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重組DNA先驅、諾獎得主保羅·伯格去世,他奠定了遺傳工程、轉基因的發展基礎

來源:深究科學      2023-02-27
導讀: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一生的科研事業,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,依舊引領著基礎科學以及生物技術產業不斷前行。


圖片源自onwardstate.com

齊珂帆 | 撰文

葉水送 | 責編

“他的去世,對科學界、斯坦福醫學院以及我們這些稱他為同事和朋友的幸運兒來說都是巨大的損失。”

斯坦福大學醫學院院長、醫學博士勞埃德·邁納(Lloyd Minor)在保羅·伯格去世后說道。

2月15日,美國生物化學家保羅·伯格去世。他在生物化學和分子生物學領域耕耘50余年,作出了諸多杰出貢獻。

今天,就讓我們一起走進“重組DNA之父”——伯格的傳奇人生,感受科學的魅力,領略這位科學家的卓越風采以及他對生物產業帶來的巨大影響力。

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前奏:從布魯克林到斯坦福大學

1926年,伯格出生于紐約的布魯克林。從小,他便展現出了對科學濃厚的興趣。初中時代,小保羅曾經對《微生物獵人》、《箭匠》愛不釋手,他的科研夢從那時便已經在內心生根發芽。

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


1943年,伯格高中畢業,渴望參戰。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——科學研究。

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

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


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。當時,他解決了生物化學的一個核心問題: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接受酶學方面的培訓,幫助他研究代謝化學。

1952年獲得博士學位后,他在哥本哈根的細胞生理學研究所工作了一年。

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

1959年時,他來到了斯坦福大學生物化學系,在此進行了諸多重要研究,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60年代中期,伯格開始將目光轉移到生物學家長期研究的細菌病毒(“噬菌體”)以及感染哺乳動物細胞的腫瘤病毒之間可能存在相似性這一問題上。

為了發現病毒是否可以用于研究哺乳動物細胞中的基因調控,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)實驗室學習細胞培養方法。杜爾貝科當時已經知道特定的病毒可以感染細胞,并使其癌變,進而誘導細胞表達狀態的改變。

這一點對伯格有非常大的啟發,等他回到斯坦福大學,便一頭扎進重組DNA技術的研究當中。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入新細胞的載體。

1971年至1972年,他開發的用于拼接兩個DNA分子的技術——一個來自腫瘤病毒,另一個來自攜帶大腸桿菌基因的質粒——這標志著重組DNA技術的開始。


圖片源自The Washington Post

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


值得一提的是,伯格不僅是一位優秀的科學家,更是一名勇敢的為自由而戰的斗士。他一直竭力為科學自由奔走呼號。

他曾公開談論政府限制干細胞研究資金的規定,并在2004年推動了加州71號提案,該提案創建了加州再生醫學研究所。該機構以30億美元啟動,是加州干細胞研究的主要資助者,也是其他州資助干細胞研究的典范。

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

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

03


尾聲:余音不絕,重組DNA技術影響深遠

伯格雖已不在,但他所做出的成就深刻地影響著人們,影響著現代科學的發展。重組DNA技術引領了生物技術初創公司的新時代,也在生物學和醫學領域發揮著重要作用。


圖片源自National Human Genome Research Institute

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

其次,重組DNA技術能夠運用到轉基因工程中,培育轉基因動植物,研發出更加優質的品種。可以說,沒有這項技術,就沒有日后為社會帶來巨大價值的轉基因農作物。

另外,科學家們還需要利用重組DNA技術來進行基因治療,通過彌補基因缺陷使患者重獲新生。

最后,重組DNA技術在研發藥物、疫苗等方面也有不俗的表現。


圖片源自Wikipedia

簡而言之,當下重組DNA技術之所以能夠蓬勃發展,離不開伯格當年構建的第一個重組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


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