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北大谢晓亮教授:单分子技术透视生命之谜

2018-07-12 14:35编辑:jcczip.com人气:


  2012和2013年,由北京大学多个研究团队合作完成的世界首个高精度人类男性和女性个人遗传图谱相关论文相继发表于《科学》和《细胞》杂志。这一工作采用的单细胞DNA扩增技术MALBAC,与以前的技术相比,该技术将单细胞全基因组测序的精确度大幅度提高,以至于能够发现个别细胞之间的遗传差异。

  MALBAC技术是由北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)主任、哈佛大学终身教授、美国科学院院士谢晓亮领导的团队发明。他们的工作不仅大大拓展了单细胞基因组学研究技术,而且给现代医学带来了革命性的突破,是“精准医学”的一个最佳范例 。

  通过与BIOPIC的汤富酬教授团队、北京大学第三医院院长乔杰团队的合作,2014年下半年,两对携带遗传疾病致病基因的夫妇在MALBAC技术的帮助下成功生下了健康的婴儿。此外,MALBAC技术还正在用于探索针对肿瘤患者的个体化诊断和治疗方案。

  2015年7月18日,谢晓亮应邀在“未来论坛”上发表题为“单分子水平上的生命——通往精准医学之路”的演讲,回顾并展望了他在单分子基因组学上的基础研究和生物医学应用的探索之路。

  北京大学生命科学院饶毅教授在现场介绍他时说:“谢晓亮的第一个基础研究工作是1998年开展的单分子酶学,他开创了在单分子层面对生命过程的研究。近年他又开始探索在医学上的应用。中国引进现代医学后,在现代药学方面只有少数几个药物作用领域的发现,在现代医学技术上唯一的发明和应用就是谢晓亮和汤富酬、乔杰三个团队合作诞生的‘MALBAC婴儿’。”

  中国医学科学院院长曹雪涛认为,谢晓亮的MALBAC技术能够改变整个生物医学,其对未来精准医学的发展和应用的贡献是不可限量的。

  “获得终身教授的人很多,但真正能够在人类历史上,特别是科技史上留下印记的科学家非常少见,而谢晓亮将理论和技术结合,用技术解决科学问题,是引领整个科学界发展的真正的一流科学家。”曹雪涛评价说:“他是一个让你无法预知将来还会做出什么创造性工作的科学家。这是一个科学家具有潜在创造力、影响力、引领力的标志。”

  以下是根据现场录音和演讲PPT整理的演讲全文,全文已由谢晓亮教授审阅。

  女士们、先生们:

  我今天的讲座内容跨度会比较大,从物理学到化学、到生物、到医学。

  著名的物理学家理查德?费曼(Richard Feynman)曾经说过:“如果要用一句话来描述我们拥有的最重要的科学知识, 热血江湖私服,这句话应该是:所有物质都是原子组成。”原子在宇宙中比比皆是,但是如果只有独立的原子,我们的世界会变得非常无趣,没有生命、没有爱。原子间的相互作用导致分子的产生,分子们进行化学反应,产生新的分子,这才有了生命。

  那么如果要用一句话来形容过去半个多世纪生命科学的主要进展,这句话应该是什么?我想应该是:生命过程可以在分子水平上得到解释。

  单分子成像技术开启研究生涯

  我在北大读本科时学的是化学,生物是到美国才学的。我1985年离开北大,来到美国加州大学圣地亚哥分校,攻读物理化学博士学位。我因从小就喜欢动手,在美国学的是用超快激光来研究化学反应动力学。

  在化学和生物化学的教科书里,分子相互作用和化学反应总是在单分子的水平上描述的,可是迄今为止,我们的化学知识几乎都是从含有大量分子的实验中得到的,量大到摩尔(mole)的数量级。1摩尔是2克氢分子的分子数目,被称作“阿伏伽德罗常数”。阿伏伽德罗是意大利的化学家、物理学家,虽然他定义了阿伏伽德罗常数,但他只知道这是一个非常大的数,直到死也不知道到底是多大。现在我们知道,阿伏伽德罗常数是6.023x1023,这是个天文数字,我估算了一下,1摩尔1立方毫米的沙子,如果平铺在中国大地上,可以形成一个60米深的沙漠。

北大谢晓亮教授:单分子技术透视生命之谜

  90年代初,我在美国太平洋西北国家实验室开始了我的独立研究生涯,带领一个团队研究在常温下用荧光来检测单个分子(见上图)。当时的研究非常令人兴奋,有几个小组在竞争,去年因为超分辨率荧光显微技术获得诺贝尔化学奖的两位科学家Eric Betzig和W.E. Moerner那时也在做同样的事。1994年7月,我第一次在《科学》杂志上发表了文章,研究单分子的动态过程。在此前的研究生和博士后阶段,我还没在《科学》或《自然》杂志上发表过文章。

(来源:科学探索网)

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