Denis Wirtz es vicerrector de investigación y profesor de ciencias de la ingeniería Theophilus Halley Smoot en la Universidad Johns Hopkins . Es experto en los mecanismos moleculares y biofísicos de la motilidad y adhesión celular y la dinámica nuclear en la salud y la enfermedad. [1]
Wirtz fue el primero en establecer cómo un entorno tridimensional afecta fundamentalmente la forma en que las células cancerosas migran, proporcionando más información biológica y médicamente relevante que los estudios 2D. [2] También fue pionero en la técnica de microrreología de seguimiento de partículas para investigar las propiedades reológicas de fluidos complejos y células y tejidos vivos. Es profesor en los Departamentos de Ingeniería Química e Ingeniería Biomolecular y Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería Whiting , y en los Departamentos de Oncología y Patología en la Escuela de Medicina Johns Hopkins . [3]
Wirtz fue nombrado vicerrector de investigación en febrero de 2014, a cargo de dirigir la empresa de investigación de $ 2.240 millones de la universidad, [4] [5] implementar el cumplimiento de la investigación institucional, expandir el desarrollo de la investigación, [6] y producir y administrar iniciativas de investigación entre divisiones, tales como el programa Johns Hopkins Catalyst and Discovery Awards, [7] [8] el programa President's Frontier Award, [9] y las Cátedras Distinguidas Bloomberg , [10] que fueron establecidas como parte de una donación de $ 350 millones por Michael Bloomberg . [11] [12] [13]
Biografía
Wirtz nació en el municipio de Ixelles de Bruselas , Bélgica . Habla inglés y francés con fluidez y se convirtió en ciudadano estadounidense en 2007. Wirtz obtuvo una licenciatura en ingeniería física en la Ecole Polytechnique de la Université libre de Bruxelles en 1988.
Con una beca Hoover de la Fundación Educativa Belga Estadounidense (BAEF), [14] obtuvo una maestría y un doctorado en ingeniería química de la Universidad de Stanford , trabajando en física de polímeros . Luego se le concedió una beca a través del programa de Capital Humano y Movilidad de la Unión Europea para realizar una investigación postdoctoral en la Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles (ESPCI) en París, Francia. [15]
Wirtz se unió a la facultad del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad Johns Hopkins en 1994 y fue ascendido al rango de profesor titular en 2003. En 2009, fue seleccionado para ser el Profesor de Ciencias de la Ingeniería Theophilus Halley Smoot [16] con nombramientos secundarios en los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales, [17] Patología y Oncología, donde colabora con colegas investigadores en el Centro Integral de Cáncer Sidney Kimmel . [18] [19]
Tras su nombramiento como profesor de ingeniería física Theophilius Halley Smoot, [20] [21] el Dr. Nicholas Jones, ex decano de la Escuela de Ingeniería Whiting , declaró
"A lo largo de su tiempo en Johns Hopkins, Denis se ha distinguido como un erudito y profesor sobresaliente. Además, el papel de Denis como catalizador de la investigación interdisciplinaria y la colaboración en la universidad ha demostrado ser extremadamente eficaz, tanto en términos de la investigación que realiza como de la El apoyo que ha atraído a lo largo de los años. Estoy seguro de que su investigación actual sobre la base física de la adhesión y desadhesión celular será fundamental para nuestra comprensión de la metástasis del cáncer y permitirá avances importantes en el diagnóstico y tratamiento del cáncer en los Estados Unidos. los próximos años." [22]
En febrero de 2014, Wirtz fue nombrado vicerrector de investigación en Johns Hopkins. Al anunciar el nombramiento de Wirtz, el preboste Robert C. Lieberman declaró:
"Como es obvio para todos los que lo conocen, Denis es un miembro de la facultad extremadamente productivo y consumado y un colega maravilloso. Esos rasgos servirán tanto a Denis como a la universidad mientras trabaja conmigo para apoyar importantes proyectos de investigación multidisciplinarios, incluidas las iniciativas estratégicas identificadas. en la campaña, las Cátedras Distinguidas de Bloomberg y propuestas multidivisionales en respuesta a RFA (solicitudes de postulaciones) ". [23]
Vicerrector
En su papel como vicerrector de investigación, Wirtz ha reclutado a casi dos docenas de profesores para unirse a la Universidad Johns Hopkins como profesores distinguidos de Bloomberg , [24] gestionó el año inaugural de los premios Catalyst y Discovery, [25] [26] [27] y los dos primeros premios President's Frontier Awards. [28] Ha ampliado los esfuerzos de desarrollo de la investigación de la universidad, creando un resumen semanal de oportunidades limitadas de presentación, [29] una lista de más de 175 oportunidades de financiamiento para investigadores postdoctorales, [30] una lista de más de 330 oportunidades de financiamiento para la carrera temprana profesores, [31] y resúmenes mensuales consolidados de oportunidades de financiamiento interno en la institución. [32] También consolidó varias oficinas de administración de investigación en un equipo central de administración de investigación, la Administración de Investigación de la Universidad Johns Hopkins. [33] Como director de Iniciativas de firma de la universidad, ha supervisado el lanzamiento de dos nuevas iniciativas de firma sobre big data , dirigidas por Alex Szalay , [34] y estudios espaciales, Space @ Hopkins, dirigido por Charles L. Bennett . [35] Estos son además de la Iniciativa de Ciudades del Siglo XXI de Kathryn Edin , el Instituto de Ciencia del Aprendizaje de Barbara Landau , la Iniciativa de Salud Individualizada de Scott Zeger y la Iniciativa Firma de Salud Global de David Peters. [36]
Wirtz también dirige las Johns Hopkins Ciencias-Oncología físicas Center (ESCP), [37] , que es parte de una red de doce centros en los Estados Unidos financiados por los Institutos Nacionales de la Salud ‘s Instituto Nacional del Cáncer de vincular las ciencias físicas con el estudio del cáncer . [38] Cuando se estableció el centro con una subvención de 14,8 millones de dólares en 2009, Wirtz declaró:
"Durante demasiado tiempo, no se ha dejado suficiente espacio para conceptos no convencionales y no biológicos tomados de la física y la ingeniería modernas para abordar esta enfermedad. Es hora de traer a la mesa ideas basadas en principios de ingeniería química y biomolecular para desarrollar nuevas terapias y herramientas de diagnóstico. . [El Instituto Nacional del Cáncer ] nos ha proporcionado una financiación importante para que un centro estudie todos los pasos de la cascada metastásica ". [39]
El PSOC es parte del Instituto Johns Hopkins de NanoBioTechnology (INBT), que Wirtz cofundó y actúa como director asociado. INBT se lanzó en 2006 para "promover la investigación multidisciplinaria en la interfaz de la nanotecnología y la medicina ". [40] Con más de 250 miembros de la facultad afiliados de las escuelas de Ingeniería , Artes y Ciencias , Medicina y Salud Pública de Johns Hopkins y científicos del Laboratorio de Física Aplicada , el instituto cuenta con varias subvenciones del centro y numerosos centros de educación, capacitación y programas de divulgación. INBT cuenta con Becton Dickinson , MedImmune , Northrop Grumman , Secant Medical y Under Armour entre sus socios corporativos, y Wirtz se ha desempeñado anteriormente como socio de Nikon en ciencia desde 2008. [41]
Wirtz es el IP de un sitio de Experiencias de investigación de la Fundación Nacional de Ciencias para estudiantes universitarios (REU) en el programa de Nanotecnología para la Biología y la Bioingeniería. [42] [43] Wirtz también fundó el Centro Johns Hopkins de Patología Digital que reúne a patólogos , cirujanos, oncólogos e ingenieros para desarrollar una nueva tecnología unicelular que mejore los enfoques terapéuticos, de diagnóstico y de pronóstico de las enfermedades humanas , incluido el cáncer . enfermedad pulmonar obstructiva (EPOC) y fragilidad en el envejecimiento . [44] Codirige el Centro de Capacitación en Nanotecnología del Cáncer, [45] otra entidad financiada por el Instituto Nacional del Cáncer . De 2005 a 2012, también dirigió un programa interdisciplinario de capacitación en investigación para graduados financiado por el Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) en nanotecnología para biología y medicina . El programa tenía como objetivo producir investigadores capaces de crear nuevas partículas y materiales para ser utilizados en la detección, tratamiento, prevención y cura de enfermedades humanas . Reclutó a estudiantes de bioquímica , química, física, biología e ingeniería , mientras hacía un esfuerzo especial para incluir a las minorías subrepresentadas en la ciencia. [46]
Premios y distinciones
Wirtz fue elegido miembro del Instituto Americano de Ingeniería Médica y Biológica en 2006 por "importantes contribuciones en mecánica celular molecular y el desarrollo de métodos de seguimiento de partículas para biología celular y molecular". [47] En 2009, fue elegido miembro de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en 2009 "por sus contribuciones a la micromecánica celular y la adhesión celular y por el desarrollo y la aplicación de métodos de seguimiento de partículas para probar las propiedades micromecánicas de las células vivas en condiciones normales condiciones y estado de la enfermedad ". [48] [49] Wirtz fue elegido miembro de la American Physical Society en 2010 por "sus contribuciones fundamentales a la comprensión de las funciones celulares básicas a través del desarrollo y la aplicación de nuevos métodos biofísicos basados en la mecánica estadística y la física de polímeros". [50] En 2011, fue elegido miembro de la Fundación Educativa Belga Estadounidense (BAEF). [51]
Wirtz también es miembro del Instituto Estadounidense de Ingenieros Químicos [52] Sociedad Biofísica, Sociedad Estadounidense de Microbiología, Sociedad Estadounidense de Biología Celular , Sociedad Estadounidense de Microbiología y Sociedad de Reología .
Wirtz recibió en 1996 el premio CAREER de la National Science Foundation por: “Un programa de investigación y enseñanza en dinámica de fluidos complejos”. [53] En 1997, recibió el Premio de Ingeniería Biomédica de la Fundación Whitaker . [54] [55] En colaboración con Benjamin Shapiro, Elisabeth Smela y Pamela Ann Abshire, Wirtz fue galardonado con el premio Invención de Ciencias Físicas del Año 2004 por la Oficina de Comercialización de Tecnología de la Universidad de Maryland . El equipo inventó una detección de patógenos basada en sensores celulares que permitirá la "detección selectiva de patógenos mediante la explotación de la maquinaria de señalización de las células vivas". [56]
Desde 2008, ha sido el editor en jefe de Cell Health and the Cytoskeleton . [57] Es miembro de los consejos editoriales de informes científicos , adhesión y migración celular , [58] World Journal of Biological Chemistry , [59] y TECHNOLOGY . [60] Wirtz trabajó anteriormente en los consejos editoriales de Physical Biology , Journal of the Royal Society Interface Focus , Biophysical Journal , [61] Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine , como editor ad hoc de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. de los Estados Unidos de América , como editor invitado de un número especial de Physical Biology sobre oncología física, [62] y como editor de la sección de Biofísica Celular de Comprehensive Biphysics . [63] [64] Wirtz también se desempeñó como asesor experto del panel de estudio de la Evaluación internacional de los avances de las ciencias físicas y la ingeniería en las ciencias de la vida y la oncología (APHELION), que fue encargado por el Instituto Nacional del Cáncer y la Fundación Nacional de Ciencias para para "determinar el estado y las tendencias de la aplicación de las ciencias físicas y los principios de la ingeniería a la investigación y el desarrollo de la oncología en los principales laboratorios y organizaciones de Europa a través de un proceso de revisión por pares in situ". [sesenta y cinco]
Las charlas plenarias recientes incluyen: 4º Congreso Global de ASME 2015 sobre Nanoingeniería para Medicina y Biología; [66] [67] 2015 Taller de Mecánica Celular, Morfogénesis y Formación de Patrones, Instituto Isaac Newton de la Universidad de Cambridge ; [68] Reunión y exhibición de otoño de MRS 2015; [69] Reunión anual de 2015 de la Sociedad Americana de Biología Celular Biología Celular; [70] Seminario sobre el cáncer Longrifles 2014, Escuela de Medicina Johns Hopkins ; [71] y Simposio IUTAM de 2014 sobre Mecánica de Materiales Activos Blandos; 2013 Conferencia anual del Centro de Neurociencia y Biología Celular (CNC) en Coimbra, Portugal; [72] Conferencista distinguido en el Centro de Capacitación en Nanotecnología del Cáncer de la Universidad de Kentucky . [73]
En 2019, fuimos elegidos como miembro extranjero de la Real Academia de Medicina de Bélgica (ARMB) . [74]
Investigar
Al unir los campos de la ingeniería química, la oncología, la patología, la biofísica y la ciencia de los materiales, la investigación de Wirtz se centra en las propiedades biofísicas de las células sanas y enfermas, incluidas las interacciones entre las células adyacentes y el papel de la arquitectura celular en la forma nuclear y la expresión génica . [75] Sus intereses de investigación incluyen biofísica celular, envejecimiento, microambiente tumoral, patología digital, capa de actina, manipulación de una sola molécula, tráfico de partículas intracelulares, desarrollo de instrumentos, ingeniería de tejidos y nanotecnología en biología y medicina. [76] Ha realizado importantes contribuciones a los mecanismos moleculares y biofísicos de la motilidad y adhesión celular y la dinámica nuclear en la salud y la enfermedad, y fue pionero en el método de microrreología de seguimiento de partículas para investigar las propiedades reológicas de fluidos complejos y células y tejidos vivos. [77]
Wirtz posee actualmente varias patentes sobre su trabajo. [78]
- Migración de células 2D frente a 3D
El laboratorio de Wirtz identificó diferencias fundamentales entre la migración 2D convencional y la migración 3D más fisiológicamente relevante en las células cancerosas , creando una nueva comprensión del microambiente del tumor y la metástasis . En particular, encontraron que el núcleo , las moléculas de adhesión focal , la lámina , los complejos LINC y la metaloproteinasa de la matriz (MMP) desempeñan un papel central en la migración 3D (migración en matrices 3D ricas en colágeno ) que no se predice ni se extrapola de la mejor caso 2D conocido (uso de una placa de Petri ). Publicaciones de apoyo:
- 2009, B. Wildt, D. Wirtz y PC Searson, Liberación subcelular programada para estudiar la dinámica del desprendimiento celular , en: Nature Methods . Vol. 6; 211–213.
- 2010, SI Fraley, Y. Feng, DH Kim, A. Celedon, GD Longmore y D. Wirtz, El papel distintivo de las proteínas de adhesión focal en la motilidad celular tridimensional , en: Nature Cell Biology . Vol. 12; 598–604.
- 2011, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, PC Searson, La física del cáncer : el papel de las interacciones físicas y las fuerzas mecánicas en la metástasis , en: Nature Reviews Cancer . Vol. 11; 512–522.
- 2012, SI Fraley, Y. Feng, A. Giri, GD Longmore y D Wirtz, Controles dimensionales y temporales de la migración celular tridimensional por Zyxin y socios vinculantes , en: Nature Communications . Vol. 3; 719.
- 2013, K. Konstantopoulos, P.-H. Wu y D. Wirtz, Control dimensional de la migración de células cancerosas , en: Biophysical Journal . Vol. 104, nº 2; 279–280.
- 2014, DM Gilkes, L.Xiang, SJ Lee, ME Hubbi, P. Chaturvedi, D. Wirtz y GL Semenza, Los factores inducibles por hipoxia median la expresión coordinada de RhoA-ROCK1 y la señalización en células de cáncer de mama , en: PNAS . Vol. 111; E384-E393.
- 2014, PH Wu, A. Giri, SX Sun, D. Wirtz, La migración celular tridimensional no sigue un camino aleatorio , en: PNAS . Vol. 111, nº 11; 3949–3954.
- 2015, P.-H. Wu, A. Giri y D. Wirtz, Análisis estadístico de la migración celular en 3D utilizando el modelo de caminata aleatoria persistente anisotrópica , en: Nature Protocols . Vol. 10; 517–527.
- Mecánica celular y nuclear
Wirtz desarrolló herramientas y conceptos novedosos para estudiar el papel del núcleo y las conexiones nucleares con el citoesqueleto y las funciones clave de la célula , incluida la migración y adhesión celular 2D y 3D , la mecanosensación y la mecanotransducción. En particular, identificó los complejos LINC y el llamado casquete de actina perinuclear como mediadores clave de la señalización física entre el citoplasma y el interior nuclear . Más recientemente, descubrió que la lámina nuclear de las células adherentes está polarizada a través de la capa de actina, que a su vez polariza las formas hiperacetiladas de histonas en el núcleo . Publicaciones de apoyo:
- 2009, SB Khatau, CM Hale, PJ Stewart-Hutchison, MS Patel, CL Stewart, PC Searson, D. Hodzic y D. Wirtz, Un casquete de actina perinuclear regula la forma nuclear , en: PNAS . Vol. 107; 19017-19022.
- 2013, DH Kim, AB Chambliss y D. Wirtz, El papel multifacético de la capa de actina en la mecanosensación y mecanotransducción celular , en: Materia blanda . Vol. 9; 5516–5523.
- 2013, AB Chambliss, SB Khatau, P.-H. Wu, N. Erdenberger, DK Robinson, D. Hodzic, GD Longmore y D. Wirtz, El casquete de actina anclado en LINC conecta el medio extracelular con el núcleo para la mecanotransducción ultrarrápida , en: Scientific Reports . Vol. 3; 1087–1095.
- 2013, SB Khatau, RJ Bloom, S. Bajpai, D. Razafsky, S. Zang, A. Giri, P.-H. Wu, J. Marchand, A. Celedon, CM Hale, SX Sun, D. Hodzic y D. Wirtz, Los distintos roles de las conexiones núcleo y núcleo-citoesqueleto en la migración celular tridimensional , en: Scientific Reports . Vol. 2; 488–499.
- 2014, DH Kim, S. Cho y D. Wirtz, Estrecho acoplamiento entre el núcleo y la migración celular a través del casquete de actina perinuclear , en: Journal of Cell Science . Vol. 127; 2528-2541.
- 2014, D. Razafsky, D. Wirtz y D. Hodzic, Envoltura nuclear en posicionamiento nuclear y migración celular , en: Avances en Medicina y Biología Experimentales . Vol. 773; 471–490.
- 2015, DH Kim y D. Wirtz, La tensión citoesquelética induce la arquitectura polarizada 3D del núcleo , en: Biomateriales . Vol. 48; 161-172.
- Nanomecánica de adhesión de una sola molécula
Utilizando espectroscopia de fuerza de una sola molécula , su laboratorio mostró cómo las moléculas intracelulares como la a-catenina y la b-catenina modulan la adhesión célula-célula mediada por E-cadherina . Publicaciones de apoyo:
- 2008, S. Bajpai, J. Correia, Y. Feng, J. Figueiredo, SX Sun, GD Longmore, G. Suriano y D. Wirtz, la a-catenina media el reconocimiento célula-célula dependiente de E-cadherina inicial y el enlace posterior fortalecimiento , en: PNAS . Vol. 105; 18331–18336.
- 2009, S. Bajpai, Y. Feng, R. Krishnamurthy, GD Longmore y D. Wirtz, La pérdida de a-catenina disminuye la fuerza de los enlaces E-cadherina individuales entre las células cancerosas humanas , en: Journal of Biological Chemistry . Vol. 284; 18252–18259.
- 2011, PS Raman, CS Alves, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, La unión de una sola molécula de CD44 a la fibrina frente a la P-selectina predice sus distintas interacciones dependientes del cizallamiento en el cáncer , en: Journal of Cell Science . Vol. 124; 1904-1910.
- 2013, S. Bajpai, Y. Feng, D. Wirtz y GD Longmore, la a-catenina sirve como un embrague entre las fuerzas de enlace de E-cadherina intercelulares bajas y altas , en: Biophysical Journal . Vol. 105; 2289–2300.
Publicaciones
Wirtz ha publicado casi 200 artículos revisados por pares publicados en Science, Nature, Nature Cell Biology, Nature Methods, Nature Reviews Cancer, Nature Materials, Nature Protocols, PNAS, Nature Communications y Journal of Cell Biology. Tiene un índice h de 83. [79]
- Artículos muy citados [80]
- 2011, La física del cáncer: el papel de las interacciones físicas y las fuerzas mecánicas en la metástasis , en: Nature Reviews Cancer . Vol. 11, nº 7; 512–522.
- 2010, Un papel distintivo de las proteínas de adhesión focal en la motilidad celular tridimensional , en: Nature Cell Biology . Vol. 12, nº 6; 598–604.
- 2009, Microrreología de seguimiento de partículas de células vivas: principios y aplicaciones , en: Revisión anual de biofísica . Vol 38; 301–326.
- 2003, Transporte activo eficiente de nanoportadores de genes al núcleo celular , en: PNAS . Vol. 100, nº 7; 3878–3882.
- 2002, Mapeo micromecánico de células vivas mediante microrreología de seguimiento de partículas múltiples , en: Biophysical Journal . Vol. 83, nº 6; 3162–3176.
- 2000, Mecánica de células vivas medida por microrreología de seguimiento láser , en: Biophysical Journal . Vol. 78, nº 4; 1736-1747.
- 1998, Hidrogeles reversibles de proteínas artificiales autoensambladas , en: Science . Vol. 281, nº 5375; 389–392.
- 1997, Microrreología de seguimiento de partículas de fluidos complejos , en: Physical Review Letters . Vol. 79, nº 17; 3282.
Ver también
- Cátedras Distinguidas Bloomberg
- Universidad Johns Hopkins
- Ronald J. Daniels
- Instituto Nacional del Cáncer
- Centros de Ciencias Físicas-Oncológicas
- CANARIO celular
- Fundación Educativa Belga Americana
enlaces externos
Patología y Oncología ,
Referencias
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enlaces externos
- Vicerrectorado de Investigación de la página web
- Página web de la facultad
- Sitio web del Grupo Wirtz