Lorsqu’Albert E. Almada PhD ’13 se lance dans un nouveau projet, il considère toujours deux critères qui lui ont été inculqués lors de ses années d’étudiant diplômé au Département de biologie du MIT.
“Si vous voulez faire une grande découverte, vous devez l’aborder sous un angle unique, un angle unique”, explique Almada. « Vous devez également être prêt à plonger dans l’inconnu et à aller à la pointe de votre domaine. »
Cela n’est pas sans défis, mais avec un esprit d’innovation, dit Almada, on peut trouver des moyens d’appliquer des technologies et des approches à un nouveau domaine de recherche pour lequel il n’existe pas encore de feuille de route.
Maintenant professeur adjoint de chirurgie orthopédique, de biologie des cellules souches et de médecine régénérative à la Keck School of Medicine de l’Université de Californie du Sud (USC), Almada étudie les mécanismes de la façon dont les cellules souches reconstruisent les tissus après un traumatisme et comment les principes des cellules souches sont dérégulés et entraînent des conditions telles que les maladies dégénératives. la maladie et le vieillissement, en explorant ces sujets à travers une lentille évolutive.
Il tente également de résoudre un mystère qui intrigue les scientifiques depuis des siècles : pourquoi certaines espèces de vertébrés comme les poissons, les salamandres et les lézards peuvent-elles régénérer des parties entières de leur corps, alors que les mammifères ne le peuvent pas ? Le laboratoire d’Almada à l’USC aborde ces questions critiques dans le système musculo-squelettique.
La fascination d’Almada pour le développement et la régénération musculaire remonte à son enfance dans le sud de la Californie. Le frère d’Almada souffrait d’une maladie musculaire dégénérative appelée Dystrophie musculaire de Duchenne – et, tandis qu’Almada devenait de plus en plus fort, son frère devenait de plus en plus faible. L’été dernier, le frère d’Almada a malheureusement perdu son combat contre sa maladie à l’âge de 41 ans.
« C’est en observant l’évolution de sa maladie au cours de ces premières années que m’a incité à devenir scientifique », se souvient Almada. « Parfois, la science peut être personnelle. »
Almada est allé à l’Université de Californie à Irvine pour obtenir son diplôme de premier cycle, avec spécialisation en sciences biologiques. Durant ses étés, il participait au Programme de recherche de premier cycle (URP) au Laboratoire de Cold Spring Harbor et le programme de recherche d’été-Bio du MIT (maintenant le programme de recherche d’été en biologie de Bernard S. et Sophie G. Gould du MIT, BSG-PDSF-Bio), où il a constaté la passion, la rigueur et le dynamisme qui ont solidifié son désir de poursuivre un doctorat.
Malgré son intérêt pour les applications cliniques, les muscles squelettiques et la biologie régénérative, Almada a été attiré par le Département de biologie au MITqui se concentre sur la recherche fondamentale fondamentale.
“J’étais prêt à parier que tout se résumait à la compréhension des processus cellulaires de base, des problèmes qui surviennent dans la cellule et de la façon dont elle interagit avec son environnement”, dit-il. “Le programme de biologie du MIT m’a vraiment aidé à définir une identité et m’a donné un modèle sur la façon d’aborder les problèmes cliniques d’un point de vue moléculaire.”
Le travail de thèse de doctorat d’Almada reposait sur une découverte curieuse selon laquelle Philippe Sharp, professeur émérite de l’Institut, professeur émérite de biologie et professeur intra-muros à l’Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer, avait déclaré en 2007 que la transcription, le processus de copie de l’ADN dans une molécule messagère appelée ARN, peut se produire dans les deux sens au niveau des promoteurs de gènes. . Dans un sens, on a compris depuis longtemps que l’ARNm entièrement formé était transcrit et pouvait être utilisé comme modèle pour fabriquer une protéine. La transcription observée par Sharp, dans la direction opposée, aboutit à un ARN très court qui n’est pas utilisé comme modèle de produit génique.
Le projet d’Almada a exploré ce que sont ces courtes molécules d’ARN – leur structure et leur séquence, et pourquoi elles ne sont pas produites de la même manière que l’ARN messager codant. Dans deux articles publiés dans PNAS et Nature, Almada et ses collègues ont découvert qu’un équilibre entre les signaux d’épissage et de terminaison de transcription contrôle la longueur d’un ARN. Cette découverte a des implications plus larges car des ARN toxiques sont produits et peuvent s’accumuler dans plusieurs maladies dégénératives ; être capable de séparer ou de raccourcir les ARN pour éliminer les segments nocifs pourrait être un traitement thérapeutique potentiel.
« Cette expérience m’a convaincu que si je veux faire de grandes découvertes, je dois me concentrer sur la science fondamentale », dit-il. “Cela m’a également donné la certitude que si je peux réussir au MIT, je peux réussir à peu près n’importe où et dans n’importe quel domaine de la biologie.”
À l’époque où Almada étudiait aux études supérieures, la reprogrammation des facteurs de transcription suscitait beaucoup d’enthousiasme. Les facteurs de transcription sont les protéines responsables de l’activation des gènes essentiels qui indiquent à une cellule quoi être et comment se comporter ; un sous-ensemble d’entre eux peut même théoriquement transformer un type de cellule en un autre.
Almada a commencé à se demander si un ensemble spécialisé de facteurs de transcription demandait aux cellules souches de reconstruire les tissus après un traumatisme. Après le MIT, Almada a occupé un poste postdoctoral dans le laboratoire de Amy Parisleader en biologie des cellules souches musculaires à l’Université Harvard, pour se plonger dans ce problème.
Dans de nombreux tissus de notre corps, une population de cellules souches existe généralement dans un état inactif et sans division appelé quiescence. Une fois activées, ces cellules souches interagissent avec leur environnement, détectent les signaux de dommages et activent des programmes de prolifération et de différenciation, ainsi que d’auto-renouvellement, ce qui est essentiel au maintien d’un pool de cellules souches dans les tissus.
L’un des plus grands mystères dans le domaine de la biologie régénérative est la manière dont les cellules souches passent de la dormance à cet état activé et hautement régénérateur. La capacité du corps à activer les cellules souches, y compris celles du système musculaire squelettique, diminue avec l’âge et est souvent dérégulée dans les maladies dégénératives – des maladies comme celle dont souffrait le frère d’Almada.
Dans une étude Almada Publié dans Rapports de cellules il y a plusieurs années, il a identifié une famille de facteurs de transcription qui travaillent ensemble pour activer un programme génétique régénérateur critique quelques heures après un traumatisme musculaire. Ce programme sort les cellules souches musculaires de leur inactivité et accélère la guérison.
“Maintenant, mon laboratoire étudie ce programme régénérateur et son dérégulation potentielle dans le vieillissement et les maladies musculaires dégénératives à l’aide de modèles murins et humains”, explique Almada. “Nous établissons également des parallèles avec des espèces super curatives comme les salamandres et les lézards.”
Récemment, Almada a travaillé sur la caractérisation des propriétés moléculaires et fonctionnelles des cellules souches chez les lézards, en tentant de comprendre en quoi les gènes et les voies diffèrent de ceux des cellules souches de mammifères. Les lézards peuvent régénérer d’énormes quantités de muscles squelettiques à partir de zéro – imaginez si le tissu musculaire humain pouvait repousser aussi facilement que la queue d’un lézard. Il étudie également si la queue est unique ou si les cellules souches d’autres tissus des lézards peuvent se régénérer plus rapidement et mieux que la queue, en comparant des blessures analogues dans un modèle de souris.
“C’est un bon exemple d’approche d’un problème sous un nouvel angle : nous pensons que nous allons découvrir une nouvelle biologie chez les lézards que nous pouvons utiliser pour améliorer la croissance des muscles squelettiques des populations humaines vulnérables, y compris celles qui souffrent de troubles musculaires mortels, » dit Almada.
En seulement trois ans après avoir débuté son poste de professeur à l’USC, son travail et son approche ont déjà été reconnus dans le monde universitaire, avec des prix décernés par la Fondation Baxter et la Fondation Glenn/American Federation of Aging Research. Il a également reçu son premier prix RO1 des National Institutes of Health avec un financement de près de 3 millions de dollars. Almada et sa première étudiante diplômée, Alma Zuniga Munoz, ont également reçu le prix Bourse HHMI Gilliam l’été dernier. Zuniga Muñoz est le premier à être reconnu avec ce prix à l’USC ; les boursiers, des paires d’étudiants et de conseillers, sont sélectionnés dans le but de préparer les étudiants issus de groupes sous-représentés à des rôles de leadership dans le domaine scientifique.
Almada lui-même est un Américain d’origine mexicaine de deuxième génération et a été impliqué dans le mentorat et la formation tout au long de sa carrière universitaire. Il a été tuteur résident diplômé pour la Spanish House au MIT et est actuellement président du comité sur la diversité, l’équité et l’inclusion du département de biologie des cellules souches et de médecine régénérative de l’USC ; plus de la moitié des membres de son laboratoire s’identifient comme membres de la communauté hispanique.
« L’accent doit être mis sur le développement de bons scientifiques », déclare Almada. « J’ai appris de mes anciens mentors en recherche l’importance de donner la priorité aux besoins de vos étudiants et de fournir un environnement favorable permettant à chacun d’exceller, peu importe où il commence. »
En tant que mentor et chercheur, Almada sait qu’aucune question ni aucun défi n’est interdit – des fondations qu’il a bâties à Cambridge, où ses études supérieures visaient à lui apprendre à penser, pas seulement à agir.
«Creuser profondément dans la science, c’est ce que le MIT m’a appris», dit-il. «Je mets désormais toutes mes connaissances en biologie moléculaire au service de questions translationnelles qui, je l’espère, bénéficieront à la santé et à la longévité humaines.»
