錢永?。?952—2016）

楊雪憶/編譯

錢永?。?952—2016）

楊雪憶/編譯

錢永健，彩虹熒光探針發(fā)明者，這一發(fā)明照亮了生物學界

錢永?。≧oger Yonchien Tsien）——利用光和色彩來觀察和剖析活細胞的先鋒科學家，他在生物轉化方面取得的成就令人矚目。錢永健利用水母的綠色熒光蛋白（GFP)制作了彩虹探針，這種探針可以用來點亮活細胞結構，闡明其功能。該發(fā)明讓他在2008年成為諾貝爾化學獎獲獎人之一。

2016年8與24日，錢永健在俄勒岡家附近的公園內突然死亡。他供職的加州大學圣迭戈分校校長普拉迪普·科斯拉（Pradeep Khosla）對當地媒體說，錢永健是在騎自行車時突然去世的，死因尚未確定。1952年，出生于紐約的錢永健似乎天生就與科學結下了不解之緣。他父親的堂兄是有著“中國導彈之父”之稱的錢學森。錢永健將他父親作為工程師的才華與護士母親對醫(yī)學的熱情進行了完美的結合。

錢永健很小就對化學有著很大的熱情。盡管“永健”意為“永遠健康”，但年幼時的錢永健就患有哮喘，常常只能待在室內讀書畫畫。起初，小永健一直拒絕去幼兒園，直到幼兒園老師同意讓他把最喜歡的書——《關于化學的奇跡》（All about the Wonders of Chemistry）帶到學校他才愿意去。8歲時，錢永健開始在家中做復雜（甚至是危險）的化學實驗。他當時實驗的記錄本如今珍藏在瑞典斯德哥爾摩的諾貝爾博物館中。16歲時，錢永健入讀馬薩諸塞州坎布里奇市的哈佛大學（特地避開了他父親、叔叔還有兄弟就讀的麻省理工學院）試聽了多門學科。諷刺的是，錢永健覺得化學課“非常討厭”，轉而學習神經生物學。

畢業(yè)之后，錢永健去了英國劍橋大學生理實驗室，并且一待就是9年。他一開始跟著著名的肌肉生理學家理查德·艾德里安(Richard Adrian)做博士研究，之后他繼續(xù)完成了博士后研究。隨著學習的不斷深入，錢永健逐漸成長為一個善于發(fā)明創(chuàng)造、自學成才的合成化學家。

錢永健的許多早期工作都與神經活動成像有關。他嘗試開發(fā)一種用來追蹤大腦信號的追蹤器，這種追蹤器通過跟蹤支持大腦信號的主要成分鈉或鈣離子來檢測大腦活動。1980，錢永健發(fā)明了合成熒光材料——參莖（quin2）。這種染料可以選擇性地與鈣結合。除此之外，錢永健還想出了一種巧妙的辦法把參莖和探針塞進完整的細胞內。這種鈣搜索探針被廣泛地使用在探索鈣細胞內部信號系統工作原理的研究中。

這樣一位橫跨若干個學科研究領域的錢教授竟然一直難以在大學內找到一份合適的職位。1982年，錢永健加入了加州大學伯克利分校的生理學系，那里的同事鼓勵他創(chuàng)造更多的研究工具。于是，優(yōu)鈣染料，尤其是fura2進入了他的視野。與鈣結合前后，fura2在不同波長的紫外線照射下有很強的反應。利用這一特點（以及相似的光學性能指標），錢永健和他的研究團隊讓研究人員對鈣的監(jiān)控變得更加容易，尤其是在比如只有一個細胞寬度這種困難條件下時。他的小組還制作出了鈉熒光傳感器和pH值熒光傳感器。

1989，由于資源約束，錢永健來到了加州大學圣迭戈分校，并在這里度過了他職業(yè)生涯的余生。錢永健想要為傳感器基因編碼，好讓研究人員不用注入追蹤器就能鎖定特定類型的細胞。20世紀90年代，錢永健看到了綠色熒光蛋白的潛力。20世紀60年代，下村修（Osamu Shimomura，2008年諾貝爾獎聯合獲得者之一）已經從水母中分離出了這種蛋白。1992年，道格拉斯·普瑞舍（Douglas Prasher）克隆了該蛋白。1994年，馬丁·查爾菲（Martin Chalfie，也是該諾貝爾獎聯合獲得者）首次使用綠色熒光蛋白來為活細胞成像。

錢永健的實驗室最先開發(fā)出了綠色熒光蛋白的變體。通過合理設計和隨機突變的結合，錢永健的團隊創(chuàng)造了幾十種基于綠色熒光蛋白的顏色鮮艷的熒光蛋白。

在錢永健的眼中，熒光蛋白是一種有趣的工具。他利用二次基因工程的方式，改變熒光水母的蛋白結構，并陸續(xù)開發(fā)出綠、紅、黃、藍等熒光。將不同顏色的熒光打入細胞之后，科學家可以觀察到細胞的成長狀況，從而進一步了解細胞傳遞的訊息。還有人打趣地說，錢永健發(fā)現了色彩斑斕的熒光組合構圖，看起來就像一幅“顯微鏡里的夏威夷”。

錢永健進一步解釋，他讓細胞開始分裂時發(fā)出綠色熒光，停止分裂時則發(fā)出紅光，“就像紅綠燈一樣”。不同的顏色有助于科學家辨識基因的成長過程，監(jiān)測細胞在不同生長期間的表現。由于癌細胞會不斷分裂增生，所以有的發(fā)紅光、有的發(fā)綠光，糅在一起看起來就是黃色。透過不同顏色的熒光標記，清楚地傳遞細胞訊息，成為現代分子生物學一項重大的發(fā)現。

隨后，錢永健利用紅色熒光蛋白制作了波長較長的傳感器?！俺司G色熒光之外，我還找到黃色、紅色等不同顏色的熒光，但是同一種顏色熒光的深淺程度不一，該如何命名才能清楚辨別，也是一大考驗?！卞X永健說，他靈機一動，想到了小朋友使用不同顏色的蠟筆，決定用不同的水果名稱替同一種顏色、深淺程度各異的熒光命名，例如顏色偏暗的黃色熒光就叫“蜜瓜黃”，稍微成熟亮眼的就叫“香蕉黃”，黃中帶綠的顏色就叫“檸檬綠”，介于黃綠之間的就以“柑橘橙”命名。至于紅色熒光的命名就更“熱鬧”了，鮮紅色的叫“番茄紅”，較柔和的紅色叫“草莓紅”，紅中帶紫的顏色叫“櫻桃紅”，其余由淺至深的紅色熒光分別命名為“覆盆子紅”“葡萄紅”和“梅子紅”。

現在，綠色熒光蛋白變體在生物學研究中被廣泛使用。它們被用來結合和跟蹤癌細胞、輔助基因治療、圖像有絲分裂，還可以用來將神經元染色和監(jiān)視亞細胞器（如線粒體）的信號。這些變體甚至還成為了藝術家們創(chuàng)作的靈感。

在加州大學圣迭戈分校期間，錢永健和他的團隊還開發(fā)出了其它若干光學探頭，包括響應速度極快的、用來測量穿過細胞膜電子信號的傳感器，結合光與電子顯微鏡的蛋白跟蹤染料。最近幾年，錢教授的研究主要致力于兩個項目——癌癥手術中用來點亮腫瘤的熒光跟蹤劑和通過記錄大腦中神經元周圍神經網孔的模式來存儲長期記憶的技術。

錢永健教授的人生軌跡十分令人尊敬，而他以發(fā)明試劑、探索新科學方法為生的職業(yè)生涯也似乎變成了人們崇尚的人生態(tài)度。他的一生取得了超過160項美國專利（大部分作為主要發(fā)明人）。他熱衷于參加其發(fā)明新工具的首次使用，也常?？犊靥峁┧l(fā)明的材料技術給其他科學家做科研。

利用他的發(fā)明，錢永健共聯合創(chuàng)立了3家生物技術公司。他半認真半打趣地對他的妻子溫迪（Wendy）說：“這些公司主要是為了讓他博士后畢業(yè)后有地方工作，造福人類什么的只是順便?！?/p>

除了科學家的身份之外，錢永健還是一個優(yōu)秀的鋼琴家和頗有天賦的業(yè)余攝影師。他對色彩和圖像充滿熱情，常常利用假日在野外跋涉并用鏡頭捕捉下美景。

錢永健和他對科學的共享將被家人、朋友、同事和廣大科學界同仁永遠銘記與懷念。

[資料來源：Nature][責任編輯：絲 絲]