如何看待钱永健(Roger Tsien)的学术成就?

2008年诺贝尔化学奖得主钱永健(Roger Tsien)于8月24日在俄勒冈州尤金市逝世。如何看待他的学术成就?
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谢邀

今天看到钱老的去世,十分愕然,也非常痛心,毕竟这么一位“年轻”的诺奖得主就这么走了。

虽然钱老拿的是化学奖,但是他的研究成果在生物医学领域大放光彩。

这是用荧光蛋白绘制的大脑图


————漫谈,认识钱老成果的过程—————

说起来,我对钱老的认知要远远晚于对他成果的认识。

那个时候,刚读研究生,做的是转基因。

也许是读大学时候不认真,或者是学渣属性吧,当时做转基因的时候,发现很多时候,我们要在基因上加一个绿色荧光蛋白(GFP),特别不解,我们明明是转目的基因,结果搭载个绿色荧光蛋白算什么?

后来一个师兄一语道破天机:为了追踪!可惜我最初还不懂。

简单对话如下:

我:转绿色荧光蛋白干嘛?

师兄:为了追踪转基因是否成功

我:可是我们干嘛不做个PCR或者蛋白杂交呢?

师兄:绿色荧光蛋白可以用仪器一眼看出,做分子实验多累啊。

我:那干嘛不用同位素示踪啊?

师兄:(一脸无语的看着我),这是做表达,不是追踪元素,而是追踪基因。

为什么很少用同位素示踪?

因为同位素不会增加也不会减少,而基因表达是个从无到有的过程。

你转入一个基因,如果同位素示踪的话,那么转入多少元素,只有多少元素。

而转基因的时候会用启动子来表达绿色荧光蛋白,所以才可以源源不断的合成绿色荧光蛋白。

生物的发展从单细胞到一个完整的个体,经历无数次重组和代谢,同位素又不特异性的追踪某个基因,自然无法用。

get!

是的,追踪,或者说示踪,这就是绿色荧光蛋白最大的意义之一。

我们给目的基因带上一个绿色荧光蛋白,然后转基因的产品,用荧光一扫就可以知道哪个转进去了,哪个转基因没成功。

这是一个基本的初筛过程。

当然后续基因到底插入到什么位置,插入了多少个片段,就得做进一步分子验证。

当时对此惊为天人,觉得真是一个小事情解决了很多冗余工作。

两年后,钱老因绿色荧光蛋白获得了诺奖,我才知道,原来这个伟大的发现是钱老搞出来的,而且还是钱学森的侄儿。

后来读博做了更多的细胞实验,更是离不开绿色荧光蛋白了,越来越觉得钱老的贡献真是伟大。

—————绿色荧光蛋白——————

用诺奖的颁奖词来形容:绿色荧光蛋白在过去的10年中成为生物化学家、生物学家、医学家和其他研究人员的引路明灯,成为当代生物科学研究中最重要的工具之一

绿色荧光蛋白最初来自于水母,但钱做了重大改造。

这是它的结构,像个桶


它最大的特征是可以在激发下发出绿色的光。

而且这个蛋白十分稳定,不会干扰其他基因的表达。

所以广为用于生物试验中。

你做了个转基因实验,哪些成功了,哪些失败了,一眼看出来。

这个基因在哪些部位表达了,哪些部位不表达,一眼看出

甚至在细胞里都可以看到具体的定位

如果您还是不太了解的话,钱能发荧光,一个效果。

给你一堆钱,真假混杂,假的非常逼真,然后怎么简单的初筛?

用验钞机呗哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

—————不止绿色荧光蛋白——————

事实上,作为一位年轻有为的诺奖得主,钱永健是一个传奇式的人物,他是美国生物化学家,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,加州大学圣迭戈生物化学及化学系教授。他是当今生命科学集大成的科学家,几乎囊括所有生命科学领域大奖,也是唯一一位华人沃尔夫奖和诺贝尔奖“双得主”。

钱永健教授的卓越贡献并不止于此。为了能更好地看清并治疗癌症,他的实验室设计了一种U形的多肽,它能携带成像分子或化疗药物,靶向癌细胞;他的团队创造了一种全新的荧光染料。它能让神经元细胞膜上的电信号发出亮光,便于研究人员解密脑细胞的功能与相互作用;利用一种植物蛋白,他与同事们又创造了一种全新的标记物,让科研人员能够在电子显微镜下看到前所未有的细节。
钱永健,生于1952年,卒于2016年,短短的64年间见证了谦逊的、认真的、可爱的、坦诚直率的科学家的一生。8月24日,是因绿色荧光蛋白的改造与应用而获得诺贝尔奖的科学家、美国科学院院士钱永健逝世三周年的日子。寥寥几笔,谨以此文深切怀念为生物学、化学领域带来重大改变的科学家钱永健。

钱永健,1952年出生于美国纽约,祖籍浙江杭州。钱氏家族是学术世家,钱永健的父亲以及其母亲的兄弟均是MIT的工程师或者教授,连钱永健自己对于从事分子工程方面的研究都戏称自己是“天生继承了祖辈做学术这行的资质”

由于有哮喘,钱永健的孩提时代大都在室内度过。但正是因为这样,钱永健花大把的时间在自家地下室的小实验室中做了各种各样的化学实验,有的时候要做的实验太危险,还要从地下室挪到院子里的野餐桌上来做。16岁时,Tsien获得因研究金属与硫氰酸盐结合机理获得了Westinghouse talent search全国一等奖。后来,他获得了哈佛大学国家优秀奖学金,20岁的时候即从哈佛大学毕业获得化学和物理学位。随后在25岁,钱永健从剑桥大学获得生理学的博士学位。

在博士期间,钱永健的主要工作是找到能够更好的追踪细胞内钙离子水平的染料。他设计了一种称为“quin2”的钙结合指示剂,通过将其与膜透性酯衍生物一起孵育,可使其进入到完整细胞中【1,2】。随后继续在加州大学伯克利分校全奖从事博士后研究。

在1981年,29岁的钱永健成为伯克利的一名教授。在伯克利的八年时间,钱永健研究组的工作主要集中在研发追踪钙离子和其他的离子更好的染料。


JBC百年经典重新刊印了钱永健研究组发现的能够取代quin2的新型钙离子指示剂。原有的quin2技术存在很多的局限,比如说quin2的荧光强度依赖于其他因子同时发挥作用使得该方法可信性不高。quin2与镁离子能够从而在测量细胞内钙离子会给出错误的测量结果。而新型的钙离子指示剂将8-配位四羧酸螯合位点与二苯乙烯发色团相结合比之前的指示剂亮度高出30倍之多,并且特异性更好。该文章是JBC百年历史之中总引用率第六高的文章(目前文章总被引次数超过2.2万)


上世纪90年代中期,钱永健将研究集中在发展遗传编码的大分子指示剂。通过对GFP编码序列进行各种各样的修改,得到了五颜六色的荧光蛋白,大大地扩展了荧光蛋白在活体成像在生物学方面的研究。由于在荧光蛋白的发现与发展方面的重要贡献,下村修、Martin Chalfie以及钱永健共同获得了2008年的诺贝尔化学奖。

钱永健与实验室改造的五颜六色的荧光蛋白溶液

钱永健获得2008年诺贝尔化学奖


图3 在圣诞节也工作不停的钱永健

参考文献
1. Tsien, R. Y.New calcium indicators and buffers with high selectivity against magnesium andprotons: design, synthesis, and properties of prototype structures. Biochemistry 19, 2396-2404, doi:10.1021/bi00552a018 (1980).2. Tsien,R. Y. A non-disruptive technique for loading calcium buffers and indicatorsinto cells. Nature290, 527-528, doi:10.1038/290527a0(1981).