Dr. Stephen Quake, einer der produktivsten Erfinder der Welt, wurde heute mit dem Lemelson-MIT-Preis 2012 in Höhe von 500.000 USD ausgezeichnet. Quake ist ein begeisterter Abenteurer und genießt das Adrenalin, das beim Mountainbiken und Skitourengehen entsteht. Dieselbe Eile, die er durch die Erforschung des Unbekannten erlangt, treibt ihn dazu, die wissenschaftlichen Grenzen konsequent zu verschieben. Quake wird für seine revolutionäre Arbeit in den Bereichen Arzneimittelforschung, Genomanalyse und personalisierte Medizin ausgezeichnet. Er wird die prestigeträchtige Auszeichnung entgegennehmen und seine Leistungen am Massachusetts Institute of Technology während des sechsten jährlichen EurekaFest des Lemelson-MIT-Programms präsentieren, einer mehrtägigen Feier des Erfindergeistes vom 20. bis 23. Juni.

Quake wuchs in einem unternehmerischen Haushalt mit einem Vater auf, der in der Computerindustrie tätig war, und war schon in jungen Jahren von der Technologie und ihren unendlichen Anwendungen fasziniert. Quake hatte akademische Erfolge in seinen Highschool-Kursen für Naturwissenschaften und Mathematik und erwarb anschließend Abschlüsse in Physik und Mathematik an der Stanford University und der Oxford University. Heute hat der Professor für Bioingenieurwesen und Angewandte Physik in Stanford und Forscher am Howard Hughes Medical Institute mehr als 80 Patente und vier Unternehmen unter seinem Namen.

"Steve ist ein wissenschaftlicher Pionier mit einer überzeugenden Vision zukünftiger Möglichkeiten", sagte Gajus Worthington, President und CEO von Fluidigm Corporation, einem Unternehmen, das er zusammen mit Quake gründete. "Er übersetzt Entdeckungen in Erfindungen, die zu neuen Unternehmen führen, die signifikante Fortschritte in der menschlichen Gesundheit erzielen."

Ein biologisches Äquivalent zur integrierten Schaltung

Quake erkannte, dass er die technologischen Prinzipien des integrierten Schaltkreises auf die Biologie anwenden und erfand die mikrofluidische Großintegration (LSI). Inspiriert von den Transistoren und Drähten eines Computer-Mikrochips entwickelte Quake einen Chip mit Miniaturpumpen, Rohren, Kammern und vor allem Ventilen. Die Technologie, die komplexe Flüssigkeitshandhabungsschritte unter Beibehaltung der Zuverlässigkeit einbezieht und miniaturisiert, hat den Weg für eine weitgehende Automatisierung der Biologie geebnet.

Mikrofluidisches LSI hat mehrere Anwendungen, die für die menschliche Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind. Eine Anwendung verbessert Techniken des Proteinkristallwachstums, ein entscheidender Schritt zur Bestimmung der Proteinstruktur, und ermöglicht die Manipulation des Proteinwachstums auf eine Weise, die im Makromaßstab nicht möglich ist. Unter Verwendung des Chips zum Screenen der Wachstumsbedingungen von Proteinkristallen wurden mit Quakes Geräten zahlreiche Strukturen gelöst - insbesondere für Proteine ​​aus dem Ebola-Virus und dem H5N1-Influenza-Virus.

Die Technologie bietet auch bedeutende Skaleneffekte, da mit Zehntausenden von Ventilen pro Mikrochip nahezu 10.000 unabhängige Messungen gleichzeitig durchgeführt werden können. Pharmaunternehmen und Forschungseinrichtungen nutzen diese Anwendung unter anderem zur Untersuchung der Krebsgenexpression auf Einzelzellebene. Quake war 1999 Mitbegründer von Fluidigm, um die mikrofluidische LSI-Technologie zu vermarkten. Das Unternehmen beschäftigt derzeit mehr als 250 Mitarbeiter und bedient Hunderte von Kunden in der Pharma- und Life-Science-Branche. Quake war kürzlich Mitbegründer von Quanticel Pharmaceuticals, um diese Ansätze auf die Entdeckung von Krebsmedikamenten anzuwenden.

Anwendung der Genomsequenzierung auf die pränatale Diagnostik und Immunsystemtests

Quake ist auch ein Pionier der Genomsequenzierung. Er demonstrierte die erste Einzelmolekülsequenzierung, die von Helicos BioSciences kommerzialisiert wurde, und verwendete ihr Instrument, um sein eigenes Genom zu sequenzieren. Quake entwickelte auch eine Methode, die die Grundlage für den ersten nicht-invasiven Pränataltest für das Down-Syndrom und andere Chromosomenanomalien bildet. Die bahnbrechende Methode von Quake besteht darin, eine kleine Menge Blut aus dem Arm der Mutter zu entnehmen und in der Probe vorhandene Fragmente der fötalen DNA zu sequenzieren. Der Test, der Anfang dieses Jahres von Verinata Health auf den Markt gebracht wurde, soll die mit dem heutigen mehrstufigen Prozess verbundenen Ängste, die inakzeptablen falsch positiven Raten sowie das mit aktuellen invasiven Verfahren wie Amniozentese verbundene Risiko verringern.

Aufgrund der Nahrungsmittelallergie seiner Tochter und seines Fachwissens bei der Genomsequenzierung entwickelte Quake eine verbesserte Methode zur Messung des Immunsystems. Quake war die erste Person, die eine Sequenzierung mit hohem Durchsatz durchführte, um das gesamte Immunsystem einer Person zu analysieren. Die Methode wird verwendet, um die Immunität auf verschiedene klinisch wichtige Arten zu charakterisieren. Quakes laufende Forschung konzentriert sich auf die Auswirkungen von Impfungen und Autoimmunerkrankungen auf das Immunsystem. 2010 war Quake Mitbegründer von ImmuMetrix, um kommerzielle Anwendungen seiner Forschung zu entwickeln.

"Wir freuen uns, Steve Quake zu ehren, dessen bahnbrechende Arbeit auf dem Gebiet der molekularen Messung neue Geräte und Technologien hervorgebracht hat, die zur Verbesserung der Gesundheit beitragen", sagte Dorothy Lemelson, Vorsitzende der Lemelson Foundation, einer privaten Philanthropie, die die Lemelson- MIT-Programm. "Stephen war auch ein Pionier bei der Entwicklung neuer Tools, mit denen andere sich schneller und einfacher auf wissenschaftliche Entdeckungen und das Prototyping neuer biomedizinischer Geräte einlassen können - was den Weg für noch mehr bahnbrechende Ideen ebnet."

Leidenschaft für Entdeckung in der Jugend wecken

Quake schiebt weiterhin wissenschaftliche und technologische Grenzen und ermutigt seine Schüler, dasselbe zu tun. Er hat mehrere Laborkurse auf Hochschulniveau entwickelt, um Studenten dabei zu helfen, ihre wissenschaftlichen Kenntnisse zu vertiefen. Ein Kurs hilft den Schülern, komplexe wissenschaftliche Instrumente von Grund auf zu bauen und zu testen. ein anderer stellt sicher, dass alle Studenten der Bioingenieurwissenschaften im ersten Studienjahr bei Stanford am Lehrstuhl Molekularbiologie lernen. Quake entwickelte auch einen Kurs in Mikrofluidik in Stanford, den er als Kurzsommerkurs für die größere wissenschaftliche Gemeinschaft unterrichtet.

Quake erkannte die Bedeutung des frühzeitigen praktischen Lernens und startete den "Inventor's Workshop" für Highschool-Schüler aus der Region San Francisco. Das Programm bringt Kindern bei, wie man Erfinder wird, und hilft ihnen dabei, ihre Kreativität bei der Lösung von Problemen in der realen Welt zum Ausdruck zu bringen, indem sie mit Kopf und Händen neue Geräte entwickeln. Bei einem kürzlichen Besuch in seinem Labor in Stanford lernten die Schüler das Drucken dreidimensionaler fester Objekte.

"Beim Lemelson-MIT-Programm fühlen wir uns verpflichtet, Erfinder zu ehren, die sowohl Wissenschaft als auch Technologie voranbringen, und dies durch Bildung an zukünftige Generationen weiterzugeben", sagte Joshua Schuler, Geschäftsführer des Lemelson-MIT-Programms. "Stephen Quake inspiriert Jugendliche, die Probleme von morgen durch Erfindungen anzugehen."

Bereitgestellt vom Lemelson-MIT-Programm