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Laboratoire Teddy Graham - Biologie

Laboratoire Teddy Graham - Biologie


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Introduction

Vous êtes un monstre mangeur d'ours. Pour cette raison, vous ne mangez que des ours heureux.

De nouveaux ours naissent chaque « année » (pendant l'hibernation) et le taux de natalité est d'un nouvel ours pour chaque vieil ours de l'année dernière. Le trait heureux est récessif, donc les ours heureux sont homozygotes récessifs. De plus, comme le trait triste est dominant, les ours tristes sont soit homozygotes soit hétérozygotes dominants.

Faites une prédiction sur ce qui arrivera aux fréquences phénotypiques et génotypiques dans la population après quelques générations. Expliquez votre raisonnement.

Procédure

1. Obtenez une population de 10 ours et notez le nombre d'ours heureux et tristes et le nombre total de la population. Supposons que les génotypes de votre population de départ soient homozygotes dominants ou récessifs (il n'y a pas d'hétérozygotes).

À l'aide de l'équation de l'équilibre de Hardy-Weinberg, calculez les fréquences des allèles dominants et récessifs et des génotypes représentés dans la population.

p2 + 2pq + q2 = 1 p + q = 1

Exemple : si 5 ours sur 10 sont heureux, alors 10 allèles sur 20 seraient des allèles heureux. Par conséquent le q2 le nombre serait de 0,5. Vous devez ensuite déterminer le nombre q en prenant le carré de 0,5.

2. Mangez trois ours heureux. (Si vous n'avez pas trois ours heureux, mangez la différence des ours tristes.) Vous utiliserez les ours restants pour produire une progéniture pendant la saison de reproduction. Chaque ours ours restant produira un nouvel ours.

3. Répétez ce processus pour quatre générations d'ours et construisez un tableau de données pour montrer combien d'ours heureux et tristes sont dans la population pour chaque génération. Les données doivent refléter la fréquence de chaque type d'ours.

Générationp2 (triste)2pq (triste)q2 (heureux)pq
1 (initiale)
2
3
4

4. À l'aide de vos données, construisez un graphique qui montrera ce qui arrive à la population d'ours au fil du temps. Utilisez des pourcentages d'ours heureux et tristes pour chaque génération. Les changements de fréquences doivent être indiqués sur le même graphique.

Une analyse

Préparez un bref résumé de ce que vous avez observé dans cette activité qui aborde les points suivants :

  • Qu'arrive-t-il au génotype et aux fréquences alléliques dans la population de Teddy Grahams ?

  • À quoi vous attendriez-vous si vous poursuiviez le processus de sélection pour des générations supplémentaires ?

  • Comment les fréquences changeraient-elles si vous deviez maintenant sélectionner les ours tristes ?

  • Pourquoi l'allèle récessif ne disparaît-il pas de la population ? Comment est-il protégé ?


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Contenu

En tant que joueur junior, Graham a joué pour les Greys d'Owen Sound, les aidant à remporter la Coupe Memorial de 1924 en tant que champions juniors canadiens. [1] Il a joué deux saisons de hockey senior avant de devenir professionnel en 1926, en signant avec les Cardinals de Chicago de l'American Hockey Association. [2] Il a joué pour l'équipe depuis un an et après qu'ils se soient pliés Graham a déménagé à travers la ville aux Black Hawks de Chicago de la Ligue nationale de hockey (NHL). Les débuts de Graham dans la LNH ont eu lieu le 15 novembre 1927 contre les Bruins de Boston, et son premier but, et seul point de la saison, a eu lieu le 4 janvier 1928 contre les Canadiens de Montréal. [3]

Au cours de la saison, Graham a été échangé aux Warriors de Moose Jaw de la Ligue de hockey des Prairies en janvier 1928, bien que Moose Jaw l'ait échangé le même jour aux Sheiks de Saskatoon, avec lesquels Graham a terminé la saison 1927-1928. Il a ensuite signé avec les Oilers de Tulsa de l'AHA et y a passé les saisons 1928-1929 et la plupart des saisons 1929-1930 avant d'être renvoyé aux Black Hawks. [2] Graham est resté avec Chicago jusqu'en 1933 quand il a été échangé aux Maroons de Montréal, où il a joué 19 matchs avant d'être échangé en janvier 1934 aux Red Wings de Detroit. Avec les Red Wings, il a joué 52 matchs sur deux saisons, ainsi que 7 matchs pour leur filiale de la Ligue internationale de hockey, les Jeux olympiques de Detroit, avant d'être à nouveau échangé, cette fois aux Eagles de St. Louis, où il a disputé les 13 derniers matchs de la saison 1934-1935.

Les Eagles se sont repliés après la saison et les joueurs ont été dispersés dans les autres équipes de la LNH, Graham étant sélectionné par les Bruins de Boston. [4] Il jouera la saison 1935-1936 et le premier match de la saison 1936-1937 avec les Bruins, marquant quatre buts et une passe décisive en 49 matchs, avant d'être échangé aux Américains de New York, où il termine le 1936– 37 saison avec, jouant 31 matchs. Graham a joué une autre saison dans la Ligue internationale américaine de hockey avant de prendre sa retraite en 1938. Graham est ensuite devenu arbitre de hockey sur glace. [2]

Gray a disputé deux finales de la Coupe Stanley au cours de sa carrière. La première a eu lieu lors de la finale de la Coupe Stanley en 1931 avec Chicago, qui a perdu contre les Canadiens de Montréal. Il atteint à nouveau la finale en 1934 avec Detroit, rejoint par l'ancien coéquipier d'Owen Sound Cooney Weiland, mais perd contre les Black Hawks. [2]


La faculté

Nos plus de 60 professeurs de renommée mondiale comprennent 3 lauréats du prix Nobel, 33 membres de la National Academy of Sciences, 16 chercheurs du Howard Hughes Medical Institute (HHMI) et 4 récipiendaires de la National Medal of Science.

Angelika Amon

Le laboratoire d'Angelika Amon examine la croissance et la division cellulaires, et comment les erreurs dans ce processus contribuent au cancer et au vieillissement.

Tania A. Baker

Les recherches actuelles de Tania Baker explorent les mécanismes et la régulation du dépliement des protéines catalysées par des enzymes, la dégradation des protéines dépendantes de l'ATP et le remodelage du protéome pendant les réponses au stress cellulaire.

David Bartel

David Bartel étudie les voies moléculaires qui régulent l'expression des gènes eucaryotes en affectant la stabilité ou la traduction des ARNm.

Stéphane Bell

Stephen Bell sonde la machinerie cellulaire qui réplique et maintient les chromosomes des cellules animales.

Laurie A. Boyer

Laurie A. Boyer étudie les mécanismes de régulation des gènes qui stimulent le développement et la régénération cardiaques à l'aide de cellules souches embryonnaires et de modèles murins.

Christophe Burge

Christopher Burge applique une combinaison d'approches expérimentales et informatiques pour comprendre les codes de régulation sous-jacents à l'épissage pré-ARNm et à d'autres types de régulation génique post-transcriptionnelle.

Eliezer Calo

Eliezer Calo étudie comment les cellules construisent des ribosomes et comment un dysfonctionnement de la biogenèse et de la fonction des ribosomes conduit à des troubles du développement spécifiques aux tissus et au cancer.

Affaire Lindsay

Lindsay Case étudie comment les molécules sont concentrées et organisées au niveau de la membrane plasmique pour réguler la signalisation transmembranaire.

Iain M. Cheeseman

Iain Cheeseman analyse le processus par lequel les cellules se dupliquent, en se concentrant sur la machinerie moléculaire qui sépare les chromosomes.

Jianzhu Chen

Jianzhu Chen étudie le système immunitaire, exploitant la force de défense du corps pour explorer le traitement et la prévention du cancer, ainsi que des maladies métaboliques et infectieuses.

Sallie (Penny) W. Chisholm

Sallie (Penny) W. Chisholm étudie la biologie, l'écologie et l'évolution de l'espèce de phytoplancton marin la plus abondante afin de comprendre les forces qui façonnent les écosystèmes microbiens.

Ibrahim Cissé

Ibrahim Cissé développe des approches à molécule unique et à super-résolution pour étudier le clustering de protéines, la condensation biomoléculaire dans la transcription et d'autres processus dans les cellules vivantes.

Martha Constantine-Paton

Avant de fermer son laboratoire, Martha Constantine-Paton a utilisé une combinaison d'outils génétiques classiques et modernes chez la souris pour étudier les contributions de régions cérébrales spécifiques au comportement normal.

Olivia Corradin

Olivia Corradin étudie les changements génétiques et épigénétiques des éléments régulateurs des gènes qui influencent les maladies humaines.

Joseph (Joey) Davis

Joey Davis étudie comment les cellules maintiennent un équilibre interne délicat d'assemblage et de démantèlement de leur propre machinerie, en particulier les assemblages de nombreuses molécules connues sous le nom de complexes macromoléculaires.

Catherine Drennan

Catherine Drennan réalise des « clichés » de métalloenzymes par cristallographie et/ou cryomicroscopie électronique.

Gerald R. Fink

Gerald R. Fink étudie comment les agents pathogènes fongiques envahissent le corps, échappent au système immunitaire et établissent une infection.

Marie Gehring

Mary Gehring étudie les mécanismes épigénétiques de la régulation des gènes chez les plantes.

Frank Gertler

Frank B. Gertler examine le rôle de la forme et du mouvement des cellules dans les défauts de développement et les maladies.

Alan D. Grossman

Alan Grossman étudie les mécanismes et la régulation de la réplication de l'ADN, de l'expression des gènes et du transfert horizontal de gènes chez les bactéries.

Léonard P. Guarente

Leonard P. Guarente examine les cerveaux des mammifères, des souris et des humains pour comprendre les fondements génétiques du vieillissement et des maladies liées à l'âge comme la maladie d'Alzheimer.

Michael T. Hemann

Michael T. Hemann utilise des modèles murins pour lutter contre les cancers résistants à la chimiothérapie.

Nancy Hopkins

Nancy Hopkins a travaillé sur la génétique des virus tumoraux à ARN de souris, sur la génétique du développement précoce des vertébrés en utilisant le poisson zèbre et sur le poisson comme modèle de cancer.

H. Robert Horvitz

H. Robert Horvitz analyse les rôles des gènes dans le développement et le comportement des animaux, pour mieux comprendre les maladies humaines.

David Housman

David Housman étudie les fondements biologiques de maladies comme la maladie de Huntington, le cancer et les maladies cardiovasculaires.

Sinisa Hrvatin

Sinisa Hrvatin étudie les états de stase, tels que la torpeur et l'hibernation des mammifères, comme moyen d'exploiter le potentiel de ces adaptations biologiques pour faire avancer la médecine.

Richard O. Hynes

Richard O. Hynes étudie le réseau de protéines entourant les cellules pour comprendre son rôle dans la propagation du cancer dans tout le corps.

Barbara Impérial

Barbara Imperiali étudie la biogenèse et la myriade de fonctions des glycoconjugués dans la santé et la maladie humaines.

Tyler Jacks

Tyler Jacks s'intéresse aux événements génétiques contribuant au développement du cancer, et son groupe a créé une série de souches de souris conçues pour porter des mutations dans des gènes connus pour être impliqués dans les cancers humains.

Rudolf Jaenisch

Rudolf Jaenisch utilise des cellules pluripotentes (cellules ES et iPS) pour étudier les bases génétiques et épigénétiques de maladies humaines telles que la maladie de Parkinson, la maladie d'Alzheimer, l'autisme et le cancer.

Ankur Jain

Ankur Jain étudie le rôle de l'auto-assemblage de l'ARN dans l'organisation cellulaire et les maladies neurodégénératives.

Chris A. Kaiser

Avant de fermer son laboratoire, Chris A. Kaiser a analysé le repliement des protéines et le trafic dans les cellules.

Amy E. Keating

Amy E. Keating détermine comment les protéines établissent des interactions spécifiques les unes avec les autres et conçoit de nouvelles interactions protéine-protéine synthétiques.

Jonathan A. Roi

Jonathan A. King a étudié ce qui se passe lorsque les protéines ne se replient pas correctement, ce qui entraîne des affections telles que la cataracte, et s'efforce de protéger les conditions nécessaires à la recherche biomédicale.

Kristin Knouse

Kristin Knouse cherche à comprendre et à moduler les lésions et la réparation des organes en innovant des outils d'expérimentation directement au sein des organismes vivants.

Monty Krieger

Monty Krieger étudie les récepteurs de la surface cellulaire et le cholestérol et leur impact sur la physiologie normale et les maladies, telles que les maladies cardiaques et l'infertilité.

Rébecca Lamason

Rebecca Lamason étudie ce qui se passe lorsque les fonctions cellulaires sont détournées par des intrus indésirables : à savoir, les bactéries qui engendrent des maladies comme la fièvre boutonneuse et la méningite.

Eric S. Lander

Eric S. Lander s'intéresse à tous les aspects du génome humain et à son application à la médecine. Il est actuellement conseiller scientifique présidentiel et directeur du Bureau de la politique scientifique et technologique.

Michael T. Laub

Michael T. Laub explore comment les cellules bactériennes traitent l'information et régulent leur propre croissance et prolifération, ainsi que comment ces capacités de traitement de l'information ont évolué.

Douglas Lauffenburger

Douglas Lauffenburger favorise l'interface de la bio-ingénierie, de la biologie cellulaire quantitative et de la biologie des systèmes pour déterminer les aspects fondamentaux de la dérégulation cellulaire - identifier et tester de nouvelles idées thérapeutiques.

Jacqueline Lees

Jacqueline Lees développe des modèles de souris et de poisson zèbre, identifiant les voies moléculaires conduisant à la formation de tumeurs.

Ruth Lehmann

Ruth Lehmann étudie les origines biologiques des cellules germinales et comment elles transmettent le potentiel de construire un organisme complètement nouveau à leur progéniture.

Gene-Wei Li

Gene-Wei Li étudie comment les informations quantitatives concernant la composition précise du protéome sont codées et extraites des génomes bactériens.

Poulin Li

Pulin Li s'intéresse à la compréhension quantitative de la façon dont les circuits génétiques créent un comportement multicellulaire dans les systèmes naturels et synthétiques.

Troy Littleton

Troy Littleton s'intéresse à la façon dont les connexions neuronales se forment et fonctionnent, et à la façon dont les maladies neurologiques perturbent la communication synaptique.

Harvey F. Lodish

Harvey F. Lodish étudie le développement de globules rouges et l'utilisation de globules rouges modifiés pour l'introduction de nouvelles thérapies dans le corps humain, ainsi que le développement de globules adipeux bruns et blancs.

Sébastien Lourido

Sebastian Lourido expose les vulnérabilités des parasites et les exploite pour traiter les maladies infectieuses.

Adam C. Martin

Adam C. Martin étudie les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la forme et la fonction des tissus.

Hernandez Moura Silva

Hernandez Moura Silva cherche à comprendre comment le système immunitaire soutient la physiologie des tissus pour dévoiler de nouvelles approches pour traiter les maladies humaines.

Elly Nedivi

Elly Nedivi étudie les mécanismes sous-jacents à la plasticité des circuits cérébraux - caractérisant les gènes et les protéines impliqués, ainsi que la visualisation du remodelage synaptique et neuronal dans le cerveau de souris vivante.

Terry Orr-Weaver

Terry Orr-Weaver a sondé le processus incroyablement complexe et coordonné de développement de l'œuf à l'embryon fécondé et finalement à l'adulte.

David C. Page

David C. Page examine les différences génétiques entre les hommes et les femmes - et comment celles-ci jouent dans la maladie, le développement et l'évolution.

Mary-Lou Pardue

Mary-Lou Pardue a étudié les chromosomes des mouches des fruits pour mieux comprendre la réplication des chromosomes, la division cellulaire et les structures cellulaires associées.

William (Puce) Quinn

William Quinn a analysé les fondements moléculaires et génétiques de l'apprentissage et de la mémoire chez les mouches des fruits avant de prendre sa retraite.

Uttam RajBhandary

Les intérêts d'Uttam RajBhandary ont inclus les interactions entre les ARN et les protéines, en se concentrant sur l'expression et la régulation des gènes.

Peter Reddien

Peter Reddien s'efforce de percer l'un des plus grands mystères de la biologie : comment les organismes régénèrent les parties manquantes du corps.

Aviv Regev

Aviv Regev est le pionnier de l'utilisation de la génomique unicellulaire et d'autres techniques pour disséquer les réseaux moléculaires qui régulent les gènes, définissent les cellules et les tissus et influencent la santé et la maladie.

Alison E. Ringel

Alison E. Ringel cherche à comprendre les adaptations moléculaires qui permettent aux cellules immunitaires de fonctionner et de survivre dans des environnements défavorables.

David Sabatini

David Sabatini étudie les voies qui régulent la croissance et le métabolisme et comment ils sont dérégulés dans des maladies comme le cancer et le diabète.

Léona Samson

Leona Samson analyse les produits chimiques toxiques fréquemment utilisés dans la chimiothérapie anticancéreuse pour prévenir d'autres dommages à l'ADN.

Francisco J. Sánchez-Rivera

Francisco J. Sánchez-Rivera vise à comprendre comment la variation génétique façonne la physiologie normale et la maladie, en mettant l'accent sur le cancer.

Robert T. Sauer

Bob Sauer étudie les machines protéolytiques intracellulaires responsables du contrôle de la qualité des protéines et de l'homéostasie.

Paul Schimmel

Paul Schimmel a travaillé tout au long de sa carrière pour traduire la recherche de laboratoire en produits tangibles qui améliorent la santé humaine, y compris ceux liés à l'alcoolisme, la schizophrénie, l'autisme, le sida, les maladies cardiaques et le cancer.

Thomas U. Schwartz

Thomas U. Schwartz étudie la communication à travers les membranes biologiques, en utilisant des outils structurels, biochimiques et génétiques.

Edouard Scolnick

Edward Scolnick a fourni des informations critiques sur les fondements génétiques d'une variété de troubles psychiatriques, y compris le trouble bipolaire, la schizophrénie et l'autisme.

Phillip A. Sharp

Phillip A. Sharp étudie de nombreux aspects de l'expression des gènes dans les cellules de mammifères, notamment la transcription, les rôles des ARN non codants et l'épissage de l'ARN.

Anthony J. Sinskey

Anthony J. Sinskey explore les principes de l'ingénierie métabolique chez les bactéries et les plantes.

Noisette Sive

Hazel Sive étudie les mécanismes fondamentaux sous-jacents à la formation du visage et du cerveau des vertébrés, ainsi que les fondements moléculaires des troubles du développement neurologique.

Frank Salomon

Frank Solomon enseigne aux étudiants de premier cycle, aux étudiants diplômés, aux chercheurs postdoctoraux et aux participants du MSRP dans les domaines de la biologie cellulaire, de la conception expérimentale et de la conduite responsable de la recherche.

Yadira Soto-Feliciano

Yadira Soto-Feliciano étudie la chromatine et la régulation épigénétique dans le développement normal et le cancer.

Stefani Spranger

Stefani Spranger étudie comment le système immunitaire du corps interagit avec les tumeurs en croissance pour exploiter la réponse immunitaire pour lutter contre le cancer.

Lisa A. Steiner

Avant de fermer son laboratoire, Lisa A. Steiner a analysé le génome du poisson zèbre pour comprendre les globules blancs et leur rôle dans le système immunitaire.

JoAnne Stubbe

JoAnne Stubbe étudie les ribonucléotides réductases, des enzymes essentielles qui constituent les éléments constitutifs de la réplication, de la réparation et des cibles réussies de l'ADN de plusieurs médicaments cliniques.

Susumu Tonegawa

Susumu Tonegawa étudie les fondements biologiques de l'apprentissage et de la mémoire chez les rongeurs.

Matthieu Vander Heiden

Matthew Vander Heiden s'intéresse au rôle que joue le métabolisme cellulaire dans la physiologie des mammifères, en mettant l'accent sur le cancer.

Seychelles M. Vos

Seychelle M. Vos étudie comment l'organisation du génome et l'expression des gènes sont physiquement couplées à toutes les échelles moléculaires.

Graham C. Walker

Graham C. Walker étudie la réparation de l'ADN, la mutagenèse et les réponses cellulaires aux dommages de l'ADN, ainsi que la relation symbiotique entre les légumineuses et les bactéries fixatrices d'azote.

Bruce Walker

Bruce Walker étudie les réponses immunitaires cellulaires dans les infections virales humaines chroniques, avec un accent particulier sur l'immunologie du VIH et le développement de vaccins.

Robert A. Weinberg

Robert A. Weinberg étudie comment le cancer se propage, ce qui confère aux cellules souches cancéreuses leurs qualités uniques et les acteurs moléculaires impliqués dans la formation des cellules souches cancéreuses et des métastases.

Jonathan Weissman

Jonathan Weissman étudie comment les protéines se replient dans leur forme correcte et comment un mauvais repliement affecte la maladie et la physiologie normale, tout en créant des outils innovants pour explorer les principes d'organisation des systèmes biologiques.

Jing-Ke Weng

Jing-Ke Weng étudie l'évolution métabolique des plantes et explore la remarquable chimiodiversité des plantes pour de nouveaux produits chimiques et médicaments.

Matthieu A. Wilson

Matthew Wilson étudie l'apprentissage et la mémoire des rongeurs en enregistrant et en manipulant l'activité des neurones pendant le comportement et le sommeil.

Harikesh S. Wong

Harikesh S. Wong étudie comment la communication intercellulaire contrôle la réponse immunitaire dans les tissus.

Michael B. Yaffe

Michael B. Yaffe étudie la chaîne de réactions qui contrôle la réponse d'une cellule au stress, aux lésions cellulaires et aux dommages à l'ADN.

Yukiko Yamashita

Yukiko Yamashita étudie deux aspects fondamentaux des organismes multicellulaires : comment les destins cellulaires sont diversifiés via la division cellulaire asymétrique et comment l'information génétique est transmise à travers les générations via la lignée germinale.

Omer H. Yilmaz

Omer H. Yilmaz explore l'impact des interventions diététiques sur les cellules souches, le système immunitaire et le cancer dans l'intestin.

Richard A. Jeune

Richard A. Young explore comment et pourquoi l'expression des gènes diffère dans les cellules saines par rapport aux cellules malades.


Comprendre les allèles dominants et récessifs

Vous devriez parler de génétique et d'allèles avant de présenter la feuille de travail du carré de Punnett dans votre classe. Idéalement, les élèves devraient également avoir une bonne compréhension de la façon de calculer les probabilités.

Les élèves doivent se familiariser avec les gènes et comprendre que les gènes sont une unité d'information héréditaire alors qu'un allèle est une séquence ou une variante possible d'un gène.

Vous devriez également parler des traits génétiques observables, également appelés phénotypes. Les élèves doivent comprendre qu'il existe des allèles dominants et récessifs qui ne deviendront pas des phénotypes à moins qu'ils ne soient combinés avec un autre allèle récessif. Vous pouvez introduire la notion d'allèles codominants avec des lycéens.

Assurez-vous que les activités du carré Punnett sont liées aux leçons sur la génétique, l'hérédité et les allèles. Vous pouvez utiliser ces activités pour présenter ces concepts ou pour aider les élèves à acquérir une compréhension plus approfondie de la génétique et des probabilités.


Barney Graham, M.D., Ph.D.

L'objectif du Laboratoire de pathogenèse virale (VPL) du Centre de recherche sur les vaccins (VRC) est de mieux comprendre les aspects fondamentaux de la pathogenèse virale et d'appliquer ces connaissances au développement de vaccins plus sûrs et plus efficaces. De nombreux aspects des travaux antérieurs de VPL ont joué un rôle déterminant dans la réponse rapide à la pandémie de COVID-19. Sous la direction du Dr Graham, le VPL a conçu et développé le premier candidat vaccin COVID-19 et a aidé à découvrir le premier anticorps monoclonal neutralisant le SRAS-CoV-2 à entrer dans les essais cliniques humains. Ceci a été réalisé en mettant en œuvre un plan décrit pour une réponse rapide à une pandémie, basé sur un prototype de préparation aux agents pathogènes. Guidé par les structures de HKU1-CoV, MERS-CoV et SARS-CoV combinées à une solution de conception d'antigène de pointe généralisable établie pour les bêtacoronavirus, des outils technologiques développés par le VRC pour la vaccinologie de précision et une fabrication rapide de plate-forme en collaboration avec Moderna, Inc., le premier participant à l'essai clinique a reçu une injection d'un vaccin à ARNm candidat exprimant la protéine de pointe SARS-CoV-2 stabilisée 65 jours après la libération de la séquence. Les tests précliniques et le développement de tests ont été effectués en parallèle pour soutenir les essais cliniques avancés pour l'ARNm-1273. Les travaux antérieurs du VPL sur la pathogenèse de la maladie respiratoire améliorée associée au vaccin (VSR) associée au virus respiratoire syncytial (VRS) ont également fourni un cadre essentiel pour les évaluations de sécurité et les décisions réglementaires nécessaires au développement accéléré d'un vaccin (Graham, Science 2020).

Pour définir comment les coronavirus et autres virus provoquent des maladies, le VPL étudie les caractéristiques fonctionnelles et structurelles des agents pathogènes viraux ainsi que les mécanismes de régulation de la composition et du calendrier des réponses immunitaires de l'hôte à l'aide de systèmes in vitro, de modèles animaux et d'essais cliniques. Comprendre la biologie et la pathogenèse du VRS a été un thème central du VPL. L'étude du VAERD a été à la base des travaux sur la fonction et la régulation des cellules T (revue dans Ruckwardt et al. Immunité 2019). Résoudre la structure de la préfusion RSV F (McLellan et al., Science 2013a) et en identifiant des mutations stabilisantes (McLellan et al. Science 2013b) a conduit à démontrer que les anticorps spécifiques de préfusion étaient plus puissants que les anticorps contre les surfaces de postfusion (Ngwuta et al., Science Médecine translationnelle 2015). Ces études ont conduit au développement d'un vaccin candidat de trimère de protéine F de préfusion stabilisé (DS-Cav1) (Crank et al. Science 2019) qui est maintenant en développement clinique avancé. Ce travail a fourni une preuve de concept clinique pour la conception de vaccins basés sur la structure (Graham et al., Revue annuelle de médecine 2019) et a informé les travaux structurels ultérieurs sur les protéines de pointe du coronavirus et les protéines de fusion de Nipah et d'autres paramyxovirus.

Le VPL met l'accent sur l'utilisation de nouvelles technologies qui ont évolué au cours de la dernière décennie, en grande partie grâce aux efforts de développement d'un vaccin contre le VIH. Certains d'entre eux comprennent la conception d'antigènes basés sur la structure, l'affichage de nanoparticules à auto-assemblage, l'analyse de cellules uniques pour évaluer la fonction des cellules T et découvrir des anticorps monoclonaux, définir des répertoires et des lignées d'anticorps, et des véhicules d'administration d'antigènes vaccinaux à base d'acides nucléiques et de vecteurs (Graham, Examens immunologiques 2013). Tous les programmes ont utilisé certains de ces outils, et le programme universel de développement de vaccins antigrippaux les a tous utilisés. Il existe plusieurs objectifs pour atteindre l'objectif d'une immunité universelle durable contre la grippe contre les souches saisonnières et pandémiques du virus de la grippe (Kanekiyo et Graham, Presse Cold Spring Harbor, 2020) qui incluent des stratégies pour des vaccins suprasaisonniers améliorés et celles pour la préparation et la riposte aux pandémies. Les principales approches comprennent le ciblage du domaine de tige hémagglutinine (HA) conservé pour les deux groupes 1 (Yassine et al., Médecine naturelle, 2015) et le groupe 2 (Corbett et al., mBio, 2019) de la grippe A en affichant des trimères de tige HA sans tête structurellement définis sur des nanoparticules de ferritine auto-assemblées. L'intention immunologique est d'induire des lignées d'anticorps définies connues pour avoir une activité de neutralisation croisée. Une autre approche utilisant l'affichage de nanoparticules d'auto-assemblage d'antigènes structurellement définis cherche à éviter les réponses de la tête HA spécifiques de la souche immunodominante par une mosaïque hétérotypique d'antigènes sur chaque particule (Kanekiyo et al., Immunologie naturelle, 2019).

Sous la direction du Dr Graham, le VPL s'attaque aux agents pathogènes suivants : 1) coronavirus (MERS-CoV, SARS-CoV-1 et SARS-CoV-2), 2) grippe (grippe), 3) virus respiratoire syncytial (RSV), 4) EV-D68, 5) Nipah et autres paramyxovirus, 6) Zika et 7) Ebola. Ce travail est réalisé au sein des deux Sections, la Section Pathogénie virale (VPS) et la Section de recherche en biodéfense (BRS). Le VPS est organisé en trois unités qui opèrent sous la direction du Dr Graham assisté de Karin Bok, MS, Ph.D., Senior Advisor for Vaccine Development. La BRS est dirigée par le Dr Nancy Sullivan.

Section Pathogenèse virale

Les objectifs du VPS dirigé par le Dr Graham sont de : 1) étudier les déterminants virologiques et immunologiques de base des maladies virales 2) définir les corrélats immunologiques de la protection contre l'infection virale et la maladie 3) développer des modèles animaux et des tests immunologiques pour soutenir le développement de vaccins et des anticorps monoclonaux pour la prévention et le traitement des maladies virales et 4) développer des vaccins et des anticorps monoclonaux pour prévenir les maladies virales et établir un cadre pour la préparation d'un prototype d'agent pathogène.

En prévision des futures menaces de pandémie, le Dr Graham a fait partie d'un effort multidivisionnel du NIAID qui a élaboré la stratégie de mise en œuvre d'un plan de préparation aux agents pathogènes prototypes (P4) au cours des dernières années. Cette approche implique de tirer parti d'une connaissance approfondie de virus prototypes sélectionnés au sein des 25 familles de virus connus pour infecter les humains pour informer et accélérer le développement de contre-mesures médicales pour les agents pathogènes nouveaux ou ré-émergents, récemment illustrés par la réponse à COVID-19.

Unité d'immunobiologie vaccinale

Groupe de recherche

Tracy Ruckwardt, Ph.D., membre du personnel scientifique et chef d'unité Man Chen, Ph.D., membre du personnel scientifique Core Rebecca Loomis, Ph.D., membre du personnel scientifique core Tony DiPiazza, Ph.D., chercheur postdoctoral IRTA Azad Kumar, Ph. .D., Scientifique Deepika Nair, Biologiste Alexandrine Derrien-Colemyn, Biologiste Kizzmekia Corbett, Ph.D., Chercheuse et chef d'équipe pour la recherche sur les coronavirus Olu Abiona, IRTA Post-Baccalaureate Anne Werner, IRTA Post-Baccalaureate

L'unité d'immunobiologie des vaccins (UIV) étudie les aspects fondamentaux de la biologie des cellules T en mettant l'accent sur les réponses immunitaires néonatales et la compréhension des déterminants des réponses adaptatives à la suite d'infections par des virus respiratoires. Cette unité cherche à comprendre les facteurs qui contribuent aux différences liées à l'âge dans les réponses immunitaires pour concevoir des vaccins qui déclenchent des réponses immunitaires adaptatives précisément ciblées et équilibrées. Le VIU dirige les travaux sur la conception d'antigènes, les modèles animaux et les tests immunitaires pour soutenir le développement de vaccins contre le VRS et d'autres infections virales émergentes telles que le SRAS-CoV-2, le Zika, l'EV-D68, le Nipah et d'autres paramyxovirus.

Unité d'Immuno-ingénierie Moléculaire

Groupe de recherche

Masaru Kanekiyo, DVM, Ph.D., membre du personnel scientifique et chef d'unité Seyhan Boyoglu-Barnum, Ph.D., membre du personnel scientifique (noyau) Adrian Creanga, Ph.D., membre du personnel scientifique (noyau) Brian Fisher, Ph.D. , biologiste et responsable du laboratoire VPL Rebeca Gillespie, biologiste Julia Lederhoffer, Ph.D., chercheur postdoctoral IRTA Syed Moin, Ph.D., scientifique Geoffrey Hutchinson, post-baccalauréat IRTA

L'unité d'immuno-ingénierie moléculaire (MIU) conçoit et teste de nouvelles stratégies vaccinales en utilisant une approche axée sur la technologie pour relever les défis non relevés en vaccinologie. Cette unité : 1) étudie les aspects fondamentaux de l'antigénicité et de l'immunogénicité des protéines 2) utilise des technologies moléculaires et unicellulaires pour définir la base mécanistique de l'immunité protectrice qui guide la conception des antigènes en mettant l'accent sur la grippe 3) utilise la biologie structurelle et l'ingénierie des protéines pour concevoir des immunogènes qui améliorer la qualité, l'étendue et la durabilité des réponses immunitaires en mettant l'accent sur la grippe et 4) développer des tests et des outils qui informent le développement de vaccins.

Noyau de science translationnelle VPL

Groupe de recherche : Karin Bok, M.S., Ph.D. Conseillère principale en développement de vaccins et chef d'unité Gabriela Alvarado, Ph.D., responsable du programme scientifique

Le VPL Translational Science Core (VPTS) fournit des conseils scientifiques et un soutien à la gestion de programmes scientifiques pour le développement de produits précliniques et leur transition vers les tests cliniques. Il est essentiel pour maintenir le pipeline de développement de vaccins VRC via le Vaccine Production Program (VPP). Le VPTS est également le principal agent de liaison avec les parties prenantes externes et les collaborateurs scientifiques. Cette équipe gère également les interactions collaboratives entre les différentes équipes de VRC et assure la liaison directe entre VPL et les équipes de gestion de programme et de stratégie de VRC.


Un groupe de coronavirus de chauve-souris en circulation de type SRAS montre un potentiel d'émergence humaine

L'émergence du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV) et du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS)-CoV souligne la menace d'événements de transmission inter-espèces conduisant à des épidémies chez l'homme. Ici, nous examinons le potentiel de maladie d'un virus de type SRAS, SHC014-CoV, qui circule actuellement dans les populations chinoises de chauves-souris en fer à cheval. À l'aide du système de génétique inverse SARS-CoV, nous avons généré et caractérisé un virus chimérique exprimant le pic du coronavirus de chauve-souris SHC014 dans une épine dorsale SARS-CoV adaptée à la souris. Les résultats indiquent que les virus du groupe 2b codant pour le pic SHC014 dans un squelette de type sauvage peuvent utiliser efficacement plusieurs orthologues du récepteur du SRAS, l'enzyme de conversion de l'angiotensine humaine II (ACE2), se répliquer efficacement dans les cellules primaires des voies respiratoires humaines et atteindre des titres in vitro équivalents à l'épidémie. souches de SRAS-CoV. De plus, des expériences in vivo démontrent la réplication du virus chimérique dans le poumon de souris avec une pathogenèse notable. L'évaluation des modalités immuno-thérapeutiques et prophylactiques disponibles basées sur le SRAS a révélé une faible efficacité à la fois des anticorps monoclonaux et des approches vaccinales qui n'ont pas réussi à neutraliser et à protéger contre l'infection par les CoV à l'aide de la nouvelle protéine de pointe. On the basis of these findings, we synthetically re-derived an infectious full-length SHC014 recombinant virus and demonstrate robust viral replication both in vitro and in vivo. Our work suggests a potential risk of SARS-CoV re-emergence from viruses currently circulating in bat populations.

Déclaration de conflit d'intérêts

The authors declare no competing financial interests.

Les figures

Figure 1. SARS-like viruses replicate in human…

Figure 1. SARS-like viruses replicate in human airway cells and produce in vivo pathogenesis.

Figure 2. SARS-CoV monoclonal antibodies have marginal…

Figure 2. SARS-CoV monoclonal antibodies have marginal efficacy against SARS-like CoVs.

Figure 3. Full-length SHC014-CoV replicates in human…

Figure 3. Full-length SHC014-CoV replicates in human airways but lacks the virulence of epidemic SARS-CoV.

Figure 4. Emergence paradigms for coronaviruses.

Figure 4. Emergence paradigms for coronaviruses.

Coronavirus strains are maintained in quasi-species pools circulating in…


Teddy Graham Lab - Biology

Let’s look at our pea example from lecture: Recall that there were 100 diploid plants. Flower color was controlled by a single gene with two alleles. The dominant allele (A) codes for purple flowers, and the recessive allele (a) codes for white flowers. Assume that we have been able to determine the genotypes of each and every plant and that we found:

60 plants have the genotype AA.

20 plants have the genotype Aa.

20 plants have the genotype aa.

60 plants have the genotype AA so the frequency of the AA genotype is 60/100 = 0.6

20 plants have the genotype Aa so the frequency of the Aa genotype is 20/100 = 0.2

20 plants have the genotype aa so the frequency of the aa genotype is 20/100 = 0.2

Notice that these genotype frequencies add up to 1. Explain why this must be so. Note that the fact they sum to 1 has NOTHING to do with the Hardy-Weinberg equilibrium.

20 plants have the genotype Aa. Each has a copy of the A allele for a total of 20 A alleles in the population.

Therefore, the number of A alleles: 120 + 20 = 140. The frequency of the A allele (p) = the number of A alleles (140) divided by the total number of alleles (200).

p = (120 + 20)/200 = 140/200 = 0.7
Calculate the frequency of the recessive allele, a, in the same manner: 20 plants have the genotype Aa. They each have a single copy of the a allele for a total of 20 a alleles.

20 plants have the genotype aa. They each have two copies of the a allele for a total of 40 a alleles. Therefore, the total number of a alleles: 20 + 40 = 60. The frequency of the a allele (q) = the number of a alleles (60) divided by the total number of alleles (200).

q = (20 + 40)/200 = 60/200 = 0.3
Notice that p and q sum to 1 -> 0.7 + 0.3 = 1. This is always true if there are only two alleles. A good check on your math is to calculate these independently of each other and check that they sum to 1.

A population in genetic equilibrium after a generation of mating will have the following genotype frequencies: p 2 2pq q 2


CBB PHD

PHD IN COMPUTATIONAL BIOLOGY & BIOINFORMATICS

The mission of the the Duke University Program in Computational Biology and Bioinformatics is to train predoctoral students to become leaders at the interdisciplinary intersection of quantitative and biomedical sciences, using sophisticated computational methods to address contemporary challenges across biology and medicine.

Message from the Director

We're excited to offer graduate training in cutting-edge computational biology and bioinformatics. We encourage students take full advantage of the creativity-driven, highly interdisciplinary research environment at Duke. With participating faculty from Engineering, Medicine, and Arts & Sciences, students can choose from a wide range of research and training opportunities. I encourage you to explore our website for more information and to contact individual faculty members whose research interests you.


Wang Lab

Research in the Wang Lab focuses on the biogenesis, function, and defects of the Golgi in diseases. The Golgi apparatus is a central membrane organelle for protein trafficking and secretion in all eukaryotic cells. A unique feature of this organelle is a stack of flattened cisternae. Our research aims to understand how this structure is formed and why its formation is important for Golgi function under normal and disease conditions.


In vitro
reconstituted Golgi membranes (Learn more about our Research).

Research Areas of Interest
1. Golgi biogenesis, function, and defects in diseases
2. Membrane trafficking
3. Cell cycle regulation
4. Cell biology and diseases, including cancer, asthma and Alzheimer’s disease
5. Post-translational modifications, including phosphorylation, ubiquitination, N- and O-glycosylation


Voir la vidéo: IMMERSION dans un LABO de RECHERCHE en BIOLOGIE (Octobre 2022).