Tra la fine del 1950 e il 1951, agganciandosi alle ricerche dell'embriologo Elmer Bueker, delineò l'idea di un agente promotore della crescita nervosa, presentando nel dicembre 1951 presso la New York Academy of Sciences la sua tesi che cercava di spiegare la differenziazione dei neuroni e la crescita di fibre nervose, l'esistenza di fattori liberati da altre cellule capaci di controllare questa differenziazione. Rimase negli USA, dove realizzò gli esperimenti fondamentali che la condussero, durante la sperimentazione di un trapianto di tumore di topo sul sistema nervoso dell'embrione di un pulcino, alla scoperta del fattore di crescita nervoso, una proteina che gioca un ruolo essenziale nella crescita e differenziazione delle cellule nervose sensoriali e simpatiche. La tesi venne approfondita e precisata con nuove esperienze, condotte nel 1952 con la coltura in vitro all'Istituto di biofisica dell'università di Rio de Janeiro, in collaborazione con Hertha Meyer
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