美籍華裔科學家錢永健:“我就是個造工具的人”

　　

　　這是美籍華裔科學家錢永健的資料照片。 新華社/路透

　　瑞典科學院8日宣布，美籍華裔科學家錢永健和美國生物學家馬丁•沙爾菲、日本有機化學家兼海洋生物學家下村修分享2008年度諾貝爾化學獎。

　　幫助他們獲獎的是能發出鮮艷綠光的綠色熒光蛋白。錢永健的貢獻在于改造綠色熒光蛋白，使它成為當今生物學和醫學研究中使用最廣泛的工具之一。用他自己的話說：“我就是個造工具的人。”

　　家學淵源

　　錢永健1952年生在美國紐約，父親是機械工程師，舅舅們則在麻省理工學院當工程學教授。錢永健說，他大半輩子在分子層面搞工程學。他開玩笑說：“我幹這個純粹是遺傳，沒辦法。”

　　錢永健在新澤西州利文斯頓長大，由於兒時患有哮喘，他不得不盡量避免室外運動，因此經常花上數小時在地下實驗室內做化學實驗解悶，自制火藥曾不小心燒壞自家的乒乓球台。

　　16歲那年，憑借對金屬如何與硫氰酸鹽結合的研究，錢永健獲得西屋科學天才獎。這項比賽是美國歷史最久、最具聲望的科學競賽之一，參賽者以高中生為主，又稱“少年諾貝爾獎”。

　　少年科學天才從來不缺獎學金。憑借美國國家優等生獎學金，錢永健1972年獲哈佛大學化學和物理學士學位，時年20歲。此後，他又拿著獎學金，前往英國劍橋大學深造。在那里，他為科學實驗製造工具的天賦初露崢嶸，為追蹤細胞內鈣含量水平發明出一種更好的染料。

　　鈣在多種生理反應中扮演關鍵角色，其中包括神經衝動調節、肌肉收縮、受精作用等。不過，計量細胞內鈣水平的方法當時相當原始，需要穿透細胞壁注射鈣結合蛋白，這種方法通常會毀壞作為研究對象的細胞。

　　錢永健利用化學技術發明出一種有機染料，與鈣質結合時，熒光顏色會發生戲劇性變化，此外，錢永健還找到了為鈣質“上妝”的方法，使染料無需注射即可穿透細胞壁。

　　興趣多變

　　錢永健的科研哲學是快樂科研。他說：“你的科研方向應滿足你的個性需求，為你內心提供快樂，這樣才能安然度過在科研中難以避免的挫折期。”

　　他不光這麼說，還真這麼做。

　　就讀劍橋期間，錢永健感到對化學失去了興趣。他想做更富有戲劇性的工作。一開始 ，他嘗試分子生物學，然後，他又轉行研究海洋學。

　　“我以前老做那種在藍色大海上航行的浪漫的夢，但最後我的研究卻和浪漫一點都不相幹。我老要去遭到石油污染的海灘上測量污染水平。最後，我終于明白我對滄海茫茫興趣沒那麼大。”

　　最後，錢永健獲得生理學博士學位，研究方向是大腦。

　　在錢永健1977年獲得博士學位時，神經科學剛起步，大腦完全是個黑匣子一樣的神秘存在，研究方法往往“簡單粗暴”，結果也似是而非。譬如，當時要檢測大腦神經元的活動，醫生會在病人頭骨上打洞，把線直接連到大腦中。錢永健形容，這與因紐特人在冰層上打洞釣魚差不多。

　　看到這種狀況，喜歡造工具、把複雜事情簡單化的錢永健開始琢磨。他最終回到了自己的起點，即化學。

　　綠色熒光

　　在憑借綠色熒光蛋白分享本年度諾貝爾化學獎的3人中，錢永健走出的是“最後一步”。在這之前，另兩位科學家的出色工作讓他最後的神來之筆成為可能。

　　最初發現綠色熒光蛋白的是日本海洋生物學家下村修。當初學醫的下村修從長崎醫科大學畢業後想去名古屋大學深造，就前往名古屋大學“拜碼頭”，碰巧他想找的教授出差，結果偶遇科學家平田義正，最終進入後者的研究室。平田義正的研究室當時在研究海洋熒光動物海螢。1962年，下村修從生活在美國西海岸近海的一種水母體內分離出綠色熒光蛋白。

　　1992年，研究人員成功複制綠色熒光蛋白基因。美國生物學家沙爾菲據此指出，綠色熒光蛋白的發光特性在生物示蹤方面有極高價值。

　　在這之前，生物學家在細胞層面做研究仍然脫不了“簡單粗暴”四字。他們要麼使用可能損害細胞本身的染料，要麼把細胞碾碎分析其中成分。而沙爾菲說，有了複制成功的綠色熒光蛋白基因，就不用再以研究之名損壞細胞了，只需改造這些需要研究的細胞，將綠色熒光蛋白基因嵌入它們的遺傳信息組，它們就能自行產生綠色熒光蛋白，自己就打起了“手電筒”，它們在幹什麼、與其他哪些細胞打交道、要往哪兒去，借助顯微鏡一望便知。

　　打個比方，綠色熒光蛋白仿佛是伊拉克戰爭中跟隨美軍從事“嵌入”式報導的記者，旁觀生物學反應的研究人員像在電視旁追蹤戰爭進程的觀眾一般，通過“現場直播”了解事件進展。

　　理論鋪墊已經足夠，該錢永健上場了。

　　 顏色俘虜

　　利用生物學和化學技能，錢永健找到了讓綠色熒光蛋白發光更強烈、時間更久的辦法，他還改變綠色熒光蛋白基因的氨基酸排序，造出能發出不同顏色的熒光蛋白。錢永健兼職的霍華德•休斯醫學研究所發表新聞公報說，錢永健提供給世界的熒光蛋白有“櫻桃色、草莓色、橘子色、番茄色、橙子色、香蕉色和密瓜色”。

　　“就像一大盒彩筆，”在加利福尼亞大學聖迭戈分校與錢永健合作多年的馬克•埃利斯曼說。

　　花花綠綠從小是錢永健的最愛。

　　“我一直就喜歡顏色，”錢永健說，“顏色讓工作更有趣，能讓你做更長時間。尤其是在比較挫折的時候更有幫助。要是我是個色盲，我一定不會做這行。”

　　錢永健的這種偏好幫了研究人員大忙。有了不同顏色的熒光蛋白，可以同時觀察多種細胞反應。錢永健沒有止步於此，他繼而研發了能隨著酸度、鈣水平等環境變化變色的熒光蛋白以及與其他顏色熒光蛋白相互作用後會產生新顏色的熒光蛋白。2007年著名實驗“腦虹”最後產生90多種顏色，就是利用這些熒光蛋白。

　　“腦虹”實驗由哈佛大學分子和細胞生物學系教授傑夫•利希曼和喬舒亞•薩內斯主持。這一小組將紅、黃、青3種熒光蛋白基因嵌入老鼠基因組，隨著老鼠胚胎的生長而分裂生長。研究人員隨後用來自細菌的重組基因激活這些色素基因。通過在老鼠不同部位或不同發育階段使用色素基因，成功為老鼠的不同細胞塗上不同顏色，最終展現在顯微鏡下的老鼠腦幹組織切片上有近百種顏色標記，如一幅色彩絢麗的抽象畫。

　　熒光工業

　　對自己獲獎，錢永健說，發現綠色熒光蛋白的不是自己，利用它作出重大生物學貢獻的也不是自己。

　　“我就是個造工具的人，”他說得再簡單不過。

　　有了這一工具，研究人員可以將綠色熒光蛋白基因插入動物、細菌或其他細胞的遺傳信息之中，讓它隨著這些需要跟蹤的細胞複制，細胞產生的綠色熒光蛋白能“照亮”不斷長大的癌症腫瘤、跟蹤阿爾茨海默氏症對大腦造成的損害、觀察有害細菌的生長，或是探究老鼠胚胎中的胰腺如何產生分泌胰島素的β細胞。

　　所謂工欲善其事，必先利其器。錢永健造出來的這個工具有多重要，還是要用數字說話。1992年研究人員成功複制綠色熒光蛋白基因以前，當今世界最具權威的生物醫學文獻數據庫醫學文獻分析和查詢系統(Medline)內只有十餘篇提到綠色熒光蛋白的文獻。這一年後，綠色熒光蛋白的出現頻率幾乎可與試管相比。去年，使用綠色熒光蛋白或其他熒光蛋白做研究發表的論文數量超過1．2萬份。

　　沙爾菲評價說，錢永健“真正將綠色熒光蛋白變成了一個有用的工具”。

　　瑞典科學院將綠色熒光蛋白的發現和改造與顯微鏡的發明相提並論：“綠色熒光蛋白過去10年間成為生物化學家、生物學家、醫學家和其他研究人員的引路明燈……成為當代生物科學研究中最重要的工具之一。”

　　 感謝水母

　　得知自己獲得諾貝爾獎的消息當天，錢永健說，全世界成千上萬科研人員以熒光蛋白以及衍生出的其他工具開展科研工作，每當他們作出成就，“我也沐浴在熒光的小小溫暖中”。

　　他說，綠色熒光蛋白領域的研究是眾多科研人員不斷積累的結果，“我很高興和下村修、（馬丁•）沙爾菲分享這一榮譽，我自己則要感謝在我的實驗室工作過的人，他們都做出了重要貢獻”。

　　錢永健半開玩笑說，其實水母也有功勞。“儘管我們不明白它們為什麼要發光，但上千萬年來它們一直在發光。要是沒有水母，今天這一切都不會發生。”

　　由於當天祝賀和採訪的電話從世界各地潮水般湧來，錢永健頗有點招架不住。“我感覺自己有點像被汽車大燈照到的一只鹿，我今天肯定不如昨天聰明。”

　　作為華裔科學家，錢永健希望他獲獎可以激勵中國年輕人，“當然，我希望各個國家的年輕人都能受到激勵，但我知道，中國人對此會尤感驕傲”。

　　抗擊癌症

　　錢永健說，他今後不會再花太多時間在熒光蛋白上。他將把自己的時間投入改善人類生存狀況，尤其是希望能為治療癌症、中風和動脈硬化作出貢獻。

　　在談到為什麼要研究癌症時，他說這是因為自己的父親就死於癌症。“他得的是胰腺癌。確診之後只活了6個月。”

　　錢永健的方向是成像與治療。眼下主要成果是Ｕ形縮氨酸，用于裝載成像分子或化療藥物。

　　癌細胞會分泌一些可裂解其他蛋白的蛋白黴，這些蛋白黴很少在健康細胞附近出現，Ｕ形縮氨酸就專門針對這些蛋白黴設計。當二者相遇，蛋白黴會穿透Ｕ形縮氨酸底部，使其雙臂分離。這時，其中一支臂拖著成像分子或化療藥物穿透細胞壁、進入癌細胞。這樣，癌細胞要麼被上藥，要麼被成像分子標示出來，可幫助外科醫生徹底割除腫瘤。

　　“我一直想在臨床方面做一些與我事業相關的事，”錢永健說，“如果可能的話，癌症就是終極挑戰。”

　　錢永健說，自己在職業生涯中“從不在一個課題上搞太久”，而是喜歡開拓新領域，為後來者打開一扇扇門。

　　這一次，他是不是摸到了一扇更大的門？（王豐豐） 【打印】 【糾錯】 【評論】 【主編信箱】 （責任編輯: 萬宏 ） •