Denis Wirtz - Denis Wirtz
Denis Wirtz est vice-recteur à la recherche et professeur Theophilus Halley Smoot en sciences de l'ingénieur à l'Université Johns Hopkins . Il est un expert des mécanismes moléculaires et biophysiques de la motilité et de l' adhésion cellulaires et de la dynamique nucléaire dans la santé et la maladie.
Wirtz a été le premier à établir comment un environnement tridimensionnel affecte fondamentalement la façon dont les cellules cancéreuses migrent, fournissant plus d'informations biologiquement et médicalement pertinentes que les études 2D. Il a également été le pionnier de la technique de microrhéologie de suivi des particules pour sonder les propriétés rhéologiques des fluides complexes et des cellules et tissus vivants. Il est professeur aux départements de génie chimique et de génie biomoléculaire et de science et génie des matériaux à la Whiting School of Engineering et aux départements d'oncologie et de pathologie de la Johns Hopkins School of Medicine .
Wirtz a été nommé vice-recteur à la recherche en février 2014, chargé de diriger l'entreprise de recherche de 2,24 milliards de dollars de l'université, de mettre en œuvre la conformité de la recherche institutionnelle, d'étendre le développement de la recherche et de produire et gérer des initiatives de recherche interdivisionnelles, telles que le programme Johns Hopkins Catalyst and Discovery Awards. , le programme President's Frontier Award et les Bloomberg Distinguished Professorships , qui ont été créés dans le cadre d'un don de 350 millions de dollars de Michael Bloomberg .
Biographie
Wirtz est né dans la commune d' Ixelles à Bruxelles , en Belgique . Il parle couramment l'anglais et le français et est devenu citoyen américain en 2007. Wirtz a obtenu un diplôme d'ingénieur en physique à l' Ecole Polytechnique de l'Université libre de Bruxelles en 1988.
Avec une bourse Hoover de la Belgian American Educational Foundation (BAEF), il a obtenu une maîtrise et un doctorat en génie chimique de l'Université de Stanford , travaillant en physique des polymères . Il a ensuite obtenu une bourse dans le cadre du programme Capital humain et mobilité de l' Union européenne pour mener des recherches postdoctorales à l' Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles (ESPCI) à Paris, France.
Wirtz a rejoint le corps professoral du Département de génie chimique et biomoléculaire de l'Université Johns Hopkins en 1994 et a été promu au rang de professeur titulaire en 2003. En 2009, il a été sélectionné pour être le professeur Theophilus Halley Smoot des sciences de l'ingénieur avec des postes secondaires en les départements de science et génie des matériaux, de pathologie et d'oncologie, où il collabore avec des collègues chercheurs du Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center .
Lors de sa nomination en tant que professeur Theophilius Halley Smoot d'ingénierie physique, le Dr Nicholas Jones, ancien doyen de la Whiting School of Engineering , a déclaré
« Tout au long de son séjour à Johns Hopkins, Denis s'est distingué en tant qu'universitaire et enseignant exceptionnel. De plus, le rôle de Denis en tant que catalyseur de la recherche interdisciplinaire et de la collaboration à l'université s'est avéré extrêmement efficace, à la fois en termes de recherche qu'il mène et de Je suis convaincu que ses recherches actuelles sur les bases physiques de l'adhésion et de la désadhésion cellulaire s'avéreront essentielles à notre compréhension des métastases du cancer et permettront des percées importantes dans le diagnostic et le traitement du cancer dans le les années à venir."
En février 2014, Wirtz a été nommé vice-recteur à la recherche à Johns Hopkins. En annonçant la nomination du Wirtz, le prévôt Robert C. Lieberman a déclaré :
"Comme il est évident pour tous ceux qui le connaissent, Denis est un membre du corps professoral extrêmement productif et accompli et un collègue formidable. Ces traits serviront à la fois Denis et l'université alors qu'il travaille avec moi pour soutenir d'importants projets de recherche multidisciplinaires, y compris les initiatives stratégiques identifiées dans la campagne, les Bloomberg Distinguished Professorships et les propositions multidivisionnelles en réponse aux RFA (demandes de candidatures)."
Vice-prévôt
Dans son rôle de vice-recteur à la recherche, Wirtz a recruté près de deux douzaines de professeurs pour rejoindre l'Université Johns Hopkins en tant que Bloomberg Distinguished Professors , a géré l'année inaugurale des Catalyst and Discovery Awards et les deux premiers President's Frontier Awards. Il a élargi les efforts de développement de la recherche de l'université, créant un résumé hebdomadaire des opportunités de soumission limitées, une liste de plus de 175 opportunités de financement pour les chercheurs postdoctoraux, une liste de plus de 330 opportunités de financement pour les professeurs en début de carrière et des résumés mensuels consolidés du financement interne. opportunités au sein de l'établissement. Il a également regroupé plusieurs bureaux d'administration de la recherche en une équipe centrale d'administration de la recherche, la Johns Hopkins University Research Administration. En tant que directeur des initiatives de signature de l'université, il a supervisé le lancement de deux nouvelles initiatives de signature sur les mégadonnées , dirigées par Alex Szalay , et les études spatiales, Space@Hopkins, dirigées par Charles L. Bennett . Ceux-ci s'ajoutent à l' Initiative pour les villes du 21e siècle de Kathryn Edin , au Science of Learning Institute de Barbara Landau , à l'Individualized Health Initiative de Scott Zeger et à l'Initiative Global Health Signature de David Peters.
Wirtz dirige également le Johns Hopkins Physical Sciences-Oncology Center (PSOC), qui fait partie d'un réseau de douze centres aux États-Unis financé par le National Institutes of Health du National Cancer Institute pour relier les sciences physiques à l' étude du cancer. . Lorsque le centre a été créé avec une subvention de 14,8 millions de dollars en 2009, Wirtz a déclaré :
"Pendant trop longtemps, on n'a pas laissé assez de place aux concepts non conventionnels et non biologiques empruntés à la physique et à l'ingénierie modernes pour lutter contre cette maladie. Il est temps de mettre sur la table des idées fondées sur les principes de l'ingénierie chimique et biomoléculaire pour développer de nouvelles thérapies et outils de diagnostic . [L' Institut national du cancer nous a] accordé un financement important pour un centre pour étudier toutes les étapes de la cascade métastatique. "
Le PSOC fait partie du Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology (INBT), que Wirtz a cofondé et agit en tant que directeur associé. L'INBT a été lancé en 2006 pour « promouvoir la recherche multidisciplinaire à l'interface des nanotechnologies et de la médecine ». Avec plus de 250 membres du corps professoral affiliés des écoles d'ingénierie , des arts et des sciences de Johns Hopkins , de médecine et de santé publique et des scientifiques du laboratoire de physique appliquée , l'institut abrite plusieurs subventions de centre et de nombreux programmes d'éducation, de formation et de sensibilisation. INBT compte Becton Dickinson , MedImmune , Northrop Grumman , Secant Medical et Under Armour parmi ses partenaires commerciaux, et Wirtz était auparavant Nikon Partner in Science depuis 2008.
Wirtz est le PI d'un site d' expériences de recherche pour les étudiants de premier cycle (REU) de la National Science Foundation dans le programme de nanotechnologie pour la biologie et la bio-ingénierie. Wirtz a également fondé le Johns Hopkins Center for Digital Pathology qui rassemble des pathologistes , des chirurgiens, des oncologues et des ingénieurs pour développer une nouvelle technologie unicellulaire pour des approches diagnostiques , pronostiques et thérapeutiques améliorées pour les maladies humaines , y compris le cancer , la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) , et la fragilité du vieillissement . Il co-dirige le Cancer Nanotechnology Training Center, une autre entité financée par l' Institut national du cancer . De 2005 à 2012, il a également dirigé un programme de formation interdisciplinaire en nanotechnologie pour la biologie et la médecine financé par le Howard Hughes Medical Institute (HHMI) . Le programme visait à former des chercheurs capables de créer de nouvelles particules et matériaux à utiliser dans la détection, le traitement, la prévention et la guérison des maladies humaines . Il a recruté des étudiants en biochimie , chimie, physique, biologie et ingénierie , tout en faisant un effort particulier pour inclure les minorités sous-représentées dans les sciences.
Prix et distinctions
Wirtz a été élu membre de l' American Institute for Medical and Biological Engineering en 2006 pour "des contributions majeures à la mécanique cellulaire moléculaire et au développement de méthodes de suivi des particules pour la biologie cellulaire et moléculaire". En 2009, il a été élu membre de l' American Association for the Advancement of Science en 2009 « pour ses contributions à la micromécanique cellulaire et à l'adhésion cellulaire et pour le développement et l'application de méthodes de suivi des particules pour sonder les propriétés micromécaniques des cellules vivantes dans des conditions normales et en cas de maladie. Etat." Wirtz a été élu membre de l' American Physical Society en 2010 pour « ses contributions fondamentales à la compréhension des fonctions cellulaires de base grâce au développement et à l'application de nouvelles méthodes biophysiques fondées sur la mécanique statistique et la physique des polymères ». En 2011, il est élu membre de la Belgian American Educational Foundation (BAEF).
Wirtz est également membre de l' American Institute of Chemical Engineers Biophysical Society, de l'American Society for Microbiology, de l' American Society for Cell Biology , de l'American Society for Microbiology et de la Society of Rheology .
Wirtz a reçu en 1996 le prix CAREER de la National Science Foundation pour : « Un programme de recherche et d'enseignement en dynamique des fluides complexes ». En 1997, il a reçu le prix de génie biomédical de la Whitaker Foundation . En collaboration avec Benjamin Shapiro, Elisabeth Smela et Pamela Ann Abshire, Wirtz a reçu le prix 2004 de l'invention en sciences physiques de l'année du Bureau de la commercialisation de la technologie de l' Université du Maryland . L'équipe a inventé une détection de pathogènes basée sur des capteurs cellulaires qui permettra « la détection sélective de pathogènes en exploitant la machinerie de signalisation des cellules vivantes.
Depuis 2008, il est rédacteur en chef de Cell Health and the Cytoskeleton . Il fait partie des comités de rédaction de Scientific Reports , Cell Adhesion & Migration , World Journal of Biological Chemistry et TECHNOLOGY . Wirtz a précédemment siégé aux comités de rédaction de Physical Biology , Journal of the Royal Society Interface Focus , Biophysical Journal , Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine , en tant qu'éditeur ad hoc pour les Actes de la National Academy of Sciences des États-Unis d'Amérique , en tant qu'éditeur invité d'un numéro spécial de Physical Biology sur l'oncologie physique, et en tant qu'éditeur de la section Cell Biophysics de Comprehensive Biophysics . Wirtz a également été conseiller expert auprès du groupe d'étude de l'évaluation internationale des progrès des sciences physiques et de l'ingénierie en sciences de la vie et en oncologie (APHELION), qui a été commandée par le National Cancer Institute et la National Science Foundation afin de « déterminer le statut et tendances de l'application des principes des sciences physiques et de l'ingénierie à la recherche et au développement en oncologie dans les principaux laboratoires et organisations en Europe via un processus d'examen par les pairs sur site.
Les récentes conférences plénières comprennent : le 4e congrès mondial de l' ASME 2015 sur la nano-ingénierie pour la médecine et la biologie ; 2015 Cell Mechanics, Morphogenesis and Pattern Formation Workshop, Isaac Newton Institute de l' Université de Cambridge ; Réunion et exposition d'automne de MRS 2015 ; Congrès annuel 2015 de l' American Society for Cell Biology Cell Biology ; 2014 Longrifles Cancer Seminar, Johns Hopkins School of Medicine ; et Symposium IUTAM 2014 sur la mécanique des matériaux actifs mous ; 2013 Conférence annuelle du Centre de neurosciences et de biologie cellulaire (CNC) à Coimbra, Portugal ; éminent conférencier au Cancer Nanotechnology Training Center, Université du Kentucky .
En 2019, nous avons été élus membre étranger de l' Académie royale de médecine de Belgique (ARMB) .
Recherche
Reliant les domaines du génie chimique, de l'oncologie, de la pathologie, de la biophysique et de la science des matériaux, les recherches de Wirtz se concentrent sur les propriétés biophysiques des cellules saines et malades, y compris les interactions entre les cellules adjacentes et le rôle de l'architecture cellulaire sur la forme nucléaire et l'expression des gènes . Ses intérêts de recherche incluent la biophysique cellulaire, le vieillissement, le microenvironnement tumoral, la pathologie numérique, le capuchon d'actine, la manipulation de molécules uniques, le trafic de particules intracellulaires, le développement d'instruments, l'ingénierie tissulaire et la nanotechnologie en biologie et en médecine. Il a apporté d'importantes contributions aux mécanismes moléculaires et biophysiques de la motilité et de l' adhésion cellulaires et à la dynamique nucléaire dans la santé et la maladie, et il a été le pionnier de la méthode de microrhéologie de suivi des particules pour sonder les propriétés rhéologiques des fluides complexes et des cellules et tissus vivants.
Wirtz détient actuellement plusieurs brevets sur son travail.
- Migration cellulaire 2D vs 3D
Le laboratoire de Wirtz a identifié des différences fondamentales entre la migration 2D conventionnelle et la migration 3D plus physiologiquement pertinente dans les cellules cancéreuses , créant une nouvelle compréhension du microenvironnement tumoral et des métastases . En particulier, ils ont découvert que le noyau , les molécules d'adhésion focale , la lame , les complexes LINC et les métalloprotéinases matricielles (MMP) jouent un rôle central dans la migration 3D (migration dans des matrices riches en collagène 3D ) qui n'est pas prédit ou extrapolé à partir de la meilleure cas 2D connu (utilisation d'une boîte de Pétri ). Publications à l'appui :
- 2009, B. Wildt, D. Wirtz et PC Searson, Libération sub-cellulaire programmée pour étudier la dynamique du détachement cellulaire , dans : Nature Methods . Vol. 6 ; 211-213.
- 2010, SI Fraley, Y. Feng, DH Kim, A. Celedon, GD Longmore et D. Wirtz, Le rôle distinctif des protéines d'adhésion focale dans la motilité cellulaire tridimensionnelle , dans : Nature Cell Biology . Vol. 12 ; 598–604.
- 2011, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, PC Searson, La physique du cancer : le rôle des interactions physiques et des forces mécaniques dans les métastases , dans : Nature Reviews Cancer . Vol. 11 ; 512-522.
- 2012, SI Fraley, Y. Feng, A. Giri, GD Longmore et D Wirtz, Contrôles dimensionnels et temporels de la migration cellulaire tridimensionnelle par la Zyxine et les partenaires de liaison , dans : Nature Communications . Vol. 3 ; 719.
- 2013, K. Konstantopoulos, P.-H. Wu et D. Wirtz, Contrôle dimensionnel de la migration des cellules cancéreuses , dans : Biophysical Journal . Vol. 104, n° 2 ; 279-280.
- 2014, DM Gilkes, L. Xiang, SJ Lee, ME Hubbi, P. Chaturvedi, D. Wirtz et GL Semenza, Les facteurs inductibles par l'hypoxie médient l'expression et la signalisation coordonnées de RhoA-ROCK1 dans les cellules du cancer du sein , dans : PNAS . Vol. 111 ; E384-E393.
- 2014, PH Wu, A. Giri, SX Sun, D. Wirtz, La migration cellulaire tridimensionnelle ne suit pas une marche aléatoire , dans : PNAS . Vol. 111, n° 11 ; 3949–3954.
- 2015, P.-H. Wu, A. Giri et D. Wirtz, Analyse statistique de la migration cellulaire en 3D à l'aide du modèle de marche aléatoire persistante anisotrope , dans : Nature Protocols . Vol. dix; 517-527.
- Mécanique cellulaire et nucléaire
Wirtz a développé de nouveaux outils et concepts pour étudier le rôle du noyau et des connexions nucléaires dans le cytosquelette et les fonctions cellulaires clés , y compris la migration et l'adhésion cellulaires 2D et 3D , la mécanosensation et la mécanotransduction. En particulier, il a identifié les complexes LINC et la dite coiffe d' actine périnucléaire comme des médiateurs clés de la signalisation physique entre le cytoplasme et l' intérieur du noyau . Plus récemment, il a découvert que la lame nucléaire des cellules adhérentes est polarisée à travers la coiffe d'actine, qui à son tour polarise les formes hyper-acétylées des histones dans le noyau . Publications à l'appui :
- 2009, SB Khatau, CM Hale, PJ Stewart-Hutchison, MS Patel, CL Stewart, PC Searson, D. Hodzic et D. Wirtz, A perinuclear actin cap regule nucléaire shape , dans : PNAS . Vol. 107 ; 19017–19022.
- 2013, DH Kim, AB Chambliss, et D. Wirtz, The multi-faceted role of the actin cap in cellular mechanosensation and mechanotransduction , in: Soft Matter . Vol. 9 ; 5516-5523.
- 2013, AB Chambliss, SB Khatau, P.-H. Wu, N. Erdenberger, DK Robinson, D. Hodzic, GD Longmore et D. Wirtz, The LINC-anchored actin cap connect the extracellular middle to the nucleus for ultrafast mechanotransduction , in: Scientific Reports . 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 et D. Wirtz, Les rôles distincts des connexions noyau et noyau-cytosquelette dans la migration cellulaire tridimensionnelle , dans : Rapports scientifiques . Vol. 2 ; 488-499.
- 2014, DH Kim, S. Cho et D. Wirtz, Couplage étroit entre le noyau et la migration cellulaire à travers le capuchon d' actine périnucléaire , dans : Journal of Cell Science . Vol. 127 ; 2528-2541.
- 2014, D. Razafsky, D. Wirtz, et D. Hodzic, Enveloppe nucléaire dans le positionnement nucléaire et la migration cellulaire , in : Advances in Experimental Medicine and Biology . Vol. 773 ; 471-490.
- 2015, DH Kim et D. Wirtz, La tension cytosquelettique induit l'architecture polarisée 3D du noyau , in : Biomaterials . Vol. 48 ; 161-172.
- Nanomécanique d'adhésion d'une molécule unique
À l'aide de la spectroscopie de force à molécule unique , son laboratoire a montré comment des molécules intracellulaires telles que l'a-caténine et la b-caténine modulent l'adhésion cellule-cellule médiée par la E-cadhérine . Publications à l'appui :
- 2008, S. Bajpai, J. Correia, Y. Feng, J. Figueiredo, SX Sun, GD Longmore, G. Suriano et D. Wirtz, l' a-caténine médie la reconnaissance initiale des cellules dépendantes de la E-cadhérine et la liaison ultérieure renforcement , dans : PNAS . Vol. 105 ; 18331–18336.
- 2009, S. Bajpai, Y. Feng, R. Krishnamurthy, GD Longmore et D. Wirtz, La perte d'a-caténine diminue la force des liaisons simples E-cadhérine entre les cellules cancéreuses humaines , dans : Journal of Biological Chemistry . Vol. 284 ; 18252-18259.
- 2011, PS Raman, CS Alves, D. Wirtz, K. Konstantopoulos, La liaison d'une seule molécule de CD44 à la fibrine par rapport à la P-sélectine prédit leurs interactions distinctes dépendantes du cisaillement dans le cancer , dans : Journal of Cell Science . Vol. 124 ; 1904-1910.
- 2013, S. Bajpai, Y. Feng, D. Wirtz et GD Longmore, l' a-caténine sert d'embrayage entre les forces de liaison E-cadhérine intercellulaires faibles et élevées , dans : Biophysical Journal . Vol. 105 ; 2289-2300.
Publications
Wirtz a publié près de 200 articles évalués par des pairs publiés dans Science, Nature, Nature Cell Biology, Nature Methods, Nature Reviews Cancer, Nature Materials, Nature Protocols, PNAS, Nature Communications et Journal of Cell Biology. Il a un indice h de 83.
- Articles très cités
- 2011, La physique du cancer : le rôle des interactions physiques et des forces mécaniques dans les métastases , dans : Nature Reviews Cancer . Vol. 11, n° 7 ; 512-522.
- 2010, Un rôle distinctif pour les protéines d'adhésion focale dans la motilité cellulaire tridimensionnelle , dans : Nature Cell Biology . Vol. 12, n° 6 ; 598–604.
- 2009, Particle-tracking microrheology of living cells : principes et applications , in : Annual Review of Biophysics . Vol 38; 301-326.
- 2003, Efficient active transport of gene nanocarriers to the cell nucleus , in: PNAS . Vol. 100, n° 7 ; 3878-3882.
- 2002, Cartographie micromécanique de cellules vivantes par microrhéologie à suivi de particules multiples , dans : Biophysical Journal . Vol. 83, n° 6 ; 3162-3176.
- 2000, Mécanique des cellules vivantes mesurées par microrhéologie de suivi laser , dans : Biophysical Journal . Vol. 78, n° 4 ; 1736-1747.
- 1998, Hydrogels réversibles à partir de protéines artificielles auto-assemblantes , in : Science . Vol. 281, n° 5375 ; 389-392.
- 1997, Particle tracking microrheology of complex fluids , in: Physical Review Letters . Vol. 79, n° 17 ; 3282.
Voir également
- Bourses de professeur distingué Bloomberg
- Université Johns Hopkins
- Ronald J. Daniels
- Institut national du cancer
- Centres de sciences physiques-oncologie
- Cellule CANARIE
- Fondation belgo-américaine pour l'éducation