谢晓亮再发《Science》文章

　　

生物通报道：来自哈佛大学医学院化学生物学系，麻省总医院以及辉瑞公司的研究人员开发出了一种新型的高灵敏度显微镜，极大的拓宽了现代生物医药成像的范围，无需任何荧光标记，就能帮助科学家们追踪活细胞中的细微新陈代谢，以及药物的定位。这一研究成果公布在12月19日的《Science》杂志上。

领导这一研究的是哈佛大学华人科学家谢晓亮博士，其出身于化学世家，其父为北大化学与分子工程学院著名教授谢有畅。谢晓亮博士毕业于北大化学系，1985年赴加州大学圣地亚哥分校攻读博士，1999年被聘为哈佛大学化学与生物系终身教授，是该校仅有的两位中国大陆的终身教授之一。目前其研究重点是单分子光谱检测及其在生命科学中的应用。谢教授曾获美国物理学会的青年光谱学家奖、以色列总统奖等多项殊荣，现已被聘为北大化学与分子工程学院客座教授。

在2006年，谢晓亮博士在《Science》《Nature》这两大顶级杂志上同期刊发文章，报道了不同的方法观测到活体细胞中单个蛋白分子翻译合成的过程。在第一篇中，谢等人利用了延时动态影像技术（time-lapse movies）通过60个融合蛋白翻译的过程发现lac抑制因子每脱离DNA片段一次，只有一条mRNA转录出来，随着一阵短时间蛋白合成脉冲，得到了每次不同数目的蛋白分子。这个蛋白数目的变化是符合指数递减规律的——上个世纪80年代得出的一个理论，但至今并未得到实验证据。第二篇文章利用了微流控(microfluidic chambers）捕捉E.coli细胞阻止荧光分子完全释放出去，通过将这种微流室固定在一个显微镜下，观测到了单个β-半乳糖苷酶的翻译过程。

在最新的这篇《Science》文章中，谢等人开发的新技术主要基于受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering，SRS）——能检测原子间化学键的变化（红外显微镜和拉曼显微镜也可以检测，但是灵敏度低），谢表示，“SRS显微镜是生物医药成像的一个巨大进步，开启了活细胞新陈代谢的实时监控研究”，“我们已经利用这一技术对一活细胞的脂质进行了追踪，检测了活性组织中药物的溶解传递，这只是SRS显微镜在细胞生物学和医药研究中的作用两个小实例。”

SRS显微镜在神经成像方面也具有极大的潜力，因为神经细胞上都包裹着一层髓磷脂。另外研究人员还利用SRS显微镜对皮肤组织进行了分析，这也为药物发展开启了新的研究领域。

（生物通：张迪）

附：

谢晓亮 为我国科学发展献计献策，他对科技部副部长邓楠说：
　　我想简单谈一谈生物物理的发展趋势。 20世纪上半叶，物理有很多突破，像原子模型、量子力学、核电站等等，但是没有物理那么突出，50年代初DNA的结构问题及生物突飞猛进的发展，造就了生物技术一个接一个的里程碑，像基因工程、试管婴儿，还有遗传基因、干细胞以及人类基因库等。各国政府也加大了生物学的投入，说明生物学有很多重大的发展机会。美国的物理学家在80年代初的时候，说服了美国国会造SSC超级碰撞机，这是用来研究基本离子的相互作用的重大课题，但是花钱很多，最后预计是一百亿美元，花到二十亿美元的时候，1993年美国国会停止了这个项目，这说明国家科学决策的重要性。在研制SSC的同时，美国开始了另外一个国家计划，即人类基因库计划，只花了三分之一的钱，用了十年的时间就研究出来了。人类基因库对生物学、医学发展有重大的影响，意义是 SSC没法比的。
　　科学技术是社会保障，国家的决策对科学技术发展的快慢、科学技术的数量和质量也有影响。国家财力有限，对信息科学、生命科学、材料科学包括纳米材料科学、环境能源科学等投入当然是应该的。人类基因库完成以后，对基础科学有远大的影响。生物学新的发展趋势是从定性的科学转变为定量科学，从数据不足的科学转变为数据丰富的科学，并向物理学及化学提出新的课题。生物物理学及化学生物学等交叉学科正在快速发展，生物学有了很多新的实验手段，主要是生物物理手段和计算方法，比如说生物统计法。
　　自生物基因库后，生物界遇到了新的挑战。生物基因只是一个开端，最近有很多新的领域和新的手段，比如说生物信息学，主要是造就数据库和分析软件。蛋白质组学，或者是蛋白质固学，用的手段就是质谱。还有系统生物学，以前我们都是在细胞外面研究这些酶，或者是DNA，但是我们现在在实体里面做研究，因为实体里面生物反应的热力学和动力学与细胞外不一样，要用分子成像的办法观察细胞信号传递和基因表达。
　　我举一个例子，最近我的实验室做一个光学成像，有一个技术是用高灵敏度拉曼光实时实地地看细胞活体中的化学分析，不是看分子的结构怎么样，而是观察不同细胞随着时间如何变化。在美国肥胖症很多，其中的油脂就是甘油三酸脂，我们不用加染料分子，就可以看到这些油滴，也可以看到DNA在细胞中的分布。分子成像的新趋势包括各种不同的办法，除了传统的荧光成像外，最近有很多发展，如有很多分子选择性的标记和探针。这些标记和探针，使得人们看到不同的分子，不同的蛋白质，或者是DNA，或者是 RNA。