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科普系列专博:(8) 色彩魅力与浪漫的诺贝尔化学奖得主钱永健

已有 4486 次阅读 2012-7-12 07:28 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦| 科普, 诺贝尔得主, 崔永健

科普系列专博:

 

(8) 色彩魅力与浪漫的诺贝尔化学奖得主钱永健

 

钱永健(Roger Yonchien Tsien,罗杰钱),汉族,195221日生于美国纽约,祖籍浙江杭州,是中国导弹之父钱学森的堂侄. 他是2008年度诺贝尔化学奖三人获得者之一,美国生物化学家。美国国家科学院院士,美国国家医学院院士,美国艺术与科学院院士。圣地牙哥加利福尼亚大学生物化学及化学系教授。

色彩魅力、痴迷与俘虏

从小到大,色彩的魅力一直让钱永健痴迷,并成了色彩俘虏,正是这种痴迷,为他带来了特大的好运。令人关注和感兴趣的也正是,帮助他荣获诺贝尔化学奖奖的是能发出鲜艳绿光的绿色荧光蛋白。他发明了多色莹光蛋白标记技术,为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。

“浪漫”,这是钱永健屡次转变科学研究方向时的梦想;“个性”,这是华裔科学家在挫败科研疲惫感时的一剂良药…… 钱永健找到了为钙质“上妆”的方法,使染料无需注射即可穿透细胞壁。

钱永健儿时常常数个小时在地下实验室中专注于化学实验,并开始喜欢上能产生奇妙色彩的化学。最让他难忘的一次,是他在实验中引爆了自制的火药,导致家中一张乒乓球桌被烧焦。钱永健在科学方面的天赋很快得以显现。16岁时,还在上中学的他便获得了美国全国性的西屋天才奖第一名。其后,因获得全美优秀学者奖而进入美国著名的哈佛大学,20岁时,钱永健便携化学和物理学士学位从大学毕业。

 科研哲学:快乐科研

   钱永健说:“我的科研哲学是快乐科研”,并强调“你的科研应完全满足你个性深处的需要,为你提供一些内在的快乐,以帮你度过难以避免的沮丧期。”

在英国剑桥大学读研究生时,钱永健发明出一种更好的染料,可追踪细胞内的钙水平。 钙在多种生理反应中扮演关键角色,包括神经冲动调节、肌肉收缩、受精作用等。不过,计量细胞内钙水平的方法当时还相当原始,需要穿透细胞壁注射钙结合蛋白,这种方法通常会毁坏研究细胞。

钱永健利用化学技术发明出有机染料,与钙质结合时会戏剧性地改变荧光。

   在英国剑桥大学读研究生时,钱永健发明出一种更好的染料,可追踪细胞内的钙水平。 钙在多种生理反应中扮演关键角色,包括神经冲动调节、肌肉收缩、受精作用等。不过,计量细胞内钙水平的方法当时还相当原始,需要穿透细胞壁注射钙结合蛋白,这种方法通常会毁坏研究细胞。

水母“借光”

    上世纪90年代初,水母身上的一种绿色荧光蛋白给了钱永健灵感。他改造绿色荧光蛋白,通过改变其氨基酸排序,造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白,其中包括蓝色、黄色、橙色、红色、紫色等。科研人员使用光学显微镜,就可轻松确认基因或蛋白质活动的时间和位置。

通过给两种不同蛋白打上不同颜色的荧光标记,钱永健还找到监测两种蛋白质相互作用的方法。 钱永健说:“整体而言,荧光蛋白对生物学许多领域产生巨大影响,因为它让科研人员把基因和他们所见到的细胞或器官内情况直接联系起来。”

瞄准癌症,接受挑战

获奖之后,钱永健谈到将来目标,表露出自己希望为攻克癌症贡献力量的愿望。钱永健是霍华德休斯医学研究所的研究员,他对荧光蛋白如何应用于神经生物学和癌症研究中兴趣浓厚,因为他的父亲正是被癌症夺取了生命。他不久前瞄准癌症成像和治疗,与同事研制出U形缩氨酸,用于承载成像分子或化疗药物。U形缩氨酸可成为某些蛋白酶和蛋白裂解酶的底物,这些酶从癌细胞中渗出,却极少出现在正常细胞中。  钱永健说,“我一直想在临床方面做一些与我事业相关的事,” “如果可能的话,癌症就是终极挑战。”(来源:卜晓明报道)

走自己的科学道路

    钱永健1952年出生于美国纽约,父亲是一名机械工程师,舅舅们在麻省理工学工程学教授,他是中国著名科学家钱学森的堂侄. 现为美国科学院院士、医学院院士,美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授。或许从儿时起,钱永健就注定了要走进科学。钱永健称自己的研究领域是分子工程学,他这样描述自己的职业选择:“我注定了继承家族的血统,从事这样的工作。”

钱永健的家庭堪称科学之家。他的哥哥钱永佑(Richard W Tsien)是神经生物学家,曾任斯坦福大学生理系主任。两兄弟分别获RhodesMarshall学者奖(通常认为是美国大学生竞争性最强的两个奖学金,克林顿总统曾获Rhodes),到英国留学,九十年代双双成为美国科学院院士。

尽管钱永健头顶光环早已炫目,钱永健却坚持在科学道路上走自己的路,不论何时都要“完美地契合自身个性的深处”。

 制造工具的人带来革命性的变革

尽管钱永健在科学研究上硕果累累,但是他丝毫不为任何赞许所动。对于科学界评价“他发明了多色莹光蛋白标记技术,为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命”,钱永健只是淡淡地说,“我只是制造工具的人。”但实际上,钱永健对于颜色的迷恋为细胞生物学和神经生物学带来了革命性的变革,让其他科学家们得以“走进”活细胞,并实时观测细胞分子的活动。

  钱永健使“我父亲得的是胰腺癌,诊断出6个月后,他就去世了。这是一种可怕的癌症。” 他说,“我总是想在职业生涯中做一些与临床相关的事,如果可能,癌症是终极挑战。”对于癌症的诊断和治疗,钱永健十分关注。他和他的同事们已经造出了一种U型的缩氨酸分子——一种化学疗法药物。

化学世界的“发光体”

1994年,华裔美国科学家钱永健开始改造GFP,有多项发现。世界上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种,有的荧光更强,有的黄色、蓝色,有的可激活、可变色。到一些不常用做研究模式的生物体内找有颜色的蛋白成为一些人的爱好,现象如当年在嗜热生物中找到以后应用广泛的PCR用多聚酶后的一波浪潮。

水母素和GFP都有重要的应用。但水母素仍是荧光酶的一种,它需要荧光素。而GFP蛋白质本身发光,在原理上有重大突破。

(本节部分由吴挺报道改写)

 荣获诺贝尔奖,众望所归当之无愧
  2008年诺贝尔化学奖揭晓后,他的加州大学圣迭戈分校实验室成员、前同事、学生和朋友都为他高兴, 他们在接受新华社记者采访时,普遍反映“他得诺贝尔奖,当之无愧”。例如,他实验室的博士后迈克尔·林一些说:“罗杰(钱永健的英文名)等3人获得今年的诺贝尔化学奖,当之无愧。绿色荧光蛋白给生物学研究带来了一场革命,让科学家能够‘看’到那些前所未见的生物学过程。”并说,在罗杰手下进行科研工作,可以从他那里得到无限灵感,“他是一位良师”。
  加拿大艾伯塔大学的罗伯特·坎贝尔说:“对罗杰·钱和这些年来与他一起工作过的学生和博士后来说,今天都是非常令人激动的一天。”不过,坎贝尔说:“我可以代表以前在那里做过研究的学生和博士后告诉你,我们对这个消息并不感到惊讶。我们当中的很多人都很清楚,凭着他在科学领域做出的众多极有价值的贡献,他绝对应该得到诺贝尔奖。”坎贝尔说,钱永健是一个想象力非常丰富的科学家,“他的那些想法和科研抱负通常至少要比这个领域超前10年。对未来科学方向的判断能力,加上他在化学领域的研究经验,使得他能够进行开创性的研发”。
  德国马克-普朗克神经生物学研究所的奥利弗·格瑞斯贝克对记者说,1997年至2001年他曾在钱永健的实验室工作,“那是一段宝贵的经历……罗杰在生物和医学领域贡献颇多,我一直认为他会因为发明钙成像技术而获诺贝尔奖,今天得知他因为绿色荧光蛋白而获奖,我认为他绝对当之无愧,这是对他个人以及这个领域所有科研人员的最大认可”。

  帕尔默说:“正像诺贝尔奖评审委员会所说的那样,罗杰做出了开创性的研究,而最令我感到不可思议的是,他怎么能一人在那么多不同领域内都有所建树:化学、细胞生物学、药理学……”
   “他是一个非常杰出的科学家,他的兴趣就是如何把科学做好,”王磊说。钱永健是一个“非常非常聪明的人”,对很多领域都研究很深,而且能够有机地把不同领域结合起来。“在我碰到的科学家中,很少有像他这么聪明的,又能钻研得这么深的,所以他总是走在别人前面。”
   (本节参考新华网:新华社记者张忠霞报导)

  


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