原标题:专访诺贝尔获奖者马丁·查尔菲:绿色荧光蛋白的发现 是“偶然和意外”

  本报记者 倪雨晴 香港报道

导读

马丁·查尔菲回顾了GFP的研发故事,他对21世纪经济报道记者在内的媒体感慨道:“新的发现来自于偶然和意外,并且你永远不会知道它们什么时候会发生。”

在电影《绿巨人》的片头中有几个镜头,描述了科学家从水母中提取出绿色发光液体,并在报告中标注“绿色生物荧光”。这一构思正是来自于GFP(绿色荧光蛋白)研究的启发。

2008年,因在GFP方面的研发贡献,科学家马丁·查尔菲(Martin
Chalfie)和下村修、钱永健三人共获诺贝尔化学奖。具体来看,GFP由238个氨基酸组成,分子量为26.9
kDa,在蓝光照射下会发出绿色荧光。

如今,作为生物科学的重要标签工具,GFP已经被广泛应用于多个领域。简而言之,将GFP的基因连接到需要研究的蛋白基因中,就可以根据GFP的发光特性来观察该蛋白在细胞中的运动轨迹。

比如,近年来,水中银公司就将GFP用于鱼胚胎毒性测试技术,来检测类雌激素。此外,也有人将GFP应用于发光丝绸布料、或者检测地雷中的TNT炸药。

近日,在水中银高峰论坛上,马丁·查尔菲回顾了GFP的研发故事,他对21世纪经济报道记者在内的媒体感慨道:
“新的发现来自于偶然和意外,并且你永远不会知道它们什么时候会发生。”

在他的叙述中,GFP被广泛应用并获得诺贝尔奖,受益于多个“偶然事件”的推进。

时间线回到1962年的夏天,当时GFP最早的研究员下村修正潜心研究生物发光的原理,他的研究对象是维多利亚水母(Aequorea
victoria)。为了获取更多的样本,他甚至发动全家人包括小孩去抓水母。然而实验结果并不理想。

美高梅注册,直至一天深夜,下村修的实验再次失败,他决定回家吃饭,并把所有样本扔进水槽,当时水槽中还留有一些海水。正当他准备宣布实验失败,关灯出门的时候,恰好看到水槽正在发光。正是这个意外让他寻找到产生光的刺激源是海水中的物质——钙。

在这个偶然的基础上,下村修和其他研究员从水母中提纯了发光蛋白——水母素,同时,他们还意外地发现了另一种蛋白,这种蛋白在紫外光下发射强烈绿色。但是,当时下村修只是在注脚中记录了这种蛋白,并不知道它就是未来获得诺贝尔奖的绿色荧光蛋白。

而这两种蛋白的合作模式就是,钙可以刺激水母素发光,然后水母素能激发GFP发出绿光。整个发光过程是一个能量传递的过程。

此后GFP一度被人忽视。它的下一个重要突破就来自于马丁·查尔菲。“大约二十七年后,1989年,我坐在一个研讨会上听GFP相关的报告,当时我在试图弄清楚特定基因在动物中的表达位置。我意识到,如果我们可以使用GFP作为标记基因,就可以通过发光部分来看到基因被转化激活的情况。”

其中一个小插曲是,通过运用GFP来观察活细胞中基因的表达方法时,马丁·查尔菲团队用的是从外部实验室借来的更清晰的显微镜。随后,发展GFP的三号关键人物钱永健则带领他的团队,改造了绿色荧光蛋白,发现众多呈现不同颜色的蛋白。

“这个故事开始于水母发光研究,是一个与人类健康等其他应用完全无关的话题,令人惊讶的是,目前发表的和GFP相关的论文估计已超过二十万篇。”马丁·查尔菲说道。对于GFP科研与商用化,21世纪经济报道记者对马丁·查尔菲进行了专访。

GFP的商业化难题

《21世纪》:GFP从基础研发到最终的商业化,其间遇到过哪些难题?

马丁·查尔菲:在我们获奖后,有不少人问我,GFP可以有哪些用途、可以治疗哪些疾病。因为在人们心目中GFP肯定有一些应用,但我必须向他们解释,我们不是研究对一些东西的具体治愈方法。

事实上,GFP已经被广泛应用,例如细胞质中新型排列的案例。GFP提供了一个全新的视角,让人们研究艾滋病病毒如何从一个细胞转移到另一个细胞,研究癌细胞如何在身体内转移,以及感染是如何发生的。这些都是人们使用绿色荧光蛋白解决的问题。

很有趣的一个事情是,有人听说GFP的那一刻就表示,想成为第一个使用GFP的人。但是大多数人最初依旧会对应用的研究犹豫不决,但随后当结果证明它有用的时候,突然使用者就越来越多。所以有一点淘金热,现在仍然是。

《21世纪》:考虑过自己利用GFP来做商业运作吗?

马丁·查尔菲:我的答案是否定的。那可能是一件好事,但我并不真正了解商业。我以前有一个很天真的想法,当有公司发现GFP有用的时候,我以为公司里面有被称为研究和开发部门这类神秘的部分。

然后我发现这不是公司喜欢做的事情。公司喜欢得到许可(lisence),他们喜欢别人已经做好的产品,然后他们可以出售。也许我有点愤世嫉俗,但我不认为我能够经营公司。

事实上,如果你看看我们团队发表的内容,我们只有另外一篇关于GFP的论文,但我们就像其他人一样使用GFP。

基础研究永远缺资金

《21世纪》:您对于做好基础研究有哪些建议?基础研究又如何与应用相结合?

马丁·查尔菲:诺贝尔不是在开发产品,但产品来自新的想法。要将研究变为产品,我认为有两方面因素:一是大量的资金,用来支持具有长期意义的研究,但短期内可能没有任何明显的结果。

另一方面,我们要支持数学、物理、化学、生物学,不是抱着将要制造什么产品的想法,而是抱着一种假设,在研究中得到证实。当我们发现新的科学时,我们会发现新的应用。

一个最典型的例子是激光。唱片业不会对研究人员说我们需要CD,电影业人没有找研究员说我们需要DVD,医疗领域也没人提过,如果研究员有办法进行显微手术就太棒了。虽然这些技术基于激光,但是很多的事情是在激光发明之后衍生出来的。

不仅如此,还有大量的新发现绝对需要激光作为这些基本研究的基础,最近发现的引力波绝对需要激光。所以基础科学研究不仅促进了新的应用类型,而且促进了新的基础研究。但这是一个冒险的事情,我们不能保证两年、十年、或者三十年就会出现某种应用。

《21世纪》:在美国,研究所需的资金问题如何解决?会有资金不足的情况吗?

马丁·查尔菲:当然,钱太少了。几年前在美国,在某些情况下,对那些向国家卫生研究院提交的拨款提案来说,各种基金或国家科学基金会提供的资金较少。在许多情况下,大约有10%或12%的提案得到了资助。
而且我认为对于国家科学基金会来说,现在下降到了大约4%到5%。这并不意味着其余90%的提案都是糟糕的提案,而意味着没有足够的钱用于所有的工作。

《21世纪》:获得诺贝尔奖后,获奖者获取资源是否会更有利?

马丁·查尔菲:绝对不是,这是诺贝尔奖的切尔西理论。我们普遍认为诺贝尔奖获得者一定是最好的科学家,然后我们会认为,这些最顶尖的人肯定获得所有的资源,包括资金、招生、发表论文等等。但是,这些都不会发生。

事实上,我们团队在1994年发表了在GFP方面的论文后,接着做了其他让我感到非常自豪的工作,这些工作与绿色荧光蛋白无关,尽管在实验过程中会使用绿色荧光蛋白。当我撰写提案时,研究组会进行审查,但他们并不会说:“他是诺贝尔奖得主,给他钱吧。”他们会问:“这个提案是一个很好的提案吗?”而事情就应该是这样。

并没有人特地在我的研究中投入大量资金,我们仍然有论文遭到拒绝。我们受到了我认为是绝对正确的对待。像所有其他科学家一样,不是你多年前所做的事情使得你现在所做的事情变得有价值,而是当你想要继续做一件事情的时候,你在过去几年所做的事情证明你正在做的事情有价值。返回搜狐,查看更多

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