Introdução:

Bem-vindo ao Instituto Salk Onde as Curas Começam podcast, onde os cientistas falam sobre descobertas revolucionárias com seus anfitriões, Allie Akmal e Brittany Fair.

Feira da Bretanha:

Estou aqui hoje com o cientista da equipe Salk, Gerald Pao. Ele estuda uma infinidade de tópicos, incluindo o novo coronavírus e como tornar os animais transparentes. Sim, você ouviu bem, transparente. Então bem-vindo a Onde as Curas Começam.

Geraldo Pao:

Obrigado por me receber aqui.

Feira da Bretanha:

E obrigado por estar no podcast hoje. E só para começar, você é originalmente de San Diego?

Geraldo Pao:

Não. Eu vim para San Diego quando tinha 17 anos. Mas antes disso, cresci um pouco entre a Espanha, a Alemanha e a Costa Leste. Meu pai era diplomata de carreira e decidiu nos colocar em uma escola alemã desde que eu estava no jardim de infância. Eu estava no sistema de ensino alemão até terminar minha formatura no ensino médio. Mas às vezes eu estava em Nova York - havia uma escola alemã em Nova York. E então eu também estava em um colégio interno na Alemanha. Então eu estive por perto.

Feira da Bretanha:

Uau. E como foi pular entre esses três lugares diferentes que têm três culturas diferentes e três idiomas diferentes?

Geraldo Pao:

Bem, eu falo as quatro línguas, então falo espanhol, alemão, inglês, obviamente, e depois falo - meus pais são chineses, meu pai fala mandarim, minha mãe fala cantonês. Estava tudo bem. Não foi nada confuso. As pessoas acham que vai ser confuso, mas na verdade é fácil se você estiver aprendendo todos esses idiomas durante seu período crítico.

Feira da Bretanha:

Eu vejo. E quando você começou a se interessar por ciência?

Geraldo Pao:

Comecei a me interessar por ciências provavelmente no final do jardim de infância, mas definitivamente antes da primeira série. Inicialmente foi através de uma enciclopédia e depois enciclopédia de animais e depois simplesmente larguei todas as partes da enciclopédia que não eram ciência. Portanto, houve um interesse claro desde o início. Quando eu estava na quinta série, aprendi sobre a replicação do DNA. Eu vi um documentário e entendi como a replicação do DNA funcionaria. Mas então fui ao meu professor de biologia, que era virologista de fagos. E então perguntei a ele como funcionava a expressão gênica em um código genético. E ele disse: “Você aprenderá quando crescer.” Isso obviamente não foi satisfatório. Então fui ao meu pai e ele me mandou [para] o centro de biologia molecular para fazer ciências quando eu estava na quinta série. Bem, talvez na sexta série.

Feira da Bretanha:

Uau. Então quer dizer que você estava realmente indo para uma universidade?

Geraldo Pao:

Bem, eu não estava indo para a aula na universidade, mas estava no laboratório em [uma] universidade, em um pós-doutorado da Caltech desde os 11 ou 12 anos [anos].

Feira da Bretanha:

E como foi ter 11 anos em um laboratório [cheio] de adultos?

Geraldo Pao:

Bem, eu senti como se estivesse atrás. Então, eu estava tentando muito alcançá-lo. Ele me deu um monte de livros para ler. Uma era bioquímica, a outra biologia molecular. E então esses foram os principais com os quais comecei nessa idade. O professor era muito mais um mentor. Na verdade, ele é o responsável por eu acabar no Salk. Foi ele quem me disse para vir para a UCSD porque a UCSD está associada a Salk e é para lá que devo ir.

Feira da Bretanha:

E por que UCSD e Salk eram o lugar para onde você deveria ir?

Geraldo Pao:

Porque na época, como eu disse a ele, eu queria fazer biologia molecular. Eu pensei que Princeton provavelmente era o melhor que eu consegui. Então eu até paguei os dormitórios em Princeton. Então ele me disse: “O que aconteceu com sua inscrição na UCSD?” E eu disse: “Bem, nunca mais tive notícias deles.” E então [eu] liguei para o registrador. Na verdade fui internado, só esqueceram de me enviar a notificação. Ele diz: “Oh, você definitivamente deveria ir para a UCSD” porque é onde um cara chamado Dan Lindsley estava na UCSD e no Salk, e também onde Francis Crick estava. Então ele me disse para ir lá.

Feira da Bretanha:

Isso é verdade. O ganhador do prêmio Nobel, Francis Crick, estava aqui. Você já teve a chance de conhecer Francis Crick?

Geraldo Pao:

Sim, mas apenas como um estudante que está do outro lado da conversa, mas eu o encontraria porque ele tinha o escritório ao lado do meu chefe na época. Sim, eu o via frequentemente colocando cartazes no chão e depois fazendo recortes de diferentes partes de papéis e depois colando-os – colando-os para fazer um cartaz para organizar seus pensamentos. Isso foi interessante.

Feira da Bretanha:

Uau. Isso é muito interessante. E você também mencionou para mim antes que tinha um tipo de trabalho muito diferente quando estava no ensino médio. Você pode me falar sobre isso?

Geraldo Pao:

Eu estava indo para uma academia e então um booker da mais antiga agência de modelos de Madri me viu lá e me perguntou se eu queria trabalhar. Então, inicialmente, ele me colocou para fazer acrobacias porque eu estava fazendo ginástica - para fazer acrobacias para comerciais e depois comecei a modelar coisas da moda. Então, praticamente economizei dinheiro para ir para a faculdade como modelo no ensino médio.

Feira da Bretanha:

Isso é incrivelmente impressionante. Você modelou para grandes marcas ou qualquer coisa que nossos ouvintes possam ter conhecido?

Geraldo Pao:

Primeiro, sendo asiático, você não tinha muitas oportunidades na Europa naquela época. Mas havia uma marca que celebrava a diversidade e era a Benetton. E então eu fiz todas as temporadas de sua passarela por cerca de três anos.

Feira da Bretanha:

Uau. Então você estava realmente na moda desfilando na passarela?

Geraldo Pao:

Sim. Isso foi em Madri, Barcelona, ​​Milão e Paris. Era algum tipo de coisa com a qual você poderia realmente ganhar uma quantia substancial de dinheiro, sem interferir muito no ensino médio.

Feira da Bretanha:

E você decidiu vir para a UCSD para seu diploma de graduação, mas parece que você teve a oportunidade de vir para Salk às vezes, correto?

Geraldo Pao:

Sim. Um dos professores da UCSD me apresentou formalmente a Tony Hunter, na verdade me mandou para seu escritório para trabalhar em algumas transduções de sinal, coisas computacionais que eu estava fazendo naquela época.

Feira da Bretanha:

E qual foi sua primeira impressão do professor Tony Hunter?

Geraldo Pao:

Conhecimento enciclopédico do câncer. Ele parecia ser o único que sabia mais. De qualquer forma, ainda penso isso hoje em dia.

Feira da Bretanha:

Ele também tinha barba naquela época?

Geraldo Pao:

Sim. Nunca vi Tony sem barba.

Feira da Bretanha:

[risos] Bem, eu tenho que perguntar, foi intimidante interagir com pessoas como Francis Crick e Tony Hunter, que são realmente líderes em suas áreas?

Geraldo Pao:

Sim. É totalmente intimidador. Por volta [daquela época] havia todos esses desenhos animados, piadas com temas científicos sobre oncogenes, oncogenes de sinal e transdução de sinal. Lembro-me porque estava tão nervoso que queria chegar super cedo. Eu estava lá quase uma hora antes e apenas olhando as coisas e esperando até que ele chegasse.

Feira da Bretanha:

OK. E hoje você é um cientista da equipe aqui no Salk. Você pode simplesmente explicar aos nossos ouvintes o que significa ser um cientista da equipe? Porque as pessoas podem não estar familiarizadas com esse título.

Geraldo Pao:

Um cientista da equipe é basicamente uma posição semi-independente de um professor da Salk. Basicamente, você é mais antigo do que o pós-doutorando e pode solicitar suas próprias bolsas. E então, basicamente, você está trabalhando de forma mais ou menos independente nesse ponto, enquanto recebe conselhos do professor.

Feira da Bretanha:

Então você é um cientista da equipe no laboratório de Tony Hunter, mas também está realizando vários projetos independentes diferentes. Para começar, adoraria ouvir sobre seu projeto envolvendo o squid.

Geraldo Pao:

Tenho uma amiga de uma academia de escalada, o nome dela é Andrea Tao. Ela me contou sobre essas proteínas que existiam na lula. E eles têm um índice de refração óptica realmente alto. Portanto, o índice de refração é basicamente a velocidade com que a luz passará por um determinado material. O que isso faz é dobrar a luz. Por exemplo, se você realmente olhar para uma piscina, poderá ver que a luz é distorcida. Por exemplo, se alguém está parado ali e você olha para ele de lado, às vezes você vê essas pernas muito, muito curtas em alguém. É uma ilusão de ótica porque a luz fica curvada. E então faz parecer que as pernas são mais curtas. Então essa proteína na verdade é superdensa, é muito mais densa que o vidro. Então isso é muito, muito, muito estranho. Então, minha ideia é basicamente, se você pode fazer com que o índice de refração das coisas seja o mesmo entre dois materiais diferentes, então você pode torná-lo transparente.

Então, o que quero dizer com isso? Então, o problema com o qual estamos lidando são os organismos, é um pouco semelhante ao que você tem em uma nuvem. Em uma nuvem, você não pode ver através dela porque a luz se espalha, embora você saiba que a nuvem fez água e ar, certo? Mas a própria água é transparente e o próprio ar é transparente. Mas o fato é que você realmente tem essas minúsculas gotículas de água e toda vez que a luz passa entre o ar e a água, ela se curva. Na verdade, ela salta muitas e muitas vezes através da nuvem, porque há muitas, muitas gotículas de água. E então você não pode ver através dele. Você só vê branco porque a luz se espalha. Então imagine que se você pegar o espaço entre as gotas de água na nuvem e preenchê-lo com algo que tenha a mesma densidade da água, imagine que é água para simplificar.

Se você preencher todos os espaços entre as gotas de água com água, parecerá uma gigantesca piscina flutuante de água no ar. Você ainda poderia ver através dele, mas seria transparente. Estamos tentando fazer a mesma coisa no tecido dos organismos. Então, o tecido é basicamente - você tem gorduras com alto índice de refração, semelhante ao nível do vidro, e você tem o espaço intermediário do espaço extracelular do citoplasma e dentro de um núcleo, que são praticamente preenchidos com água. Então, estamos preenchendo esse espaço com essas proteínas reflexivas, diluindo a proteína reflexiva para corresponder ao mesmo índice de refração das membranas de gordura. Desta forma, em teoria, você deve ser capaz de tornar as coisas transparentes.

Feira da Bretanha:

Então você está tentando tornar os tecidos transparentes. Quero dizer, isso parece super legal, mas por que você quer fazer isso?

Geraldo Pao:

Portanto, existem técnicas que usam esse princípio para tornar o tecido transparente, mas envolve a morte do organismo. Mas se você pudesse ver, digamos algo que eu vejo, por exemplo, a atividade cerebral, obviamente você não pode fazer isso com um rato morto. Então, se você tivesse que ver além da superfície do cérebro ao procurar por atividade, então você teria que torná-la transparente de alguma forma. Essa é a principal razão pela qual queríamos observar a atividade cerebral enquanto o camundongo está vivo. Então esse é o objetivo.

Feira da Bretanha:

OK. E eu tenho que perguntar porque acabei de assistir X-Men. Essa tecnologia poderia ser aplicada a humanos para tornar alguém transparente?

Geraldo Pao:

No momento, ainda não é eficiente o suficiente para fazer um humano assim. Mas, em teoria, você deveria ser capaz. O fato é que você tem organismos transparentes no reino animal. Há um peixe do fundo do mar, muitas pessoas devem ter visto, que a frente da cabeça é transparente e os olhos do peixe realmente olham através de sua própria cabeça. Então essas coisas realmente existem. Portanto, a transparência é realmente compatível com a vida. Só que isso não aconteceu em mamíferos. Não houve pressão seletiva para fazer isso. Então eu acho que talvez com engenharia genética e alguma inteligência usando algumas coisas que a natureza desenvolveu, podemos chegar a esse ponto.

Feira da Bretanha:

Isso é absolutamente alucinante, mas muito legal. E se você está estudando essas proteínas de lula, como você obtém uma proteína de lula em primeiro lugar?

Geraldo Pao:

A própria proteína nós realmente produzimos no laboratório. Mas os genes necessários para isso, tivemos que fazer uma amostragem na natureza. Iniciamos uma colaboração com a Universidade de Tóquio e o RIKEN Brain Science Institute em Tóquio, Japão. Pegamos essas lulas, elas são chamadas de lulas de recife Bigfin, Sepioteuthis liçãoiana. Então, quando você realmente começa a fazer trabalho de campo, o mais importante é trabalhar sua logística. Você precisa encontrar colaboradores, encontrar maneiras de enviar suas amostras de volta e tudo deve funcionar sem problemas. Principalmente com a lula, porque a lula que você vê no supermercado, que você compra e come, não tem a qualidade necessária para a clonagem de genes. Na verdade, se você não congelar essas coisas imediatamente em cinco minutos, não obterá nenhum RNA que possa clonar.

Portanto, para obter a sequência de RNA, você precisa realmente congelá-la, congelar imediatamente. Então eu estava indo junto com um pescador e aí eles realmente trazem a lula viva. E aí no cais, basicamente, pega a amostra da lula e depois congela com gelo seco e etanol. Quando você está fazendo trabalho de campo, precisa confiar no clima. Por exemplo, você só pode experimentar determinadas épocas do ano. Então isso é em julho ou em novembro. Ambas as estações - especialmente julho, é a temporada de tufões. Então, basicamente, você deve reservar pelo menos 14 dias ou mais, esperando obter um dia em que tenha sorte ou possa obter amostras adequadas.

Feira da Bretanha:

Você também tem alguns estudos interessantes envolvendo essencialmente uma versão falsa do coronavírus. Obviamente, agora temos uma vacina, mas ainda há muitas coisas que precisamos aprender sobre como o coronavírus se espalha e a que ele adere, entre muitas outras coisas. Você pode me falar sobre esse projeto?

Geraldo Pao:

Estamos tentando fazer coisas que são principalmente úteis. Então, o que queremos fazer e o que podemos fazer? Uma delas é que encontramos e criamos vírus pseudotipo virais e partículas semelhantes a vírus. Portanto, os pseudotipos de vírus são basicamente vírus baseados no HIV, um vetor lentiviral. O vetor é um vírus que tem uma única rodada de infecção. Ele não pode se reproduzir. Ele só entra na célula. Mas, neste caso, você carrega essa proteína fluorescente verde e torna a célula verde, então você pode realmente vê-la. E então o revestimos com a proteína do coronavírus SARS-CoV-2. E isso nos permite testar as propriedades da proteína spike SARS-CoV-2. E essa proteína spike é basicamente como ela entra nas células. Então é como se pudéssemos realmente testar quais mutações são melhores, quais mutações são piores e entrar em uma célula.

E, por exemplo, descobrimos que essa mutação que aconteceu no final da epidemia chinesa que chegou à Europa, o pico D614G, infecta de cinco a oito vezes mais do que o coronavírus original. É muito mais infeccioso. Então, praticamente em todos os lugares onde esse mutante apareceu, ele assumiu. Então demonstramos no laboratório que isso realmente tem uma base, e mostramos no laboratório que o vírus realmente fez algo que o torna mais infeccioso, e mostramos isso. Além disso, o que fizemos foi basicamente incorporar essa proteína fluorescente verde. Então agora basicamente o que você tem são partículas virais que são realmente fluorescentes, então você pode realmente vê-las. Então você poderia realmente usá-los e ver, ok, “Como eles se espalham em aerossol?” As pessoas assumiram que cada partícula de aerossol, por exemplo, terá vírus, mas ninguém realmente colocou vírus nela. “Quantos cabem dentro? Em quais superfícies ele adere, por exemplo.”

Feira da Bretanha:

Sim.

Geraldo Pao:

Então, podemos realmente fazer isso e colocar essas partículas virais porque podemos visualizá-las. Você pode ver, ele adere a uma máscara facial? A máscara facial desse material versus a de algodão, versus a cirúrgica, versus a de náilon que você tem, em qual cola? Isso passa? Vai para o outro lado? Você pode realmente medir todos esses tipos de coisas. Você pode realmente medir se o material fica preso no filtro do ar condicionado. Que tipo de lavagem tira o vírus? Você pode testar todas essas coisas porque pode ver se o vírus está lá por fluorescência e porque brilha em verde. Então nós fizemos isso, e estamos apenas testando isso agora.

Feira da Bretanha:

Isso soa extremamente útil. E eu sei que muitas pessoas estão preocupadas agora porque estamos dentro de casa e é inverno, que o ar circulando, principalmente pelo ar condicionado, pode estar espalhando o coronavírus. Isso é algo que você poderia facilmente estudar com essas proteínas fluorescentes?

Geraldo Pao:

Na verdade, podemos monitorar tanto as gotículas quanto as gotículas que contêm partículas virais e quanto delas, quantas delas e para onde vão.

Feira da Bretanha:

Ok.

Geraldo Pao:

Mas isso está em andamento.

Feira da Bretanha:

E você tem todos esses projetos diferentes acontecendo, muitas colaborações. Qual é a sua parte favorita sobre ser um cientista?

Geraldo Pao:

Bem, minha parte favorita de ser cientista é fazer coisas pouco exploradas. Eu vou para as pequenas coisas que são consideradas basicamente de alto risco, alta recompensa e são arriscadas. Eles são arriscados porque se sabe tão pouco ou nada se sabe, que é muito provável que tudo o que você adivinhe esteja errado. Mas se tiver potencial, talvez valha a pena correr esses riscos.

Feira da Bretanha:

E apenas uma pergunta divertida aqui. Se você não fosse mais um cientista, o que você faria? Você já considerou outra carreira, uma opção de backup?

Geraldo Pao:

Não. Sim. Eu nunca considerei. Sim, provavelmente não gostaria de viver se não fosse um cientista.

Feira da Bretanha:

Oh, uau

Geraldo Pao:

Sim. Acho que não tenho nenhum interesse em viver se não estiver fazendo ciência de alguma forma.

Feira da Bretanha:

E o que você acha que o futuro reserva para a sua área?

Geraldo Pao:

Então, para mim, pessoalmente, não acho que estou em um campo específico porque, por exemplo, acabei de receber um artigo [aceito] em ciência da computação. Eu gosto de neurociência de sistemas. Eu faço neurociência teórica. Fiz biologia molecular, virologia, um tipo de ciência de materiais com lulas e um pouco de biologia de lulas por necessidade. Mas acho que não estou realmente ligado a nenhum campo em particular. Mas essa é a grande vantagem de ser um cientista de equipe, pelo menos para mim, que pude realmente desenvolver habilidades para ser interdisciplinar.

Feira da Bretanha:

Esse é um ponto muito bom. Então deixe-me fazer uma pergunta diferente. O que você vê como o futuro do seu trabalho?

Geraldo Pao:

Portanto, o futuro para o meu trabalho. Então, fomos capazes de fazer esse tipo de descoberta de download cerebral. E é basicamente aqui que conseguimos tirar imagens de cálcio do cérebro e depois convertê-las em um modelo de computador que reproduz tudo. Neste caso foi uma mosca, que se comporta como uma mosca e anda como uma mosca, com base em dados neurais. É uma espécie de conceito geral de como baixar um cérebro. Mas, na realidade, não é apenas ficção científica. Agora, o que estamos fazendo é transformá-lo em um novo tipo de IA baseado na biologia real. No momento, a IA que existe é basicamente puramente computacional, geralmente vagamente inspirada na biologia. Mas este basicamente começa com observações reais de organismos reais e permite que ele aprenda no computador na velocidade dos computadores para fazer coisas novas. Queremos criar um novo tipo de IA totalmente baseado na biologia.

Feira da Bretanha:

Isso é insano. Então, se você é capaz de colocar o cérebro de uma mosca, basicamente carregá-lo em um computador e fazer com que esse computador comece a agir como uma mosca, seu objetivo é eventualmente fazer isso com outros animais? Poderia um futuro a longo prazo ser que os humanos pudessem enviar seus cérebros para um computador?

Geraldo Pao:

Acho que sim. Na verdade, acho que temos pelo menos a base matemática para realmente fazer isso. Acho que temos um bom controle sobre isso agora. Sim, então eu acho que isso pode ser possível. Mas você pode estar limitado ao que quer que grave. Então, por exemplo, se você está gravando a si mesmo andando, você só pode reproduzir a si mesmo andando. Talvez um pouco mais, mas você pode ter que ter gravações de você fazendo a variedade de coisas que você normalmente faz para poder fazer o download completo.

Feira da Bretanha:

Bem, estou muito curioso para ver para onde vai o seu trabalho e foi fascinante aprender sobre todos os seus diferentes projetos. Então, muito obrigado por se juntar a nós no podcast hoje. Foi um prazer falar com você.

Geraldo Pao:

Obrigado por me receber.

Final:

Junte-se a nós na próxima vez para mais ciência Salk de ponta. No Salk, cientistas de renome mundial trabalham juntos para explorar ideias grandes e ousadas, do câncer ao mal de Alzheimer, do envelhecimento à mudança climática. Onde as Curas Começam é uma produção do Salk Institute's Office of Communications. Para saber mais sobre a pesquisa discutida hoje, visite salk.edu/podcast.