曾几度“转向”最终回归化学
钱永健因为其在荧光蛋白研究领域的成果,被授予诺贝尔化学奖。其实,兴趣广泛的他,并非从一开始就选择了这条道路。
而在剑桥大学继续深造时,他想做一些更有意思的事,所以从化学转到了分子生物学,又转到了海洋学。“我总有一些关于在蓝色大海上航行的梦想,但是结果表明,我的工作和这个美梦无关。我的研究包括测量海湾的石油污染状况。最后,我终于明白,我根本不关心藻海的深度问题。”
于是,钱永健又从海洋学转到了生理学,并获得博士学位。当时,他的研究主要侧重于人脑,这对于他来说更有研究的乐趣。
在钱永健看来,人脑是一部让人心醉的织布机,“它需要更为熟练、更为精细、更有创造性的方法把碎片拼织起来。”此后,他又“回归”化学,开始了自己对于绿色荧光蛋白的研究之路。
对自己的癌症研究充满信心
美国国家幼儿健康与人类发展学会的细胞器生物学负责人杰尼佛说:“钱永健有巨大的影响,正是他,展示了以绿色荧光蛋白为基础的反应物的一系列应用可能,并且方便这一切在生物学界的使用,钱博士对于细胞生物的发展起到了至关重要的影响。”
绿色荧光蛋白目前正受到科学界越来越广泛的关注。而在1992年以前,关于绿色荧光蛋白的科研文章寥寥无几,但仅2007年,根据统计,与绿色荧光蛋白或荧光蛋白相关的科研文章达到12000篇。有科学家预测,这一数量还将持续增长。
钱永健对于荧光蛋白是否可以用在神经生物学以及癌症攻克方面有特别兴趣。他的父亲就是因为得癌而死。“他得了胰腺癌,诊断出来6个月后,他就离开了我们。”
虽然钱永健在荧光蛋白的研究领域已有了革命性贡献,但他已计划把这类工作留给他的同事,而把更多时间和精力用在人体状况的研究方面,包括攻克癌症、动脉粥样硬化以及中风之类疾病。
钱永健坦言,自己对癌症的研究可能没有任何结果。“科学的历史上,到处都是科学家在一项研究上成功,而在另一项研究上失败的例子。”
入选美国癌症研究院一级院士
据美国《世界日报》报道,美国华盛顿的“美国癌症研究院”(American Association for Cancer Research Academy,AACR)日前宣布,包括华裔科学家、2008年诺贝尔化学奖得主钱永健(Roger Tsien)在内的五位圣地亚哥加州大学(UCSD)与邻近科研机构的教授、专家,已入选AACR“一级院士”(First Class of the Fellows),以肯定他们对防治及研究癌症所作的卓越贡献。
AACR为此发布的文告称,钱永健入选的理由是:由于他在细胞生物学与神经生物学领域的革命性创见,科学家们得以窥探细胞内部的活动,并能实时观察分子的动态。科学家还可以据此追踪某些基因在细胞或整个机体内的表达。
研究内容
钱永健是和下村修研究相关的一位重要科学家。他在成像技术中,有两项重要工作都与下村修有一定关系。
第一项是钙染料
1980年钱永健发明检测钙离子浓度的染料分子,1981年改进将染料引入细胞的方法,以后发明更多、更好的染料,被广泛应用。检测钙的方法有三种:选择性电极、水母素、钙染料。在钱永健的钙染料没有出现以前,具有空间检测能力的只有水母素,但当时水母素需要注射到细胞内,应用不方便,而钱永健的染料可以通透到细胞里面去。水母素和钙染料各有优缺点,目前用染料的人多。钱永健还发明了多种染料用于研究其他分子。
第二项是GFP
1994年起,钱永健开始研究GFP,改进GFP的发光强度,发光颜色(发明变种,多种不同颜色),发明更多应用方法,阐明发光原理。世界上应用的FP,多半是他发明的变种。他的专利有很多人用,有公司销售。
钱永健的工作,从八十年代一开始就引人瞩目。他可能是世界上被邀请给学术报告最多的科学家,因为化学和生物都要听他的报告,既有技术应用、也有一些很有趣的现象。他1952年出生,年龄允许等很多年(而80高龄的下村修没有这个优势)。所以,钱永健多年被很多人认为会得诺贝尔奖,可以是化学、也可以是生理奖。必须指出,钱永健非常肯定下村修的工作,钱较早公开介绍下村修的发现。
两兄弟分别获Rhodes和Marshall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).
生物发光研究
1994年,华裔美国科学家钱永健(RogerYTsien)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,现象正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。不过真发现的有用东西并不很多。成功的例子有俄国科学院生物有机化学研究所SergeyA.Lukyanov实验室从珊瑚里发现其他荧光蛋白,包括红色荧光蛋白。
生物发光现象,下村修和约翰森以前就有人研究。萤火虫发荧光,是由荧光酶(luciferase)作为酶催化底物分子荧光素(luciferin),有化学反应如氧化,以后产生荧光。而蛋白质本身发光,无需底物,起源是下村修和约翰森的研究。
下村修和约翰森用过几种实验动物,和本故事相关的是学名为Aequoreavictoria的水母。1962年,下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道,他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。据说下村修用水母提取发光蛋白时,有天下班要回家了,他把产物倒进水池里,临出门前关灯后,依依不舍地回头看了一眼水池,结果见水池闪闪发光。因为水池也接受养鱼缸的水,他怀疑是鱼缸成分影响水母素,不久他就确定钙离子增强水母素发光。1963年,他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。其后Ridgway和Ashley提出可以用水母素来检测钙浓度,创造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分子,水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法,是目前仍用的方法之一。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/