(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(gè)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(gè)月的時(shí)間內(nèi),先后斬獲兩項(xiàng)美國學(xué)術(shù)界最高榮譽(yù),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(xiàn),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(shí),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(gè)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(shí)中,這讓張鋒明白,生物學(xué)也可以是一個(gè)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€(gè)主攻基因療法的實(shí)驗(yàn)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(xì)胞中,并讓它順利工作。
當(dāng)時(shí),他的實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師經(jīng)常提出的一些“瘋狂的點(diǎn)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(shí),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(gè)遺傳學(xué)項(xiàng)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(jìn)入哈佛大學(xué)攻讀化學(xué)及物理專業(yè)。
張鋒16歲時(shí)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(gè)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(jiān)固的基石。
在哈佛大學(xué)讀本科期間,張鋒進(jìn)入著名華人學(xué)者莊小威教授的實(shí)驗(yàn)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(shí)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(cuò)地進(jìn)入了年輕的神經(jīng)生物學(xué)教授卡爾·戴瑟羅特(Karl Deisseroth)的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)室,作為研究員入職麻省理工學(xué)院,并先后進(jìn)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(jī)構(gòu),并建立了自己的實(shí)驗(yàn)室。
履新后不久,在一次博德顧問委員會會議上,一位嘉賓報(bào)告了他關(guān)于細(xì)菌基因組里一種被稱為CRISPR/Cas的免疫系統(tǒng)的研究。這個(gè)有些奇怪的名字激發(fā)了張鋒的好奇心。
在當(dāng)時(shí),張鋒完全不知道CRISPR/Cas是什么,在用Google對它進(jìn)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(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的。最初的作用僅僅是特定細(xì)菌體內(nèi)用來抵御病毒感染的“免疫系統(tǒng)”。
在當(dāng)時(shí)的2011年,已有少數(shù)的研究團(tuán)隊(duì)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(shí)間內(nèi)吸收了前人的研究成果,改進(jìn)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(tuán)隊(duì)也首次在人體細(xì)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(jìn)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(gè)稱為Addgene的非盈利機(jī)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(gè)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(gè)受感染細(xì)胞中的艾滋病病毒,或是治療鐮刀狀紅細(xì)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(shí)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(shí)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(xiàng)授予5名在基因編輯領(lǐng)域做出先驅(qū)性貢獻(xiàn)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(xiàng)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)真正目標(biāo)的一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)際上你并沒有達(dá)到你的目標(biāo)。
本文來源:德先生