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Donald E. Ingber

Donald E. Ingber (nacido en 1956) [ cita requerida ] es un biólogo celular y bioingeniero estadounidense . Es el director fundador del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiració...

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Donald E. Ingber (nacido en 1956) [ cita requerida ] es un biólogo celular y bioingeniero estadounidense . Es el director fundador del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en la Universidad de Harvard , [1] el Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Infantil de Boston , y Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard . [2] También es miembro del Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica , la Academia Nacional de Ingeniería , la Academia Nacional de Medicina , la Academia Nacional de Inventores y la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias .

Ingber es uno de los fundadores de los campos emergentes de la ingeniería de inspiración biológica . Ha realizado contribuciones pioneras a numerosas otras disciplinas, incluidas la mecanobiología , la biología del citoesqueleto , la biología de la matriz extracelular , la señalización de integrinas , la angiogénesis tumoral , la ingeniería de tejidos , la nanobiotecnología , la biología de sistemas y la medicina traslacional . Ingber es autor de más de 470 publicaciones en revistas y libros científicos, y es inventor de más de 190 patentes que abarcan terapias contra el cáncer, ingeniería de tejidos, dispositivos médicos , sistemas de administración de fármacos , materiales biomiméticos , nanoterapias y software bioinformático .

Ingber ha sido el fundador científico de cinco empresas: Neomorphics, Inc., [3] una startup de ingeniería de tejidos que condujo a productos clínicos a través de adquisiciones posteriores (Advanced Tissue Sciences Inc.); Tensegra, Inc. (antes conocida como Molecular Geodesics, Inc.,) [4] que imprimió dispositivos médicos en 3D; y más recientemente, Emulate, Inc. , [5] que se formó para comercializar "órganos en chips" humanos que aceleran el desarrollo de fármacos, detectan toxicidades y hacen avanzar la medicina personalizada al reemplazar las pruebas con animales ; Boa Biomedical, Inc. (originalmente conocida como Opsonix, Inc.), [6] que tiene como objetivo reducir las muertes por sepsis e infecciones de la sangre al eliminar patógenos de la sangre; y FreeFlow Medical Devices, LLC, que desarrolla recubrimientos especiales para dispositivos médicos para eliminar la formación de coágulos de sangre y biopelículas en los materiales.

Educación e investigación académica

Ingber creció en East Meadow, Nueva York . [7] Recibió una licenciatura/maestría combinada en biofísica molecular y bioquímica de Yale College y Yale Graduate School of Arts and Sciences en 1977; una maestría en biología celular de Yale Graduate School of Arts and Sciences en 1981; y un doctorado/MD combinado de Yale School of Medicine y Yale Graduate School of Arts and Sciences en 1984. [ cita requerida ] En Yale, llevó a cabo una investigación de pregrado sobre reparación de ADN con Paul Howard-Flanders, [8] y sobre metástasis de cáncer con Alan Sartorelli.

Ingber trabajó en el desarrollo de terapias contra el cáncer [ cita requerida ] con Kenneth Harrap en el Royal Cancer Hospital/ Royal Marsden Hospital en Inglaterra, con el apoyo de una beca Bates Traveling Fellowship. Llevó a cabo su investigación de tesis doctoral bajo la dirección del Dr. James Jamieson en el departamento de biología celular, [9] y su comité asesor incluyó a George Palade, Elizabeth Hay y Joseph Madri. De 1984 a 1986 completó su formación como becario postdoctoral Anna Fuller [10] bajo la tutoría del Dr. Judah Folkman en el Laboratorio de Investigación Quirúrgica del Boston Children's Hospital y la Facultad de Medicina de Harvard. [11] [12]

Carrera científica

Equipo

Contribuciones significativas

Ingber presentando en PopTech 2010

Ingber es más conocido por su descubrimiento del papel que desempeñan las fuerzas mecánicas en el control del desarrollo y en la formación del cáncer, y por su aplicación de estos principios para desarrollar dispositivos médicos, nanotecnologías y terapias bioinspiradas. El trabajo científico temprano de Ingber condujo al descubrimiento de que la arquitectura de tensegridad [16] -descrita por primera vez por el arquitecto Buckminster Fuller y el escultor Kenneth Snelson- es un principio de diseño fundamental que gobierna cómo se estructuran los sistemas vivos, desde moléculas y células individuales hasta tejidos , órganos y organismos completos . [17]

El trabajo de Ingber sobre la tensegridad lo llevó a proponer que las fuerzas mecánicas juegan un papel tan importante en el control biológico como los químicos y los genes, [18] y a investigar el mecanismo molecular por el cual las células convierten las señales mecánicas en cambios en la bioquímica intracelular y la expresión genética, un proceso conocido como "mecanotransducción". [19] Ingber determinó que las células vivas utilizan la arquitectura de la tensegridad para estabilizar su forma y citoesqueleto, que las integrinas celulares funcionan como mecanosensores en la superficie celular y que la tensión del citoesqueleto (o "pre-estrés", que es central para la estabilidad de las estructuras de tensegridad) es un regulador fundamental de muchas respuestas celulares a señales mecánicas. [20] La teoría de la tensegridad de Ingber también condujo a la predicción a principios de la década de 1980 de que los cambios en la estructura y la mecánica de la matriz extracelular juegan un papel fundamental en el desarrollo de tejidos y órganos, y que la desregulación de esta forma de control del desarrollo puede promover la formación de cáncer. [21]

Las contribuciones de Ingber en la medicina traslacional incluyen el descubrimiento de uno de los primeros compuestos inhibidores de la angiogénesis (TNP-470) [22] en ingresar a ensayos clínicos para el cáncer, la creación de andamios de ingeniería de tejidos que llevaron a productos clínicos, el desarrollo de un dispositivo de limpieza de sangre similar a la diálisis para el tratamiento de infecciones del torrente sanguíneo que está avanzando hacia las pruebas clínicas, [23] [24] la creación de una nanotecnología activada mecánicamente para dirigir medicamentos anticoagulantes a sitios de oclusión vascular, [25] y el codesarrollo de un nuevo recubrimiento de superficie basado en superficies porosas infundidas con líquido resbaladizo (SLIPS) para dispositivos médicos e implantes que podrían eliminar la dependencia convencional de los medicamentos anticoagulantes que plantean riesgos de efectos secundarios potencialmente mortales. [26]

Una de sus innovaciones más recientes es la creación de modelos tridimensionales diminutos y complejos de órganos humanos vivos, conocidos como " órganos en chips " (Organ Chips), que imitan funciones complejas de órganos humanos in vitro como una forma de reemplazar potencialmente los métodos tradicionales basados ​​en animales para probar medicamentos y toxinas. [27] El primer chip de órgano humano, un chip de pulmón humano, se informó en Science en 2010. [28] Creado utilizando métodos de fabricación de microchips [ cita requerida ] , el chip de pulmón es un modelo tridimensional complejo de un pulmón respirante que incorpora células epiteliales alveolares de pulmón humano vivo interconectadas con células endoteliales dentro de canales microfluídicos fundidos en caucho de silicona, que recapitulan la estructura y función de la interfaz tejido-vasculatura del alvéolo pulmonar (sacos de aire). En 2012, Ingber y su equipo demostraron en un estudio publicado en Science Translational Medicine la capacidad de imitar una enfermedad humana compleja en el chip pulmonar (específicamente, el edema pulmonar, conocido comúnmente como “líquido en los pulmones”) y de identificar nuevas terapias utilizando este modelo. [29] Como alternativa a los estudios con animales, los chips de órganos podrían utilizarse para estudiar la seguridad y eficacia de nuevos medicamentos, acelerando la introducción de nuevos medicamentos en el mercado y reduciendo significativamente los costos de investigación. [30] Desde entonces, el grupo de Ingber ha ampliado esta tecnología para desarrollar otros órganos modelo, incluidos el intestino, [31] el riñón, [32] la médula ósea, [33] la barrera hematoencefálica [34] y el hígado. En 2012, el equipo de Ingber recibió un contrato de DARPA para unir múltiples chips de órganos para construir un cuerpo humano automatizado en chips que recapitulará la fisiología de todo el cuerpo. [35] Este sistema podría utilizarse en combinación con modelos computacionales para evaluar rápidamente las respuestas a nuevos fármacos candidatos, proporcionando información crítica sobre su seguridad, eficacia y farmacocinética. [36]

Otras nuevas tecnologías del laboratorio de Ingber incluyen el desarrollo de una alternativa plástica completamente biodegradable inspirada en el material de la cutícula natural que se encuentra en los caparazones de los camarones y los exoesqueletos de los insectos, conocida como "Shrilk"; [37] un nanoterapéutico activado mecánicamente que dirige selectivamente los medicamentos trombolíticos a los sitios de oclusión vascular mientras minimiza el sangrado no deseado; [38] una terapia con nanopartículas de ARNi que previene la progresión del cáncer de mama; [39] un dispositivo de sepsis similar a la diálisis que limpia la sangre de todos los patógenos infecciosos, hongos y toxinas sin requerir identificación previa; [40] un recubrimiento de superficie para materiales y dispositivos médicos que previene la formación de coágulos y la acumulación de bacterias que reduce la necesidad de usar medicamentos anticoagulantes convencionales que con frecuencia resultan en efectos secundarios potencialmente mortales, [26] y un enfoque computacional para diagnósticos y terapias que incorpora software de animación y modelado molecular para desarrollar y probar virtualmente medicamentos potenciales diseñados para encajar con precisión en las estructuras moleculares de sus objetivos. [41]

Liderazgo y servicio público

Anteriormente en su carrera, Ingber ayudó a tender puentes entre la Universidad de Harvard, sus hospitales afiliados y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) a través de su participación en el Centro para la Integración en Medicina y Tecnología Innovadora, la División de Ciencias de la Salud y Tecnología Harvard-MIT y el Centro de Cáncer Dana-Farber /Harvard [ cita requerida ] . También ha sido miembro [ cita requerida ] del Centro de Sistemas a Nanoescala y del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales de Harvard, así como del Centro de Bioingeniería del MIT.

En 2009, Ingber fue nombrado director fundador [ cita requerida ] del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard, que se puso en marcha con una donación de 125 millones de dólares (que en ese momento fue la donación filantrópica más grande en la historia de Harvard) del multimillonario suizo Hansjörg Wyss . El Instituto Wyss se fundó para permitir la investigación de alto riesgo y la innovación disruptiva, y para catalizar el campo de la ingeniería de inspiración biológica en el que los principios de diseño biológico recientemente descubiertos se aprovechan para desarrollar nuevas innovaciones de ingeniería en forma de materiales y dispositivos bioinspirados para la medicina, la industria y el medio ambiente. [42] El Instituto es una asociación [ cita requerida ] entre la Universidad de Harvard, sus principales hospitales afiliados ( Beth Israel Deaconess Medical Center , Brigham and Women's Hospital , Boston Children's Hospital , Dana Farber Cancer Institute , Massachusetts General Hospital , Spaulding Rehabilitation Hospital ), la Universidad de Boston , el Instituto Tecnológico de Massachusetts , la Universidad Tufts , la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts , la Charité - Universitätsmedizin Berlin y la Universidad de Zúrich .

Ingber es miembro de la Academia Nacional de Medicina , la Academia Nacional de Inventores , el Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica y la Academia Americana de las Artes y las Ciencias [ cita requerida ] . Se desempeñó como miembro de la Junta de Estudios Espaciales [43] del Consejo Nacional de Investigación de los EE. UU. (NRC), que asesora a la Academia Nacional de Ciencias , la Academia Nacional de Ingeniería y el Instituto Nacional de Medicina , y presidió su Comité de Biología y Medicina Espacial. Ha sido revisor externo de múltiples informes del NRC, incluidos "Plan para la Estación Espacial Internacional", "Investigación futura en biotecnología en la Estación Espacial Internacional", [44] "Evaluación de direcciones en microgravedad e investigación en ciencias físicas en la NASA", [45] y "El contexto astrofísico de la vida". [46]

Ingber también ha trabajado como consultor [ cita requerida ] para numerosas empresas de las industrias farmacéutica, biotecnológica y cosmética, entre las que se incluyen Merck, Roche, Astrazeneca, Biogen, Chanel y L'Oreal, entre otras. Actualmente preside [ cita requerida ] los Consejos Asesores Científicos de Emulate, Inc. y Boa Biomedical, Inc.

Es miembro del consejo asesor de Biología Integrativa . [47]

Premios

Ingber ha recibido numerosos premios y distinciones, entre ellos:

  • 2021: Elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por sus contribuciones interdisciplinarias a la mecanobiología y la ingeniería de microsistemas, y por su liderazgo en ingeniería de inspiración biológica. [48]
  • 2018: Nombrado en la lista de investigadores altamente citados 2006-2016 por Clarivate Analytics. [49]
  • 2017: Premio Fundador de la Sociedad Biofísica. [50]
  • 2016: Elegido miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , y recibió el Premio Shu Chien de la Sociedad de Ingeniería Biomédica , [51] el Premio Pioneer de la Universidad de Pittsburgh, [52] y el Premio de Conferencia Max Tishler de la Universidad Tufts. [53]
  • 2015: Elegido miembro de la Academia Nacional de Inventores , ganó los premios de Diseño de Producto y Mejor Diseño del Año del Museo de Diseño de Londres por Órganos en Chips y fue nombrado Pensador Global Líder de 2015 por la Revista Foreign Policy. [54]
  • 2014: Pronunció el discurso de Graeme Clark en Melbourne, Australia, ante una audiencia de más de 1400 personas. [55] [56]
  • 2013: Recibió el Premio NC3Rs 3Rs del Centro Nacional para el Reemplazo, Refinamiento y Reducción de Animales en Investigación (NC3Rs) del Reino Unido, [57] y fue nombrado miembro honorario de la Sociedad de Toxicología por su trabajo en órganos en chips. [58]
  • 2012: Elegido para el Instituto Nacional de Medicina (anteriormente Instituto de Medicina) de las Academias Nacionales de Estados Unidos, [59] uno de los más altos honores en el campo de la medicina en los Estados Unidos, y ganó el Premio Mundial de Tecnología en la categoría de biotecnología. [60]
  • 2011: Fue incluido en el Colegio de Miembros del Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica [61] y recibió la Medalla Holst. [62]
  • 2010: Recibió el Premio a la trayectoria de la Sociedad de Biología In Vitro [63] y el Premio Rous-Whipple de la Sociedad Estadounidense de Patología Investigativa. [64]
  • 2009: Recibió el Premio Pritzker de la Sociedad de Ingeniería Biomédica. [65]
  • 2009–2014: Recibió un premio a la innovadora lucha contra el cáncer de mama [ cita requerida ] del Departamento de Defensa.
  • 2005: Recibió la Medalla Talbot [ cita requerida ] en Mecánica Teórica y Aplicada de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
  • 2002: Nombrado en la lista de Esquire [ cita requerida ] de los "Mejores y más brillantes" del mundo.
  • De 1991 a 1996: Ganador del premio de investigación de la facultad de la Sociedad Estadounidense del Cáncer. [66]

Ingber también ha sido incluido en varias listas de Quién es Quién por sus diversas contribuciones, entre ellas: Ciencia e ingeniería (1991), Estados Unidos (1994), El mundo (1997), Medicina y atención médica (1999), Líderes empresariales y profesionales: edición de honores (2007), y fue honrado con el premio Albert Nelson Marquis Lifetime Achievement Award en 2018. [67]

Exposiciones de arte y diseño

Ingber colabora a nivel internacional con artistas, arquitectos y diseñadores, así como con científicos, médicos, ingenieros y el público en general. Algunos ejemplos de su participación en la comunidad del arte y el diseño son:

  • 2019: Curador invitado [ cita requerida ] de la Exposición Bio-Futurismo y colaborador de la Exposición Trienal en el Cooper-Hewitt Smithsonian Design Museum, Nueva York; Organ Chips se exhibió en el Barbican Centre de Londres y el Pompidou Centre de París.
  • 2018: Se exhiben chips de órganos [ cita requerida ] en la Exposición de Biodiseño en la Escuela de Diseño de Rhode Island, Providence, RI.
  • 2017: Coprodujo el cortometraje “The Beginning” [68] para entretener y educar al público sobre la biología molecular hasta la escala atómica de precisión.
  • 2016: Modelos de tensegridad celular, chips de órganos y Shrilk se exhibieron en el Museo Martin Gropius-Bau, Berlín; chips de órganos se exhibieron en el Museo de Diseño Holon, Israel y el Centro Rey Abdulaziz para la Cultura Mundial, Arabia Saudita [ cita requerida ] .
  • 2015: Prototipo de biobazo artificial exhibido en el Museo Nacional de Salud y Medicina (NMHM); Organ Chips exhibido en el Museo de Arte Moderno (MoMA) en Nueva York, exhibido en Le Laboratoire Cambridge en Cambridge, Massachusetts, y nombrado ganador del Premio de Diseño del Año por el Museo de Diseño en Londres; [69] Shrilk exhibido en el Museo Booth de Historia Natural en Brighton, Reino Unido.
  • 2015: Órganos humanos en chips exhibidos en el Museo de Arte Moderno (MoMA) de Nueva York; exhibidos en Le Laboratoire Cambridge en Cambridge, Massachusetts; y seleccionados como finalistas por el Museo de Diseño de Londres para el Premio de Diseño del Año [ cita requerida ] .
  • 2011: Human Lung-on-a-Chip fue seleccionado como finalista del premio INDEX Design for Life y se incluyó en la exposición INDEX: Award 2011 en Copenhague [ cita requerida ] .
  • 2010: Exposición multimedia sobre tensegridad en Le Laboratoire de París; presentación de una conferencia sobre tensegridad y nanobiotecnología en el Museo de Ciencias de Boston [ cita requerida ] .
  • 2005: Multimedia de Tensegridad exhibida en la conferencia "Imagen y Significado" en el Centro Getty en Los Ángeles [ cita requerida ] .
  • 2002: Presentación de una conferencia [ cita requerida ] sobre tensegridad y diseño biológico en el Museo de Ciencias de Boston.
  • 2001: Conferencia sobre tensegridad presentada en la conferencia "Imagen y significado" en el MIT en Cambridge, Massachusetts; presentación multimedia sobre tensegridad incluida en la exposición "Sobre crecimiento y forma" en el Museo Textil de Canadá en Toronto [ cita requerida ] .

Referencias

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  • Página web de Donald Ingber en el sitio web del Instituto Wyss
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