Susumu Tonegawa

La vasca d'acqua ha una piattaforma che i topi imparano a trovare perché non amano bagnarsi. Poi rimuovi la piattaforma. Ma non lo dici ai topi.

Susumu Tonegawa, Tonegawa Susumu, nato il 5 settembre 1939 è uno scienziato giapponese che è stato l'unico destinatario del Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1987, per la sua scoperta del meccanismo genetico che produce la diversità degli anticorpi. Sebbene abbia vinto il Premio Nobel per il suo lavoro in immunologia, Tonegawa è un biologo molecolare di formazione e ha nuovamente cambiato campo dopo la vittoria del Premio Nobel; ora studia neuroscienze, esaminando la base molecolare, cellulare e neuronale della formazione e del recupero della memoria.

Primi anni di vita e istruzione

Tonegawa è nato a Nagoya, Giappone e ha frequentato la Hibiya High School a Tokyo. Mentre era studente all'Università di Kyoto, Tonegawa è rimasto affascinato dalla teoria dell'operone dopo aver letto articoli di François Jacob e Jacques Monod, a cui attribuisce in parte l'ispirazione del suo interesse per la biologia molecolare. Tonegawa si è laureato all'Università di Kyoto nel 1963 e, a causa delle opzioni limitate per lo studio della biologia molecolare in Giappone all'epoca, si è trasferito all'Università della California, San Diego per il suo dottorato di ricerca sotto il Dr. Masaki Hayashi. Ha ricevuto il suo Ph.D. nel 1968.

Carriera

Tonegawa ha condotto ricerche post-dottorato presso il Salk Institute a San Diego nel laboratorio di Renato Dulbecco. Con l'incoraggiamento del Dr. Dulbecco, Tonegawa si è trasferito al Basel Institute for Immunology a Basilea, Svizzera nel 1971, dove è passato dalla biologia molecolare agli studi di immunologia e ha condotto i suoi studi fondamentali di immunologia.

Nel 1981, Tonegawa divenne professore presso il Massachusetts Institute of Technology. Nel 1994, è stato nominato primo Direttore del MIT Center for Learning and Memory, che si è sviluppato sotto la sua guida nel Picower Institute for Learning and Memory. Tonegawa ha rassegnato le dimissioni dalla sua direzione nel 2006 e attualmente ricopre il ruolo di Picower Professor of Neuroscience and Biology e di Howard Hughes Medical Institute Investigator.

Tonegawa ha anche servito come Direttore del RIKEN Brain Science Institute dal 2009 al 2017.

Ricerca

Scoperta della diversità immunitaria

Il lavoro premio Nobel di Tonegawa ha chiarito il meccanismo genetico del sistema immunitario adattativo, che era stata la domanda centrale dell'immunologia per oltre 100 anni. Prima della scoperta di Tonegawa, un'idea iniziale per spiegare il sistema immunitario adattativo suggeriva che ogni gene produce una proteina; tuttavia, ci sono meno di 19.000 geni nel corpo umano che tuttavia possono produrre milioni di anticorpi. In esperimenti iniziati nel 1976, Tonegawa ha dimostrato che il materiale genetico si riorganizza per formare milioni di anticorpi. Confrontando il DNA dei linfociti B, un tipo di globulo bianco nei topi embrionali e adulti, ha osservato che i geni nei linfociti B maturi dei topi adulti vengono spostati, ricombinati ed eliminati per formare la diversità della regione variabile degli anticorpi. Nel 1983, Tonegawa ha anche scoperto un elemento potenziatore trascrizionale associato al complesso genico degli anticorpi, il primo elemento potenziatore cellulare.

Neuroscienze

Poco dopo il suo Premio Nobel nel 1990, Tonegawa ha nuovamente cambiato campo dall'immunologia alle neuroscienze, dove ha focalizzato la sua ricerca negli anni successivi.

Il laboratorio di Tonegawa ha aperto la strada alle tecnologie transgeniche e di gene-knockout introduttive nei sistemi di mammiferi. È stato coinvolto nei primi lavori che dimostrano l'importanza della CaMKII nel 1992 e della plasticità sinaptica dipendente dal recettore NMDA nel 1996 nella formazione della memoria.

Il laboratorio di Tonegawa ha scoperto che le spine neurali dendritiche nella corteccia temporale sono un probabile bersaglio per il trattamento della Sindrome dell'X fragile. Con una dose dell'inibitore FRAX586, Tonegawa ha dimostrato una riduzione marcata dei sintomi di FXS nel modello di topo.

Tonegawa è stato uno dei primi ad adottare l'optogenetica e la biotecnologia nella ricerca neuroscientifica, portando al suo lavoro rivoluzionario di identificazione e manipolazione delle cellule engram della memoria. Nel 2012, il suo laboratorio ha dimostrato che l'attivazione di una specifica sottopopolazione di neuroni ippocampali del topo, etichettati durante un paradigma di condizionamento della paura, è sufficiente per evocare una risposta comportamentale correlata con una precisa traccia di memoria. Questo ha dimostrato per la prima volta che l'informazione della memoria è immagazzinata in ensemble cellulari specifici nell'ippocampo, ora frequentemente chiamati cellule engram della memoria.

Più recentemente, il suo laboratorio continua a utilizzare la tecnologia optogenetica e le tecniche di iniezione di virus per espandere i loro risultati sull'insieme cellulare engram. Notevolmente, Tonegawa ha scoperto il ruolo degli insiemi cellulari engram della memoria nella valenza della memoria, nella memoria sociale, così come il loro ruolo nei disturbi cerebrali come la depressione, l'amnesia e la malattia di Alzheimer. Questi lavori forniscono prove di concetto per i futuri trattamenti medici negli esseri umani attraverso la manipolazione degli insiemi engram della memoria.

Vita personale

Tonegawa attualmente risiede nell'area di Boston con sua moglie, Mayumi Yoshinari Tonegawa, che ha lavorato come direttore/intervistatore della NHK Japan Broadcasting Corporation ed è ora una scrittrice di scienza freelance. I Tonegawa hanno tre figli, Hidde Tonegawa, Hanna Tonegawa e Satto Tonegawa deceduto.

Tonegawa è un fan dei Boston Red Sox e ha lanciato il primo lancio durante la loro stagione del campionato della World Series del 2004.

Premi e onori selezionati

• 1982 – Louisa Gross Horwitz Prize
• 1983 – Gairdner Foundation International Award
• 1984 – Order of Culture Bunkakunsho, Imperatore del Giappone
• 1984 – Foreign Associate, American Academy of Arts and Sciences degli Stati Uniti
• 1986 – Foreign Associate, National Academy of Sciences degli Stati Uniti
• 1986 – Robert Koch Prize
• 1987 – Albert Lasker Award for Basic Medical Research
• 1987 – Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina
• 1995 – onorato su un francobollo Scott No. 1635c emesso dalla Gambia
• 2004 – Honorary Degree, Università di Kyoto
• 2006 – Membro, American Association for the Advancement of Science
• 2007 – RIKEN Fellow
• 2009 – Honorary Degree, City University of Hong Kong
• 2010 – David M. Bonner Lifetime Achievement Award, UCSD

Pubblicazioni selezionate

• Elenco di pubblicazioni di Susumu Tonegawa
• Tonegawa, S. 1983. Somatic generation of antibody diversity. Nature, 3025909, 575-581.
• Gillies, S. D., Morrison, S. L., Oi, V. T., & Tonegawa, S. 1983. A tissue-specific transcription enhancer element is located in the major intron of a rearranged immunoglobulin heavy chain gene. Cell, 333, 717-728.
• Mombaerts, P., Iacomini, J., Johnson, R. S., Herrup, K., Tonegawa, S., & Papaioannou, V. E. 1992. RAG-1-deficient mice have no mature B and T lymphocytes. Cell, 685, 869-877.
• Silva, A. J., Stevens, C. F., Tonegawa, S., & Wang, Y. 1992. Deficient hippocampal long-term potentiation in alpha-calcium-calmodulin kinase II mutant mice. Science, 2575067, 201-206.
• Haas, W., Pereira, P., & Tonegawa, S. 1993. Gamma/delta cells. Annual review of immunology, 111, 637-685.
• Tsien, Joe Z.; Huerta, Patricio T.; Tonegawa, Susumu 1996. "The Essential Role of Hippocampal CA1 NMDA Receptor–Dependent Synaptic Plasticity in Spatial Memory". Cell. 87 7: 1327–1338. doi:10.1016/S0092-86740081827-9. PMID 8980238. S2CID 2730362.
• Poss, K. D., & Tonegawa, S. 1997. Reduced stress defense in heme oxygenase 1-deficient cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 9420, 10925-10930.
• Shen, J., Bronson, R. T., Chen, D. F., Xia, W., Selkoe, D. J., & Tonegawa, S. 1997. Skeletal and CNS defects in Presenilin-1-deficient mice. Cell, 894, 629-639.
• Nakazawa, K., Quirk, M. C., Chitwood, R. A., Watanabe, M., Yeckel, M. F., Sun, L. D., Kato, A., Carr, C.A., Johnston, D., Wilson, M.A., & Tonegawa, S. 2002. Requirement for hippocampal CA3 NMDA receptors in associative memory recall. Science, 2975579, 211-218.
• Liu, X., Ramirez, S., Pang, P. T., Puryear, C. B., Govindarajan, A., Deisseroth, K., & Tonegawa, S. 2012. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature, 4847394, 381-385.
• Ramirez, S., Liu, X., Lin, P. A., Suh, J., Pignatelli, M., Redondo, R. L., Ryan, T.J., & Tonegawa, S. 2013. Creating a false memory in the hippocampus. Science, 3416144, 387-391.