Oliver Smithies (2015) - Ideas Come from Many Places

Well, where to begin? I'm not going to tell you what this slide is about. You'd have to come this afternoon, and we can talk about it. But "Where Do Ideas Come From" is the title of my talk, and it's always a question of where to begin. And I think this is a good place to begin because this is one of the joyful times that happens to a Nobel Laureate that somebody decides they would like to remember where you were at school, and I was at school here from age 5 to 11. And they unveiled a plaque here, and some of the kids are there celebrating with me. It's interesting to me because I already knew by the time I left this school at that age that I wanted to be a scientist, but I didn't know the word. The best I could come up with was I wanted to be an inventor, as a result of reading comic strips about inventors. And then I'd like you to see where it was that I lived. I lived in a little village called Copley with a population of only 1,500, and I'm curious, how many of you guys come from a village as small as that? Not very many. But it was a good place to live. The school was about over here, and my home was up here, and there was a rather lovely river there, the River Calder, except for the fact that when I was a kid it was badly polluted, though it no longer is I'm happy to say. If you go down this River Calder, you come to, there's Copley, and here is the River Calder... You come to another town, Elland, and Elland has a population of 15,000, so it's a rather bigger town. And it produced a Nobel Laureate in 1997 in chemistry. If you go upstream from Copley, you come to another town, Todmorden, that also has a population of about 15,000. It produced two Nobel Laureates. So the water? Obviously not. (laughs) The teachers is the answer. The teachers inspire you and give you all sorts of thoughts. And in fact, we can look at the teachers that were involved in all of these persons. And Smithies had a good teacher in elementary school and two teachers in high school. And Walker had a good science teacher. And Cockcroft and Wilkinson both had the same science teacher, so that science teacher was teaching for more than 20 years and produced, as it were, two Nobel Laureates. So if you're a teacher, think how much influence you can have in the future. Maybe you will have the enjoyment of being a teacher and being remembered. Maybe you'll produce a Nobel Laureate, who knows? So be a careful teacher when you're a teacher. I had a grand teacher when I went to college. I went to college in Oxford University, Balliol College. And this is my teacher, "Sandy" Ogston. He was trained in chemistry and then took a second degree in physiology and began to teach students, in the medical curriculum, and I had won my scholarship to the college with physics, but I for some reason that escapes me now, I decided to do medicine. Anyway, "Sandy" Ogston was my teacher. And he produced a Nobel Laureate in 1976 and another one in 2007, so some teachers can really inspire you. The way of teaching at that time in Oxford, and it still is the primary way, is a marvellous way, and I wish we could do it more easily all over the world. But it's an expensive way of teaching. And that is that once a week, you would meet with your teacher, in this case "Sandy" Ogston and present to him or her an essay that you had written over the preceding week on a topic that had been assigned to you. And you were expected to produce something that went back to the original literature. You couldn't work with a textbook, or you might read a textbook, you might read a review, but you were expected to write something original. Might get a topic, "Oh, write me an essay on pain." And that's all you'll be told, and you were expected to produce a learned article in a week. (laughs) Well Sandy set me the topic, "Write me an essay, Oliver, on energy metabolism." Now this was before the tricarboxylic acid cycle had been published, before Krebs' cycle. And I set about this task. And then I came across this. And why would I show you a book? I show you this book because what's in this book was so exciting that I remember where I was when I read it. I remember what the book looked like. I remember what the paper looked like. It was so inspiring to read something that made sense out of what appeared to be nonsense. And the nonsense was: Why doesn't the body just burn glucose and make carbon dioxide? It goes through all these complicated things of adding phosphate and doing this and that and the other. And why does it do it? And this book contains the answer. The answer is this little squiggle here, squiggle P, which means energy-rich phosphate, an energy-rich phosphate bond. And for the chemists, it's interesting that the energy-rich ones are all acid anhydrides, and acid anhydrides are very powerful organic compounds, have much more energy in them, for example, than a phosphate ester would have. And anyway, true to form, I came back with an essay the following week. And in it, I had Smithies' cycle. And it was rather a neat cycle because you could start with an inorganic phosphate and make a phosphate ester, and that's relatively low energy and take away a couple of hydrogens. And you can convert the phosphate ester into an acid anhydride here, and that's energy rich, from which you could make ATP. And then go around here and add the hydrogen back, and you could start over again, and you could produce energy for nothing. Well, I wasn't completely stupid. I did know it was wrong, but I didn't know why it was wrong. And that was an interesting problem. And "Sandy" Ogston proceeded to write an article on it eventually because it turned out that people had forgotten in making the calculations that you had to think about the concentration of things, not just about what was called standard free energies in those days, where every reaction component was at one molar concentration. And he worked out that there had to be a system that produced energy in moving electrons up the electromotive scale, you might say, in the cell. So he foresaw the importance of energy by concentration, and he also realised that the system wouldn't work if the substrates dissociated from their enzymes. They had to be handed over as it were without dissociating into free substrate. Otherwise, the kinetics would be wrong, so it was a good article. And he published it, and he was kind enough to add my name as a scholar of Balliol College, and I felt pretty good about this. And then this was 1948, so it's quite a long time ago. But then somewhere around about, oh let's say, I don't know the exact date, but say 1990 or thereabout somebody came up to me and said, you see 1990 would be And I rather modestly said, "Well as a matter of fact, I am." And he said, "Oh I thought you were dead." (laughs) So anyway, on with the game, and here's my PhD thesis, and you can see a lot of significant figures here. And in fact those are real significant figures. They're not due to not rounding off in a computer, which is the common method of getting many significant figures. But you can see that my experimental points are really rather closely together, and I was measuring osmotic pressure. It's not very important to know what that is, but the points were so close that I had to interrupt the line to put the theoretical line on, so I was very proud of this super precision method. And I published it, "A Dynamic Osmometer for Accurate Measurements," a neat paper. It has a record. Nobody ever quoted it. Nobody ever used the method again, and I never used the method again. So you have to ask yourself, "Well what was the point of it?" And I want you to think a moment. Well the point of it was that I learned to do good science, and I enjoyed it. And those are the critical things in the early stages of your career that you learn to do good work and to enjoy it. It does not matter what you do. It's absolutely unimportant. You do not want to be a clone of your advisor. You do not want to be a clone of your post-doctoral advisor. You want to be yourself, but you can learn from these people how to do good science, but you must be enjoying it. Otherwise, you won't have that fire that's needed. So I urge you, if you aren't doing what you like, go to your advisor and say, "I need another problem. I'm not enjoying it." If your advisor can't do that, change your advisor. I'm serious. It's so important because it's very unlikely, and I hope it is true that you will do work of the same type that you did when you were a graduate student or when you were a postdoc. You may use the skill, but you hope to do something different. And I didn't achieve that in my graduate work or in my postdoc. My postdoc was equally undistinguished, but I went to Toronto to get a job. And there I was given a job by David Scott, and he was an early worker in the field of insulin work because insulin was discovered in Toronto, and he was the first person to crystalize it and make a long-lasting insulin. And he said, "You can work on anything you like as long as it has something to do with insulin." And I thought, There might be a precursor." Well, we now know there is a precursor. But in case you're waiting, I did not discover it, but I tried. And on the way, I had to find a way of looking at insulin, thinking I would find something slightly different in electrophoresis. And in those days, much electrophoresis was done on filter paper, where you would soak a filter paper with buffer, apply the protein, and allow it to migrate, and you can it just unrolled like a smear and really was very poor, and I was rather frustrated. And then I heard of the work of these two gentlemen: Kunkel and Slater, and they'd use a box, a box about this big, this big and so on. And they filled it full of starch grains, rather like a sandbox, except there were grains of starch, and they had buffer around it, and they applied the sample in the starch. And the advantage was that unlike the filter paper... This is from their paper... Here's a protein applied on filter paper, and it smeared, just as my insulin smeared. But when they put it on the starch grain, it came out as a nice peak. But in order to find the protein, you had to cut it up into 40 slices and do a protein determination on every slice, so you had to do 40 protein determinations for one electrophoresis run. I didn't even have a dishwasher in my lab, didn't have a technician. I couldn't do that. But I remembered helping my mother do the laundry, well I was there anyway. She took starch powder and cooked it up with hot water and made a slimy mix, which was used to apply to collars of my father's shirts, which needed to be stiff, and so it was ironed. And when you tied it up at the end of the day, the starch, it set into a jelly. And I thought, "Well my gosh, if I go back and make a starch gel out of the starch, cook it up, and then I can stain it, and I will get rid of all of that problem of 40 slices." Saturday morning was when I had that. And by the afternoon, I'd started my first experiment with it. There is a slot, and there is the insulin as a nice band and made the remark, And that was the beginning of gel electrophoresis. It went on because some time later just for a rough test, I put plasma or serum onto it, and I could see the bands that were known of the proteins that were known to be present in blood at that time. People thought there were five proteins: albumin, alpha-1, alpha-2, beta, and gamma globulin. We now know there are about 700 or something like that. But anyway at that time, people thought five, and I got these bands and set it up again, oh 12 midnight. And I could work at any time. And excuse me, and then a little bit later, I managed to see this sort of a pattern with many bands, and I had too many bands to label. In fact, I could find 11 all together, and here's when if you have a good boss, you can really make a step forward because I went to Scottie, as by then he and I called each other Scottie and Oliver. I went to Scottie and said, "Scottie, I've really found something very interesting. I'd like to stop working on insulin and work on this problem." And he said, he was a good scientist, "By all means, change", and that I hope you have that experience. You see I was long past my postdoc when it happened to me... That you get a time when you see you found something that you ought to do that's different from what has happened in the past. And I was ready to publish my work, and these are two of my friends. I got tired of bleeding myself and so I got blood from my friends. And I mean that's what they're for, isn't it? And that's George Connell and Gordon Dixon, and why aren't there photographs? My lab didn't own a camera. It was such a poor lab at that time. But I was about ready to get ready to publish and getting photographs made. And then just by chance, I ran another sample from BW, and it was very strange, many extra bands. And so what was funny about BW? It was a woman. This is the first time that I'd run a sample from a woman. I thought I found a new method of telling men from women. And I called one pattern the M pattern and the other pattern the F pattern: M for male, F for female. And I could do two samples in a day for about a week or so, male and female always fit right. And then the sixth time, they were changed. And the man had changed into a woman. We gave him a real hard time. Come on Casey. Let's have look. But anyway, such is youth you might say. But here is my data file. Just remarkable, but it turned out the difference between the types had nothing to do with gender. It had nothing to do with the existing blood groups, and it was obviously something new. And I show this for another reason. It's a data file that's now, well what, almost 60 years old. You won't be able to produce your data file 60 years from now if you don't make a hard copy. You got to make hard copies of the important data that you have. Don't rely on your computer because you can't read a floppy disc now, and there was a time when that was what we had. You won't be able to read a CD in 10 years from now, for sure. Make some hard copies and keep good hard copies. Well those differences that were here turned out to be genetic. And just to close this story, it was a rather complicated genetic difference, and we worked it out with the help of Norma Ford-Walker, who was a marvellous geneticist and taught me genetics. And then as things moved on, we changed from not being able to do protein sequencing to be able to protein sequence, isolating genes, sequencing gene, and it began to become clear that there was something that one might do about this. For example, Linus Pauling and Harvey Itano and Vernon Ingram showed that the sickle cell mutation was just due to a change of glutamic acid to a valine in the globin molecule. And I began to think it ought to be possible to correct the gene by gene targeting. We now are at a stage where we had cloned DNA, a normal DNA. And I thought if I introduce a piece of normal DNA, I might be able to get some crossing over, so SA lining up with SA and GE and change the bad gene into the good gene by crossing over. I knew it was possible in yeast, and Jack is here today... I don't know whether he's here in the audience now, but Jack and Terry Orr-Weaver had shown that in yeast you could target a gene, and I was teaching, so I had taught this. But the yeast genome is about, well what, two orders of magnitude smaller than the human genome. And so whether it could be done in a human was not at all clear. And then again in teaching "Where do ideas come from?" When you teach, you have to understand. And in order to understand, you sometimes have to spend a long time reading a paper before you can understand it well enough to teach it. And this was a paper that came out April 1st in 1982, and they talked about a method of rescuing a gene, and I can't go into the details, except to say, because of time, that it involved finding a piece of blue DNA, you might say, next to red DNA. The red DNA was what they wanted to isolate, and the blue DNA was what they used to find it. And I thought that I could use this method for gene targeting tests. So here's, only three weeks after that paper came out, an assay for gene placement. And my idea was to use their blue DNA, which you could score in bacteria and try to target the beta globin gene and look for this fragment. I should say: this is incoming DNA, this is the target. If I could find a piece of DNA where these two were together, I would've proved that targeting had occurred because this was not on the incoming DNA, and this was not on the target. And with quite a lot of work, we got further down and got to the stage of simplifying it and used a rather simpler plasmid, which looks very like the one that Terry Orr-Weaver had used, and you could see that if you hit the gene, this is a restriction enzyme map that in the right way, you could isolate a fragment of DNA that would be 11 kilobases if you didn't hit the gene. If you hit the gene, then the size would be eight kilobases. And a long set of experiments led to the final day, when on a Saturday when I developed a film of testing different colonies, and there is the one where the fragment is now a seven, eight kilobases long instead of larger, so this proved that gene targeting was possible. And once you've proved something is possible, then you can go and use it, and other people will start to do it. But the frequency was hopelessly low and not practical for the original purpose, which was to try to help a person with sickle cell anaemia. So what to do? Talk to somebody else, and I went and read about Martin Evans' work, which was using an embryonic stem cell. Here is a blastocyst. That's the part of the blastocyst that will give rise to the embryo. And what Martin Evans and his students learned how to culture those in culture, so that he had these cells growing in culture from a cream-coloured mouse. And if you put these cream-coloured stem cells back into a blastocyst, they would remember where they came from, and you could generate a mouse from this blastocyst by putting it back into a pseudopregnant female, and you would get chimeric mice, mixtures. And from them, you could breed out the gene that you were interested in. So that was an obvious thing. Let's use this method to alter gene. But the assay was terrible. And so we had to have help from a chemist, and we got help from Kary Mullis, who got the Nobel Prize for inventing polymerase chain reaction. And here is a little place in one of my notebooks, saying that we could use this method to detect the recombinant. And I made an apparatus to do it. This is my apparatus. Why would you make an apparatus? Well the reason was there wasn't one available. You could not get an apparatus for doing PCR. But I think this ought to have this label on it because that's what my graduate student friends used to put on an apparatus that was lying somewhere on the floor. And it stands for NBGBOKFO, no bloody good, but okay for Oliver because I would always make stuff out of junk, you see, and so these are all junk things. None of them were new, and yet that's the apparatus which we used and helped me towards the Nobel Prize. The method was good, and here's a super article about it, and you notice I'm not an author. I'm happy to say the author is down there. She's my wife, and she went and made a marvellous animal that could get atherosclerosis. Well, so where to? Well, I'm showing you this one more thing because I have one little more topic to talk about. Here's "Sandy" Ogston again, but there's a little difference now because I've got the date of his death. Because he asked, "When I die, Oliver, I'd like you to write my scientific memoirs." That was something that the Royal Society liked to have. And then you have to read all of his papers. And I read all his of his papers. And then he had this beautiful, little formula here, talking about the available space in a gel to molecules of radius big R when the gel is composed of fibres of radius little r, and there are n fibres per square centimetre. He was talking about a cross section of the gel. And this equation is beautifully precise. It worked in every gel you ever heard of and has been tested inordinately. These two guys in my lab, and they made this diagram to illustrate it, and I like it. If you have a small solute, it can find lots of space in a gel. But if you have a large solute, it can only find a limited space. And so I thought this might apply to the kidney, and I wrote a paper on this that the idea being that here the small molecules would come through the kidney easily. And big molecules, if they had to pass through a gel, would come rather low concentration, and I published a diagram illustrating the principle. This is a cross section of a kidney at electron microscope dimension. And these are the sizes of albumin molecules drawn to scale, and this is the gel in the kidney through which I thought the thing might happen. And so I went to our local person who was an expert in making a gold nanoparticle, which I wanted to use, to see in the electron microscope. And he said, I'm not going to make them for you, Oliver. You make your own. He said, "You'll learn more if you make them." I got hooked. They're marvellous, interesting things, and I spent a large amount of my personal time on them. I'll just show you one example here. That's what, four years ago. And this was the time when I first learned... Was still working at the weekend. This is the time when I found out that I could control the size of the molecule by varying the time of a reaction step in the procedure. I got a paper out of it in Langmuir, and I'm the first author. And I'm the first author because I did the work, not because I wrote the paper, though I did, but because the experiments were mine, most of them. And so, think about it. It's really rather neat to have a first author paper when you're 89 and especially if this is the first paper I ever published in a chemistry journal. But I have one more... Oh there's an example of working of it. Here is plasma with the large molecules in clusters, and they can't get into the basement membrane. It's more complicated than that, but that's an example. I've one last, a little thing to show you, and that's this. And what am I showing an aeroplane for? Wel,l partly because that's been a part of my life, but this is my instructor, Field Morey. And he taught me to fly, and I was a nervous flyer. And when I learned to fly with him, instructor sits here, and the pupil sit in the left seat. And sweat used to pour off me, I mean literally. And so one day I turned to him and said, "That was a good day for you. Only one drop dripped." That gives you some idea. Well, I later on learned to be an instructor, and I had a pupil, Jeff Bloch. And when we went flying together, I was teaching him to glide, he would come back absolutely sodden. His back would be completely sticking to himself. He went by himself when the time came, and he came back, and he said, "Look Oliver, dry." That's a very important lesson, not just for flying. It tells you that you can overcome fear with knowledge. If you're nervous about doing something new in science, you might say, "This guy over here, he's much smarter than me. Or this lady, she knows what to do. I couldn't possibly do that." You're frightened. Go and learn. Go and read. You can do anything. You can change fields. You don't have to be stuck somewhere. Go away and overcome fear with knowledge. That's my motor glider, and here's my companion. And if you're lucky, you will have a companion as I have in Nobuyo, and that's where I stop. applause

Gut, wo fangen wir an? Ich werde Ihnen jetzt nicht erzählen, worum es sich bei dieser Folie handelt. Sie müssen heute Nachmittag kommen und wir können darüber reden. Aber der Titel meiner Rede lautet “Wo die Ideen herkommen” und es ist immer eine Frage, wo man anfängt. Und ich glaube, dies ist ein guter Platz, um zu beginnen, weil dies einer der erfreulichen Momente für einen Nobelpreisträger ist, wenn jemand wissen will, wo Sie in der Schule waren, und ich war hier in der Schule im Alter von 5 bis 11 Jahren. Und Sie enthüllten hier eine Tafel, ein Paar Kinder feiern hier mit mir. Es ist interessant für mich, weil ich schon in der Zeit, in der ich diese Schule an diesem Alter verließ, wusste, dass ich ein Wissenschaftler sein möchte, aber ich kannte das Wort nicht. Das Beste, was ich zur Sprache bringen konnte, war, dass ich ein Erfinder sein wollte. Dies war ein Ergebnis davon, dass ich Comics über Erfinder gelesen habe. Und dann möchte ich gerne, dass Sie sehen, wo ich aufgewachsen bin. Ich lebte in einem kleinen Ort namens Copley mit einer Einwohnerzahl von nur 1,500, und ich bin neugierig, wie viele von Ihnen aus einem so kleinen Ort kommen. Nicht sehr viele. Aber es war gut, an diesem Ort zu leben. Die Schule war etwa hier und mein Zuhause etwa hier und es gab dort einen schönen Fluss, den River Calder. Von der Tatsache abgesehen, dass er, als ich ein Kind war, schlimm verschmutzt gewesen ist, aber dies ist nicht mehr so und ich freue mich, dies zu sagen. Wenn Sie den River Calder abwärts gehen kommen Sie zu, hier ist Copley und hier ist der River Calder ... Sie kommen zu einer anderen Stadt, Elland, und Elland hat eine Einwohnerzahl von 15.000, ist also eine etwas größere Stadt. Und sie brachte im Jahr 1997 einen Nobelpreis in Chemie hervor. Wenn Sie von Copley stromaufwärts gehen, dann kommen Sie zu einer anderen Stadt, Todmorden, die ebenfalls eine Einwohnerzahl von ungefähr 15.000 hat. Und sie brachte zwei Nobelpreisträger hervor. Also ist es das Wasser? Offensichtlich nicht. (Gelächter). Die Antwort lautet: die Lehrer. Die Lehrer inspirieren Sie und ermuntern Sie zu denken. Und tatsächlich können wir uns die Lehrer betrachten, die mit all diesen Personen zu tun hatten. Und Smithies hatte einen guten Lehrer in der Grundschule und zwei Lehrer im Gymnasium. Und Walker hatte einen guten Lehrer für Wissenschaften. Und Cockcroft und Wilkinson hatten beide denselben Lehrer für Wissenschaften, dieser Lehrer für Wissenschaften unterrichtete also mehr als 20 Jahre lang und brachte sozusagen zwei Nobelpreisträger hervor. Wenn Sie also Lehrer sind, dann denken Sie daran, wieviel Einfluss Sie in der Zukunft haben können. Vielleicht werden Sie das Vergnügen haben, ein Lehrer zu sein und nicht vergessen zu werden. Vielleicht bringen Sie einen Nobelpreisträger hervor, wer weiß? Seien Sie also ein sorgfältiger Lehrer, wenn Sie Lehrer sind. Ich hatte einen großartigen Lehrer, als ich zur Universität ging. Ich ging in das Balliol College der Universität von Oxford. Und dies ist mein Lehrer, “Sandy” Ogston. Er war in Chemie ausgebildet und machte einen zweiten Hochschulabschluss in Physik und fing an, Studenten im medizinischen Fachbereich zu unterrichten und ich habe das Stipendium für die Hochschule mit Physik erhalten, aber aus einem Grund, der mir im Moment nicht einfällt, habe ich mich für die Medizin entschieden. Jedenfalls war Sandy Ogston mein Lehrer. Und er brachte einen Nobelpreis im Jahr 1976 und einen weiteren im Jahr 2007 hervor, manche Lehrer können Sie also wirklich inspirieren. Die Art und Weise, in der damals in Oxford unterrichtet wurde, und dies wird hauptsächlich noch so gemacht, ist wunderbar. Ich wünsche mir, wir könnten es überall auf der Welt so machen. Aber es ist eine teure Art des Unterrichts. Und es war einmal in der Woche, dass Sie Ihren Lehrer treffen konnten, in diesem Fall Sandy Ogston, und ihm oder ihr einen Essay vorlegen, den Sie in der vergangenen Woche über ein Ihnen zugeteiltes Thema geschrieben haben. Und es wurde von Ihnen erwartet, dass Sie etwas erstellen, was zu der ursprünglichen Literatur zurückgeht. Sie können nicht mit einem Lehrbuch arbeiten, oder Sie lesen vielleicht ein Lehrbuch oder eine Besprechung - aber es wird von Ihnen erwartet, dass Sie etwas Neues schreiben. Sie erhalten vielleicht ein Thema “Schreiben Sie einen Aufsatz über Brot.” Und das ist alles, was man Ihnen sagt, und es wird von Ihnen erwartet, dass Sie einen tiefgründigen Artikel innerhalb einer Woche erstellen. (lacht) Sandy hat mir folgendes Thema zugeteilt: "Oliver, schreib mir einen Essay über Energie-Metabolismus”. Dies war jetzt vor der Veröffentlichung des Zyklus über Trikarbonsäurezyklus, vor dem Zyklus von Krebs. Und ich machte mich an die Arbeit. Und dann kam mir dies in die Quere. Und warum sollte ich Ihnen ein Buch zeigen? Ich zeige Ihnen dieses Buch, denn was in diesem Buch stand war so aufregend, dass ich mich daran erinnere, wo ich war, als ich es las. Ich erinnere mich daran, wie das Buch aussah. Ich erinnere mich daran, wie das Papier aussah. Es war so inspirierend, etwas zu lesen, was Sinn machte aus etwas, was Unsinn zu sein schien. Und der Unsinn war: Warum verbrennt der Körper nicht einfach Glukose und macht Kohlendioxid? Es ging durch all diese komplizierten Dinge durch das Hinzufügen von Phosphat und indem man dies und jenes tut. Und warum funktioniert es? Und dieses Buch enthält die Antwort. Die Antwort ist dieser kleine Schnörkel hier, P-Schnörkel, der energiereiches Phosphat bedeutet, eine energiereiche Phosphatverbindung. Und für die Chemiker ist es interessant, dass die energiereichen Verbindungen alle saure Anhydride sind. Und saure Anhydride sind sehr mächtige organische Stoffe, die sehr viel mehr Energie in sich bergen als es zum Beispiel die Phosphat-Ester haben würden. Und ganz vorbildlich erschien ich in der folgenden Woche mit einem Essay. Und darin stand der Zyklus von Smithies. Es war ein ziemlich smarter Zyklus, weil er mit einem anorganischen Phosphat begann und einen Phosphat-Ester bildete, welches eine relativ geringe Energie hatte. Und man nimmt ein Paar Wasserstoffe weg, und Sie können hier den Phosphat-Ester in ein saures Anhydrid umwandeln, und dies ist energiereich, daraus können Sie ATP machen. Und dann gehen Sie hier herum und fügen das Hydrogen hinten hinzu, und Sie können wieder von vorne anfangen und Sie könnten Energie aus nichts herstellen. Nun war ich nicht völlig dumm. Ich wusste, es war falsch, aber ich wusste nicht, warum es falsch war. Und dies war ein interessantes Problem. Und Sandy Ogston schrieb einen Artikel darüber, weil Menschen bei den Berechnungen vergessen haben, dass man an die Konzentration denken muss und nicht nur an was damals die standardmäßige freie Energie genannt wurde, bei der jede Komponente der Reaktion auf einer molaren Konzentration beruhte. Und er arbeitete heraus, dass es ein System geben musste, dass Energie schuf, indem sich Elektronen aufwärts in der elektromotorischen Skala bewegten, sozusagen in der Zelle. Und er sah die Wichtigkeit der Energie durch Konzentration voraus. Und er wurde sich klar darüber, dass das System nicht mit Substraten arbeiten könnte, die von ihren Enzymen getrennt sind. Und sie mussten übergeben werden ohne sich in freie Substrate zu zerlegen. Andernfalls hätten die Kinetiker sich geirrt, es war also ein guter Artikel. Und er veröffentlichte ihn und er war nett genug, meinen Namen als Schüler des Balliol College hinzuzufügen, und ich fühlte mich sehr gut dabei. Dies geschah im Jahr 1948, ist also schon eine ganze Weile her. Aber dann etwa um, sagen wir mal... das genaue Datum weiß ich nicht... aber sagen wir mal im Jahr 1990 etwa kam jemand auf mich zu und sagte, Und ich erwiderte ziemlich bescheiden: “Das stimmt schon, das bin ich”. Und er sagte; „Oh, ich dachte, Sie wären tot.“ (lacht) Und jedenfalls geht das Spiel weiter und hier ist meine Doktorarbeit und Sie können hier eine Menge bedeutender Zahlen sehen. Tatsächlich waren es sehr bedeutende Zahlen. Sie sind es nicht bedingt dadurch, dass sie in einem Computer abgerundet wurden, was eine gängige Methode ist, um viele signifikanten Werte zu erhalten. Aber Sie können sehen, dass meine experimentellen Punkte ziemlich gedrängt aneinander liegen und ich maß osmotischen Druck. Es ist nicht sehr wichtig zu wissen, was das ist, aber die Punkte waren so gedrängt, dass ich die Linie unterbrechen musste, um die theoretische Linie darauf zu setzen, und ich war auf diese sehr präzise Methode sehr stolz. Ich veröffentlichte es als “Ein dynamisches Osmometer für genaue Messungen”, ein ordentliches Papier. Es verzeichnete einen Rekord. Niemand hat es jemals zitiert. Niemand hat diese Methode wieder verwendet und auch ich habe diese Methode nie wieder verwendet. Sie müssen sich also fragen “Nun, worum geht es hier?” Und ich möchte, dass Sie einen Augenblick nachdenken. Nun, es geht hier darum, dass ich lernte, gute Wissenschaft zu betreiben und ich genoss es. Und dies sind die kritischen Dinge in den frühen Stadien Ihrer Karriere, dass Sie lernen, gute Arbeit zu leisten und das gerne zu tun. Es ist nicht wichtig, was Sie tun. Das ist absolut unwichtig. Sie wollen nicht ein Klon Ihres wissenschaftlichen Mentors sein. Sie wollen nicht ein Klon Ihres Doktorvaters sein. Sie möchten Sie selbst sein, aber Sie können von diesen Leuten lernen, wie Sie gute Wissenschaft betreiben aber Sie müssen es genießen. Andernfalls werden Sie nicht die Leidenschaft haben, die Sie brauchen. Ich bitte Sie also dringend, wenn Sie nicht das tun, was Sie möchten, dann gehen Sie zu Ihrem Berater und sagen „Ich brauche ein anderes Thema, ich genieße es nicht.“ Wenn der Berater es nicht tun kann, dann wechseln Sie den Berater. Ich meine es ernst. Es ist so wichtig, weil es unwahrscheinlich ist und ich hoffe, dass Sie die Arbeit derselben Art tun werden, die Sie gemacht haben als Sie ein graduierter Student waren oder nach der Doktorarbeit. Sie benutzen vielleicht die Fertigkeit aber Sie hoffen, etwas anderes zu tun. Und ich habe dies in meiner Diplomarbeit oder nach der Doktorarbeit nicht geschafft. Meine Zeit nach der Doktorarbeit war nichts Ungewöhnliches, aber ich ging nach Toronto, um einen Job anzunehmen. Und dort erhielt ich einen Job durch David Scott und er hat frühzeitig auf dem Gebiet des Insulins gearbeitet, weil das Insulin in Toronto entdeckt wurde, und er war der Erste, der es herauskristallisierte und dauerhaftes Insulin herstellte. Und er sagte” “Sie können über alles forschen, solange es etwas mit Insulin zu tun hat." Und ich dachte Es hat wohl einen Vorläufer geben.” Wir wissen nun, dass es einen Vorläufer gibt. Aber falls Sie es erwarten: ich habe es nicht entdeckt - aber ich versuchte es. Und dabei musste ich einen Weg finden, auf Insulin zu schauen, ich dachte, ich würde etwas Neues mittels Elektrophorese finden. Und damals wurden viele Elektrophoresen auf Filterpapier durchgeführt, wo Sie ein Filterpapier mit Pufferlösung einweichen, das Protein dazugeben und ihm erlauben zu wandern und Sie sehen es verschmiert. Dies war wirklich kein gutes Ergebnis und ich war ziemlich frustriert. Und dann hörte ich von der Arbeit dieser beiden Herren: Kunkel und Slater und Sie hatten einen Kasten verwendet, einen Kasten dieser Größe, dieser Größe und so weiter. Und sie füllten ihn mit Stärke, etwa so wie einen Sandkasten, nur war es Stärke, und sie hatten Puffer darin und sie gaben die Prüfsubstanz in die Stärke. Und der Vorteil war, dass anders als beim Filterpapier ... Dies ist von ihrem Papier … Hier ist ein auf das Filterpapier aufgebrachte Protein und es verschmierte, genau wie mein Insulin verschmierte. Aber wenn Sie es wieder auf die Stärke geben taucht es wie ein deutlicher Zacken wieder auf. Aber um das Protein zu finden müssen Sie es in 40 Scheiben schneiden und auf jeder Scheibe eine Proteinermittlung durchführen und Sie müssen für einen Elektrophorese-Durchgang 40 Proteinermittlungen durchführen. Ich hatte in meinem Labor keine Spülmaschine, ich hatte keinen Techniker. Ich konnte dies nicht machen. Aber ich erinnere mich, meiner Mutter beim Wäschemachen geholfen zu haben; ich war zumindest anwesend... Sie nahm Pulver aus Stärke und kochte es mit heißem Wasser auf und machte eine schleimige Mischung, die für die Hemdenkragen meines Vaters angewendet wurde, die steif sein mussten, und so wurden sie gebügelt. Und nach einer gewissen Zeit wurde aus der Stärke ein Gallert. Und ich dachte “Ach du meine Güte, wenn ich ein Stärkegel aus der Stärke mache, es aufkoche, und es dann färben kann, dann werde ich dieses Problem der 40 Scheiben los.” Und am Samstagvormittag war ich damit durch. Und am Nachmittag begann ich mein erstes Experiment damit. Da gibt es einen Schnitt, und da ist das Insulin als ein nettes Band und ich machte den Vermerk Und dies war der Anfang der Elektrophorese mit Gel. Und als ich etwas später nur für einen groben Test fortfuhr hatte ich Plasma oder Serum darauf getan, und ich konnte die Bänder der Proteine sehen, die im Blut enthalten sind. Die Leute dachten, dass es fünf Proteine gibt: Albumin, Alpha-1, Alpha-2, Beta und Gamma Globulin. Wir wissen heute, dass es etwa 700 von ihnen gibt. Aber die Leute wussten damals von fünf und ich bekam diese Bänder und ich startete das Experiment wieder um Mitternacht... Und ich konnte immer arbeiten. Und, Entschuldigung, und dann ein wenig später organisierte ich es so, dass ich ein Muster in den Bändern erkannte, und ich hatte viele zu beschriftende Bänder. Ich konnte tatsächlich 11 Bänder finden und wenn Sie einen guten Chef haben, können Sie dann eine Schritt nach vorne gehen, denn ich ging zu Scottie, wir nannten uns damals gegenseitig Scottie und Oliver, ich ging zu Scottie und sagte zu ihm: “Scottie, ich habe wirklich etwas sehr Interessantes gefunden. Ich möchte gerne mit der Arbeit am Insulin aufhören und an diesem Problem arbeiten.” Und er sagte, er war ein guter Wissenschaftler “Mach auf alle Fälle den Wechsel” und ich hoffe, dass Sie diese Möglichkeit auch haben. Sehen Sie, als mir das widerfuhr, war meine Doktorarbeit lange her … Es gibt den einen Augenblick und Sie erkennen, dass Sie etwas gefunden haben, das Sie dazu führen sollte etwas ganz Neues zu tun. Und ich war soweit, meine Arbeit zu veröffentlichen und dies waren zwei meiner Freunde. Ich hatte genug davon, selbst zu bluten, und so bekam ich Blut von meinen Freunden. Und ich denke, dafür sind sie da, oder nicht? Und dies sind George Connell und Gordon Dixon, und warum gibt es keine Fotos? Mein Labor hatte keine Kamera. Es war damals ein so karges Labor. Aber ich war bereit zu veröffentlichen und Fotos machen zu lassen. Und dann führte ich zufälligerweise ein Experiment mit Beth Wades Blutprobe durch und seltsamerweise gab es viele zusätzliche Bänder. Und was war an Beth Wades Blut anders? Es handelte sich um eine Frau. Es war das erste Mal, dass ich eine Probe einer Frau untersuchte. Ich dachte, ich habe eine neue Methode gefunden, um Männer von Frauen zu unterscheiden. Und ich nannte ein Muster das M-Muster und das andere das W-Muster: M für männlich, W für weiblich. Und ich konnte etwa eine Woche lang etwa zwei Proben täglich untersuchen, männlich und weiblich passten immer gut zusammen. Und dann beim sechsten Mal war alles ganz anders. Und der Mann änderte sich in eine Frau. Wir machten es ihm nicht leicht. Komm schon, Casey, schau dir das an. Aber Sie sagen vielleicht, so ist die Jugend. Aber hier ist mein Datenblatt. Ganz bemerkenswert, aber es zeigte sich, dass der Unterschied zwischen den Typen mit dem Geschlecht nichts zu tun hat. Es hatte mit den existierenden Blutgruppen nichts zu tun und es war offenbar etwas Neues. Und ich zeige dies aus einem anderen Grund. Es ist ein Datenblatt, das jetzt fast 60 Jahre alt ist. Sie können Ihr Datenblatt nicht 60 Jahre verfügbar halten, wenn sie keinen Ausdruck machen. Sie müssen Ausdrucke machen von den wichtigen Daten, die Sie haben. Verlassen Sie sich nicht auf Ihren Computer, weil Sie einen Floppy jetzt nicht lesen können, und es gab einen Moment, da hatten wir genau das. Sie werden ganz bestimmt eine CD-ROM in 10 Jahren nicht lesen können. Machen Sie einige Ausdrucke und bewahren Sie gute Ausdrucke auf. Diese Unterschiede, die es hier gab, stellten sich als genetisch bedingt heraus. Und, nur um die Geschichte zu beenden, es war ein ziemlich komplizierter genetischer Unterschied und wir arbeiten daran mit Hilfe von Norma Ford-Walker, die eine hervorragende Genetikerin war und mir Genetik unterrichtet hatte. Und dann, weil die Dinge sich weiterentwickelten, vorher konnten wir keine Protein-Sequenzierung durchführen, jetzt konnten wir Proteine sequenzieren, Gene isolieren, Gene sequenzieren, und es wurde klar, dass es da etwas gab, was man damit tun könnte. Linus Pauling und Harvey Itano und Vernon zum Beispiel zeigten, dass die Sichelzellmutation aus einer Umwandlung der Glutaminsäure in ein Valin im Globinmolekül herrührte. Und ich begann zu glauben, dass es möglich sein sollte, das Gen durch Gentargeting zu korrigieren. Wir sind nun in dem Stadium, in dem wir eine geklonte DNA, eine normale DNA hatten. Und ich dachte, wenn ich einen Teil einer normalen DNA einführe, könnte ich eine Art Genaustausch bekommen, das SA und GE aneinanderzureihen und das schlechte Gen in ein gutes Gen durch Genaustausch umzuwandeln. Ich wusste, dass es in der Hefe möglich ist und Jack war heute hier … Ich weiß nicht, ob er heute unter den Zuhörern ist, Aber Jack and Terry Orr-Weaver zeigten, dass Sie in der Hefe ein Gen modifizieren konnten, und ich habe gelehrt und dass dann so auch unterrichten. Aber das Hefe-Genom ist ungefähr zwei Größenordnungen kleiner als das menschliche Genom. Und es war daher nicht klar, ob es in einem Menschen durchgeführt werden konnte. Und dann wieder, wenn man über “Woher kommen Ideen” spricht... Sie müssen verstehen, wenn Sie unterrichten. Und um zu verstehen, müssen Sie manchmal viel Zeit damit verbringen, ein Papier zu lesen, bevor sie es gut genug verstehen, um es zu unterrichten. Und dies war ein Papier, dass am 1. April 1982 veröffentlicht wurde, und sie sprachen über eine Methode, ein Gen zu befreien, und, ich kann aus Zeitgründen nicht ins Detail gehen, abgesehen davon, dass es das Auffinden eines Teiles blauer DNA beinhaltete, die sozusagen der roten DNA am nächsten ist. Die rote DNA war das, was sie isolieren wollten, und es war die blaue DNA, die sie gewöhnlich fanden. Und ich dachte, dass ich diese Methode für Tests des Genaustausches verwenden kann. Daher gibt es nur drei Wochen, nachdem dieses Papier veröffentlicht wurde, eine Probe für die Gen-Platzierung. Und meine Idee war, daraus die blaue DNA zu verwenden, die in Bakterien zu finden war, und zu versuchen, auf das Beta Globin-Gen abzuzielen und dieses Fragment zu suchen. Ich sollte sagen: dies ist hereinkommende DNA, dies ist das Zielobjekt. Wenn ich ein DNA finden könnte, wo diese beide kombiniert sind, würde ich bewiesen haben, dass die Modifizierung erfolgt ist, da dies nicht auf der hereinkommenden DNA geschehen ist und nicht auf dem Ziel. Und mit einer Menge Arbeit gehen wir tiefer und kommen zur Stufe, auf der wir es vereinfachen, und wir haben eine eher einfaches Plasmid verwendet, das sehr ähnlich aussieht wie das von Terry Orr-Weaver benutzte, und Sie können sehen, dass, wenn Sie das Gen treffen, dies ist eine Abbildung der Enzymbegrenzung, dass Sie ein DNA-Fragment isolieren können, das 11 Kilobasen sein würde, wenn Sie nicht auf das Gen treffen würden. Wenn Sie auf das Gen treffen dann würde die Größe acht Kilobasen sein. Und eine lange Reihe von Experimenten führt zu dem Tag schließlich, als ich an einem Samstag einen Film mit Tests verschiedener Kolonien entwickelte, und es gab einen, wo das Fragment jetzt eine Länge von sieben, acht Kilobasen hat statt mehr, so wurde bewiesen, dass Gentargeting möglich war. Und sobald Sie bewiesen haben, dass dies möglich ist, können Sie es verwenden und andere Leute werden beginnen, es zu verwenden. Aber die Frequenz war hoffnungslos niedrig und für den ursprünglichen Zweck nicht praktisch, der darin bestand, einer Person mit Sichelzellanämie zu helfen. Also was tun? Mit jemand anderem sprechen und ich las über das Werk von Martin Evans, der eine Embryo-Stammzelle verwendet hat. Hier ist eine Blastocyste. Dies ist der Teil der Blastocyste, aus dem der Embryo entsteht. Und Martin Evans und seine Studenten zeigten wie diese zu kultivieren sind, um auf diese Weise diese Zellen einer cremefarbigen Maus zu kultivieren. Und wenn er diese cremefarbigen Stammzelle in eine Blastocyste einfügen, würden sie sich daran erinnern, woher sie kommen, und Sie können aus dieser Blastocyste eine Maus erschaffen, indem sie sie in eine weibliche Maus einsetzen, und Sie würden chimärische Mäuse erhalten, Mischungen. Und von ihnen können Sie das Gen züchten, an dem Sie interessiert sind. Und dies war etwas Offensichtliches. Lasst uns eine Methode verwenden, um Gene zu verändern. Aber die Probe war furchtbar. Und so brauchten wir Hilfe von einem Chemiker und wir bekamen Hilfe von Kary Mullis, der den Nobelpreis für die Erfindung der Polymerase-Kettenreaktion erhielt. Und hier ist eine kleine Stelle in einem meiner Notizbücher, die besagt, dass Sie diese Methode verwenden können, um die rekombinante Passage zu lokalisieren. Und ich baute den Apparat, um dies zu tun. Dies ist mein Apparat. Warum würden Sie einen Apparat bauen? Nun, der Grund war, dass keiner zur Verfügung stand. Sie können keinen Apparat kaufen, um die Polymerase-Kettenreaktion zu machen. Aber ich glaube dass man dieses Schild anbringen sollte. Meine Kollegen taten es bei dem Apparat, der auf dem Boden lag. Und da steht NBGBOKFO “no bloody good, but okay for Oliver”, weil ich immer Material aus Abfall machen würde, wie Sie sehen, und das alles sind Gegenstände aus dem Abfall. Nichts davon ist neu und dies ist noch der Apparat, den wir benutzten für den Nobelpreis. Die Methode war gut und hier ist ein Superartikel darüber und Sie merken, dass ich nicht der Autor bin. Es freut mich zu sagen, dass die Autorin hier unten steht. Sie ist meine Frau und sie kam und schuf ein aufsehenerregendes Tier, das Atherosklerose bekommen kann. Nun, wohin nun? Ich zeige Ihnen auch diese Sache, weil es noch ein bisschen mehr gibt, worüber man reden kann. Hier ist Sandy Ogston wieder, aber hier gibt es jetzt einen kleinen Unterschied, weil hier auch sein Todesdatum steht. Weil er sagte “Wenn ich sterbe, Oliver, möchte ich gerne, dass Du meine wissenschaftlichen Memoiren schreibst”. Und dies war etwas, was die Royal Society gerne haben wollte. Und dann müssen Sie all diese Papers lesen. Und ich las alles von ihm aus seinen Papers. Und dann hatte er diese schöne kleine Formel hier, die über den verfügbaren Raum in einem Gel in Molekülen von einem Radius R spricht, wenn das Gel aus Fasern des Radius r besteht, und es gibt n Fasern pro Quadratzentimeter. Und er sprach über einen Querschnitt des Gels. Und diese Gleichung ist berückend genau. Sie funktioniert für jedes Gel, von dem Sie je gehört haben und wurde ausgiebig getestet. Diese zwei Herren in meinem Labor machten ein Diagramm, um sie zu veranschaulichen, und ich mochte es. Wenn Sie eine kleine gelöste Substanz haben, kann sie eine Menge Raum in einem Gel vorfinden. Aber wenn Sie eine große gelöste Substanz haben kann es nur einen begrenzten Raum vorfinden. Und ich dachte, dass dies auf die Niere angewendet werden könnte und ich schrieb ein Paper darüber, dass die Idee darin bestünde, dass hier kleine Moleküle leicht durch die Niere gehen würden. Und große Moleküle würden eine ziemlich niedrige Konzentration haben, wenn sie durch ein Gel gehen müssen und ich veröffentlichte ein Diagramm, das das Prinzip veranschaulichte. Dies ist ein Querschnitt einer Niere in EM-Auflösung. Und dies sind die Größen der Albumin-Moleküle, im Maßstab, und dies ist das Gel in der Niere, durch die, wie ich dachte, der Vorgang erfolgen würde. Und ich ging zu unserem Spezialisten für kolloidales Gold, das ich verwenden wollte, um sie in dem Elektronmikroskop zu sehen. Und er sagte, ich werde sie nicht für dich machen, Oliver. Sie machen ihre eigenen. Er sagte “Du wirst mehr lernen, wenn Du sie machst.” Ich war total begeistert. Es gibt wunderbare interessante Dinge und ich verbrachte einen großen Teil meiner Zeit mit ihnen. Ich werde Ihnen hier nur ein Beispiel zeigen. Dies war vor vier Jahren. Und dies war die Zeit, als ich zu lernen begann … Arbeitete immer noch am Wochenende. Das war der Zeit als ich herausfand, dass ich die Größe eines Moleküls kontrollieren konnte, indem ich die Zeitdauer der Reaktion im Verfahren variierte. Ich machte daraus in Langmuir ein Paper und ich bin der erste Autor. Und ich bin der erste Autor, weil ich die Arbeit gemacht habe, nicht weil ich das Paper geschrieben habe, sondern weil die Experimente meine waren, die meisten von ihnen. Denken Sie also darüber nach. Es ist wirklich nett, in einem Paper mit 89 Jahren der Hauptverfasser zu sein, und besonders wenn es das erste Paper ist, dass ich je in einer Chemie-Zeitschrift veröffentlicht habe. Aber ich habe noch etwas … Oh, hier ist ein Beispiel, an dem man arbeiten sollte. Hier ist ein Plasma mit großen Molekülen in Clustern und sie können nicht in die Basalmembran eindringen. Es ist komplizierter als das, aber dies ist ein Beispiel. Ich habe eine letzte kleine Sache, die ich Ihnen zeigen will, und hier ist es. Und warum zeige ich ein Flugzeug dafür? Es ist zum Teil, weil es ein Teil meines Lebens ist, aber dies ist mein Lehrer, Field Morey. Und er brachte mir das Fliegen bei, und ich war ein nervöser Flieger. Als ich lernte mit ihm zu fliegen, hier sitzt der Lehrer und der Schüler sitzt auf dem linkem Sitz. Schweiß strömte mir aus allen Poren, ich meine es wörtlich. Und so wandte ich mich eines Tages an ihn und sagte: „Dies war ein guter Tag für Sie. Nur ein Tropfen ist abgefallen.“ Und das führte mich zu einem Gedanken. Ich habe später gelernt, Lehrer zu sein, und ich hatte einen Schüler, Jeff Bloch. Und als wir zusammen flogen, ich brachte ihm das Gleiten bei, kam er komplett durchnässt zurück. Er klebte richtig an der Rückenlehne. Er flog dann irgendwann selbst und sagte später zu mir “Schau, Oliver, trocken.” Dies ist eine sehr interessante Lektion, nicht nur für das Fliegen. Sie zeigt Ihnen, dass Sie mit Wissen Angst bewältigen können. Wenn Sie nervös dabei sind, wenn Sie etwas Neues in der Wissenschaft machen, dann könnten Sie sagen “Dieser Kerl hier, er ist viel schlauer als ich. Oder diese Dame, sie weiß, was zu tun ist. Ich könnte das möglicherweise nicht tun”. Sie sind ängstlich. Gehen Sie, lernen Sie. Gehen Sie, lesen Sie. Sie können alles. Sie können Felder ändern. Sie müssen nicht irgendwo festgefahren sein. Gehen Sie und überwinden Sie Angst durch Wissen. Dies ist mein Motorgleiter und hier ist mein Freund. Und wenn Sie Glück haben werden Sie einen Freund haben wie ich ihn in Nobuyo habe und an dieser Stelle höre ich auf. Applaus

Oliver Smithies (2015)

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