Алекс К. Шалек, биомедицинский инженер , является директором Института медицинской инженерии и науки (IMES) и профессором JW Kieckhefer в IMES и на кафедре химии Массачусетского технологического института . Он является внештатным членом Института Коха по интегративным исследованиям рака в Массачусетском технологическом институте. Кроме того, он является членом Института Рагона , членом Института Брода , ассистентом по иммунологии в Массачусетской больнице общего профиля и преподавателем по медицинским наукам и технологиям в Гарвардской медицинской школе . Многопрофильные исследования лаборатории Шалек направлены на создание и внедрение широко применимых методов изучения и проектирования клеточных реакций в тканях, стимулирования биологических открытий и улучшения прогностики, диагностики и терапии аутоиммунных, инфекционных и раковых заболеваний. Шалек и его лаборатория наиболее известны своей работой в области геномики отдельных клеток и изучением ряда разрушительных, но трудно поддающихся изучению заболеваний человека совместно с партнерами по всему миру. [1]
Образование и предыдущие исследования
Шалек получил степень бакалавра наук с отличием в 2004 году в Колумбийском университете , где он изучал химическую физику в качестве стипендиата Джона Джея с Ричардом Берсоном и Луисом Брюсом . Затем он выполнил дипломную работу по химической физике, разрабатывая массивы нанопроводов в качестве клеточных «шприцев» и электрохимических зондов под руководством Хонгкуна Парка в Гарвардском университете. [2] После этого, будучи постдокторантом под руководством Парка и Авива Регева в Институте Брода, Шалек помог пионеру одноклеточных моделей в клеточных реакциях, чтобы изучить, как клетки по-разному реагируют на одно и то же состояние, показав, что ковариация экспрессии генов по всему геному между клетками может быть использована для определения клеточных типов и состояний, их внутренней «схемы», «снизу вверх». [3] [4] [5] [6]
Как независимый исследователь, Шалек и его лаборатория помогли масштабировать и упростить геномику отдельных клеток для изучения сложных клинических образцов с низким уровнем входных данных по всему миру. [7] [5] [8] Параллельно они использовали эти и другие подходы [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [ чрезмерное цитирование ] для изучения причин и последствий клеточной гетерогенности при раке, [15] [16] [17] [18] [19] инфекционных заболеваниях, [5] [8] [9] [10] [20] [21] [22 ] [23] [24] [25] [26] [27] [ чрезмерное цитирование ] и воспалении. [28] [29] [30]
Текущие исследования
Текущая работа в лаборатории Шалек включает как разработку широкомасштабных технологий, так и их применение для характеристики, моделирования и управления многоклеточными системами. Что касается разработки технологий, лаборатория объединяет области исследований в области геномики , химической биологии и нанотехнологий для создания доступных подходов к профилированию и управлению клетками и их взаимодействиями.
В дополнение к этим инструментам с мировым исследовательским сообществом, [31] лаборатория применяет их для анализа человеческих заболеваний, таких как COVID-19, [32] [33] методично связывая клеточные особенности и клинические наблюдения. Основные направления включают в себя то, как: иммунные клетки координируют сбалансированные ответы на экологические стрессы; [28] [29] [8] [34] взаимодействия клетки-хозяина и патогена развиваются во время инфекции; [8] [9] [10] [21] [22] [23] [26] [ чрезмерное цитирование ] и опухолевые клетки уклоняются от терапевтического лечения и естественного иммунитета. [15] [17] [18] [19] [25] [35]
На основе этих и других наблюдений лаборатория стремится понять, как болезнь изменяет функцию тканей на клеточном уровне, и реализовать терапевтические и профилактические вмешательства для восстановления или поддержания здоровья человека.
Избранные награды и почести
Профессорская должность имени Дж. В. Кикхефера, 2023 – настоящее время
Премия «Авангард» (DP1 Pioneer) от Национального института по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA), 2021 г.
Премия Гарольда Э. Эджертона за достижения в преподавательском составе 2019-2020 [36]
Сертификат отличия в преподавании, Гарвардский университет, 2005 [45]
Phi Beta Kappa, Колумбийский университет, 2004 [45]
Стипендиат Джона Джея, Колумбийский университет, 2000 – 2004 [45]
Избранные публикации
Хуан, Сыи и др. (2021-01-21). «Лимфатические узлы иннервируются уникальной популяцией сенсорных нейронов с иммуномодулирующим потенциалом». Cell . 184 (2): 441–459.e25 [34]
Циглер, CGK и др. (28.05.2020). «Рецептор SARS-CoV-2 ACE2 — это ген, стимулируемый интерфероном в эпителиальных клетках дыхательных путей человека, который обнаруживается в определенных подмножествах клеток в тканях», Cell, 181, 1016 (2020). [20]
Хьюз, Трэвис К. и др. (2020-10-13). «Массовое параллельное секвенирование scRNA-Seq на основе синтеза второй цепи выявляет клеточные состояния и молекулярные особенности воспалительных патологий кожи человека». Иммунитет . 53 (4): 878–894.e7. [8]
Котляр, Дилан и др. (2020-11-25). «Профилирование отдельных клеток при заболевании вирусом Эбола in vivo выявляет динамику вируса и хозяина». Cell . 183 (5): 1383–1401.e19. [10]
Kazer, Samuel W. et al. (2020-04). «Интегрированный одноклеточный анализ многоклеточной иммунной динамики во время сверхострой инфекции ВИЧ-1». Nature Medicine . 26 (4): 511–518. [9]
Смилли, К.# и др. (2019). «Внутри- и межклеточная перестройка толстой кишки человека при язвенном колите» Cell , 178 , 714 (2019). [29]
Ордовас-Монтанес, Дж. и др. (2018). «Снижение клеточного разнообразия и измененное состояние базальных клеток-предшественников информируют о дисфункции эпителиального барьера в иммунитете человека 2-го типа», Nature , 560 , 649 (2018). [28]
Мартин-Гайо, Э. и др. (2018). «Рациональная структура для модуляции ансамблевого иммунного поведения, вдохновленная элитным контролем ВИЧ-1», Genome Biol. , 19 , 10 (2018). [26]
TM Gierahn и др. (2017) «Seq-Well: портативная, недорогая платформа для секвенирования РНК отдельных клеток с низким входным объемом образцов». Nature Meth . 14 (2017): 395. [5]
И. Тирош и др. (2017) «Диссекция многоклеточной экосистемы метастатической меланомы с помощью секвенирования РНК отдельных клеток». Science 352.6282 (2016): 189-96. [15]
EZ Macosko и др. (2015). «Профилирование экспрессии генома тысяч отдельных клеток с использованием нанолитровых капель». Cell 161 (2015): 1202-14. [7]
AK Shalek и др. (2014). «Масштабное секвенирование РНК отдельных клеток раскрывает стратегии регулирования динамической изменчивости от клетки к клетке посредством паракринной сигнализации». Nature 510 (2014): 363. [4]
AK Shalek и др. (2013). «Транскриптомика отдельных клеток выявляет бимодальность в экспрессии и сплайсинге в иммунных клетках». Nature 498 (2013): 236-40. [3]
Н. Йосеф и др. (2013). «Динамическая регуляторная сеть, контролирующая дифференцировку клеток Th17». Nature 496 (2013): 461-68. [46]
^ abcd Gierahn, Todd M.; Wadsworth, Marc H.; Hughes, Travis K.; Bryson, Bryan D.; Butler, Andrew; Satija, Rahul; Fortune, Sarah; Love, J. Christopher; Shalek, Alex K. (апрель 2017 г.). "Seq-Well: портативное, недорогое секвенирование РНК отдельных клеток с высокой пропускной способностью". Nature Methods . 14 (4): 395– 398. doi :10.1038/nmeth.4179. hdl : 1721.1/113430 . ISSN 1548-7105. PMC 5376227 . PMID 28192419.
^ «Сделать секвенирование РНК отдельных клеток широко доступным». Новости MIT | Массачусетский технологический институт . 13 февраля 2017 г. Получено 17 февраля 2021 г.
^ ab Macosko, Evan Z.; Basu, Anindita; Satija, Rahul; Nemesh, James; Shekhar, Karthik; Goldman, Melissa; Tirosh, Itay; Bialas, Allison R.; Kamitaki, Nolan; Martersteck, Emily M.; Trombetta, John J. (2015-05-21). "Высокопараллельное профилирование экспрессии генома в отдельных клетках с использованием нанолитровых капель". Cell . 161 (5): 1202– 1214. doi :10.1016/j.cell.2015.05.002. ISSN 0092-8674. PMC 4481139 . PMID 26000488.
^ abcdef Хьюз, Трэвис К.; Уодсворт, Марк Х.; Гиран, Тодд М.; До, Тран; Вайс, Дэвид; Андраде, Присцила Р.; Ма, Фэйянг; Сильва, Бруно Дж. де Андраде; Шао, Шуай; Цой, Лам К.; Ордовас-Монтанес, Хосе (13.10.2020). "Массово-параллельное секвенирование scRNA на основе синтеза второй цепи выявляет клеточные состояния и молекулярные особенности воспалительных патологий кожи человека". Иммунитет . 53 (4): 878–894.e7. doi : 10.1016/j.immuni.2020.09.015 . ISSN 1074-7613. PMC 7562821 . PMID 33053333.
^ abcd Kazer, Samuel W.; Aicher, Toby P.; Muema, Daniel M.; Carroll, Shaina L.; Ordovas-Montanes, Jose; Miao, Vincent N.; Tu, Ang A.; Ziegler, Carly GK; Nyquist, Sarah K.; Wong, Emily B.; Ismail, Nasreen (апрель 2020 г.). «Комплексный одноклеточный анализ многоклеточной иммунной динамики во время сверхострой инфекции ВИЧ-1». Nature Medicine . 26 (4): 511– 518. doi : 10.1038/s41591-020-0799-2 . ISSN 1546-170X. PMC 7237067 . PMID 32251406.
^ abcd Котляр, Дилан; Лин, Аарон Э.; Лог, Джеймс; Хьюз, Трэвис К.; Хури, Надин М.; Раджу, Сиддхарт С.; Уодсворт, Марк Х.; Чен, Хан; Курц, Джонатан Р.; Дигеро-Кемп, Бонни; Бьорнсон, Зак Б. (2020-11-25). «Профилирование отдельных клеток заболевания, вызванного вирусом Эбола, in vivo выявляет динамику вируса и хозяина». Cell . 183 (5): 1383–1401.e19. doi : 10.1016/j.cell.2020.10.002 . ISSN 0092-8674. PMC 7707107 . PMID 33159858.
^ Геншафт, Алекс С.; Ли, Шуцян; Галлант, Кэролайн Дж.; Дарманис, Спирос; Пракадан, Санджай М.; Циглер, Карли ГК; Лундберг, Мартин; Фредрикссон, Саймон; Хонг, Джойс; Регев, Авив; Ливак, Кеннет Дж. (2016-09-19). «Мультиплексное целевое профилирование протеомов и транскриптомов отдельных клеток в одной реакции». Genome Biology . 17 (1): 188. doi : 10.1186/s13059-016-1045-6 . ISSN 1474-760X. PMC 5027636 . PMID 27640647.
^ Киммерлинг, Роберт Дж.; Ли Сзето, Грегори; Ли, Дженнифер В.; Геншафт, Алекс С.; Казер, Сэмюэл В.; Пайер, Кристофор Р.; де Риба Боррахо, Джейкоб; Блейни, Пол К.; Ирвин, Даррелл Дж.; Шалек, Алекс К.; Маналис, Скотт Р. (2016-01-06). "Микрофлюидная платформа, позволяющая проводить секвенирование РНК отдельных клеток в нескольких поколениях". Nature Communications . 7 (1): 10220. Bibcode :2016NatCo...710220K. doi : 10.1038/ncomms10220 . ISSN 2041-1723. PMC 4729820 . PMID 26732280.
^ Ту, Энг А.; Гиран, Тодд М.; Мониан, Бринда; Морган, Дункан М.; Мехта, Навин К.; Руитер, Берт; Шреффлер, Уэйн Г.; Шалек, Алекс К.; Лав, Дж. Кристофер (декабрь 2019 г.). «Секвенирование TCR в паре с массивно параллельным 3′ РНК-секвенированием выявляет клонотипические сигнатуры Т-клеток». Nature Immunology . 20 (12): 1692– 1699. doi : 10.1038/s41590-019-0544-5 . ISSN 1529-2916. PMC 7528220 . PMID 31745340.
^ Гален, Питер ван; Ховештадт, Фолькер; Ии, Марк Х. Уодсворт; Хьюз, Трэвис К.; Гриффин, Габриэль К.; Батталья, София; Верга, Джулия А.; Стефански, Джейсон; Пастика, Тимоти Дж.; Стори, Дженнифер Ломбарди; Пинкус, Джеральдин С. (2019-03-07). "Single-Cell RNA-Seq Reveals AML Hierarchies Relevant to Disease Progression and Immunity". Cell . 176 (6): 1265–1281.e24. doi : 10.1016/j.cell.2019.01.031 . ISSN 0092-8674. PMC 6515904 . PMID 30827681.
^ abc Тирош, Итай; Изар, Бенджамин; Пракадан, Санджай М.; Уодсворт, Марк Х.; Трейси, Дэниел; Тромбетта, Джон Дж.; Ротем, Асаф; Родман, Кристофер; Лиан, Кристин; Мерфи, Джордж; Фаллахи-Сичани, Мохаммад (2016-04-08). «Диссектинг многоклеточной экосистемы метастатической меланомы с помощью секвенирования РНК отдельных клеток». Science . 352 (6282): 189– 196. Bibcode :2016Sci...352..189T. doi : 10.1126/science.aad0501 . ISSN 0036-8075. PMC 4944528 . PMID 27124452.
^ Лор, Йенс Г.; Адальстейнссон, Виктор А.; Цибульскис, Кристиан; Чоудхури, Атиш Д.; Розенберг, Мара; Круз-Гордилло, Питер; Фрэнсис, Джошуа М.; Чжан, Чэн-Чжун; Шалек, Алекс К.; Сатия, Рахул; Тромбетта, Джон Дж. (май 2014 г.). «Полноэкзомное секвенирование циркулирующих опухолевых клеток открывает окно в метастатический рак простаты». Nature Biotechnology . 32 (5): 479– 484. doi :10.1038/nbt.2892. ISSN 1546-1696. PMC 4034575 . PMID 24752078.
^ ab Patel, Anoop P.; Tirosh, Itay; Trombetta, John J.; Shalek, Alex K.; Gillespie, Shawn M.; Wakimoto, Hiroaki; Cahill, Daniel P.; Nahed, Brian V.; Curry, William T.; Martuza, Robert L.; Louis, David N. (2014-06-20). "Single-cell RNA-seq highlights intratumoral heterogeneity in primary glioblastoma". Science . 344 (6190): 1396– 1401. Bibcode :2014Sci...344.1396P. doi :10.1126/science.1254257. ISSN 0036-8075. PMC 4123637 . PMID 24925914.
^ ab Хамза, Башар; Нг, Шэн Ронг; Пракадан, Санджай М.; Дельгадо, Франциско Фейхо; Чин, Кристофер Р.; Кинг, Эмили М.; Янг, Люси Ф.; Дэвидсон, Шон М.; ДеГувейя, Келси Л.; Сермак, Натан; Навиа, Эндрю У. (2019-02-05). "Оптофлюидный сортировщик клеток в реальном времени для продольных исследований ЦОК в мышиных моделях рака". Труды Национальной академии наук . 116 (6): 2232– 2236. Bibcode : 2019PNAS..116.2232H. doi : 10.1073/pnas.1814102116 . ISSN 0027-8424. PMC 6369805 . PMID 30674677.
^ ab Kimmerling, Robert J.; Prakadan, Sanjay M.; Gupta, Alejandro J.; Calistri, Nicholas L.; Stevens, Mark M.; Olcum, Selim; Cermak, Nathan; Drake, Riley S.; Pelton, Kristine; De Smet, Frederik; Ligon, Keith L. (2018-11-27). "Связывание измерений массы, скорости роста и экспрессии генов в отдельных клетках". Genome Biology . 19 (1): 207. doi : 10.1186/s13059-018-1576-0 . ISSN 1474-760X. PMC 6260722. PMID 30482222 .
^ ab Ziegler, Carly GK; Allon, Samuel J.; Nyquist, Sarah K.; Mbano, Ian M.; Miao, Vincent N.; Tzouanas, Constantine N.; Cao, Yuming; Yousif, Ashraf S.; Bals, Julia; Hauser, Blake M.; Feldman, Jared (2020-05-28). "Рецептор SARS-CoV-2 ACE2 является стимулируемым интерфероном геном в эпителиальных клетках дыхательных путей человека и обнаруживается в определенных подмножествах клеток в тканях". Cell . 181 (5): 1016–1035.e19. doi : 10.1016/j.cell.2020.04.035 . ISSN 0092-8674. PMC 7252096 . PMID 32413319.
^ ab Гидеон, Ханна П.; Хьюз, Трэвис К.; Уодсворт, Марк Х.; Ту, Энг Энди; Гиран, Тодд М.; Хопкинс, Форрест Ф.; Вэй, Джун-Ронг; Куммерлоу, Коннер; Грант, Николь Л.; Нарган, Кивершен; Фуа, Цзяяо (2020-10-26). «Профилирование отдельных клеток туберкулезных гранулем легких выявляет функциональные лимфоцитарные сигнатуры бактериального контроля». bioRxiv : 2020.10.24.352492. doi :10.1101/2020.10.24.352492. S2CID 226229228.
^ ab Waldman, Benjamin S.; Schwarz, Dominic; Wadsworth, Marc H.; Saeij, Jeroen P.; Shalek, Alex K.; Lourido, Sebastian (2020-01-23). «Идентификация главного регулятора дифференциации у токсоплазмы». Cell . 180 (2): 359–372.e16. doi : 10.1016/j.cell.2019.12.013 . ISSN 0092-8674. PMC 6978799 . PMID 31955846.
^ ab Darrah, Patricia A.; Zeppa, Joseph J.; Maiello, Pauline; Hackney, Joshua A.; Wadsworth, Marc H.; Hughes, Travis K.; Pokkali, Supriya; Swanson, Phillip A.; Grant, Nicole L.; Rodgers, Mark A.; Kamath, Megha (январь 2020 г.). «Профилактика туберкулеза у макак после внутривенной иммунизации БЦЖ». Nature . 577 (7788): 95– 102. Bibcode :2020Natur.577...95D. doi : 10.1038/s41586-019-1817-8 . ISSN 1476-4687. PMC 7015856 . PMID 31894150.
^ Ранасингхе, Шриника; Ламот, Педро А.; Согоян, Дэмиен З.; Казер, Сэмюэл В.; Коул, Майкл Б.; Шалек, Алекс К.; Йосеф, Нир; Джонс, Р. Брэд; Донахи, Фейт; Нвону, Чиома; Джани, Прия (18.10.2016). «Антивирусные CD8+ Т-клетки, ограниченные человеческим лейкоцитарным антигеном класса II, существуют во время естественной ВИЧ-инфекции и демонстрируют клональную экспансию». Иммунитет . 45 (4): 917–930 . doi : 10.1016/j.immuni.2016.09.015 . ISSN 1074-7613. PMC 5077698. PMID 27760342 .
^ ab Рагхаван, Шриватсан; Винтер, Питер С.; Навиа, Эндрю У.; Уильямс, Ханна Л.; ДенАдель, Алан; Калекар, Радха Л.; Гальвес-Рейес, Дженнифер; Лоудер, Кристен Э.; Мулугета, Нолавит; Рагхаван, Маниша С.; Борах, Ашир А. (2020-08-25). «Транскрипционные подтип-специфические микросредовые перекрестные помехи и пластичность опухолевых клеток при метастатическом раке поджелудочной железы». bioRxiv : 2020.08.25.256214. doi :10.1101/2020.08.25.256214. S2CID 221355597.
^ abc Мартин-Гайо, Энрике; Коул, Майкл Б.; Колб, Келли Э.; Оуян, Чжэнъюй; Кронин, Жаклин; Казер, Сэмюэл В.; Ордовас-Монтанес, Хосе; Лихтерфельд, Матиас; Уокер, Брюс Д.; Йосеф, Нир; Шалек, Алекс К. (2018-01-29). "Вычислительная структура, основанная на воспроизводимости, идентифицирует индуцируемое, улучшенное противовирусное состояние в дендритных клетках из элитных контроллеров ВИЧ-1". Genome Biology . 19 (1): 10. doi : 10.1186/s13059-017-1385-x . ISSN 1474-760X. PMC 5789701 . PMID 29378643.
^ Клёверприс, Хенрик Н.; Казер, Сэмюэл В.; Мьёсберг, Дженни; Мабука, Дженниффер М.; Веллманн, Аманда; Ндхлову, Заза; Ядон, Мариса С.; Нхамоебонде, пастух; Мюнхгоф, Максимилиан; Симони, Янник; Андерссон, Франк (16 февраля 2016 г.). «Врожденные лимфоидные клетки необратимо истощаются во время острой инфекции ВИЧ-1 при отсутствии вирусной супрессии». Иммунитет . 44 (2): 391–405 . doi : 10.1016/j.immuni.2016.01.006 . ISSN 1074-7613. ПМК 6836297 . ПМИД 26850658.
^ abc Smillie, Christopher S.; Biton, Moshe; Ordovas-Montanes, Jose; Sullivan, Keri M.; Burgin, Grace; Graham, Daniel B.; Herbst, Rebecca H.; Rogel, Noga; Slyper, Michal; Waldman, Julia; Sud, Malika (2019-07-25). «Внутри- и межклеточная перестройка толстой кишки человека при язвенном колите». Cell . 178 (3): 714–730.e22. doi : 10.1016/j.cell.2019.06.029 . ISSN 0092-8674. PMC 6662628 . PMID 31348891.
^ «Техника идентифицирует Т-клетки, подготовленные к определенным аллергиям или инфекциям: исследователи разрабатывают метод выделения и секвенирования РНК Т-клеток, реагирующих на определенную цель». ScienceDaily . Получено 17.02.2021 .
^ Majumder, Partha P.; Mhlanga, Musa M.; Shalek, Alex K. (октябрь 2020 г.). «Атлас человеческих клеток и справедливость: извлеченные уроки». Nature Medicine . 26 (10): 1509–1511 . arXiv : 2010.16154 . doi : 10.1038/s41591-020-1100-4 . ISSN 1546-170X. PMID 33029017.
^ «Исследователи идентифицируют клетки, вероятно, подверженные воздействию вируса Covid-19». Новости MIT | Массачусетский технологический институт . 22 апреля 2020 г. Получено 17 февраля 2021 г.
^ "В легкие и дальше". hms.harvard.edu . 29 апреля 2020 г. Получено 17 февраля 2021 г.
^ ab Huang, Siyi; Ziegler, Carly GK; Austin, John; Mannoun, Najat; Vukovic, Marko; Ordovas-Montanes, Jose; Shalek, Alex K.; Andrian, Ulrich H. von (2021-01-21). «Лимфатические узлы иннервируются уникальной популяцией сенсорных нейронов с иммуномодулирующим потенциалом». Cell . 184 (2): 441–459.e25. doi : 10.1016/j.cell.2020.11.028 . ISSN 0092-8674. PMC 9612289 . PMID 33333021.
^ Ниршль, Кристофер Дж.; Суарес-Фариньяс, Майте; Изар, Бенджамин; Пракадан, Санджай; Данненфельзер, Рут; Тирош, Итай; Лю, Юн; Чжу, Цянь; Деви, К. Санджана П.; Кэрролл, Шайна Л.; Чау, Дэвид (29 июня 2017 г.). «IFNγ-зависимый тканеиммунный гомеостаз используется в микроокружении опухоли». Клетка . 170 (1): 127–141.e15. дои : 10.1016/j.cell.2017.06.016 . ISSN 0092-8674. ПМК 5569303 . ПМИД 28666115.
^ "Алекс Шалек выигрывает премию Edgerton Faculty Award". Новости MIT | Массачусетский технологический институт . 23 апреля 2020 г. Получено 11 декабря 2020 г.
^ "Премии за выдающиеся достижения в наставничестве". Офис по вопросам разнообразия, включения и партнерства в сообществах Гарвардской медицинской школы . Получено 11 декабря 2020 г.
^ "Шалек назван стипендиатом Pew-Stewart Scholar 2018 года за исследования рака – Химический факультет Массачусетского технологического института". 14 июня 2018 г. Получено 11 декабря 2020 г.
^ "IMES Professor Alex Shalek wins 2018 Sloan Research Fellowship". Институт медицинской инженерии и науки . 2018-02-15 . Получено 2021-02-09 .
^ "Алекс Шалек назначен профессором развития карьеры Pfizer-Laubach – Shalek Lab". shaleklab.com . 2 июля 2017 г. Получено 11 декабря 2020 г.