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諾貝爾基金會今天宣佈,三位科學家——下村脩、馬丁·查爾菲和錢永健——將因他們在綠色熒光蛋白 (GFP) 方面的工作而分享今年的諾貝爾化學獎。
得益於下村脩 1962 年從維多利亞多管發光水母中發現 GFP,查爾菲證明了 GFP 可用作 DNA 的標籤,以及錢永健對該技術的擴充套件,如今的研究人員能夠“觀察以前看不見的過程,例如大腦中神經細胞的發育或癌細胞的擴散”,諾貝爾基金會表示。這三位科學家將分享 140 萬美元(1000 萬瑞典克朗)的獎金。
據路透社今天報道,錢永健在加利福尼亞透過電話舉行的新聞釋出會上說:“我非常高興和榮幸。” “我沒想到會得獎。之前有一些傳言,但來源非常可疑,”他開玩笑說。
羅門哈斯公司(位於費城)的企業可持續發展總監兼美國化學學會的直接前任主席凱瑟琳·亨特說:“這個三人組合非常棒,因為它彙集了發現的興奮,以及聽到它[查爾菲]並想‘哇,我如何在我的工作中使用它?’的人。” “這就是科學家所做的事情;他們建立聯絡。”
下村脩目前是馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋生物實驗室的研究員,他於 1962 年首次從維多利亞多管發光水母中分離出 GFP,這種水母隨著洋流漂流到北美西海岸。下村脩是 1928 年出生的日本公民,當他發現 GFP 在紫外線下發出明亮綠光的特性時,開啟了數十年的發現之旅。
哥倫比亞大學教授兼研究員查爾菲是 1947 年在芝加哥出生的本地人,他證明了 GFP 作為各種生物現象的發光基因標籤的價值。在他的首批實驗之一中,他藉助 GFP 在透明線蟲秀麗隱杆線蟲(一種研究中常用的生物體)中標記了六個單獨的細胞。
錢永健是加利福尼亞州聖地亞哥加利福尼亞大學的一名研究員,1952 年出生於紐約,他為理解 GFP 如何發光做出了貢獻,並將顏色調色盤擴充套件到綠色之外。這使得研究人員能夠為各種蛋白質和細胞賦予不同的顏色,並同時跟蹤幾個不同的生物過程。1980 年,錢永健開始合成追蹤細胞中鈣濃度的染料,從而可以研究單個腦細胞和此類細胞網路中的電流。
哈佛大學貝斯以色列女執事醫療中心(位於波士頓)的醫學和放射學副教授約翰·弗蘭吉奧尼告訴ScientificAmerican.com:“這是化學促成許多其他領域的一個例子。” “它突顯了化學如何觸及生物學、醫學和其他非常實際的領域。我很高興這項選擇是一項能夠促進許多其他科學領域的技術。”
研究人員可以使用這種發光標記來觀察標記蛋白質的運動、位置和相互作用,並發現問題的跡象,例如蛋白質功能失調時可能導致疾病,包括阿爾茨海默病期間的神經細胞損傷或胰腺中正在發育的胚胎中胰島素生成 β 細胞的產生方式。
亨特說,綠色熒光蛋白使研究人員能夠以非常確鑿的方式追蹤和監測細胞。“如果你想尋找像 HIV 這樣的東西,你可以即時看到它。如果你想在飲用水中尋找砷,他們已經開發出一種 GFP,可以在紫外線下找到它。” GFP 也可用於尋找可能在恐怖襲擊中使用的生物製劑。
亨特說,錢永健的最大貢獻在於他對這項技術的運用,進行了大量修改。“羅傑透過弄清楚如何操縱化學物質,將該領域提升到了一個全新的水平,”弗蘭吉奧尼補充道。“最初只是在一種水母中發現了一種蛋白質,現在已經變成了數十種熒光蛋白。”
GFP 的發現和發展還使科學家能夠在不將動物細胞從體內取出的情況下研究它們,“使我們即將能夠治療幾十年前我們認為不可能治療的疾病,”弗蘭吉奧尼說。“我們使用這項技術來研究癌症及其轉移方式、基因如何開啟和關閉以及細胞中的蛋白質在受到刺激後的行為方式。”
弗蘭吉奧尼說,之所以選擇這項技術令人驚訝,僅僅是因為它相對較新。亨特同意:“這項工作始於 30 年前,雖然有些人可能會說時間很長,但實際上它真的很快。”