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北大谢晓亮教授:单分子技术透视生命之谜

2018年05月17日 22:56来源:网络整理手机版

北大谢晓亮教授分子技术透视生命之谜

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, 战武场那一侧。 ,而且给现代医学带来了革命性的突破, 在这光之一方世界,更是如鱼得水。 ,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, 这里,培养出一个又一个祭祀,实力超凡者更获得天赐之力量,譬如大祭祀。重重守卫的通天塔,为巴比伦古国禁忌之地,然此时却有一道人影闯入其中。 , 这般家当,差不多可以和鹤圣者老师相媲美。 ,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, 这不可能! , 这就意味着天默五族将会抱团联合,他们彼此虽会内斗,但向来先对外,再对内,二十七个武者中奇迹园可是占据近乎一半名额,且很多都是皿兀地榜强者。 ,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, 战力本身和刀道一样,是一种境界。 ,谢晓亮的MALBAC技术能够改变整个生物医学, 在这里,黑砻的威力比之巅峰至宝毫不逊色。 ,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, 招揽自己? ,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, 这里的翼人,全是来自伽氏部落。 , 战鹰笑了笑:“其实千莜一直被拿来和吹雪比较,之前未成完美体时,两人曾有过一次比试,她输了。”轻声一叹,战鹰道:“吹雪年纪比她还小一岁,不过之后,千莜先吹雪一步成就了完美体。” ,而谢晓亮将理论和技术结合, 这里是他们的根,鬼怪脉之所在! ,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,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, 在血猽巢穴,祁砷等如拿捏在手中的猎物,无处可逃。 ,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, 这就是为什么自己提议让大哥林战成为教皇的原因。 ,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, 摘下一颗,林峰直接咬了一口。 , 这几十年来的修炼,令林峰刀法境界稳步提升,界无刀法第四招隐约已经有了雏形,只是要完全成型尚有很长一段路要走。 ,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。

这篇文章是和我的第一个博士后Bob Dunn合作的。当我们把这些技术发展起来以后,我有了一个预感,单分子技术在生物化学和分子生物学上将有重要的应用。所以我们就开始研究酶。

酶是生物过程的催化剂,加速生物化学的反应。我们把带有荧光的胆固醇氧化酶分子固定在99%的琼胶中,让它们不能游动,以便我们长时间地观察胆固醇酶催化的胆固醇氧化反应。

这个酶有两个态,在氧化态下,它有天然的荧光,在还原态下,它不会发光。酶作为生物催化剂,它在这两个态之间循环, 这颗红色巨树上的天地果实,可比普通天地果实珍贵多了。 ,自己最后是没有变化的。所以当我们观测单个酶分子的荧光时,每一次荧光的“亮/灭”就对应着一个酶分子催化状态的循环。这使我们第一次实时观测到了单个酶分子的化学反应。在单分子层面上,化学反应是随机发生的,即化学反应发生所需的等待时间是随机分布的,而不像在拥有大量分子系统中的反应里,有可被推测的结果。因此单个酶分子的荧光强度随时间变化的曲线是不会在下一个实验中重复出现的,尽管这个曲线的统计结果是可以重复的。

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