Джейкоб Хукер

Джейкоб М. Хукер — американский химик и эксперт в области молекулярной визуализации , в частности в разработке и применении одновременной МРТ и ПЭТ . Он является профессором радиологии, специализирующимся на исследованиях аутизма, и имеет звание научного сотрудника MGH Филлис и Джерома Лайл Раппапорт в Массачусетской больнице общего профиля . [ 1 ]
Жизнь и образование
[ редактировать ]Он вырос за пределами Эшвилла , Северная Каролина , и учился в средней школе Энка. В 2002 году он окончил Университет штата Северная Каролина со степенью бакалавра наук в области текстильной химии и химии. [ 2 ] Он получил докторскую степень по химии в Калифорнийском университете в Беркли . [ 3 ] Выслушав в 2006 году презентацию нейровизуализации Джоанны Фаулер, лауреата Национальной медали науки, Хукер записалась на постдокторантуру под ее руководством в Брукхейвенской национальной лаборатории. [ 4 ] Хукер проводил постдокторскую подготовку у Фаулера в качестве почетного научного сотрудника Гольдхабера , разрабатывая новые нейробиологические методы и протоколы визуализации.
Исследования и достижения
[ редактировать ]Хукер переехал в Чарльстаун, штат Массачусетс, в 2009 году, когда началась его независимая исследовательская карьера в Центре Мартиноса. Он совместно спроектировал и построил с нуля циклотрон и радиофармацевтический комплекс, в котором размещен циклотрон Siemens Eclipse HP, строительство которого было завершено в начале 2011 года. Центр производства и визуализации, являющийся частью исследовательского центра Центра Мартиноса, предоставляет инструменты визуализации для всех этапов трансляционных исследований.
Миссия его академической исследовательской лаборатории состоит в том, чтобы «ускорить изучение живого человеческого мозга и нервной системы посредством разработки и применения агентов молекулярной визуализации». Химик-органик по образованию, Хукер и его исследовательская группа стремятся улучшить понимание здорового мозга и его дисфункции при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, аутизм и шизофрения. [ нужна ссылка ]
Его исследования сосредоточены на темах нейроэпигенетики, разработке методов радиохимии и разработке методов нейровизуализации; основные моменты представлены в следующем разделе.
Основные темы публикаций
[ редактировать ]Хукер опубликовал более 100 статей. [ 5 ] особенно в сферах:

Нейроэпигенетика: визуализация ферментов гистондеацетилазы с помощью ПЭТ.
[ редактировать ]Работа группы Хукера, опубликованная в августе 2016 года — Wey & Gilbert et al , 2016 Science Translational Medicine, выявила первые визуальные карты нейроэпигенетических функций в мозгу живого человека с использованием ПЭТ-зонда с гистондеацетилазой класса I (HDAC) [ 11 C]Мартиностат. [ 6 ] Эта работа продемонстрировала связь между количественными картами HDAC мозга и экспрессией генов, связанных с пластичностью и болезнями, под контролем HDAC. Отчет о визуализации человека был основан на семилетней разработке инструментов в лаборатории Хукера, в ходе которой низкомолекулярные ингибиторы деацетилазы гистонов (HDAC) систематически проверялись и совершенствовались для выявления химических отсылок с селективностью изоформ HDAC класса I, выдающейся проникающей способностью в мозг и соответствующую кинетику связывания. [ неправильный синтез? ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Первая работа по визуализации человека заложила основу для продолжающейся работы Хукера по измерению и картированию плотности, распределения и связи HDAC при различных заболеваниях in vivo.
Развитие методов радиохимии: изменение химического ландшафта для производства индикаторов из ПЭТ
[ редактировать ]Хукер и его коллеги добились значительных успехов в разработке химических и радиохимических методов синтеза для повышения эффективности и расширения возможностей ПЭТ-визуализации. Наиболее распространенные радиоизотопы для средств медицинской визуализации, углерод-11 и фтор-18, имеют период полураспада 20,4 и 109,8 минут соответственно. Это предъявляет значительные требования к оптимизации этапов химического синтеза и максимизации выхода реакции для выделения достаточных количеств радиоактивного индикатора для выполнения необходимых этапов контроля качества, прежде чем доза может быть «выпущена» для инъекции человеку. Важнейшим элементом этой инновации стала совместная исследовательская среда, созданная в лаборатории Хукера для переосмысления догматических подходов к химическим конечным результатам или адаптации передовой металлоорганической химии для удовлетворения потребностей синтеза радиофармпрепаратов.
Основные направления исследований в области радиохимии
- В научной статье 2011 года, опубликованной в сотрудничестве с лабораторией Тобиаса Риттера в Гарварде, Хукер впервые продемонстрировал, что комплекс палладия-IV может фундаментально «переключить» поведение фторида в химических реакциях, что наиболее точно можно описать как переключение с нуклеофила на электрофил. [ 19 ] В качестве отдельного и последующего достижения этот нетрадиционный подход привел к первой демонстрации согласованной реакции нуклеофильного ароматического замещения, опубликованной в журнале Nature в 2016 году. [ 20 ]
- Хукер и Стивен Бухвальд (MIT) разработали стратегию почти мгновенного мечения молекул углеродом-11 с использованием цианида с использованием комплексов биарилфосфина Pd(0). [ 21 ]
- Хукер и Джон Т. Гроувс (Принстон) продемонстрировали первый пример радиофторирования фторидом-18 с использованием CH. [ 22 ] и декарбоксилирование с использованием марганцевых катализаторов. [ 23 ]
Развитие методов нейровизуализации: функциональная МР и ПЭТ визуализация головного мозга
[ редактировать ]Новое применение радиоактивно меченной глюкозы: основной источник энергии мозга, глюкоза, обеспечивает значительную биологическую основу для визуализации активности мозга посредством использования энергии посредством клеточного поглощения и улавливания аналога глюкозы. 18 F]флудексиглюкоза ( ФДГ ). С середины 1970-х годов ФДГ применялась в качестве «болюса» в начале эксперимента по визуализации, при этом региональное поглощение измерялось и картировалось после периода ожидания, в течение которого клетки головного мозга неосознанно заменяли нормальную глюкозу радиоактивно меченной ФДГ. Как и фотографии с длительной выдержкой, болюсные методы ПЭТ-визуализации с ФДГ надежны и ценны для идентификации недоступных иным образом типов тканей с дифференциальным метаболизмом (например, раковые опухоли, постишемические поражения миокарда, гипометаболические области мозга после аневризмы), но им не хватает кинетических деталей.
Несмотря на около 40 лет [ 18 Доступ и исследования F]FDG, динамика использования глюкозы в ответ на активацию мозга остаются плохо изученными. Благодаря инновациям в доставке радиофармпрепаратов и обработке изображений ПЭТ профессор Хукер и его команда смогли разработать метод мониторинга уровня глюкозы в мозге, который создавал нечто больше похожее на фильм, сообщающий об изменениях в использовании глюкозы в ответ на многочисленные стимулы во время одного ПЭТ-сканирования. [ 24 ] В настоящее время лаборатория расширяет концепцию динамической функциональной ПЭТ-визуализации для измерения высвобождения нейротрансмиттеров в реальном времени в мозгу живого человека.
Доказательства глиальной активации в головном мозге при хронической боли в пояснице: при аналогичной реконфигурации существующих инструментов Хукер и его коллега по факультету и эксперт по фМРТ Марко Лоджиа были первыми, кто использовал новую технологию интегрированной позитронно-эмиссионной томографии и магнитно-резонансной томографии с радиолиганд [ 11 C]-PBR28, чтобы продемонстрировать повышение уровня белка-транслокатора (TSPO) в мозге, маркера активации глии, у пациентов с хронической болью в пояснице. [ 25 ] Эта работа не только предоставила новый биологический механизм для изучения в лечении хронической боли, но также помогла зажечь главную программную тему MGH по нейровоспалениям; Результатом этого стал Бостонский аналитический центр по нейровоспалению, который объединяет основные заинтересованные стороны из научных кругов, медицины и фармацевтической промышленности.
Награды и почести
[ редактировать ]Филлис и Джерома Лайла Раппапорт, В 2016 году Хукер был удостоен звания стипендиата MGH что отмечает «дальновидных исследователей, имеющих финансирование, необходимое им для продвижения своей работы на неизведанные территории». Его исследовательское предложение под названием «Визуализация химической дисфункции в человеческом мозге» было награждено 500 000 долларов в течение пяти лет за его практическое видение разработки новых инструментов визуализации и ускорения их применения в визуализации in vivo для понимания нормального роста, старения и функционирования мозга и проведения сравнений с заболеваниями головного мозга. такие как шизофрения, болезнь Альцгеймера, деменция и аутизм.
В 2015 году Фонд исследований мозга и поведения наградил Джейкоба Премией независимого исследователя за пилотное исследование нейровизуализации у пациентов с шизофренией. назвал его The Scientist Журнал « Ученым, за которым стоит следить» , а в статье, назвавшей его «Ментал-картограф», он был среди первых лауреатов премии « 12 талантливых Американского химического общества » от C&E News . [ 26 ]
Хукер был назван Национальной академией наук престижным стипендиатом Кавли на пятилетний срок (2012–2017 годы) и научным сотрудником Keck Futures Initiative (2013–2015 годы). [ нужна ссылка ]
В 2009 году он стал Министерства энергетики лауреатом Президентской премии для ученых и инженеров (PECASE) за новаторские исследования по адаптации современной синтетической химии к разработке новых инструментов для отслеживания и количественной оценки биохимических преобразований и движения сложных молекул в живых организмах. системы, а также информационно-просветительскую работу и наставничество для приезжающих студентов и ученых. [ 27 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бохонак, Дженнифер Нейман (08 ноября 2021 г.). «Новый научный директор стремится расширить исследования аутизма» . Пожертвования больницы общего профиля Массачусетса . Проверено 29 июля 2024 г.
- ^ «Джейкоб Хукер: ткач науки о мозге» . Журнал «Ученый»® . Проверено 29 июля 2024 г.
- ^ «Химик из Брукхейвена Джейкоб Хукер получает президентскую премию за раннюю карьеру для ученых и инженеров» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 29 июля 2024 г.
- ^ Грант, Боб. «Джейкоб Хукер: ткач науки о мозге» . Ученый . Проверено 25 апреля 2016 г.
- ^ Результаты поиска автора Hooker JM на PubMed .
- ^ Вэй, Сяо-Ин; Гилберт, Тоня М.; Цюрхер, Николь Р.; Она, Анжела; Бханот, Аниша; Тайлон, Брендан Д.; Шредер, Фредрик А.; Ван, Изменение; Хаггарти, Стивен Дж.; Хукер, Джейкоб М. (2016). «Взгляд на нейроэпигенетику с помощью ПЭТ-визуализации деацетилазы гистонов человека» . Наука трансляционной медицины . 8 (351): 351ра106. doi : 10.1126/scitranslmed.aaf7551 . ПМК 5784409 . ПМИД 27510902 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Хукер, Джейкоб М.; Ким, Сон Вон; Алексофф, Дэвид; Сюй, Ювэнь; Ши, Коллин; Рид, Алисия; Волков, Нора; Фаулер, Джоанна С. (2010). «Ингибитор гистондеацетилазы MS-275 демонстрирует плохое проникновение в мозг: фармакокинетические исследования [ 11 C]MS-275 с использованием позитронно-эмиссионной томографии» . ACS Chemical Neuroscience . 1 (1): 65–73. : 10.1021 /cn9000268 . PMC 2908422. . PMID 20657706 doi [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ван, Чаннин; Эессалу, Томас Э.; Барт, Ванесса Н.; Митч, Чарльз Х.; Вагнер, Флоренс Ф.; Хун, Ицзя; Ниламегам, Рамеш; Шредер, Фредерик А.; Холсон, Эдвард Б. (2013). «Разработка, синтез и оценка молекулярных зондов на основе гидроксамовой кислоты для визуализации in vivo деацетилазы гистонов (HDAC) в мозге» . Американский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 4 (1): 29–38. ПМЦ 3867727 . ПМИД 24380043 .
- ^ Со, Ён Джун; Мюнх, Лиза; Рид, Алисия; Чен, Цзиньчжу; Кан, Ёна; Хукер, Джейкоб М.; Волков, Нора Д.; Фаулер, Джоанна С.; Ким, Сон Вон (2013). «Метка радионуклидов и оценка радиолигандов-кандидатов для ПЭТ-визуализации деацетилазы гистонов в головном мозге» . Письма по биоорганической и медицинской химии . 23 (24): 6700–6705. дои : 10.1016/j.bmcl.2013.10.038 . ПМК 4007514 . ПМИД 24210501 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ким, Сон Вон; Хукер, Джейкоб М.; Отто, Никола; Победи, Хаинг; Мюнх, Лиза; Ши, Коллин; Картер, Полина; Кинг, Пэйтон; Рид, Алисия Э.; Волков, Нора Д.; Фаулер, Джоанна С. (2013). «Фармакокинетика препаратов-ингибиторов HDAC, масляной кислоты, вальпроевой кислоты и 4-фенилмасляной кислоты для всего организма, измеренная с помощью ПЭТ-меченых аналогов, меченных углеродом-11» . Ядерная медицина и биология . 40 (7): 912–918. doi : 10.1016/j.nucmedbio.2013.06.007 . ПМЦ 3769509 . ПМИД 23906667 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Шредер, Фредерик А.; Чонде, Дэниел Б.; Райли, Миша М.; Мозли, Кристиан К.; Гранда, Майкл Л.; Уилсон, Колин М.; Вагнер, Флоренс Ф.; Чжан, Ян-Лин; Гейл, Дженнифер; Холсон, Эдвард Б.; Хаггарти, Стивен Дж.; Хукер, Джейкоб М. (2013). «Визуализация ФДГ-ПЭТ показывает, что локальное использование глюкозы в мозге изменяется под действием ингибиторов деацетилазы гистонов класса I» . Письма по неврологии . 550 : 119–124. дои : 10.1016/j.neulet.2013.06.016 . ПМК 3750730 . ПМИД 23810801 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ван, Яцзе; Чжан, Ян-Лин; Хенниг, Криста; Гейл, Дженнифер П.; Хун, Ицзя; Ча, Анна; Райли, Миша; Вагнер, Флоренция; Хаггарти, Стивен Дж.; Холсон, Эдвард; Хукер, Джейкоб (2013). «Визуализация HDAC класса I с использованием [ 3 H]CI-994 авторадиография» . Epigenetics . 8 (7): 756–764. : 10.4161 /epi.25202 . PMC 3781195. . PMID 23803584 doi [ нужен неосновной источник ]
- ^ Шредер, Фредерик А.; Льюис, Майкл С.; Фасс, Дэниел М.; Вагнер, Флоренс Ф.; Чжан, Ян-Лин; Хенниг, Криста М.; Гейл, Дженнифер; Чжао, Вэнь-Нин; Рейс, Сурья; Баркер, Дуглас Д.; Берри-Скотт, Эрин; Ким, Сон Вон; Клор, Элизабет Л.; Хукер, Джейкоб М.; Холсон, Эдвард Б.; Хаггарти, Стивен Дж.; Петришен, Трейси Л. (2013). «Селективный ингибитор HDAC 1/2 модулирует экспрессию хроматина и генов в мозге и изменяет поведение мышей в двух тестах, связанных с настроением» . ПЛОС ОДИН . 8 (8): е71323. Бибкод : 2013PLoSO...871323S . дои : 10.1371/journal.pone.0071323 . ПМЦ 3743770 . ПМИД 23967191 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Со, Ён Джун; Кан, Ёна; Мюнх, Лиза; Рид, Алисия; Цезарь, Шеннон; Джин, Логан; Вагнер, Флоренция; Холсон, Эдвард; Хаггарти, Стивен Дж.; Вайс, Филипп; Кинг, Пэйтон; Картер, Полина; Волков, Нора Д.; Фаулер, Джоанна С.; Хукер, Джейкоб М.; Ким, Сон Вон (2014). «Синтез под контролем изображения выявил мощные ингибиторы гистондеацетилазы, проницаемые через гематоэнцефалический барьер» . ACS Химическая нейронаука . 5 (7): 588–596. дои : 10.1021/cn500021p . ПМК 4102966 . ПМИД 24780082 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ван, Чаннин; Шредер, Фредерик А.; Вэй, Сяо-Ин; Борра, Рональд; Вагнер, Флоренс Ф.; Рейс, Сурья; Ким, Сон Вон; Холсон, Эдвард Б.; Хаггарти, Стивен Дж.; Хукер, Джейкоб М. (2014). «Визуализация деацетилаз гистонов (HDAC) in vivo в центральной нервной системе и основных периферических органах» . Журнал медицинской химии . 57 (19): 7999–8009. дои : 10.1021/jm500872p . ПМЦ 4191584 . ПМИД 25203558 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Шредер, Ф.А.; Ван, К.; Ван Де Биттнер, GC; Ниламегам, Р.; Такакура, WR; Карунакаран, А.; Вей, HY; Рейс, ЮАР; Гейл, Дж.; Чжан, ЮЛ; Холсон, Э.Б.; Хаггарти, С.Дж.; Хукер, Дж. М. (2014). «ПЭТ-визуализация демонстрирует взаимодействие с мишенью деацетилазы гистонов и уточняет проникновение в мозг известных и новых ингибиторов малых молекул у крыс» . ACS Химическая нейронаука . 5 (10): 1055–1062. дои : 10.1021/cn500162j . ПМК 4198064 . ПМИД 25188794 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Вэй, Сяо-Ин; Ван, Чаннин; Шредер, Фредерик А.; Логан, Джин; Прайс, Джули К.; Хукер, Джейкоб М. (2015). «Кинетический анализ и количественная оценка [ 11 C]Мартиностат для HDAC-визуализации мозга in Vivo» . ACS Chemical Neuroscience . 6 (5): 708–715. : 10.1021 /acschemneuro.5b00066 . PMC 4439341. . PMID 25768025 doi [ нужен неосновной источник ]
- ^ Штребль, Мартин Г.; Ван, Чаннин; Шредер, Фредерик А.; Плачек, Майкл С.; Вэй, Сяо-Ин; Ван Де Биттнер, Женевьева К.; Ниламегам, Рамеш; Хукер, Джейкоб М. (2016). «Разработка фторированного радиофармпрепарата HDAC класса I раскрывает ключевые химические детерминанты проникновения в мозг» . ACS Химическая нейронаука . 7 (5): 528–533. дои : 10.1021/acschemneuro.5b00297 . ПМЦ 5784429 . ПМИД 26675505 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ли, Ынсон; Камлет, Адам С.; Пауэрс, Дэвид К.; Нойманн, Констанция Н.; Бурсалян, Грегори Б.; Фуруя, Такеру; Чой, Дэниел С.; Хукер, Джейкоб М.; Риттер, Тобиас (2011). «Реагент электрофильного фторирования поздней стадии на основе фторида для ПЭТ-визуализации» . Наука . 334 (6056): 639–642. Бибкод : 2011Sci...334..639L . дои : 10.1126/science.1212625 . ПМК 3229297 . ПМИД 22053044 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Нойманн, Констанция Н.; Хукер, Джейкоб М.; Риттер, Тобиас (2016). «Согласованное нуклеофильное ароматическое замещение на 19F- и 18F-» . Природа . 534 (7607): 369–373. Бибкод : 2016Natur.534..369N . дои : 10.1038/nature17667 . ПМЦ 4911285 . ПМИД 27281221 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Ли, Хон Гын; Милнер, Филип Дж.; Плачек, Майкл С.; Бухвальд, Стивен Л.; Хукер, Джейкоб М. (2015). «Практически мгновенно, при комнатной температуре [ 11 C]-Цианирование с использованием комплексов биарилфосфина Pd(0) . Журнал Американского химического общества . 137 (2): 648–651. : 10.1021 /ja512115s . PMC 4394387. . PMID 25565277 doi [ нужен неосновной источник ]
- ^ Хуан, Сюнъи; Лю, Вэй; Рен, Хонг; Ниламегам, Рамеш; Хукер, Джейкоб М.; Гроувс, Джон Т. (2014). «Поздняя стадия бензильного фторирования C – H с помощью [ 18 F] Фтор для ПЭТ-визуализации». Журнал Американского химического общества . 136 (19): 6842–6845. doi : 10.1021/ja5039819 . PMID 24766544 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Хуан, Сюнъи; Лю, Вэй; Хукер, Джейкоб М.; Гроувс, Джон Т. (2015). «Направленное фторирование ионом фтора путем декарбоксилирования, катализируемого марганцем». Angewandte Chemie, международное издание . 54 (17): 5241–5245. дои : 10.1002/anie.201500399 . ПМИД 25736895 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Вильен, Марджори; Вэй, Сяо-Ин; Мандевиль, Джозеф Б.; Катана, Киприан; Полимени, Джонатан Р.; Сандер, Кристин Ю.; Цюрхер, Николь Р.; Чонде, Дэниел Б.; Фаулер, Джоанна С.; Розен, Брюс Р.; Хукер, Джейкоб М. (2014). «Динамическая функциональная визуализация использования глюкозы мозгом с использованием fPET-FDG» . НейроИмидж . 100 : 192–199. doi : 10.1016/j.neuroimage.2014.06.025 . ПМК 4224310 . ПМИД 24936683 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Лоджия, Марко Л.; Чонде, Дэниел Б.; Акеджу, Олувасеун; Арабас, Гра; Катана, Киприан; Эдвардс, Роберт Р.; Хилл, Елена; Сюй, Ширли; Искьердо-Гарсия, Дэвид; Джи, Жу-Ронг; Райли, Миша; Васан, Аджай Д.; Цюрхер, Николь Р.; Альбрехт, Дэниел С.; Вангель, Марк Г.; Розен, Брюс Р.; Нападов, Виталий; Хукер, Джейкоб М. (2015). «Доказательства активации глии головного мозга у пациентов с хронической болью» . Мозг . 138 (3): 604–615. дои : 10.1093/brain/awu377 . ПМЦ 4339770 . ПМИД 25582579 . [ нужен неосновной источник ]
- ^ Хэлфорд, Бетани (2015). «Джейкоб Хукер: Картограф разума». Новости химии и техники . 93 (27): 15. doi : 10.1021/cen-09327-cover5 .
- ^ «Победители Министерства энергетики США с 1996 года | Управление науки Министерства энергетики США» . science.osti.gov . 13 августа 2019 г. Проверено 29 февраля 2024 г.