錢永健的研究

擁有“世界上最美麗的大腦”

在獲獎名單公布前夕，錢永健在電話中被告知他獲得了2008年諾貝爾化學獎，並被邀請參加12月將在斯德哥爾摩舉行的頒獎典禮。這無疑是錢永健至今為止獲得的最重要的獎項。

此前，錢永健已獲得無數有“含金量”的專業獎項，其中包括2004年獲得的有“諾貝爾指針”之稱的沃爾夫醫學獎。此外，他還擁有不少於60項的美國專利發明。

憑借化學與生物方面的天分，錢永健找到了讓綠色熒光蛋白更亮更持久發光的方法，並創造出了更廣泛的熒光蛋白色彩，包括黃、藍、橙等顏色。“我總是被色彩所吸引，”錢永健說，正是色彩，讓他的工作更有趣，“當工作進展得不順利時，因為色彩，我可以把工作繼續進行下去。如果我天生是色盲，估計我不會取得今天的成就了。”

錢永健的天分與成就是圈內人士公認的。錢永健長期的合作者、美國加州大學聖叠戈分校國家顯微成像與研究中心的主任馬克·愛利斯門說，錢永健是他見過的最聰明的人。

他在接受《聖叠哥聯盟論壇報》采訪時這樣評價錢永健：“他擁有世界上最美麗的大腦，不僅因為他能夠深入思考如何填補已知科學領域的空白，更因為他知道如何發現新問題。他挖掘得很深，理解問題又快，還擅長把問題的各部分統壹起來看，發現新的研究工具，以此幫助其他科學家挖掘其它新問題。”

對此，錢永健謙虛地強調自己並不是熒光蛋白的發現者，“我只是那壹個制造工具的人。”

曾幾度“轉向”最終回歸化學

錢永健因為其在熒光蛋白研究領域的成果，被授予諾貝爾化學獎。其實，興趣廣泛的他，並非從壹開始就選擇了這條道路。

而在劍橋大學繼續深造時，他想做壹些更有意思的事，所以從化學轉到了分子生物學，又轉到了海洋學。“我總有壹些關於在藍色大海上航行的夢想，但是結果表明，我的工作和這個美夢無關。我的研究包括測量海灣的石油汙染狀況。最後，我終於明白，我根本不關心藻海的深度問題。”

於是，錢永健又從海洋學轉到了生理學，並獲得博士學位。當時，他的研究主要側重於人腦，這對於他來說更有研究的樂趣。

在錢永健看來，人腦是壹部讓人心醉的織布機，“它需要更為熟練、更為精細、更有創造性的方法把碎片拼織起來。”此後，他又“回歸”化學，開始了自己對於綠色熒光蛋白的研究之路。

對自己的癌癥研究充滿信心

美國國家幼兒健康與人類發展學會的細胞器生物學負責人傑尼佛說：“錢永健有巨大的影響，正是他，展示了以綠色熒光蛋白為基礎的反應物的壹系列應用可能，並且方便這壹切在生物學界的使用，錢博士對於細胞生物的發展起到了至關重要的影響。”

綠色熒光蛋白目前正受到科學界越來越廣泛的關註。而在1992年以前，關於綠色熒光蛋白的科研文章寥寥無幾，但僅2007年，根據統計，與綠色熒光蛋白或熒光蛋白相關的科研文章達到12000篇。有科學家預測，這壹數量還將持續增長。

錢永健對於熒光蛋白是否可以用在神經生物學以及癌癥攻克方面有特別興趣。他的父親就是因為得癌而死。“他得了胰腺癌，診斷出來6個月後，他就離開了我們。”

雖然錢永健在熒光蛋白的研究領域已有了革命性貢獻，但他已計劃把這類工作留給他的同事，而把更多時間和精力用在人體狀況的研究方面，包括攻克癌癥、動脈粥樣硬化以及中風之類疾病。

錢永健坦言，自己對癌癥的研究可能沒有任何結果。“科學的歷史上，到處都是科學家在壹項研究上成功，而在另壹項研究上失敗的例子。”

入選美國癌癥研究院壹級院士

據美國《世界日報》報道，美國華盛頓的“美國癌癥研究院”(American Association for Cancer Research Academy，AACR)日前宣布，包括華裔科學家、2008年諾貝爾化學獎得主錢永健(Roger Tsien)在內的五位聖地亞哥加州大學(UCSD)與鄰近科研機構的教授、專家，已入選AACR“壹級院士”(First Class of the Fellows)，以肯定他們對防治及研究癌癥所作的卓越貢獻。

AACR為此發布的文告稱，錢永健入選的理由是：由於他在細胞生物學與神經生物學領域的革命性創見，科學家們得以窺探細胞內部的活動，並能實時觀察分子的動態。科學家還可以據此追蹤某些基因在細胞或整個機體內的表達。 錢永健是和下村修研究相關的壹位重要科學家。他在成像技術中，有兩項重要工作都與下村修有壹定關系。

第壹項是鈣染料

1980年錢永健發明檢測鈣離子濃度的染料分子，1981年改進將染料引入細胞的方法，以後發明更多、更好的染料，被廣泛應用。檢測鈣的方法有三種：選擇性電極、水母素、鈣染料。在錢永健的鈣染料沒有出現以前，具有空間檢測能力的只有水母素，但當時水母素需要註射到細胞內，應用不方便，而錢永健的染料可以通透到細胞裏面去。水母素和鈣染料各有優缺點，目前用染料的人多。錢永健還發明了多種染料用於研究其他分子。

第二項是GFP

1994年起，錢永健開始研究GFP，改進GFP的發光強度，發光顏色（發明變種，多種不同顏色），發明更多應用方法，闡明發光原理。世界上應用的FP，多半是他發明的變種。他的專利有很多人用，有公司銷售。

錢永健的工作，從八十年代壹開始就引人矚目。他可能是世界上被邀請給學術報告最多的科學家，因為化學和生物都要聽他的報告，既有技術應用、也有壹些很有趣的現象。他1952年出生，年齡允許等很多年（而80高齡的下村修沒有這個優勢）。所以，錢永健多年被很多人認為會得諾貝爾獎，可以是化學、也可以是生理獎。必須指出，錢永健非常肯定下村修的工作，錢較早公開介紹下村修的發現。

兩兄弟分別獲Rhodes和Marshall學者獎（通常認為是美國大學生競爭性最強的兩個獎學金，克林頓總統曾獲Rhodes）. 1994年，華裔美國科學家錢永健（RogerYTsien）開始改造GFP，有多項發現。世界上用的大多數是錢永健實驗室改造後的變種，有的熒光更強，有的黃色、藍色，有的可激活、可變色。到壹些不常用做研究模式的生物體內找有顏色的蛋白成為壹些人的愛好，現象正如當年在嗜熱生物中找到以後應用廣泛的PCR用多聚酶後的壹波浪潮。不過真發現的有用東西並不很多。成功的例子有俄國科學院生物有機化學研究所SergeyA.Lukyanov實驗室從珊瑚裏發現其他熒光蛋白，包括紅色熒光蛋白。

生物發光現象，下村修和約翰森以前就有人研究。螢火蟲發熒光，是由熒光酶（luciferase）作為酶催化底物分子熒光素（luciferin），有化學反應如氧化，以後產生熒光。而蛋白質本身發光，無需底物，起源是下村修和約翰森的研究。

下村修和約翰森用過幾種實驗動物，和本故事相關的是學名為Aequoreavictoria的水母。1962年，下村修和約翰森等在《細胞和比較生理學雜誌》上報道，他們分離純化了水母中發光蛋白水母素。據說下村修用水母提取發光蛋白時，有天下班要回家了，他把產物倒進水池裏，臨出門前關燈後，依依不舍地回頭看了壹眼水池，結果見水池閃閃發光。因為水池也接受養魚缸的水，他懷疑是魚缸成分影響水母素，不久他就確定鈣離子增強水母素發光。1963年，他們在《科學》雜誌報道鈣和水母素發光的關系。其後Ridgway和Ashley提出可以用水母素來檢測鈣濃度，創造了檢測鈣的新方法。鈣離子是生物體內的重要信號分子，水母素成為第壹個有空間分辨能力的鈣檢測方法，是目前仍用的方法之壹。

1955年Davenport和Nicol發現水母可以發綠光，但不知其因。在1962年下村修和約翰森在那篇純化水母素的文章中，有個註腳，說還發現了另壹種蛋白，它在陽光下呈綠色、鎢絲照射下呈黃色、紫外光下發強烈綠色。其後他們仔細研究了其發光特性。1974年，他們純化到了這個蛋白，當時稱綠色蛋白，以後稱綠色熒光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之間可以發生能量轉移。水母素在鈣刺激下發光，其能量可轉移到GFP，刺激GFP發光。這是物理化學中知道的熒光***振能量轉移（FRET）在生物中的發現。

下村修本人對GFP的應用前景不感興趣，也沒有意識到應用的重要性。他離開普林斯頓到WoodsHole海洋研究所後，同事普臘石（DouglasPrasher）非常感興趣發明生物示蹤分子。1985年普臘石和日裔科學家SatoshiInouye獨立根據蛋白質順序拿到了水母素的基因（準確地說是cDNA）。1992年，普臘石拿到了GFP的基因。有了cDNA，壹般生物學研究者就很好應用，比用蛋白質方便多了。

普臘石1992年發表GFP的cDNA後，不做科學研究了。他申請美國國家科學基金時，評審者說沒有蛋白質發光的先例，就是他找到了，也沒什麽價值。壹氣之下，他離開學術界去麻省空軍國民衛隊基地，給農業部動植物服務部工作。當時他如果花幾美元，就可以做壹個壹般研究生都能做，但是非常漂亮的工作：將水母的GFP基因放到其他生物體內，比如細菌裏，看到熒光，就完全證明GFP本身可以發光，無需其它底物或者輔助分子。

將GFP表達到其它生物體這項工作，1994年由兩個實驗室獨立進行：美國哥倫比亞大學做線蟲的MartyChalfie實驗室，和加州大學聖叠哥分校、Scripps海洋研究所的兩位日裔科學家Inouye和Tsuji。

水母素和GFP都有重要的應用。但水母素仍是熒光酶的壹種，它需要熒光素。而GFP蛋白質本身發光，在原理上有重大突破。

Chalfie的文章立即引起轟動，很多生物學研究者紛紛將GFP引入自己的系統。在壹個新系統表達GFP就能在《自然》、《科學》上發表文章，其實不過是跟風性質，沒有原創性。

縱觀整個過程，從1961年到1974年，下村修和約翰森的研究遙遙領先，而很少人註意。如果其他生化學家願意，他們也可以得到水母素和GFP，技術並不特別難。在1974年以後，特別是八十年代後，後繼的工作，很多研究生都很容易做。其中例外是錢永健實驗室發現變種出現新顏色，並非顯而易見。