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阿尔伯尼生物医学奖揭晓,谢晓亮成首位华人得主

2015年04月22日 业界资讯 阿尔伯尼生物医学奖揭晓,谢晓亮成首位华人得主已关闭评论 阅读 22 次

阿尔伯尼生物医学奖揭晓,谢晓亮成首位华人得主

谢晓亮 图片来源:www.amc.edu


《赛先生》特约撰稿人 王丹红

《赛先生》4月20日获悉,2015年阿尔伯尼医学中心生物医学奖(Albany Medical Center Prize in Biomedicine and Biomedical Research)授予斯坦福大学教授Karl Deisseroth和哈佛大学教授、北京大学生物动态光学成像中心主任谢晓亮,以表彰两位杰出学者在光遗传学和单分子生物学等生物医学研究中作出的技术创新,以及这些技术在医学上的重要应用,如更好地了解精神疾病、避免试管婴儿的遗传性疾病等。

首位华人得主
他是单分子酶学的奠基人,开创了活细胞中的单分子研究。

阿尔伯尼医学中心生物医学奖(以下简称阿尔伯尼奖)是美国最重要、最具影响力的生物医学大奖之一,由已故美国慈善家希尔威曼(Morris Silverman)先生于2000年设立,自2001年起每年颁发一次,由希尔威曼基金会提供50万美元的奖金,以奖励研究工作中展现出重大医疗价值的科学家。今年的阿尔伯尼奖颁奖典礼将于5月15日在美国纽约州的阿尔伯尼举行。

目前为止,已有23位享誉世界的科学家获此殊荣,获奖者中有3位在得奖时已经获得过诺贝尔奖,还有5位在获得阿尔伯尼奖之后成为诺贝尔奖得主,其中包括干细胞研究领导者、日本医学家山中伸弥,端粒研究先驱、美国分子生物学家Elizabeth Blackburn,揭示免疫机制的美国科学家Bruce Beutler和Ralph Steinman,以及在G蛋白偶联受体研究上作出杰出贡献的美国生物化学家Robert Lefkowitz。

阿尔伯尼医学院院长、阿尔伯尼奖评选委员会主席Vincent Verdile博士在介绍今年的获奖者时说:“这是两位成果卓著的科学家,他们都发现,为了促进研究就必须发展出新的技术,而且他们成功了。现在,全世界的研究人员都在使用他们发展的这些技术,包括新型的成像和测序技术。这些技术可以迅速地解开一些神秘的生物学问题,特别是在大脑中的(生物学问题)。”

作为著名的生物物理化学家、世界公认的单分子生物学领军人物,谢晓亮是首位阿尔伯尼奖华人得主。

回顾研究历程,谢晓亮说他的实验室主要有三个方面的贡献:“第一是基础研究:在单分子水平上理解酶的动力学反应及定量描述细胞内基因表达和控制;第二是技术发明:DNA测序新方法和快速灵敏的无标记光学成像技术,在医学检测上有重要应用;第三是培养了人才:已培养了20多位博士生和50多位博士后,他们或者在美国大学当教授,或者投身高科技产业,其中有些人可能成为未来科学技术上的领军人物。”

谢晓亮是单分子酶学的奠基人,开创了活细胞中的单分子研究。近年来,单分子生物学领域已经产生了关于单个分子及其行为影响细胞的生命过程乃至人类疾病的诸多研究成果。作为室温下单分子荧光显微技术的开拓者之一,谢晓亮推动和带领了单分子研究在生物学中的应用。

多项突破性成就
PNNL的第一位中国籍科学家,大陆留美化学领域科学家中第一位美国科学院院士。

谢晓亮1962年出生于北京,1984年本科毕业于北京大学化学系,1990年获得美国加州大学圣迭戈分校化学系博士学位,1990年至1992年在芝加哥大学化学系从事博士后研究工作。之后,他受邀成为美国西北太平洋国家实验室(PNNL)的第一位中国籍科学家,其独立研究生涯由此起步。

进入PNNL之时,谢晓亮开始思考如何在室温下做单分子成像的问题,因为只有在室温下的单分子实验才可以用于生物学研究。这是他在接受PNNL面试时提出的新研究方向。

1998年,谢晓亮团队在《科学》上发表了一项开拓性的实验,通过远场荧光实时观测到单个酶分子的随机生物化学反应。这项工作为单分子酶学领域的发展做出了奠基性贡献,并成为单分子DNA测序技术的基础。

在做单分子实验的同时,谢晓亮也努力从事PNNL原定的研究方向——搭建超快激光研究分子的振动光谱学,但没有获得成功。在PNNL同事的帮助下,他改用这台超快激光器做非线性光学实验,1999年获得新突破,开发出相干反斯托克斯拉曼显微成像技术(CARS),相关论文发表在《物理评论快报》(PRL)上。这又是一项重大的创新性成就:基于分子本身的振动频率,在无标记的情况下高清晰度的成像分子图像。一个崭新的领域被打开了。

因为在PNNL的杰出成就,美国多所大学向谢晓亮发出加盟邀请,他最终选择了哈佛大学,成为该校来自新中国的第一位终身教授。谢晓亮在哈佛的新挑战是如何用单分子技术去解决生物学中的重要问题。他相信单分子实验是研究生物学基本过程基因表达的关键。他一方面开始招具有生物学背景的博士后,一方面和自己的学生们一起旁听分子生物学的课程。

2004年,作为9位入选者之一,谢晓亮获得了美国国立卫生研究院(NIH)的先锋奖,在之后五年中每年获得50万美元的自由支配经费。他的基因表达研究项目由此有了足够的资金。2006年,谢晓亮团队在《自然》和《科学》发表论文,首次报道了在活细胞中逐个观察基因表达的方法,这项工作使科学家们能够以前所未有的方式在单分子水平上来研究基因调控,并使得量化描述基因表达成为可能。

虽然荧光标记成像在生物学研究中发挥了重要作用,但有许多小分子、特别是用作药物的小分子比荧光分子还小,不适合用荧光标记,而且荧光标记可能会改变分子的性质。谢晓亮想在无荧光标记的情况下增加拉曼光谱的灵敏度,甚至来检测单分子。

为此,谢晓亮团队通过探测受激拉曼散射信号,获得了无需荧光标记的生物医学显微图像;通过受激发射光谱,其团队又看到了拥有不可探测荧光发色团的生物分子图成像;他们还检测到了室温下单分子灵敏度的光谱吸收。这些工作成果分别发表在2008年的《科学》、2009年的《自然》和2010年的《物理化学通讯》上。

谢晓亮由此成为相干拉曼散射光谱学的创始人之一,该技术的一个应用领域是在手术中区分某个特定的大脑区域是否发生了癌变,而这种癌变使用传统的成像方法是无法检测到的。

2011年5月3日,已是哈佛大学化学与化学生物系Mallinckrodt讲席教授的谢晓亮当选美国科学院院士,大陆留美化学领域科学家中获此殊荣第一人。他说:“我喜欢基础研究,我很幸运在PNNL开始我的职业生涯。我可以自由地做我喜欢的研究,不用担心经费问题。如果我是在大学里开始的事业,我可能不会去做那么难的工作,也就不会有我的今天。”

对此,PNNL副主任Douglas Ray在接受笔者采访时说:“谢晓亮是一位优秀的科学家,所有的荣誉都属于他!PNNL只是提供了优越的环境和条件,帮助他实现目标。”

与中国的合作
最新成果MALBAC单细胞全基因组测序医学应用,由谢晓亮与合作者完全在中国完成。

出国30年来,谢晓亮始终致力于推动与中国大学和研究机构的合作,不仅亲自培养了许多来自中国的博士和博士后,还经常回国为国内的学术发展和学科建设献计献策。他多年来一直往返于北大与哈佛之间。

2001年,谢晓亮受聘北大化学学院客座教授;2009年,北大生命科学学院特聘谢晓亮为长江讲座教授;2010年他与北大教授饶毅和苏晓东在北大组建生物动态光学成像中心(BIOPIC)。目前,该中心已成为一个以技术驱动的多学科交叉生物医学研究机构。

最近,谢晓亮的实验室又发展出一项新的单细胞全基因组测序技术——MALBAC,这项技术可以精确地测定单个癌症细胞的基因变异。这项工作使谢晓亮在美国第二次获得了国立卫生研究院的先锋奖。哈佛大学教授庄小威介绍:“谢晓亮教授在单细胞基因组学领域的创新性工作不仅能够引发重要的生物学发现,而且已经开始对人类健康产生直接的影响,例如,可以用于帮助有重大遗传疾病的父母拥有健康的后代。”

据悉,这项与人类医学实践息息相关的重要进展,是谢晓亮在北京大学的团队与北京大学第三医院合作,完全在国内完成的。他们将单细胞测序技术巧妙地应用于人工辅助生殖植入前的单基因遗传病筛查,以确保所植入的胚胎不再罹患同样的遗传疾病。

这一技术的成功应用,不仅可以满足大量遗传病基因携带者希望拥有健康后代的夙愿,同时为减少人工辅助生殖的出生缺陷率提供了迄今为止最好的解决方案。

在其学术生涯中,谢晓亮曾多次获得重量级奖项和荣誉,如美国化学会的德拜奖及Harrison Howe奖,美国能源部劳伦斯奖(化学类)、德国雷宾赫应用激光技术奖、威利斯•兰姆奖等。除此,他还入选美国文理科学院院士、中国化学会荣誉会士、美国科学促进会会士、生物物理学会会士。

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