(原標(biāo)題:華裔80后終身教授新晉美國科學(xué)院院士,未來的諾獎得主會是他?)
5月1日,2018年度美國科學(xué)院院士增選結(jié)果揭曉,6名華人科學(xué)家當(dāng)選新一屆美國科學(xué)院院士。其中,麻省理工學(xué)院終身教授張鋒因其年輕的身份以及豐富的履歷,再度引發(fā)廣泛關(guān)注。
2017年,年僅34歲的張鋒由麻省理工學(xué)院副教授晉升為終身教授,不僅成為了MIT歷史上最年輕的華人終身教授,還打破了由錢學(xué)森保持多年的35歲晉升MIT終身教授的記錄。就在上個月,美國人文與科學(xué)院公布了新一屆美國人文與科學(xué)院院士名單,包括張鋒在內(nèi)的6名華人學(xué)者榜上有名。不到一個月的時間內(nèi),先后斬獲兩項美國學(xué)術(shù)界最高榮譽,張鋒的履歷可謂傳奇。而他在基因修飾技術(shù)CRISPR-Cas9做出的突出貢獻,成為諾貝爾獎的熱門人選之一。
張鋒教授(圖片來源網(wǎng)絡(luò))
年少埋下的科學(xué)夢想
張鋒1982年出生于河北省石家莊市,在他11歲時,跟隨父母移民來到了美國愛荷華州得梅因市,張鋒在生命科學(xué)領(lǐng)域的突出成就,便在這里起步。
在資深新聞網(wǎng)站STAT的一次采訪中,張鋒和母親回憶,在一個深秋的傍晚,他們被漫天飛舞的落葉吸引,不由得感慨生命的短暫。他們意識到生命很容易就會消逝,甚至連存在過的痕跡都難以辨識。從那一晚開始,張鋒想到要盡他所能,努力改變些什么。
受到父母的影響,張鋒從小就對編程表現(xiàn)出了濃厚的興趣。有一次他在課堂上觀看了《侏羅紀(jì)公園》,電影里研究人員將恐龍與青蛙的DNA混合,將已經(jīng)滅絕的爬行動物帶到現(xiàn)實中,這讓張鋒明白,生物學(xué)也可以是一個可編程的系統(tǒng)。
老師觀察到他對生物工程表現(xiàn)出超乎尋常的興奮和興趣。不久之后,這位老師幫張鋒在當(dāng)?shù)氐囊粋€主攻基因療法的實驗室找到了一份志愿者的工作。在那里,張鋒從零起步,學(xué)會了使用病毒將水母中的綠色熒光蛋白基因移動到人的黑色素瘤細胞中,并讓它順利工作。
當(dāng)時,他的實驗室導(dǎo)師經(jīng)常提出的一些“瘋狂的點子”,例如綠色熒光蛋白(GFP)能夠吸收紫外線,因此可以用作防曬霜。而當(dāng)張鋒將GFP厚厚地涂在一層DNA之上時,他發(fā)現(xiàn)GFP真的能夠防止DNA受到紫外線的損傷。
高三那年,張鋒在導(dǎo)師的指導(dǎo)下使用病毒做了另外一個遺傳學(xué)項目,讓他于2000年獲得英特爾科學(xué)天才獎(Intel Science Talent Search)三等獎,并獲得5萬美元的獎學(xué)金。高中畢業(yè)后,張鋒順利進入哈佛大學(xué)攻讀化學(xué)及物理專業(yè)。
張鋒16歲時獲得Intel Science Talent Search獎第三名照片(圖片來源網(wǎng)絡(luò))
在談到為什么選擇這個專業(yè)而非他已經(jīng)有所成就的分子生物學(xué),張鋒認(rèn)為,由于物理和化學(xué)的基本原理比較穩(wěn)定,他想要打好基礎(chǔ),讓自己在今后的學(xué)術(shù)道路具有堅固的基石。
在哈佛大學(xué)讀本科期間,張鋒進入著名華人學(xué)者莊小威教授的實驗室,從事流感病毒研究并將研究成果發(fā)表在了2004年的頂級科學(xué)期刊,而他所利用的技術(shù),正是自高中時就駕輕就熟的綠色熒光蛋白。
從哈佛大學(xué)畢業(yè)后,張鋒來到斯坦福大學(xué)就讀研究生。本想拜訪諾獎得主朱棣文的張鋒,卻陰差陽錯地進入了年輕的神經(jīng)生物學(xué)教授卡爾·戴瑟羅特(Karl Deisseroth)的實驗室。在那里,他們共同發(fā)明了光遺傳技術(shù),即利用光學(xué)刺激和來自水藻的光敏感蛋白精密控制大腦神經(jīng)元活動。這被認(rèn)為是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一項重大成就,全世界研究人員都使用它來定位多種疾病的神經(jīng)回路,包括精神分裂癥,抑郁癥或自閉癥。也使得他們在腦科學(xué)的發(fā)展史上深深地刻下了自己的名字。
諾貝爾獎級別的發(fā)現(xiàn)
博士畢業(yè)后,張鋒離開了Deisseroth的實驗室,作為研究員入職麻省理工學(xué)院,并先后進入了麻省理工學(xué)院麥戈文腦研究所(McGovern Institute for Brain Research)和Broad Institute of MIT and Harvard (博得研究所)這兩所頂級研究機構(gòu),并建立了自己的實驗室。
履新后不久,在一次博德顧問委員會會議上,一位嘉賓報告了他關(guān)于細菌基因組里一種被稱為CRISPR/Cas的免疫系統(tǒng)的研究。這個有些奇怪的名字激發(fā)了張鋒的好奇心。
在當(dāng)時,張鋒完全不知道CRISPR/Cas是什么,在用Google對它進行了搜索后,張鋒了解到CRISPR/Cas全名為“規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)序列”,是微生物學(xué)家從細菌中發(fā)現(xiàn)的。最初的作用僅僅是特定細菌體內(nèi)用來抵御病毒感染的“免疫系統(tǒng)”。
在當(dāng)時的2011年,已有少數(shù)的研究團隊開始利用CRISPR/Cas來靶向基因組的一些精確區(qū)域,張鋒卻有著更為宏大的目標(biāo)。他意識到這一系統(tǒng)有望用于精確、快速的基因編輯。
隨著一系列關(guān)于CRISPR/Cas的新研究發(fā)表在頂級學(xué)術(shù)期刊后,張鋒在短時間內(nèi)吸收了前人的研究成果,改進了CRISPR/Cas。2013年,張鋒在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇重磅研究:他們首次在哺乳動物內(nèi)應(yīng)用了CRISPR-Cas9系統(tǒng),并確認(rèn)它能在幾周內(nèi)建立起小鼠的疾病模型。此外,張鋒團隊也首次在人體細胞內(nèi)成功地用CRISPR-Cas9系統(tǒng)完成了基因編輯。
自從張鋒捅破這層窗戶紙以后,基因組編輯領(lǐng)域迎來了許多的進展和應(yīng)用。題目包含CRISPR的科學(xué)論文從2012年的90篇增長到2015年的741篇(這一數(shù)字還在不斷增加中)。張鋒還使用一個稱為Addgene的非盈利機構(gòu)與全世界的生物學(xué)家分享CRISPR的信息。
CRISPR技術(shù)在尋找個體化的基因突變方面的潛力是不可估量的,人類有望能清除每一個受感染細胞中的艾滋病病毒,或是治療鐮刀狀紅細胞貧血癥等經(jīng)典的遺傳疾病。甚至,科學(xué)家們已經(jīng)暢想利用它來攻克癌癥的可能。此外,它也能在植物的基因組中得到應(yīng)用。這能帶來全新的生物能源,或帶來性狀更穩(wěn)定的作物。
冉冉升起的科學(xué)界巨星
2014年,張鋒被《自然》雜志評選為2013年年度十大科學(xué)人物之一;2016年,張鋒作為“下一代領(lǐng)袖”(Next Generation Leaders)之一,登上了《時代周刊》封面,而他入榜的理由是“用改造生命的技術(shù),改變了科學(xué)”。
張鋒登上《時代周刊》雜志封面(圖片來源網(wǎng)絡(luò))
2017年,全球知名的阿爾伯尼生物醫(yī)學(xué)獎(Albany Medical Center Prize in Medicine and Biomedical Research)宣布將2017年獎項授予5名在基因編輯領(lǐng)域做出先驅(qū)性貢獻的杰出科學(xué)家。張鋒也成為繼謝曉亮教授之后,歷史上第二位獲得此獎項的華人學(xué)者。阿爾伯尼生物醫(yī)學(xué)獎評議更是稱CRISPR技術(shù)為“世紀(jì)發(fā)現(xiàn)”。
作為全球生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最知名、最具影響力的獎項之一,阿爾伯尼生物醫(yī)學(xué)獎被視為諾貝爾獎風(fēng)向標(biāo),張鋒憑借著CRISPR技術(shù)的重要突破,成為諾貝爾獎的熱門人選之一。
雖然張鋒以CRISPR聞名,但他認(rèn)為這僅僅是他實現(xiàn)真正目標(biāo)的一個手段,他希望使用遺傳學(xué)理解并最終治愈精神疾病。他的實驗室有一半人員集中在腦科學(xué)研究。張鋒說,自閉癥、抑郁癥、精神分裂和其它嚴(yán)重的精神疾病取得真正的進展,這是驅(qū)動他向前的動力。
如果世界還不知道你做出了突破性的成果,張鋒告訴他的同事,那實際上你并沒有達到你的目標(biāo)。
本文來源:德先生