導入：
ソーク研究所の「Where Cures Begin」ポッドキャストへようこそ。 科学者がホストのアリー・アクマルとブリタニー・フェアと画期的な発見について語り合う場所です。
ブルターニュフェア:
今日はドミトリー・リュムキスと一緒に来ました。 彼は遺伝学研究室の助教授であり、そこでは強力なイメージング技術を使用して小さな分子の構造を決定しています。 これらの原子の集合体がどのようなものかを理解すれば、病気につながる機能不全が明らかになる可能性があります。 リュムキス教授、ようこそ。 治療が始まる場所.
ドミトリー・リュムキス:
こんにちは、ブリタニー。 よろしくお願いします。
ブルターニュフェア:
今日はご参加いただきありがとうございます。早速ですが、出身地はどこですか?
ドミトリー・リュムキス:
私はリガ出身です。 現在のラトビアのリガ市です。 かつてはソビエト連邦[の一部]でした。 私たちは崩壊の約XNUMXか月前にラトビアを出て、ベイエリアに来ました。 当時私はまだXNUMX[歳]でした。 私の父は物理学者で、物理学と数学の背景を持つ旧ソ連出身の他の多くの人々と同様に、彼らは米国、西ヨーロッパ、その他の国に大量に採用されました。 そのため、当時のベイエリアではハイテク産業が急速に発展していました。 そして、私の父も採用された[人々]のXNUMX人でした。
ブルターニュフェア:
あなたがソ連からベイエリアに来たとき、それは幼い頃のあなたにとって非常に劇的な変化だったと想像できます。 カリフォルニアに初めて来たとき、何か課題はありましたか?
ドミトリー・リュムキス:
はい、私が到着したとき、確かにいくつかの課題がありました。 私はその言語を知らなかったので、言語を習得するのに数か月かかりました。 子供の頃はもう少し簡単ですが、私はその言語を習得するのに数か月かかりました。 そして、私が懐かしく覚えているのは、学校に入学したときに自分の気持ちをどう表現すればよいのかわからず、子供たちは私のことを理解できなかったため、社会的な交流が非常に難しく、少し気まずかったことです。 そして実際、私の親友の一人であり、今でも私の親友である彼は、そのプロセス全体に沿って私を導き、最初の数か月間、私をかなり助けてくれました。 今でも私たちはそのことを笑い話にしています。
ブルターニュフェア:
それは素晴らしいことです。 そして、それはカルチャーショックだったと確信しているので、素晴らしい友人を持つことは素晴らしいことです。 あなたのお父さんはその頃科学の分野で働いていましたか、それとも科学のエンジニアとして働いていましたか？
ドミトリー・リュムキス:
彼はむしろエンジニアでした。 彼はソ連崩壊の直前まで、ソ連で学術研究に従事していた。 それらの仕事の多くが消え始めました。 それで、父がベイエリアに引っ越したとき、業界でエンジニアとして働き始めました。 そして彼は基本的に私たちにここで新しい人生と新しい機会を与えてくれました。
ブルターニュフェア:
また、いつから工学に興味を持ちましたか、あるいは科学に本当に興味を持ち始めたのはいつですか?
ドミトリー・リュムキス:
子どもの頃は、たくさんのことに興味がありました（笑）。
ブルターニュフェア:
はい？ [笑う]。
ドミトリー・リュムキス:
キャリアをどうするかについて、さまざまな考えを巡らせました。 私の科学への本当の情熱は、実際に研究室で働き始めた大学時代に生まれ、そのときから本当に興味を持ち始めました。 私が化学に本格的に興味を持ち始めたのは、XNUMX年生、XNUMX年生、XNUMX年生の時でした。 何千もの異なる反応があり、結果に到達するためには多くの方法が考えられます。 そして、この複雑な分子に到達するために独自の道を開発するというアイデアは、私にとって非常に魅力的でした。
ブルターニュフェア:
誰かが目に見えないほど情熱を持って何かを研究していることは毎日ではないので、それは本当に興味深いことだと思います。
ドミトリー・リュムキス:
右。 同意します。 私の興味は化学から始まりましたが、その後すぐに、特にタンパク質化学またはタンパク質構造、つまり構造生物学と呼ばれる分野に本当に興味を持つようになりました。 タンパク質はアミノ酸、つまりアミノ酸の長い鎖で構成されています。 そして、それらは複雑な三次元形状に折り畳まれ、その機能は、たとえば酵素の活性部位内での特定の化学反応によって支配されます。 そして実際、それは私が今日に至るまで研究し続けている分野であり、私を魅了し続けています。
ブルターニュフェア:
わかった。 そして、タンパク質がどのように組み立てられるかを研究していると言うとき、それを研究するためにどのような技術を使用しますか?
ドミトリー・リュムキス:
私たちはクライオ電子顕微鏡と呼ばれる技術を使用しています。
ボイスオーバー：
クライオ電子顕微鏡 (クライオ EM) としても知られるクライオ電子顕微鏡では、冷凍サンプル (クライオという言葉の由来) と、従来の電子顕微鏡よりも穏やかな電子ビームを使用して生体サンプルを検査します。
ドミトリー・リュムキス:
私たちは、タンパク質やタンパク質集合体の構造を決定するために極低温電子顕微鏡法を定期的に適用しています。 これは、高エネルギー電子を使用して物体を非常に高い倍率で画像化する顕微鏡技術です。 したがって、通常は原子レベル、または原子レベルに近いレベルです。
ブルターニュフェア:
ああすごい。 したがって、これらの小さなアセンブリを実際に見ることができます。
ドミトリー・リュムキス:
そうそう。 そのとおり。 そして、その解像度は原子レベルの解像度になる可能性がある、またはそれに近づきつつあります。 実際、ほんの数か月前に bioRxiv で発表された論文、原稿、プレプリントがいくつかあり、クライオ EM 技術を使用してタンパク質を真の原子分解能でイメージングできることを示しています。
ブルターニュフェア:
わかった。 このイメージング技術を使用してこれらの分子の構造を理解することはできますが、構造の理解は機能の解読にどのように役立つのでしょうか?
ドミトリー・リュムキス:
まあ、百聞は一見に如かずです（笑）。百聞は一見にしかず。そして、私たちの最近の研究の一例を紹介します。そこでは、クライオ EM を使用して、特定のクラスの小分子がどのように相互作用し、私たちが興味を持っているタンパク質集合体に結合するかを視覚化しました。私たちは、これらの小分子が次のように結合することを発見しました。私たちが以前に予想していたものとはまったく異なる方法でした。他の技術を使用してこれを実際に予測する方法はありませんでした。したがって、本当に理解し、この「なるほど」の瞬間を味わうためには、実際に画像、つまり直接的な 3 次元表現を取得する必要がありました。
ブルターニュフェア:
研究している構造を視覚化するために実際にクライオ EM を初めて使用したときはどうでしたか?
ドミトリー・リュムキス:
ああ、すごいですね。 この分野の最も素晴らしい点の XNUMX つは、ナノメートルサイズのタンパク質またはタンパク質集合体を精製できることです。 それらを精製し、XNUMX ミリメートルの支持グリッド上に置き、電子顕微鏡に入れると、非常に有益な XNUMX 次元表現につながるこれらの集合体の画像が得られます。
ブルターニュフェア:
それで、あなたは学部のためにUCSDに来て、スクリップスの大学院に進み、その後ソークのフェローとして学術的なキャリアを始めました。 なぜソークに残って助教授になろうと思ったのですか？
ドミトリー・リュムキス:
ソークはとても興味深い場所です。 とても感動的な場所です。 私の同僚は皆、それぞれの分野のリーダーです。 ここの人々は本当に世界最高の科学者であり、日々あなたにインスピレーションを与えてくれます。
ブルターニュフェア:
ソークでは自分の専門外の人々と協力することができましたか?
ドミトリー・リュムキス:
はい。 ソークは、すべての教員が独自の研究の島を持っている一方で、異なる研究室間のアイデアに非常に深い相互接続がある興味深い場所の XNUMX つです。 そのため、科学的なつながりを確立し、共通の関心に基づいて異なる研究室間のコラボレーションを構築する機会が数多くあります。
ブルターニュフェア:
そして、ソークにいる間、あなたの発見のいくつかには、HIV が細胞に感染するのを助ける小さな構造の画像化が含まれていました。 HIV について本当に興味があるのは何ですか?また、これらの構造の画像化が治療法の開発にどのように役立つ可能性がありますか?
ドミトリー・リュムキス:
HIV は、私たちが知っている中で最も複雑なウイルスの XNUMX つです。 私たちが行ったことの XNUMX つは、クライオ EM を使用して、特定の標的細胞における永続的なウイルス感染の確立に直接関与するタンパク質集合体を画像化することです。 これらのアセンブリがどのように組み立てられ、どのように見え、どのように機能するかを原子レベルで説明しました。 しかし重要なことは、これらの集合体は、患者の治療のための抗レトロウイルス療法で使用される最も重要な種類の薬剤の直接の標的でもあるということです。
ブルターニュフェア:
これらの薬は HIV の治療に使用されていたのに、それらが分子レベルでどのように完全に作用するのかを私たちは知らなかっただけでしょうか?
ドミトリー・リュムキス:
はい。 つまり、これらの薬物は 2007 年頃から使用されており、最新世代のものの一部は現在約 XNUMX 年間使用されています。 これらは FDA によって承認されています。 私たちはNIHの研究チームと協力して、ウイルスが耐性を獲得した際に、ウイルスに対して活性かつ強力な第三世代の薬剤の開発に取り組んでいます。 そして、この最近の論文で私たちが発見したのは、これらの化合物が以前に予想したものとはまったく異なる方法で結合するということです。 そして、これは重要な意味を持っています。なぜなら、これらの薬物がどのように結合するのか、より良い化合物をどのように作るのか、ウイルスがどのように耐性を進化させるのかを理解するには、これらの化合物がどのように結合し、これらのタンパク質集合体とどのように相互作用するのかを詳細な原子レベルで知る必要があるからです。 。
ブルターニュフェア:
コロナウイルスのパンデミック以来、コロナウイルスの研究をご自身の仕事に取り入れましたか?
ドミトリー・リュムキス:
はい。 研究室で進行中の特定のプロジェクトが 2 つあります。 そして繰り返しになりますが、これは、SARS-CoV-XNUMXの一部である特定のタンパク質がどのように組み立てられるのか、特にそれがどのように細胞機構に結合して乗っ取り、その後ウイルス感染を促進するのかを理解することに関係しています。 そこで、私たちが今やろうとしているのは、このタンパク質を画像化することです。
ブルターニュフェア:
わかった。 この種の研究は治療の選択肢を知らせるのに役立つと思いますか?
ドミトリー・リュムキス:
はい、間違いなく。 ウイルスタンパク質が宿主タンパク質とどのように相互作用するかを理解することは、重要な結果と重要な意味をもたらす可能性があります。ウイルスタンパク質がどのように相互作用するかを理解できれば、その相互作用を妨げる治療戦略を開発できる可能性があるからです。 そして、その相互作用がウイルスの感染力に必要な場合、その相互作用を妨げることで治療効果が得られます。
ブルターニュフェア:
つまり、本当に科学に夢中になったのは大学時代のようですね。 大学に入学する前は、将来何をすることを思い描いていましたか? 別のキャリアを考えたことはありますか？
ドミトリー・リュムキス:
私は昔から学ぶことが好きで、学んで潜在的に発見するプロセスが好きでした。 ですから、私が科学の分野で働き始めたとき、それは私にとって非常に論理的なキャリアの選択でした。なぜなら、毎日何か新しいことを学ぶからです。 新しい発見はありません（笑）。 それはめったに起こりませんが、実際に起こったときは驚くべきことです。 しかし、毎日何か新しいことを学びます。 科学はある意味自然な選択であり、過去を振り返ったことはありませんでした。
ブルターニュフェア:
科学者であることで一番好きなことは何ですか?
ドミトリー・リュムキス:
それはプロセスであり、毎日何か新しいことを学んでいるという事実です。 私は毎日、研究の小さな部分や問題の小さな側面について、少しずつ理解を深めています。 一つの目標を達成したら、次の目標はすぐそこです。
ブルターニュフェア:
それは終わりのない学問的成長のように聞こえます。 次のステップは何ですか?
ドミトリー・リュムキス:
細胞内には、分子レベルで理解したい重要な分子や重要なプロセスが数多くあります。 そこで、私たちが今やろうとしていることは、ウイルス学だけでなく、がんにも重要な意味を持つ特定の種類のタンパク質集合体を単離して精製し、クライオEMを使用してイメージングを開始できるようにすることです。
長期的には、これらの分子を細胞内で観察したいと考えています。 現在、私たちが行っていることはすべて、これらの分子を細胞から単離することです。 私はそれらを細胞内のネイティブ環境で視覚化したいと考えています。 それは、私たちが理解したいと思っている次の段階の複雑さだと思います。
ブルターニュフェア:
リュムキス博士、今日はポッドキャストにご参加いただき、誠にありがとうございます。 あなたと話せて、ここソークでのあなたの仕事について知ることができてとてもうれしかったです。
ドミトリー・リュムキス:
どうもありがとう、ブリタニー。 お話しできてとても光栄でした。
エンディング：
次回は、さらに最先端のソーク科学についてご紹介します。 ソークでは、世界的に有名な科学者が協力して、がんからアルツハイマー病、老化から気候変動に至るまで、大きく大胆なアイデアを研究しています。 『Where Cures Begin』は、ソーク研究所のコミュニケーション局の制作です。 今日議論された研究について詳しく知りたい場合は、salk.edu/podcasts にアクセスしてください。