2017諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：鏡中窺得生命奧秘

聽(tīng)得消息后，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)王宏偉和中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所孫飛研究員都表示——“不意外”。

“前兩年就覺(jué)得這項(xiàng)技術(shù)可以獲諾貝爾獎(jiǎng)。”孫飛長(zhǎng)期從事生物電鏡方法學(xué)研究，他也是中國(guó)生物物理學(xué)學(xué)會(huì)冷凍電鏡分會(huì)副理事長(zhǎng)。孫飛與三位諾獎(jiǎng)獲得者雖沒(méi)有直接合作，但都有過(guò)接觸。他在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)介紹，雅克·杜波切特、喬基姆·弗蘭克和理查德·亨德森開(kāi)創(chuàng)的冷凍電子顯微成像技術(shù)，能讓科學(xué)家看到生物大分子復(fù)合體的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，極大地推進(jìn)了分子生物學(xué)研究和對(duì)生物奧秘的理解。

值得注意的是，三位科學(xué)家的主要工作都是在上世紀(jì)七十年代到八十年代做出來(lái)的。時(shí)間證明了他們的遠(yuǎn)見(jiàn)。

孫飛告訴科技日?qǐng)?bào)記者，結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家在大量使用冷凍電子顯微成像這項(xiàng)技術(shù)。目前該領(lǐng)域最前沿研究方向是進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方法，特別是冷凍樣品制備方面，進(jìn)一步提高冷凍電子顯微鏡的分辨率和技術(shù)流程通量。這些方面取得突破后，將使該技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。

“獲得諾獎(jiǎng)并不表示這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常完善。”王宏偉也表示，未來(lái)冷凍電子顯微成像技術(shù)還需要很長(zhǎng)的路要走。王宏偉認(rèn)為，它需要生物學(xué)家、物理學(xué)家、計(jì)算機(jī)學(xué)家在方法學(xué)上進(jìn)一步創(chuàng)新，尤其在解析細(xì)胞內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)和生物大分子的結(jié)構(gòu)變化方面進(jìn)一步提升。

“雖然是物理學(xué)的技術(shù)，但給生物物理學(xué)打開(kāi)了新的天地，影響不可估量。”孫飛評(píng)價(jià)。耐人尋味的是，這并不是顯微成像技術(shù)第一次獲此殊榮。超分辨率熒光顯微技術(shù)就曾摘得2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不落后

令人欣慰的是，我國(guó)在冷凍電子顯微鏡領(lǐng)域并不落后。王宏偉介紹，國(guó)內(nèi)最早做冷凍電鏡是從上世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始。當(dāng)時(shí)清華大學(xué)隋森芳院士、中山大學(xué)張景強(qiáng)教授、中科院生物物理所徐偉研究員等都在做這方面研究。

到二十一世紀(jì)初，冷凍電子顯微鏡技術(shù)逐漸成熟，中國(guó)一些科研單位開(kāi)始布局。王宏偉告訴記者，2008年清華大學(xué)施一公教授購(gòu)置了亞洲第一臺(tái)高端冷凍電子顯微鏡，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院、中科院生物物理所也開(kāi)始采購(gòu)該設(shè)備。此外，國(guó)內(nèi)還從國(guó)際上招聘年輕科學(xué)家開(kāi)始這方面研究。

“從2007到2009年，國(guó)內(nèi)開(kāi)始在此領(lǐng)域有較大投入并加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。國(guó)內(nèi)大部分從事該領(lǐng)域研究的年輕人與此次三位獲獎(jiǎng)?wù)哂幸欢ǖ膸煶嘘P(guān)系。” 王宏偉認(rèn)為，中國(guó)那時(shí)候開(kāi)始布局冷凍電子顯微鏡技術(shù)正當(dāng)其時(shí)，因?yàn)?013年軟硬件的成熟使該技術(shù)開(kāi)始顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

孫飛告訴科技日?qǐng)?bào)記者，施一公教授關(guān)于剪切復(fù)合體的大量研究都是利用這一技術(shù)，中國(guó)科學(xué)院生物物理所關(guān)于植物捕光復(fù)合體的高分辨率結(jié)構(gòu)也是利用該技術(shù)來(lái)完成。“所以這項(xiàng)技術(shù)會(huì)促成一大批突出研究成果出現(xiàn)。”孫飛說(shuō)。

目前，中國(guó)在解析大生物分子結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究非常出色，冷凍電子顯微鏡技術(shù)應(yīng)用方面在國(guó)際上也很有影響力。但在王宏偉看來(lái)，國(guó)內(nèi)在該技術(shù)方法學(xué)開(kāi)發(fā)方面還需加大力氣，今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者就是在方法學(xué)開(kāi)發(fā)上作出了原創(chuàng)性成果。

眾所周知，X射線晶體學(xué)技術(shù)帶來(lái)的重要發(fā)現(xiàn)曾多次獲諾獎(jiǎng)，冷凍電子顯微鏡技術(shù)是否有同樣可能？“這次諾獎(jiǎng)是獎(jiǎng)勵(lì)冷凍電子顯微鏡方法學(xué)上的創(chuàng)新，將來(lái)利用這個(gè)技術(shù)解析出重要分子結(jié)構(gòu)，破解重要生物學(xué)問(wèn)題，完全有可能再得諾獎(jiǎng)，中國(guó)在這方面也大有希望。”王宏偉說(shuō)。