Denis Wirtz- Denis Wirtz
Denis Wirtz ist Vizeprobst für Forschung und Theophilus Halley Smoot Professor of Engineering Science an der Johns Hopkins University . Er ist Experte für die molekularen und biophysikalischen Mechanismen der Zellmotilität und -adhäsion sowie der Kerndynamik bei Gesundheit und Krankheit.
Wirtz hat als erster festgestellt, wie eine dreidimensionale Umgebung die Wanderung von Krebszellen grundlegend beeinflusst und mehr biologisch und medizinisch relevante Informationen liefert als 2D-Studien. Er war auch Pionier der Technik der Partikelverfolgungs- Mikrorheologie , um die rheologischen Eigenschaften komplexer Flüssigkeiten und lebender Zellen und Gewebe zu untersuchen. Er ist Professor an den Fakultäten für Chemieingenieurwesen und Biomolekulartechnik und Materialwissenschaften und -technik der Whiting School of Engineering sowie an den Fakultäten für Onkologie und Pathologie der Johns Hopkins School of Medicine .
Wirtz wurde im Februar 2014 zum Vizeprobst für Forschung ernannt und mit der Leitung des 2,24-Milliarden-Dollar-Forschungsunternehmens der Universität, der Implementierung der institutionellen Forschungskonformität, dem Ausbau der Forschungsentwicklung und der Produktion und Verwaltung bereichsübergreifender Forschungsinitiativen wie dem Johns Hopkins Catalyst and Discovery Awards-Programm beauftragt. , das Frontier Award-Programm des Präsidenten und die Bloomberg Distinguished Professorships , die im Rahmen einer 350-Millionen-Dollar-Spende von Michael Bloomberg eingerichtet wurden .
Biografie
Wirtz wurde in der geboren Ixelles Gemeinde Brüssel , Belgien . Er spricht fließend Englisch und Französisch und wurde 2007 US-Staatsbürger. Wirtz erwarb 1988 einen Abschluss in Physikingenieurwesen an der Ecole Polytechnique der Université libre de Bruxelles.
Mit einem Hoover-Stipendium der Belgisch-Amerikanischen Bildungsstiftung (BAEF) erwarb er einen MS und einen Ph.D. in Chemieingenieurwesen von der Stanford University in Polymerphysik . Anschließend erhielt er ein Stipendium im Rahmen des Humankapital- und Mobilitätsprogramms der Europäischen Union , um als Postdoc an der Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles (ESPCI) in Paris, Frankreich, zu forschen .
Wirtz trat 1994 der Fakultät des Department of Chemical and Biomolecular Engineering der Johns Hopkins University bei und wurde 2003 zum ordentlichen Professor befördert. 2009 wurde er zum Theophilus Halley Smoot Professor of Engineering Science mit Nebenberufen in die Abteilungen für Materialwissenschaft und -technik, Pathologie und Onkologie, wo er mit anderen Forschern im Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center zusammenarbeitet .
Nach seiner Ernennung zum Theophilius Halley Smoot Professor für Technische Physik, Dr. Nicholas Jones, ehemaliger Dekan der Whiting School of Engineering , erklärte
"Während seiner Zeit bei Johns Hopkins hat sich Denis als herausragender Wissenschaftler und Lehrer ausgezeichnet. Darüber hinaus hat sich Denis' Rolle als Katalysator für interdisziplinäre Forschung und Zusammenarbeit an der Universität sowohl in Bezug auf seine Forschung als auch in Bezug auf die Ich bin zuversichtlich, dass seine aktuellen Forschungen zu den physikalischen Grundlagen der Zelladhäsion und -deadhäsion entscheidend für unser Verständnis der Metastasierung von Krebs sein und wichtige Durchbrüche bei der Diagnose und Behandlung von Krebs in der Jahre kommen."
Im Februar 2014 wurde Wirtz zum Vizeprobst für Forschung bei Johns Hopkins ernannt. Bei der Bekanntgabe der Ernennung von Wirtz erklärte Propst Robert C. Lieberman :
"Wie für alle, die ihn kennen, offensichtlich ist, ist Denis ein äußerst produktives und versiertes Fakultätsmitglied und ein wunderbarer Kollege. Diese Eigenschaften werden sowohl Denis als auch der Universität dienen, wenn er mit mir zusammenarbeitet, um wichtige multidisziplinäre Forschungsprojekte zu unterstützen, einschließlich der identifizierten strategischen Initiativen." in der Kampagne, die Bloomberg Distinguished Professorships und bereichsübergreifende Vorschläge als Reaktion auf RFAs (Requests for Applications)."
Vizeprobst
In seiner Funktion als Vizeprobst für Forschung hat Wirtz fast zwei Dutzend Dozenten für die Bloomberg Distinguished Professors an die Johns Hopkins University rekrutiert , das Antrittsjahr der Catalyst and Discovery Awards und die ersten beiden President's Frontier Awards geleitet. Er hat die Forschungsentwicklungsbemühungen der Universität erweitert und eine wöchentliche Zusammenfassung der begrenzten Einreichungsmöglichkeiten, eine Liste von mehr als 175 Fördermöglichkeiten für Postdoktoranden, eine Liste von mehr als 330 Fördermöglichkeiten für Nachwuchswissenschaftler und eine konsolidierte monatliche Zusammenfassung der internen Finanzierung erstellt Möglichkeiten in der Einrichtung. Er fasste auch mehrere Forschungsverwaltungsbüros zu einem zentralen Forschungsverwaltungsteam zusammen, der Johns Hopkins University Research Administration. Als Direktor der Signaturinitiativen der Universität hat er den Start von zwei neuen Signaturinitiativen zu Big Data unter der Leitung von Alex Szalay und Weltraumstudien Space@Hopkins unter der Leitung von Charles L. Bennett beaufsichtigt . Dazu kommen Kathryn Edins 21st Century Cities Initiative, Barbara Landaus Science of Learning Institute, Scott Zegers Individualized Health Initiative und David Peters' Global Health Signature Initiative.
Wirtz leitet auch die Johns Hopkins Physical Sciences-Onkologie - Zentrum (PSOC), die durch die geförderte Teil eines Netzwerks von zwölf Zentren in den Vereinigten Staaten National Institutes of Health ‚s National Cancer Institute , die verbinden Naturwissenschaften mit der Studie von Krebs . Als das Zentrum 2009 mit einem Zuschuss von 14,8 Millionen US-Dollar gegründet wurde, sagte Wirtz:
„Zu lange wurde nicht genügend Raum für unkonventionelle und nichtbiologische Konzepte eingeräumt, die der modernen Physik und Technik entlehnt wurden, um diese Krankheit zu bekämpfen . [Das National Cancer Institute hat] uns große Mittel für ein Zentrum zur Verfügung gestellt, um alle Schritte in der Metastasenkaskade zu untersuchen."
Das PSOC ist Teil des Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology (INBT), das Wirtz mitbegründet hat und als Associate Director fungiert. INBT wurde 2006 ins Leben gerufen, um "multidisziplinäre Forschung an der Schnittstelle von Nanotechnologie und Medizin zu fördern ". Mit mehr als 250 angeschlossenen Fakultätsmitgliedern der Johns Hopkins Schools of Engineering , Arts and Sciences , Medicine und Public Health und Wissenschaftlern des Applied Physics Laboratory beherbergt das Institut mehrere Zentrumsstipendien und zahlreiche Bildungs-, Trainings- und Outreach-Programme. INBT zählt Becton Dickinson , MedImmune , Northrop Grumman , Secant Medical und Under Armour zu seinen Unternehmenspartnern, und Wirtz war zuvor seit 2008 als Nikon Partner in Science tätig.
Wirtz ist der PI einer Website der National Science Foundation Research Experiences for Undergraduates (REU) im Programm Nanotechnology for Biology and Bioengineering. Wirtz gründete auch das Johns Hopkins Center for Digital Pathology, das Pathologen , Chirurgen, Onkologen und Ingenieure zusammenbringt, um eine neue Einzelzelltechnologie für verbesserte diagnostische , prognostische und therapeutische Ansätze für menschliche Krankheiten wie Krebs , Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) zu entwickeln. und Gebrechlichkeit im Altern . Er ist Co- Leiter des Cancer Nanotechnology Training Center, einer weiteren vom National Cancer Institute finanzierten Einrichtung. Von 2005 bis 2012 leitete er außerdem ein vom Howard Hughes Medical Institute (HHMI) finanziertes interdisziplinäres Graduierten-Forschungsprogramm in Nanotechnologie für Biologie und Medizin . Das Programm zielte darauf ab, Forscher hervorzubringen, die in der Lage sind, neue Partikel und Materialien zu entwickeln, die bei der Erkennung, Behandlung, Vorbeugung und Heilung menschlicher Krankheiten verwendet werden können . Es rekrutierte Studenten aus Biochemie , Chemie, Physik, Biologie und Ingenieurwissenschaften , wobei besondere Anstrengungen unternommen wurden, um Minderheiten einzubeziehen, die in der Wissenschaft unterrepräsentiert sind.
Auszeichnungen und Auszeichnungen
Wirtz wurde 2006 zum Fellow des American Institute for Medical and Biological Engineering für "wesentliche Beiträge zur molekularen Zellmechanik und zur Entwicklung von Partikelverfolgungsmethoden für die Zell- und Molekularbiologie" gewählt. 2009 wurde er zum Fellow der American Association for the Advancement of Science gewählt Zustand." Wirtz wurde 2010 zum Fellow der American Physical Society gewählt für "seine bahnbrechenden Beiträge zum Verständnis grundlegender Zellfunktionen durch die Entwicklung und Anwendung neuartiger biophysikalischer Methoden, die auf statistischer Mechanik und Polymerphysik basieren." 2011 wurde er zum Mitglied der Belgisch-Amerikanischen Bildungsstiftung (BAEF) gewählt.
Wirtz ist außerdem Mitglied des American Institute of Chemical Engineers Biophysical Society, der American Society for Microbiology, der American Society for Cell Biology , der American Society for Microbiology und der Society of Rheology .
Wirtz erhielt 1996 den CAREER Award der National Science Foundation für: „A Research and Teaching Program in Complex Fluids Dynamics“. 1997 erhielt er den Biomedical Engineering Award der Whitaker Foundation . In Zusammenarbeit mit Benjamin Shapiro, Elisabeth Smela und Pamela Ann Abshire wurde Wirtz vom Office of Technology Commercialization der University of Maryland mit dem Preis für die Physikalische Erfindung des Jahres 2004 ausgezeichnet . Das Team erfand eine zellsensorbasierte Pathogenerkennung, die eine „selektive Pathogranerkennung durch Nutzung der Signalisierungsmaschinerie lebender Zellen ermöglicht.
Seit 2008 ist er Chefredakteur von Cell Health and the Cytoskeleton . Er ist im Editorial Board von Scientific Reports , Cell Adhesion & Migration , World Journal of Biological Chemistry und TECHNOLOGY . Wirtz war zuvor in den Editorial Boards von Physical Biology , Journal of the Royal Society Interface Focus , Biophysical Journal , Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine als Ad-hoc-Redakteur für die Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America tätig , als Gastherausgeber einer Sonderausgabe der Physikalischen Biologie zur physikalischen Onkologie und als Herausgeber des Abschnitts Zellbiophysik von Comprehensive Biophysics . Wirtz war auch als Fachberater des Studienausschusses des internationalen Assessment of Physical Sciences and Engineering Advances in Life Sciences and Oncology (APHELION) tätig, das vom National Cancer Institute und der National Science Foundation beauftragt wurde, „den Status und Trends bei der Anwendung physikalischer Wissenschaften und ingenieurwissenschaftlicher Prinzipien auf die onkologische Forschung und Entwicklung in führenden Labors und Organisationen in Europa durch einen Peer-Review-Prozess vor Ort.“
Zu den jüngsten Plenarvorträgen gehören: ASME 2015 4th Global Congress on NanoEngineering for Medicine and Biology; 2015 Cell Mechanics, Morphogenesis and Pattern Formation Workshop, Isaac Newton Institute der University of Cambridge ; 2015 MRS Herbsttagung & Ausstellung; 2015 American Society for Cell Biology Jahrestagung der Zellbiologie; 2014 Longrifles Cancer Seminar, Johns Hopkins School of Medicine ; und 2014 IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Active Materials; 2013 Jahreskonferenz des Zentrums für Neurowissenschaften und Zellbiologie (CNC) in Coimbra, Portugal; angesehener Dozent am Cancer Nanotechnology Training Center der University of Kentucky .
Im Jahr 2019 wurden wir als ausländisches Mitglied der belgischen Royal Academy of Medicine (ARMB) gewählt .
Forschung
Die Forschung von Wirtz, die die Bereiche Chemieingenieurwesen, Onkologie, Pathologie, Biophysik und Materialwissenschaften verbindet, konzentriert sich auf die biophysikalischen Eigenschaften gesunder und kranker Zellen, einschließlich der Interaktionen zwischen benachbarten Zellen und der Rolle der Zellarchitektur für die Kernform und Genexpression . Seine Forschungsinteressen umfassen Zellbiophysik, Alterung, Tumormikroumgebung, digitale Pathologie, Aktinkappe, Einzelmolekülmanipulation, intrazellulärer Partikeltransport, Instrumentenentwicklung, Tissue Engineering und Nanotechnologie in Biologie und Medizin. Er hat wichtige Beiträge zu molekularen und biophysikalischen Mechanismen der Zellmotilität und -adhäsion sowie der Kerndynamik bei Gesundheit und Krankheit geleistet und war Pionier der Methode der Partikelverfolgungs- Mikrorheologie , um die rheologischen Eigenschaften komplexer Flüssigkeiten und lebender Zellen und Gewebe zu untersuchen.
Wirtz hält derzeit mehrere Patente auf seine Arbeit.
- 2D vs. 3D Zellmigration
Wirtz' Labor identifizierte grundlegende Unterschiede zwischen konventioneller 2D-Migration und physiologisch relevanterer 3D-Migration in Krebszellen und schaffte so ein neues Verständnis der Tumormikroumgebung und der Metastasierung . Insbesondere fanden sie heraus, dass der Zellkern , fokale Adhäsionsmoleküle , die Lamina , LINC-Komplexe und die Matrixmetalloproteinase (MMPs) eine zentrale Rolle bei der 3D-Migration (Migration in kollagenreichen 3D- Matrizen) spielen, die nicht vorhergesagt oder von den besseren extrapoliert wird bekannter 2D-Fall (Verwendung einer Petrischale ). Unterstützende Veröffentlichungen:
- 2009, B. Wildt, D. Wirtz und PC Searson, Programmierte subzelluläre Freisetzung zur Untersuchung der Dynamik der Zellablösung , in: Nature Methods . vol. 6; 211–213.
- 2010, SI Fraley, Y. Feng, DH Kim, A. Celedon, GD Longmore und D. Wirtz, Die besondere Rolle von fokalen Adhäsionsproteinen in der dreidimensionalen Zellmotilität , in: Nature Cell Biology . vol. 12; 598–604.
- 2011, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, PC Searson, Die Physik des Krebses : Die Rolle physikalischer Wechselwirkungen und mechanischer Kräfte bei der Metastasierung , in: Nature Reviews Cancer . vol. 11; 512–522.
- 2012, SI Fraley, Y. Feng, A. Giri, GD Longmore und D Wirtz, Dimensionale und zeitliche Kontrollen der dreidimensionalen Zellmigration durch Zyxin und Bindungspartner , in: Nature Communications . vol. 3; 719.
- 2013, K. Konstantopoulos, P.-H. Wu und D. Wirtz, Dimensionale Kontrolle der Migration von Krebszellen , in: Biophysical Journal . vol. 104, Nr. 2; 279–280.
- 2014, DM Gilkes, L. Xiang, SJ Lee, ME Hubbi, P. Chaturvedi, D. Wirtz und GL Semenza, Hypoxie-induzierbare Faktoren vermitteln koordinierte RhoA-ROCK1-Expression und Signalübertragung in Brustkrebszellen , in: PNAS . vol. 111; E384-E393.
- 2014, PH Wu, A. Giri, SX Sun, D. Wirtz, Dreidimensionale Zellmigration folgt keinem Random Walk , in: PNAS . vol. 111, Nr. 11; 3949–3954.
- 2015, P.-H. Wu, A. Giri und D. Wirtz, Statistische Analyse der Zellmigration in 3D mit dem anisotropen persistenten Random-Walk-Modell , in: Nature Protocols . vol. 10; 517–527.
- Zell- und Nuklearmechanik
Wirtz entwickelte neuartige Werkzeuge und Konzepte, um die Rolle des Zellkerns und der Kernverbindungen für das Zytoskelett und Schlüsselfunktionen der Zelle zu untersuchen , einschließlich 2D- und 3D -Zellmigration und -adhäsion, Mechanosensation und Mechanotransduktion. Insbesondere identifizierte er LINC-Komplexe und die sogenannte perinukleäre Aktinkappe als Schlüsselmediatoren der physikalischen Signalübertragung zwischen dem Zytoplasma und dem Kerninneren . In jüngerer Zeit entdeckte er , dass die Kernlamina von adhärenten Zellen durch die Aktin Kappe polarisiert ist, die wiederum polarisieren hyper-acetylierten Formen von Histonen in dem Kern . Unterstützende Veröffentlichungen:
- 2009 SB Khatau, CM Hale, PJ Stewart-Hutchison, MS Patel, CL Stewart, PC Searson, D. Hodzic und D. Wirtz, A perinukleäre Aktin Kappe reguliert Kernform , in: PNAS . vol. 107; 19017-19022.
- 2013, DH Kim, AB Chambliss und D. Wirtz, Die facettenreiche Rolle der Aktinkappe bei der zellulären Mechanosensation und Mechanotransduktion , in: Soft Matter . vol. 9; 5516–5523.
- 2013, AB Chambliss, SB Khatau, P.-H. Wu, N. Erdenberger, DK Robinson, D. Hodzic, GD Longmore und D. Wirtz, Die LINC-verankerte Aktinkappe verbindet das extrazelluläre Milieu mit dem Zellkern für ultraschnelle Mechanotransduktion , in: Wissenschaftliche Berichte . vol. 3; 1087–1095.
- 2013, SB Khatau, RJ Bloom, S. Bajpai, D. Razafsky, S. Zang, A. Giri, P.-H. Wu, J. Marchand, A. Celedon, CM Hale, SX Sun, D. Hodzic und D. Wirtz, Die unterschiedlichen Rollen des Kerns und der Kern-Zytoskelett-Verbindungen bei der dreidimensionalen Zellmigration , in: Wissenschaftliche Berichte . vol. 2; 488–499.
- 2014 DH Kim, S. Cho, und D. Wirtz, enge Kopplung zwischen Zellkern und Zellmigration durch die perinukleären Aktin Kappe , in: Journal of Cell Science . vol. 127; 2528–2541.
- 2014, D. Razafsky, D. Wirtz und D. Hodzic, Nukleare Hülle in der Kernpositionierung und Zellmigration , in: Fortschritte in der experimentellen Medizin und Biologie . vol. 773; 471–490.
- 2015, DH Kim und D. Wirtz, Cytoskeletal Spannung induziert die 3D polarisierte Architektur des Zellkerns , in: Biomaterials . vol. 48; 161–172.
- Einzelmolekül-Adhäsions-Nanomechanik
Verwendung von Einzelmolekülkraftspektroskopie , sein Labor zeigte , wie intrazelluläre Moleküle , wie a-Catenin und b-Catenin modulate Zell-Zell - Adhäsion vermittelt durch E-Cadherin . Unterstützende Veröffentlichungen:
- 2008, S. Bajpai, J. Correia, Y. Feng, J. Figueiredo, SX Sun, GD Longmore, G. Suriano und D. Wirtz, a-Catenin vermittelt die anfängliche E-Cadherin-abhängige Zell-Zell-Erkennung und die anschließende Bindung Stärkung , in: PNAS . vol. 105; 18331–18336.
- 2009, S. Bajpai, Y. Feng, R. Krishnamurthy, GD Longmore und D. Wirtz, Verlust von a-Catenin verringert die Stärke einzelner E-Cadherin-Bindungen zwischen menschlichen Krebszellen , in: Journal of Biological Chemistry . vol. 284; 18252–18259.
- 2011, PS Raman, CS Alves, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, Einzelmolekülbindung von CD44 an Fibrin versus P-Selectin sagt ihre unterschiedlichen scherabhängigen Wechselwirkungen bei Krebs voraus , in: Journal of Cell Science . vol. 124; 1904-1910.
- 2013, S. Bajpai, Y. Feng, D. Wirtz und GD Longmore, dient a-Catenin als Kupplung zwischen niedrigen und hohen interzellulären E-Cadherin- Bindungsstärken , in: Biophysical Journal . vol. 105; 2289–2300.
Veröffentlichungen
Wirtz hat fast 200 von Experten begutachtete Artikel in Science, Nature, Nature Cell Biology, Nature Methods, Nature Reviews Cancer, Nature Materials, Nature Protocols, PNAS, Nature Communications und Journal of Cell Biology veröffentlicht. Er hat einen h-Index von 83.
- Häufig zitierte Artikel
- 2011, Die Physik des Krebses: Die Rolle physikalischer Wechselwirkungen und mechanischer Kräfte bei der Metastasierung , in: Nature Reviews Cancer . vol. 11, Nr. 7; 512–522.
- 2010, Eine besondere Rolle für fokale Adhäsionsproteine in der dreidimensionalen Zellmotilität , in: Nature Cell Biology . vol. 12, Nr. 6; 598–604.
- 2009, Partikel-Tracking-Mikrorheologie lebender Zellen: Prinzipien und Anwendungen , in: Annual Review of Biophysics . Band 38; 301–326.
- 2003, Effizienter aktiver Transport von Gen-Nanocarriern zum Zellkern , in: PNAS . vol. 100, Nr. 7; 3878–3882.
- 2002, Mikromechanische Kartierung lebender Zellen durch Multiple-Particle-Tracking-Mikrorheologie , in: Biophysical Journal . vol. 83, Nr. 6; 3162–3176.
- 2000, Mechanik lebender Zellen, gemessen durch Laser-Tracking-Mikrorheologie , in: Biophysical Journal . vol. 78, Nr. 4; 1736–1747.
- 1998, Reversible Hydrogels from self-assembling künstliche Proteine , in: Science . vol. 281, Nr. 5375; 389–392.
- 1997, Particle Tracking Microrheology of Complex Fluids , in: Physical Review Letters . vol. 79, Nr. 17; 3282.
Siehe auch
- Bloomberg Distinguished Professorships
- Johns Hopkins Universität
- Ronald J. Daniels
- Nationales Krebs Institut
- Physikalische Wissenschaften-Onkologie-Zentren
- Zelle KANAR
- Belgisch-Amerikanische Bildungsstiftung