ADN. Vi un documental y entendí cómo funcionaría la replicación del ADN. Pero luego fui a mi profesor de biología que era un virólogo de fagos. Y luego le pregunté cómo funcionaba la expresión génica en un código genético. Y él dijo: "Lo aprenderás cuando seas grande". Eso obviamente no fue satisfactorio. Así que fui con mi papá y luego él me envió [al] centro de biología molecular para hacer ciencia cuando estaba en quinto grado. Bueno, tal vez sexto grado.
Feria de Bretaña:
Oh, vaya. ¿Quieres decir que en realidad ibas a la universidad?
Gerard Pao:
Bueno, yo no iba a clases en la universidad, pero estaba en el laboratorio de [una] universidad, con un posdoctorado de Caltech desde que tenía 11 o 12 [años].
Feria de Bretaña:
¿Y cómo fue tener 11 años en un laboratorio [lleno] de adultos?
Gerard Pao:
Bueno, sentí que estaba atrasado. Así que me estaba esforzando mucho para ponerme al día. Me dio un montón de libros para leer. Uno era bioquímica, el otro biología molecular. Y luego esos fueron los principales con los que empecé a esa edad. El profesor era mucho más un mentor. En realidad, él es el responsable de que termine en Salk. Él es quien me dijo que viniera a UCSD porque UCSD está asociado con Salk y ahí es donde debo ir.
Feria de Bretaña:
¿Y por qué UCSD y Salk eran el lugar al que debía ir?
Gerard Pao:
Porque en ese momento, como le dije, quería hacer biología molecular. Pensé que Princeton era probablemente el mejor en el que conseguí. Así que incluso pagué los dormitorios en Princeton. Luego me dijo: "¿Qué pasó con tu solicitud en UCSD?" Y dije: “Bueno, nunca volví a saber de ellos”. Y luego [yo] llamé al registrador. De hecho me admitieron, simplemente se olvidaron de enviarme la notificación. Él dice: "Oh, definitivamente deberías ir a UCSD" porque ahí es donde un tipo llamado Dan Lindsley estaba en UCSD y Salk, y ahí también estaba Francis Crick. Así que me dijo que fuera allí.
Feria de Bretaña:
Eso es cierto. El ganador del premio Nobel, Francis Crick, estuvo aquí. ¿Alguna vez tuviste la oportunidad de conocer a Francis Crick?
Gerard Pao:
Sí, pero solo como un estudiante universitario que está del otro lado de la conversación, pero me encontraría con él porque tenía la oficina de al lado de mi jefe en ese momento. Sí, lo veía con frecuencia colocando carteles en el piso y luego haciendo recortes de diferentes partes del papel y luego pegándolos, pegándolos para hacer un cartel para organizar sus pensamientos. Eso fue interesante.
Feria de Bretaña:
Oh, vaya. Eso es realmente interesante. Y también me mencionaste antes que tenías un tipo de trabajo muy diferente cuando estabas en la escuela secundaria. ¿Puedes hablarme de eso?
Gerard Pao:
Iba a este gimnasio y luego un booker de la agencia de modelos más antigua de Madrid me vio allí y me preguntó si quería trabajar. Así que inicialmente me puso para hacer acrobacias porque estaba haciendo gimnasia, para hacer acrobacias para comerciales y luego me dediqué a modelar cosas de moda. Así que prácticamente ahorré dinero para ir a la universidad modelando en la escuela secundaria.
Feria de Bretaña:
Eso es increíblemente impresionante. ¿Modelaste para alguna gran marca o algo que nuestros oyentes puedan haber sabido?
Gerard Pao:
Primero, siendo asiático, no tenías muchas oportunidades en ese entonces en Europa. Pero había una marca que celebraba la diversidad y esa era Benetton. Y luego hice cada temporada de su pasarela durante unos tres años.
Feria de Bretaña:
Oh, vaya. ¿Así que en realidad estabas en la moda de modelaje de pasarela?
Gerard Pao:
Sí. Eso fue en Madrid, Barcelona, Milán y París. Era algún tipo de cosa con la que realmente podías ganar una cantidad sustancial de dinero, sin interferir demasiado con la escuela secundaria.
Feria de Bretaña:
Y decidiste venir a UCSD para obtener tu título universitario, pero parece que a veces tuviste oportunidades de venir a Salk, ¿es correcto?
Gerard Pao:
Sí. Uno de los profesores de la UCSD me presentó formalmente a Tony Hunter, de hecho me envió a su oficina para trabajar en algunas cosas computacionales de transducción de señales que estaba haciendo en ese entonces.
Feria de Bretaña:
¿Y cuál fue su primera impresión del profesor Tony Hunter?
Gerard Pao:
Conocimiento enciclopédico del cáncer. Parecía ser el que más sabía. De todos modos, sigo pensando eso hoy en día.
Feria de Bretaña:
¿Él también tenía barba en ese entonces?
Gerard Pao:
Sí. Nunca he visto a Tony sin barba.
Feria de Bretaña:
[risas] Bueno, tengo que preguntar, ¿fue intimidante interactuar con personas como Francis Crick y Tony Hunter, que son realmente líderes en sus campos?
Gerard Pao:
Sí. Es totalmente intimidante. Alrededor de [esa época] había todas estas caricaturas, chistes de temática científica sobre oncogenes, oncogenes de señales y transducción de señales. Lo recuerdo porque estaba muy nervioso, quería estar allí súper temprano. Estuve allí casi una hora antes y solo miraba las cosas y esperaba hasta que llegó.
Feria de Bretaña:
Bueno. Y hoy, ahora eres un científico de planta aquí en Salk. ¿Puedes explicarles a nuestros oyentes lo que significa ser un científico del personal? Porque la gente puede no estar familiarizada con ese título.
Gerard Pao:
Un científico de plantilla es básicamente un puesto semiindependiente bajo la dirección de un profesor en Salk. Básicamente, eres más senior que el posdoctorado y puedes solicitar tus propias subvenciones. Y luego, básicamente, estás trabajando de forma más o menos independiente en ese punto, mientras recibes consejos del profesor.
Feria de Bretaña:
Así que usted es un científico de planta en el laboratorio de Tony Hunter, pero también está llevando a cabo numerosos proyectos independientes diferentes. Para empezar, me encantaría saber sobre su proyecto relacionado con el calamar.
Gerard Pao:
Tengo una amiga de un rocódromo, se llama Andrea Tao. Ella me habló de estas proteínas que existían en los calamares. Y tienen un índice de refracción óptica muy alto. Entonces, el índice de refracción es básicamente la velocidad a la que la luz atravesará un material en particular. Lo que hace es doblar la luz. Por ejemplo, si realmente miras en una piscina, puedes ver que la luz se desvía. Por ejemplo, si alguien está parado allí y lo miras desde un lado, a veces ves a alguien con estas piernas muy, muy cortas. Es una ilusión óptica porque la luz se desvía. Y luego hace que parezca que las piernas son más cortas. Entonces, esta proteína en realidad es súper densa, es mucho más densa que el vidrio. Así que esto es muy, muy, muy extraño. Así que mi idea es básicamente, si puedes hacer que el índice de refracción de las cosas sea el mismo entre dos materiales diferentes, entonces puedes hacerlo transparente.
Entonces, ¿qué quiero decir con esto? Entonces, el problema con el que estamos lidiando son los organismos, es un poco similar a lo que tienes en una nube. En una nube, no puedes ver a través de ella porque la luz se dispersa, aunque sabes que la nube ha hecho agua y aire, ¿verdad? Pero el agua misma es transparente y el aire mismo es transparente. Pero el hecho es que en realidad tienes estas pequeñas gotas de agua y cada vez que la luz pasa entre el aire y el agua, se dobla. De hecho, rebota muchas, muchas veces a través de la nube, porque hay muchas, muchas gotas de agua. Y entonces no puedes ver a través de él. Solo ves blanco porque la luz se dispersa. Así que imagina que si tomaras el espacio entre las gotas de agua en la nube y lo llenaras con algo que tenga la misma densidad de agua, solo imagina que es agua para simplificar.
Si llena todos los espacios entre las gotas de agua con agua, se vería como una piscina gigante flotante de agua en el aire. Todavía podrías ver a través de él, pero sería transparente. Así que estamos tratando de hacer lo mismo en el tejido de los organismos. Entonces, el tejido es básicamente: tienes grasas que tienen un alto índice de refracción, similar al nivel del vidrio, y tienes el espacio intermedio del citoplasma, el espacio extracelular y dentro de un núcleo, que están bastante llenos de agua. Así que estamos llenando ese espacio intermedio con esas proteínas reflectantes, diluyendo la proteína reflectante para que coincida con el mismo índice de refracción de las membranas grasas. De esta manera, en teoría, deberías poder hacer las cosas transparentes.
Feria de Bretaña:
Así que estás tratando de hacer que los tejidos sean transparentes. Quiero decir, eso suena genial, pero ¿por qué querrías hacer esto?
Gerard Pao:
Entonces, hay técnicas que usan este principio para hacer que el tejido sea transparente, pero implica matar el organismo. Pero si tuvieras que ver, digamos algo que miro, por ejemplo, la actividad cerebral, obviamente no puedes hacer eso con un ratón muerto. Entonces, si tuviera que ver algo más que la superficie del cerebro al buscar actividad, entonces tendría que hacerlo transparente de alguna manera. Esa es una de las principales razones por las que queríamos observar la actividad cerebral mientras el ratón está vivo. Así que esa es una especie de objetivo.
Feria de Bretaña:
Bueno. Y tengo que preguntar porque acabo de ver X-Men. ¿Podría esta tecnología aplicarse a los humanos para hacer que alguien sea transparente?
Gerard Pao:
En este momento, todavía no es lo suficientemente eficiente para hacer un humano así. Pero en teoría, deberías poder hacerlo. El hecho es que tienes organismos transparentes en el reino animal. Hay un pez de aguas profundas, muchas personas pueden haberlo visto, que la parte delantera de la cabeza es transparente y los ojos del pez en realidad miran a través de su propia cabeza. Así que estas cosas realmente existen. Así que la transparencia es realmente compatible con la vida. Es solo que no sucedió en los mamíferos. No hubo presión selectiva para hacer esto. Así que creo que tal vez con la ingeniería genética y algo de inteligencia usando algunas cosas que la naturaleza evolucionó, podríamos llegar a ese punto.
Feria de Bretaña:
Eso es absolutamente alucinante, pero genial. Y si estás estudiando estas proteínas de calamar, ¿cómo obtienes una proteína de calamar en primer lugar?
Gerard Pao:
La proteína en sí la fabricamos en el laboratorio. Pero los genes que se requerían para esto, tuvimos que muestrearlos en la naturaleza. Iniciamos una colaboración con la Universidad de Tokio y el Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Tokio, Japón. Tenemos estos calamares, se llaman calamares de arrecife Bigfin, Sepioteuthis Lessoniana. Entonces, cuando realmente comienza a hacer trabajo de campo, lo más crítico es resolver su logística. Tienes que encontrar colaboradores, tienes que encontrar formas de devolver tus muestras y todo tiene que funcionar sin problemas. Especialmente con los calamares, porque los calamares que ves en un supermercado que compras y comes, esas cosas no tienen la calidad que necesitas para clonar genes. En realidad, si no congelas esas cosas inmediatamente en cinco minutos, entonces no obtienes ningún ARN que puedas clonar.
Entonces, para que pueda obtener la secuencia de ARN, debe congelarla, congelarla inmediatamente. Así que iba junto con un pescador y luego realmente trajeron el calamar vivo. Y luego en el muelle, básicamente, tomar la muestra del calamar y luego congelarla con hielo seco y etanol. Cuando estás haciendo trabajo de campo, tienes que confiar en el clima. Por ejemplo, solo puede probar ciertas épocas del año. Así que eso es en julio o en noviembre. Ambas estaciones, especialmente julio, es la temporada de tifones. Entonces, básicamente, debe asignar al menos 14 días más o menos con la esperanza de obtener un día en el que tenga suerte, o pueda obtener muestras adecuadas.
Feria de Bretaña:
También tiene algunos estudios interesantes que involucran esencialmente una versión falsa del coronavirus. Obviamente, ahora tenemos una vacuna, pero todavía hay muchas cosas que tenemos que aprender sobre cómo se propaga el coronavirus y a qué se adhiere, entre muchas otras cosas. ¿Puedes hablarme de ese proyecto?
Gerard Pao:
Estamos tratando de hacer cosas que son principalmente útiles. Entonces, ¿qué queremos hacer y qué podemos hacer? Una es que encontramos y creamos pseudo virus similares a virus y partículas similares a virus. Entonces, los virus de tipo pseudo son básicamente virus que se basan en el VIH, un vector lentiviral. El vector es un virus que tiene una sola ronda de infección. No puede reproducirse. Simplemente entra en la celda. Pero en este caso, llevas esta proteína verde fluorescente y haces que la célula sea verde, para que puedas verla. Y luego lo cubrimos con la proteína del coronavirus SARS-CoV-2. Y esto nos permite probar las propiedades de la proteína espiga del SARS-CoV-2. Y esta proteína espiga es básicamente la forma en que ingresa a las células. Entonces es como si realmente pudiéramos probar qué mutaciones son mejores, qué mutaciones son peores y entran en una célula.
Y, por ejemplo, descubrimos que esta mutación que ocurrió al final de la epidemia china que llegó a Europa, el pico D614G, en realidad infecta de cinco a ocho veces mejor que el coronavirus original. Es mucho más infeccioso. Así que prácticamente en todos los lugares donde apareció este mutante, se hizo cargo. Así que demostramos en el laboratorio que esto realmente tiene una base, y mostramos en el laboratorio que el virus realmente hizo algo que lo hace más infeccioso, y lo mostramos. Además de eso, lo que hicimos básicamente fue incorporar esta proteína verde fluorescente. Así que ahora, básicamente, lo que tienes son partículas virales que en realidad son fluorescentes, por lo que realmente puedes verlas. Así que podrías usarlos y ver, está bien, "¿Cómo se propagan en aerosol?" La gente asumió que cada partícula de aerosol, por ejemplo, en realidad tendrá virus, pero nadie realmente le ha puesto virus. “¿Cuántos puedes meter dentro? A qué superficies se adhiere, por ejemplo”.
Feria de Bretaña:
Sí.
Gerard Pao:
Entonces podemos hacer esto y poner estas partículas virales porque podemos visualizarlas. Puedes ver, ¿se pega a una máscara facial? La mascarilla de este material versus la de algodon, versus la quirurgica, versus la de nylon que teneis, en cual se pega? ¿Pasa? ¿Se va al otro lado? De hecho, puedes medir todo este tipo de cosas. De hecho, puede medir si las cosas se atascan en el filtro de aire acondicionado. ¿Qué tipo de lavados quitan el virus? Puede probar todas estas cosas porque luego puede ir y ver si el virus está allí por fluorescencia y porque brilla en verde. Así que hicimos estos, y solo los estamos probando en este momento.
Feria de Bretaña:
Eso suena extremadamente útil. Y sé que mucha gente está preocupada ahora porque estamos adentro y es invierno, que el aire circulante, especialmente a través del aire acondicionado, podría estar propagando el coronavirus. ¿Es algo que podrías estudiar fácilmente con estas proteínas fluorescentes?
Gerard Pao:
De hecho, podemos monitorear tanto las gotas como las gotas que tienen partículas virales y cuántas de ellas, cuántas y adónde van.
Feria de Bretaña:
Bueno.
Gerard Pao:
Pero eso está en proceso.
Feria de Bretaña:
Y tienes todos estos proyectos diferentes en marcha, muchas colaboraciones. ¿Cuál es tu parte favorita de ser científico?
Gerard Pao:
Bueno, mi parte favorita de ser científico es hacer cosas que han sido poco exploradas. Voy por las pequeñas cosas que se consideran básicamente de alto riesgo, alta recompensa y son arriesgadas. Son arriesgados porque se sabe tan poco o nada, que es muy probable que lo que adivines esté equivocado. Pero si tiene potencial, quizás valga la pena correr esos riesgos.
Feria de Bretaña:
Y solo una especie de pregunta divertida aquí. Si ya no fueras científico, ¿qué harías? ¿Alguna vez consideró otra carrera, una opción de respaldo?
Gerard Pao:
No. Sí. Nunca he considerado. Sí, probablemente no querría vivir si no fuera científico.
Feria de Bretaña:
Oh wow.
Gerard Pao:
Sí. No creo que tenga ningún interés en vivir si no estuviera haciendo ciencia de alguna manera.
Feria de Bretaña:
¿Y qué cree que le depara el futuro a su campo?
Gerard Pao:
Entonces, para mí, personalmente, no creo que esté en un campo en particular porque, por ejemplo, acabo de recibir un trabajo [aceptado] en ciencias de la computación. Me gusta la neurociencia de sistemas. Hago neurociencia teórica. Hice biología molecular, virología, una especie de ciencia material con cosas de calamar y un poco de biología de calamar por necesidad. Pero creo que no estoy realmente atado a ningún campo en particular. Pero eso es lo mejor de ser un científico del personal, al menos para mí, que he podido desarrollar verdaderamente habilidades para ser interdisciplinario.
Feria de Bretaña:
Ese es un muy buen punto. Así que déjame hacerte una pregunta diferente entonces. ¿Cuál ves como el futuro de tu trabajo?
Gerard Pao:
Así que el futuro de mi trabajo. Entonces pudimos hacer este tipo de hallazgo de descarga cerebral. Y aquí es básicamente donde podemos tomar imágenes de calcio de los cerebros y luego convertirlas en un modelo de computadora que reproduzca todo. En este caso era una mosca, que se comporta como una mosca y camina como una mosca, según datos neuronales. Es una especie de concepto general de como descargar un cerebro. Pero en realidad, no es solo ciencia-ficción. Así que ahora lo que estamos haciendo es convertirlo en un nuevo tipo de IA que se base en biología real. En este momento, la IA que existe es básicamente puramente computacional y está vagamente inspirada en la biología. Pero éste es básicamente a partir de observaciones reales de organismos reales y permite que aprenda en la computadora a la velocidad de las computadoras para hacer cosas nuevas. Así que queremos crear un nuevo tipo de IA que esté completamente basada en la biología.
Feria de Bretaña:
Eso es una locura. Entonces, si puede poner el cerebro de una mosca, esencialmente cargarlo en una computadora y luego hacer que esa computadora comience a actuar como una mosca, ¿su objetivo es eventualmente hacer eso con otros animales? ¿Podría ser un futuro a largo plazo que los humanos pudieran cargar sus cerebros en una computadora?
Gerard Pao:
Sí, creo que sí. En realidad, creo que tenemos al menos la base matemática para hacer eso. Creo que tenemos un buen control sobre eso ahora. Sí, así que creo que eso podría ser posible. Pero es posible que esté limitado a lo que sea que grabe. Entonces, por ejemplo, si te estás grabando caminando, solo puedes reproducirte caminando. Tal vez un poco más, pero es posible que deba tener grabaciones de usted haciendo la variedad de cosas que normalmente hace para poder descargarse completamente.
Feria de Bretaña:
Bueno, tengo tanta curiosidad por ver a dónde va tu trabajo y fue fascinante aprender sobre todos tus diferentes proyectos. Así que muchas gracias por acompañarnos en el podcast de hoy. Fue un placer hablar contigo.
Gerard Pao:
Gracias por tenerme.
Finalizando:
Únase a nosotros la próxima vez para obtener más ciencia Salk de vanguardia. En Salk, científicos de renombre mundial trabajan juntos para explorar ideas grandes y audaces, desde el cáncer hasta el Alzheimer, desde el envejecimiento hasta el cambio climático. Donde comienzan las curas es una producción de la Oficina de Comunicaciones del Instituto Salk. Para obtener más información sobre la investigación discutida hoy, visite salk.edu/podcast.
