中国旅美分子生物、生化学家的贡献

【字体: 时间:2007年08月08日 来源:生物通

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  2007年7月21日,“中美生物化学联合招生项目(CUSBEA)”25周年庆祝会在北京大学举行,CUSBEA创始人、美国康奈尔大学教授吴瑞应邀出席会议。 2002年,吴瑞曾撰文介绍了近百年来中国旅美生化和分子生物学家的贡献,他选择了1919年、1949年、1979年和1999年来代表整个20世纪。吴瑞在接受《科学时报》记者采访说:“我们可以预料,在未来的25年里,中国的科学家们将继续做得更好,将会为世界生命科学的发展作出重要的贡献。”经吴瑞先生授权,本报在国内独家刊发这篇文章。

  

2007年7月21日,“中美生物化学联合招生项目(CUSBEA)”25周年庆祝会在北京大学举行,CUSBEA创始人、美国康奈尔大学教授吴瑞应邀出席会议。 2002年,吴瑞曾撰文介绍了近百年来中国旅美生化和分子生物学家的贡献,他选择了1919年、1949年、1979年和1999年来代表整个20世纪。吴瑞在接受《科学时报》记者采访说:“我们可以预料,在未来的25年里,中国的科学家们将继续做得更好,将会为世界生命科学的发展作出重要的贡献。”经吴瑞先生授权,本报在国内独家刊发这篇文章。

在成千上万的旅美中国学生中,大约10%是学生命科学的,其中一半可能是学习生物化学和分子生物学的。本文只涉及华裔生化和分子生物学家,不包括相关的生命科学学科,如生理、药理、遗传、细胞生物、神经生物、医学和植物。

 论文发表记录华裔生化 和分子生物学家的贡献

 为了简化资料收集和写作,这里选了5种有代表性的国际杂志和4个年度。这5种杂志覆盖了生化和分子生物学领域。选择1919,1949,1979 和1999 来代表整个20世纪。应该指出,生物化学只在1910年后才成为生物科学的一个重要领域。我选取这4个年度的理由如下:

 1910年第一批中国学生留美开始。他们经过竞争性考试,得到庚子赔款基金的资助(庚款于1930年中止)。这些学生选修多个学科,只有少部分是学生化的。到1919年,他们中有些人的名字已经开始在国际学术刊物上出现了。1910至1949年间,多数留美学生都来源于中国大陆。1950至1979年,中国学生主要来源于台湾和香港。1979年邓小平访美与卡特总统会谈后达成协议,打开了各种合作项目之门。此后在1980到1999年间,中国大陆到美国留学的学生不断增加。从台湾和香港继续有学生留美,但是约从1985年起,大多数是大陆学生。最好的中国学生化和分子生物学的学生第二波从1982年起,通过中美生化考试和申请计划(CUSBEA)留美。因为1981年中国没有GRE或TOEFL考试,美国大学不能评价中国申请者做研究生的能力,因此多数大学不接受中国学生。但是CUSBEA计划提供了所需要的信息,通过严格的考试和面试而支持学生。其后,入选的学生到美国许多主要大学学习;令人欣慰的是CUSBEA留美的学生表现非常好。因此,1984年以后,美国许多大学开始大量接受中国学生,包括许多自己申请的学生。1991年开始,这些学生中许多人获得了博士学位、完成博士后,在不同大学成为教授。他们中的一些继续有突出的表现,被国际上认可为所在领域的领先人物。

 论文的数量可以从一个方面表明中国生化和分子生物学家的贡献,仅从1919年到1999年间的论文发表统计可以看出。《生物化学杂志》1919年共发表98篇论文,其中2篇(2%)是由中国科学家作为主要作者贡献的。1979年有1965篇论文,68篇(3.4%)由中国科学家为主要作者。到1999年,5195篇论文中1943篇(37%)包括至少一个中国科学家,842篇(16.2%)是以中国科学家为主要作者。同样,《科学》杂志1919年有367论文,没有一篇是中国科学家。而到1999年,在它发表的324篇论文中,19篇(5.9%)是以中国科学家为主要作者。因此,可以很清楚地看到,这些年来,中国科学家在这些主要国际杂志上发表的论文不仅数量增加,而且由中国科学家作为主要作者的论文百分比也在大幅度增加。考虑到华裔在美国的人口百分比约是1%,而华裔科学家作为主要作者在《生物化学》、《细胞》、《生物化学杂志》、《分子生物学杂志》和《科学》等发表的论文比例分别为14.8%、14.0%、16.2%、5.7%和5.9%。

 我们还可以从另一个侧面发现中国生物学家1979到1999年间的贡献。1999年,中国科学家在《细胞》和《分子生物学杂志》这两个优秀杂志发表论文的比例,比1979年要高很多。增加的贡献主要是1979年以后从中国大陆来的。其他3个杂志的趋势也类似(资料从略)。另外一个显著发现是,虽然全世界各地的中国科学家都寄论文给这5个杂志,但80%以上的论文是居住于美国的科学家发表的(资料从略)。
 
 最著名的生化 和分子生物学家的贡献

 下面选择了22位科学家再作稍微多一些的介绍,因为我认为他们对生物科学的进展有最大的影响。另有几位科学家也属于这一部分,但是有其他文章对他们有更详细的介绍。在植物和农业生化或分子生物学,这样的科学家包括:蔡南海、邓兴旺、贺端华、Hei-Ti Hsu、Teh-Hui Kao、孔宪铎、George Liang、Jan Sheen、T.C. Tso和杨祥发。

 以下对22位科学家主要贡献的介绍依据贡献的年代分别在A到E部分。名字以英文字母排列。他们作贡献的地点在名字的最右面的括号内。因为空间有限,对每个科学家只作很简单的描述。

 A.1910至1939年

 吴宪(Wu,Hsien)(哈佛大学医学院)

 贡献:发明“血液分析方法”,以“Folin-吴法”著称(J. Biol. Chem. 38:81-110,1919;J. Biol. Chem. 41:367-374,1920;J. Biol. Chem. 43:189-219,1920)。

 影响:他的工作使人们能只用几毫升(而不是20到50毫升)的血定量分析血液成分,特别是葡萄糖。这有助于加快大鼠研究,加速了Banting和Best发现胰岛素。Folin-吴血液分析法在1920到1950年间用于世界上许多病人的诊断和治疗的追踪。

 B.1940至1959年

 李卓浩(Li,Choh-Hao)( 加州大学伯克利分校)

 贡献:发现和研究几种重要的多肽激素,如lipotropin、生长激素、ACTH和内啡肽。他发明了方法纯化这些激素、测定它们的顺序、研究它们的生理功能(J. Biol. Chem. 159:353-365,1945;J. Biol. Chem. 239:1048-1049,1964)。获得过拉斯卡奖等多项奖。

 影响:他开创了垂体前叶激素的研究领域,导致对这些激素的重要生化和生理作用有更好的理解。



 C.1960至1979年

 黄周汝吉(Huang,Ru-Chih) (加州理工学院;霍普金斯大学)

 贡献:她是1960年发现RNA多聚酶的3个科学家之一,用这个酶和豌豆的无细胞体系第一次提供实验证据表明真核细胞基因组DNA只有一小部分是表达的、染色体上基因转录是有选择性的而且受发育的调节(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48:1216-1222,1962)。近年,她的研究组集中研究病毒复制并发现了一种新的抗病毒药物(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:11239-11243,1995)。

 影响:她发明的研究转录调控的体外方法开辟了深入研究基因调节的领域。

 简悦威(Kan,Yuet-Wai)(加州大学旧金山分校)

 贡献:理解地中海和镰刀状贫血的分子机理、发明这些病的独创性DNA检测技术(Nature 251: 392-393,1974)。发现DNA多态性并用其信息决定地中海和镰刀状贫血基因的关联性(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 5631-5635,1978)。获拉斯卡奖。

 影响:DNA检测现在已经普遍用于许多人类疾病的诊断、包括产前诊断。DNA多态性现在被用于许多遗传分析。


 蒲慕明(Poo,Moo-Ming)(加州大学伯克利分校)

 贡献:他对细胞膜上蛋白质运动有几个先驱性的发现。在神经生物学内,他对于我们理解神经生长、突触发育、递质释放和突触可塑性的分子和细胞机理有贡献 (Nature 247:438-441,1974;Nature 388:439-448,1997)。

 影响:他的工作把定量因素引入现代细胞生物学,开创了几个新的研究领域,丰富了我们对神经发育的理解。

 曹安邦(Ts’o,Paul)(加州理工学院;霍普金斯大学)

 贡献:第一个显示核糖体的结构(Biochim. Biophys. Acta 30:570,1958)。近年,他发明了一个很敏感的方法检测小量血样本里的循环癌细胞(Urology 49:881-885,1997;Cancer 88:2787-2795,2000)。

 影响:他发明了重要诊断工具可以早期发现癌细胞和跟踪治疗后果。

 吴瑞(Wu,Ray)(康奈尔大学)

 贡献:建立了第一个依据位点特异引物延长来分析DNA顺序的方法(J. Mol. Biol. 57:491-511,1971;Nature 236:198-200,1972)。将用连结子(linkers)和适应子(adaptors)的方法引入DNA操作和克隆(Gene 1:81-92,1976)。

 影响:他的DNA顺序分析方法为许多科学家所改进,特别是桑格(Sanger),最后导致今天多于50亿碱基对的顺序解开。适应子用于建造许多载体和cDNA文库,并用于在细菌或真核动物细胞表达重要基因。

 D. 1980 至1990年

 李文华(Lee,Wen-Hwa)(加州大学圣迭哥分校,得州大学)

 贡献:发现和克隆第一个人的肿瘤抑制基因,发现这个基因的突变是一些癌症的主要原因。

 影响:他的工作给人类癌症遗传研究带来进化。这个知识的应用有益于一些癌症的诊断、预防和治疗。

 钱泽南(Tjian,Robert)(加州大学伯克利分校)

 贡献:发现几个调控基因表达的增强子特异的转录因子(如Cell 35:79-87,1983;Science 238:1386-1392,1987;Cell 101:459-469,2000)。

 影响:他的工作使我们对转录机器有更好的理解,特别是与发育和细胞分化的关系方面。

 徐立之(Tsui,Lap-Chee)(多伦多大学)

 贡献:发现囊性硬化基因;人类第7号染色体的图谱和疾病基因寻找(Science 230:1054-1057,1985;Science 245:1059-1080,1989)。

 影响:他用定位克隆发现第一个主要人类疾病基因,并提供了人类基因组的必要性。


 王倬(Wang,James C.)(哈佛大学)

 贡献:理解DNA分子超旋的机理,第一个发现催化DNA变构的拓扑异构酶(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:7024-7027,1987)。美国科学院院士。

 影响:他的工作导致对DNA分子超旋拓扑结构的理解。这个工作导致针对参与病毒复制的拓扑异构酶进行合理药物设计。

 黄以静(Wong-Staal,Flossie)(国立卫生健康研究院;加州大学圣迭哥分校)

 贡献:第一个克隆和解序HIV(艾滋病病毒)并显示其遗传多样性。她还发现HIV新的病毒基因和机理(Nature 312:166-169,1985;Science 229:759-762,1985)。被科学检索指数(SCI)列为1980到1990年间10位被引用的最多的科学家之一。

 影响:她的工作加深了人们对艾滋病病毒的进一步了解。

 E.1991至1999年

 叶公杼(Jan,Lily Yeh)(加州大学旧金山分校)

 贡献:发现几种钾离子通道的基因 (Nature 371:119-122,1994;Cell 96:879-891,1999)。美国科学院院士。

 影响:她的工作推进了对钾离子如何调节细胞反应的理解。她的工作业提供了用钾通道开启和关闭分子做治疗疾病的药物的可能。

 詹裕农(Jan,Yuh Nung)(加州大学旧金山分校)

 贡献:发现Numb蛋白质作为神经发育和非对称性细胞分裂的细胞内命运决定因子(Cell 76:477-491,1994;Nature 392:775-778,1998)。他发明了一个简单的检测体系,可以寻找影响树突生长和分支的许多基因。美国科学院院士。

 影响:对理解果蝇神经发育有贡献,而且这些信息可以应用于脊椎动物。

 管昆良(Guan,Kun-Liang)(密执安大学)

 贡献:发现有双特异性的蛋白激酶,阐明Ras-MAP激酶通路在细胞内的生化机理(Nature 350:359-362,1991;EMBO J. 13:1123-1131,1994)。获麦克阿瑟奖。

 影响:他的工作使人们对哺乳动物细胞内这一重要的信号转导通路有更好的理解。


 韩珉(Han,Min)(科罗拉多大学)

 贡献:在线虫C. elegans里阐明Ras-MAP激酶通路。这是ras或癌基因在机体内关键作用的第一例(Cell 83:889-901,1995;Cell 94:119-130,1998)。他是休斯研究所研究员。

 影响:他扎实地确立了ras基因的作用,清楚地表明Ras-Raf不是单独作用,信号调节是复杂的。

 何大一(Ho,David D.)(洛克菲勒大学)

 贡献:发明一个新的、敏感的定量方法检测血液和组织中的艾滋病病毒。他的工作使了解艾滋病病毒感染的体内动力学成为可能(Nature 373:123-126,1995;Nature 387:188-191,1997)。

 影响:他的定量检测艾滋病病毒方法有利于早期诊断、发明和跟踪艾滋病病毒感染病人治疗的策略。

 饶毅(Rao,Yi)(圣路易斯,华盛顿大学)

 贡献:发现多个系统内细胞迁移导向的保守机理,发现新的轴突导向分子Slit及其在神经细胞迁移的作用(Cell 96:807-818,1999;Nature 400:331-336,1999;Nature410:948-952,2001)。

 影响:他发现的Slit对神经细胞迁移的导向导致对神经系统内细胞迁移的理解。

 钱永佑(Tsien,Richard Win-Yu)(斯坦福大学)

 贡献:发展敏锐的工具来分析钙离子通道内与神经和肌肉有关的分子性能,对了解钙离子信号和突触的可塑性作出了贡献(Nature 375:404,1995;Nature 378:623-626,1995)。

 影响:他发展的敏锐工具使得他的小组以及其他科学家能够在个别的海马突触上研究突触的传送性能。

 钱永健(Tsien,Roger)(加州大学圣迭哥分校)

 贡献:发明和应用新的标记分子检测参与信号转导的重要细胞信使(Science 279:84-88,1998;Nature 392:936-941,1998;Science 281:269-272,1998)。

 影响:开辟了检测重要的细胞通路的新方法,导致对关键反应的更好理解。


 王晓东(Wang,Xiao-Dong)(得州大学西南医学中心)

 贡献:发现几种由线粒体起源的生化通路,包括细胞色素c和Apaf-1/caspase-9复合体,在哺乳动物细胞执行细胞凋亡(Cell 86:147-157,1996;Cell 91:479-489,1997)。

 影响:线粒体起源的细胞凋亡通路被认为是哺乳细胞主要的通路,包括神经发育,细胞应急反应,如辐射和癌细胞化学治疗等。

 袁钧英(Yuan,Junying)(哈佛大学医学院)

 贡献:发现对细胞凋亡起关键作用的caspases酶,包括它们在神经退行性疾病的作用(Cell 75:641-652,1993;Science 263:826-828,1994)。

 影响:她开创了哺乳动物细胞凋亡分子分析的新领域,包括可能用caspase抑制物预防中风和其他神经退行性病变。

 中国生化和分子生物学家在本世纪早期开始有重要贡献。在1909至1930年间,许多中国优秀的学生获得庚子赔款到美国接受高等训练。几乎所有这个时期的学生都回到中国继续作出了重要贡献。本文只包括那些在博士论文阶段或在美国工作阶段作出杰出贡献的科学家。

 1950到1979年,多数学生来自台湾和香港。其中绝大多数选择留在美国。但是,随着研究环境、经费资助的极大改善,1990年以后更多的学生回到台湾和香港了。贡献列在B (1940~1959)、C (1960~1979)和D (1980~1990) 部分的科学家主要来自于台湾和香港。

 1980到1999年,多数学生来自中国大陆。E(1991~1999)部分列的科学家多来自中国大陆,他们选择留在美国继续工作。但是,其中许多人也已经帮助中国推动生命科学的发展。他们已经在教学和国际合作方面作出重要贡献。他们还与中国的科学家在重要课题上进行了研究合作。

 

 作者简介:

 吴瑞,1929年生,1955年开始在美国接受生物学训练,1965年起成为分子生物学家。他建立了第一个依据位点特异引物延长来分析DNA顺序的方法,经许多科学家改进,最后导致今天多于50亿碱基对顺序的解开。1981年初,吴瑞说服美国100多所一流大学接受来自中国大陆的留学生,最终促成CUSBEA项目的实施。如今,很多CUSBEA学子已成为当今世界生命科学领域的顶尖专家,为促进中美学术交流、促进我国生命科学的发展发挥了重要作用。华人生物学家协会日前授予吴瑞“终身成就奖”,以表彰他对中国生命科学发展作出的历史性贡献。


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