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重組DNA先驅(qū)、諾獎得主保羅·伯格去世,他奠定了遺傳工程、轉(zhuǎn)基因的發(fā)展基礎(chǔ)

來源:深究科學(xué)      2023-02-27
導(dǎo)讀:2023年2月15日,諾獎得主保羅·伯格(Paul Berg)在斯坦福校園(Stanford University)的家中告別了自己的家人,也告別了他為之奉獻(xiàn)一生的科研事業(yè),與世長辭,享年96歲。他是第一個將一種生物的DNA移植到另一種生物的人,可以說,伯格是基因工程的開拓者和奠基人,也被稱為“重組DNA之父”。這樣一位泰斗級人物,為我們留下了寶貴的基因財富。如今,化作了星空一點,依舊引領(lǐng)著基礎(chǔ)科學(xué)以及生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)不斷前行。


圖片源自onwardstate.com

齊珂帆 | 撰文

葉水送 | 責(zé)編

“他的去世,對科學(xué)界、斯坦福醫(yī)學(xué)院以及我們這些稱他為同事和朋友的幸運(yùn)兒來說都是巨大的損失?!?/p>

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長、醫(yī)學(xué)博士勞埃德·邁納(Lloyd Minor)在保羅·伯格去世后說道。

2月15日,美國生物化學(xué)家保羅·伯格去世。他在生物化學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域耕耘50余年,作出了諸多杰出貢獻(xiàn)。

今天,就讓我們一起走進(jìn)“重組DNA之父”——伯格的傳奇人生,感受科學(xué)的魅力,領(lǐng)略這位科學(xué)家的卓越風(fēng)采以及他對生物產(chǎn)業(yè)帶來的巨大影響力。

01


前奏:從布魯克林到斯坦福大學(xué)

1926年,伯格出生于紐約的布魯克林。從小,他便展現(xiàn)出了對科學(xué)濃厚的興趣。初中時代,小保羅曾經(jīng)對《微生物獵人》、《箭匠》愛不釋手,他的科研夢從那時便已經(jīng)在內(nèi)心生根發(fā)芽。

14歲時,保羅跳級進(jìn)入林肯高中,在那里他遇見了人生中的啟蒙伯樂蘇菲·沃爾夫(Sophie Wolfe)。她總是拋給學(xué)生們富有創(chuàng)意的問題和項目并引導(dǎo)他們尋找解決方案,這大大培養(yǎng)了保羅的好奇心。


1943年,伯格高中畢業(yè),渴望參戰(zhàn)。那一年,17歲的他報名了海軍。然而,在軍校征召的等待期間,他并沒有忘記自己最初的夢想——科學(xué)研究。

于是,他報名參加了賓夕法尼亞州立大學(xué)(The Pennsylvania State University)的生物化學(xué)課程,在那里他還進(jìn)行了一些飛行前訓(xùn)練,既充實了頭腦,又強(qiáng)健了體魄。

畢業(yè)后,伯格改變了原本想要從事制藥行業(yè)的打算,決心繼續(xù)在自己喜歡的領(lǐng)域中探索。于是他又在美國凱斯西保留地大學(xué)(Case Western Reserve University)攻讀了博士學(xué)位。


圖片源自Science History Institute

伯格的博士研究也為他日后的科研道路打下了基礎(chǔ)。當(dāng)時,他解決了生物化學(xué)的一個核心問題:證明了維生素B12和葉酸如何使動物合成蛋氨酸。這項工作也促使他繼續(xù)接受酶學(xué)方面的培訓(xùn),幫助他研究代謝化學(xué)。

1952年獲得博士學(xué)位后,他在哥本哈根的細(xì)胞生理學(xué)研究所工作了一年。

1953—1954年,伯格在圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院阿瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg)的實驗室里度過。而后,伯格繼續(xù)留在華盛頓大學(xué),1956年被任命為助理教授。

1959年時,他來到了斯坦福大學(xué)生物化學(xué)系,在此進(jìn)行了諸多重要研究,也為日后奪得諾貝爾獎奠定道路。

02


主旋律:首次人工合成DNA,與桑格分享諾獎

前奏總是漫長,但只有歷經(jīng)等待,攢足醞釀,主旋律才會分外精彩,震撼人心。對于伯格的科研生涯來說,便是如此。

20世紀(jì)60年代中期,伯格開始將目光轉(zhuǎn)移到生物學(xué)家長期研究的細(xì)菌病毒(“噬菌體”)以及感染哺乳動物細(xì)胞的腫瘤病毒之間可能存在相似性這一問題上。

為了發(fā)現(xiàn)病毒是否可以用于研究哺乳動物細(xì)胞中的基因調(diào)控,他花了一年的休假時間在索爾克研究所(Salk Institute)的雷納托·杜爾貝科(Renato Dulbecco)(1975年的諾獎得主)實驗室學(xué)習(xí)細(xì)胞培養(yǎng)方法。杜爾貝科當(dāng)時已經(jīng)知道特定的病毒可以感染細(xì)胞,并使其癌變,進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞表達(dá)狀態(tài)的改變。

這一點對伯格有非常大的啟發(fā),等他回到斯坦福大學(xué),便一頭扎進(jìn)重組DNA技術(shù)的研究當(dāng)中。他開始思考是否有可能將外源基因插入病毒,從而使病毒成為攜帶新基因進(jìn)入新細(xì)胞的載體。

1971年至1972年,他開發(fā)的用于拼接兩個DNA分子的技術(shù)——一個來自腫瘤病毒,另一個來自攜帶大腸桿菌基因的質(zhì)?!@標(biāo)志著重組DNA技術(shù)的開始。


圖片源自The Washington Post

1980年,伯格憑借在rDNA領(lǐng)域的杰出表現(xiàn),與沃爾特·吉爾伯特(Walter Gilbert)、弗雷德里克·桑格(Frederic Sanger)獲得了諾貝爾化學(xué)獎和拉斯克獎。


值得一提的是,伯格不僅是一位優(yōu)秀的科學(xué)家,更是一名勇敢的為自由而戰(zhàn)的斗士。他一直竭力為科學(xué)自由奔走呼號。

他曾公開談?wù)撜拗聘杉?xì)胞研究資金的規(guī)定,并在2004年推動了加州71號提案,該提案創(chuàng)建了加州再生醫(yī)學(xué)研究所。該機(jī)構(gòu)以30億美元啟動,是加州干細(xì)胞研究的主要資助者,也是其他州資助干細(xì)胞研究的典范。

伯格提倡科學(xué)家應(yīng)更多地參與討論科學(xué)在社會中的作用議題中去。他認(rèn)為,不受政府限制的研究自由屬于第一修正案的言論自由權(quán)。

伯格還曾聯(lián)合其他諾貝爾獎得主共同簽署了一封公開信,指責(zé)布什政府引用錯誤的科學(xué)來支持政策決定,為維護(hù)科學(xué)的獨立性做出了重大努力。

03


尾聲:余音不絕,重組DNA技術(shù)影響深遠(yuǎn)

伯格雖已不在,但他所做出的成就深刻地影響著人們,影響著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展。重組DNA技術(shù)引領(lǐng)了生物技術(shù)初創(chuàng)公司的新時代,也在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。


圖片源自National Human Genome Research Institute

首先,重組DNA技術(shù)有助于人們更充分地了解人體遺傳信息,從而達(dá)到防治疾病的目的。

其次,重組DNA技術(shù)能夠運(yùn)用到轉(zhuǎn)基因工程中,培育轉(zhuǎn)基因動植物,研發(fā)出更加優(yōu)質(zhì)的品種??梢哉f,沒有這項技術(shù),就沒有日后為社會帶來巨大價值的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。

另外,科學(xué)家們還需要利用重組DNA技術(shù)來進(jìn)行基因治療,通過彌補(bǔ)基因缺陷使患者重獲新生。

最后,重組DNA技術(shù)在研發(fā)藥物、疫苗等方面也有不俗的表現(xiàn)。


圖片源自Wikipedia

簡而言之,當(dāng)下重組DNA技術(shù)之所以能夠蓬勃發(fā)展,離不開伯格當(dāng)年構(gòu)建的第一個重組DNA。這是一個了不起的開端。

參考資料

1.Nobel Prize winner and recombinant DNA pioneer Paul Berg dies|https://med.stanford.edu/news/all-news/2023/02/nobel-paul-berg-obit.html?ref=upstract.com

2.https://kmatkerala.in/father-of-genetic-engineering/

3.https://profiles.nlm.nih.gov/spotlight/cd/feature/biographical-overview

4.https://www.sciencehistory.org/historical-profile/paul-berg#:~:text=berg-large-or_profile2.jpg.%20Paul%20Berg%20opening%20a%20jar%20under%20a,and%20he%20continued%20to%20influence%20federal%20policy%20

來源:深究科學(xué)


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