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美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍

        7月17日,美国总统布什宣布8名科学家获得2006年度美国最高科学成就奖励——国家科学技术奖(2006  National  Medal  of  Science  and  Technology)。在本次获奖的8位科学家中,有6人均是从事生命科学相关领域研究的科学家。http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=109741&org=NSF&from=news

        本次获奖的8位科学家分别是:

        Hyman  Bass  -  密歇根大学,  Ann  Arbor,  MI

        Marvin  H.  Caruthers  -  科罗拉多州大学,  Boulder,  CO

        单链DNA合成之父——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(一)

        Rita  R.  Colwell  -  马里兰大学,  Bethesda,  MD

        美NSF前女主席——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(二)

        Peter  B.  Dervan  -  加州理工,  San  Marino,  CA

        生物有机化学奠基人——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(三)

        Nina  V.  Fedoroff  -  宾西法尼亚州大学,  State  College,  PA

        转座子研究专家——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(四)

        Robert  S.  Langer  -  麻省理工(Cambridge,  MA)  ,  MA

        生物医学工程权威——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(五)

        Lubert  Stryer  -  斯坦福大学,  Stanford,  CA

        芯片技术先锋——美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(六)

        美国国家科学技术奖是由美国第86届国会于1959年建立的,旨在奖励那些“因在物理学、生物学、数学和工程科学领域做出杰出贡献”的科学家。1980年,美国国会将该奖扩展到社会学和行为科学领域。

        组成评审委员会的12名科学家和工程师均由美国总统任命,到目前为止,共有432位杰出的科学家和工程师获得该奖。迄今有六名华裔科学家曾获此殊荣,他们是物理学家杨振宁、数学家丘成桐、实验物理学家吴健雄、建筑工程师林同棪、数学家朱经武、贝尔实验室半导体研究专家卓以和。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(一)

发明单链DNA合成法的Marvin  H.  Caruthers

        Marvin  H.  Caruthers是美国科罗拉多大学博尔德分校杰出的化学和生物化学教授。他在DNA合成科研领域享有极高的声望,并且是有名的发明家,持有生物技术产业多项制造技术专利。

        20年前,在前人的工作基础上,美国科罗拉多大学博尔德分校的Marvin  H.Caruthers(马文·H·卡拉瑟斯),利用DNA自身的化学性质,研发出一种单链DNA合成法。DNA由4种核苷酸组成,而每种核苷酸又含有一个相应的碱基,分别是腺嘌呤(adenine,A)、胞嘧啶(cytosine,C)、鸟嘌呤(guanine,G)和胸腺嘧啶(thymine,T)。碱基之间的亲和力使它们两两配对(A-T配对,G-C配对),形成梯状双链DNA分子中的梯级。化学键不仅在碱基对之间形成,在邻近的核苷酸之间也会形成。

        Caruthers所使用的方法被称为固相亚磷酰胺法,这是目前大多数商业DNA合成法的基础。合成反应起始于一个单核苷酸,这可不是一个普通的核苷酸,它附着在悬浮于酸性液体中的固相支持物(如聚苯乙烯颗粒)上,并承担着发起合成反应的重任。当碰见“新来”的核苷酸,两者便会通过形成化学键相连。如果不断加入核苷酸,反应就会持续进行,核苷酸链就会不断延长。这样,就可以合成任何想要的核苷酸序列,并且不易出错(出错几率约为1%)。

        1980年,Caruthers博士和另外七名科学家与三个财团联合创立了AMGEN。现在,AMGEN是世界最大的生物技术公司,年收入60亿美元,其资产超过600亿美元。Caruthers博士目前仍然担任该公司的一名科学顾问。

        1981年,Caruthers与Lee  Hood博士共同创立了Applied  Biosystems  Inc.以商业化了他们在核酸化学合成和蛋白质测序方面的发现。Applied  Biosystems公司是该领域的世界领跑者,该公司在1991年被Perkin  Elmer公司以4.5亿美元收购。

        Caruthers博士在美国西北大学获得生物化学专业的博士学位,并且在麻绳理工完成博士后研究。他还是Journal  of  Biochnology杂志、Journal  of  Protein  Engineering和Journal  of  Molecular  Recognition杂志的编委。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(二)

        美国科学基金会前主席Rita  R.  Colwell博士

        Rita  R.  Colwell,女,出生在麻萨诸塞的Beverly,是著名的生物工程学家,佳能美国生命科学公司(Cannon  US  Life  Sciences  Inc.)主席,美国马里兰大学Park和约翰·霍普金斯大学Bloomberg公共卫生学院的一名杰出女教授。1956年,她在普渡大学获得细菌学学士学位;1958年取得普渡大学遗传学硕士学位;1961年取得华盛顿大学海洋微生物学博士学位。

        她的主要研究方向是全球传染疾病、水和卫生。目前,她正在设法构建一个能够警示新出现传染病和水问题(包括发达和发展中国家饮用水的安全问题)的国际网络。

        Rita  R.  Colwell曾任美国国家科学基金会NSF主席6年  (1998-2004),于2004年2月21日结束任期。期间,她还是美国科学与技术委员会的副主席。她在任期间,美国NSF基金资助项目单个项目的平均资助额度从9万美元提高到14.2万美元。1998年美国NSF项目总经费为34亿美元,NSF正在说服国会将年度经费增加到57亿美元。

        Rita  R.Colwell的一个主要的兴趣包括K-12科学和数学教育、研究生科学和工程教育以及促进女性和少数民族更多地参与科学和工程学研究。在这个层面上来讲,Rita  R.  Colwell是一个不折不扣的社会活动家。

        Colwell博士之前是美国政府非营利科学政策组织、自认基金的顾问,并且是国际科学研究团体的顾问。她是一名受美国上下尊敬的科学家和教育家,编写和参与编写了16本书和超过700份科学文章。她还出品了获奖电影《Invisible  Seas》,并且担任多个科学杂志的编委。

        在美国科学基金会任职之前,她是马里兰大学生物技术研究所的所长,并且是马里兰生物技术和微生物学教授。此外,她在1984年到1990年间还是美国科学委员会的一名成员。

        Colwell博士之前还是美国微生物学院主管委员会的主席,并且是美国科学进步委员会(American  Association  for  the  Advancement  of  Science)的主席、华盛顿科学院、美国微生物学会、Sigma  Xi科学荣誉学会(Sigma  Xi  National  Science  Honorary  Society)和国际微生物学会联盟的主席。

        Colwell已经从各个高等教育机构获得了40个荣誉学位。此外,她还是英国、法国、以色列、孟加拉国和美国微生物学会荣誉会员,并且是澳大利亚昆士兰大学等学校的荣誉教授。在南极洲还曾将一个地理位置以她的名字命名以表彰她所做的工作。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(三)

        生物有机化学领域奠基人Peter  B.  Dervan

        Peter  B.  Dervan出生于1945年6月28日。他于1967年获得波士顿学院的学士学位。此后,他开始与耶鲁大学的Jerome  A.  Berson一起进行物理有机化学的研究工作。在1972年获得博士学位后,他用了一年的时间在斯坦福大学做NIH博士后。1973年后,他来到Pasadena成为加州理工的一名教员。目前,他是该校化学和化学工程系的Bren化学教授。

        通过研究了解遗传物质DNA的序列特异性识别的化学原理,Peter  B.  Dervan创造了生物有机化学新领域。Peter  B.  Dervan将合成、物理化学和生物学艺术性地结合起来,创造出了与编码天然蛋白质的任何DNA序列的亲和性和序列特异性可媲美的新合成分子。生物有机化学是应用有机化学的理论和方法在分子水平上研究生命现象的化学本质的一门新学科,是目前有机化学最为活跃的前沿领域之一。

        这种针对DNA识别的非生物学方法凸现了体内调节基因表达的细胞膜透性分子的设计。该方法还对人类医学具有深远的影响。

        Dervan是美国科学院、医学院和美国艺术与科学院院士、美国哲学学会成员和法国科学院、德国Akademie  der  Naturforscher  Leopoldina的外籍院士。

        他获得的奖项包括Harrison  Howe奖  (1988)、Arthur  C.  Cope奖(1993)、Willard  Gibbs  奖章(1993)、Nichols奖章(1994)、Maison  de  la  Chimie  Foundation奖(1996)、the  Remsen  奖edal  (1999)、the  Tetrahedron奖  (2000)、the  Harvey  奖  (Israel)  (2002)、the  Ronald  Breslow奖(2005)  和the  Wilbur  Cross奖章  (2005)。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(四)

        女植物基因学家Nina  V.  Fedoroff

        Nina  V.  Fedoroff于1966年取得Byracuse大学生物化学学士学位;1972年获得洛克菲勒大学分子生物学博士学位。目前是宾西法尼亚州大学生物技术研究所所长和生命科学协会主席、Willaman生命科学教授。

        在获得博士学位后,她在加州大学洛杉矶分校、华盛顿卡内基研究院和约翰·霍普金斯任教,并且于2005年加盟宾西法尼亚州大学。

        她所从事的研究领域包括植物可移动元件、表观遗传机制和植物胁迫应答,并且已经发表了超过90篇科学论文,并且还参与编写了一本名为“The  Dynamic  Genome:  Barbara  McClintock’s  Ideas  in  the  Century  of  Genetics”的书。

        她在研究之余还积极参与社会活动,如充当科学顾问并且曾是Syracuse交响乐团的一名笛手。

        她获得的奖项包括美国健康研究院Merit奖、Howard  Taylor  Ricketts奖,和纽约科学院办法的当代杰出女科学家称号。而且她目前已经是Runyan-Walter  Winchell基金会50名最杰出人物中的一员。

        Fedoroff目前是美国科学院院士、美国艺术与科学院和Phi  Beta  Kappa的一员。

        Fedoroff实验室近年来的主要研究成果:

        她的实验室目前所从事的植物胁迫应答的研究主要方向是利用DNA芯片基因表达分享和可逆遗传学技术对植物对有生命的(病原物)和无生命的(臭氧、温度、化合物等)胁迫进行分析。他们已经确定出了超过1200个胁迫相关拟南芥基因,并且研究了这些基因在不同条件下的表达。

        Fedoroff的实验室还证实hy11拟南芥突变是一个与多个激素信号途径有关的基因中的转座子插入突变。这种突变影响多个生长参数。该实验室还证实HYL1蛋白能够与双链RNA结合并定位在细胞核中,目前他们正在研究这种蛋白如何影响激素信号途径。

        在可移动元件研究方面,Fedoroff的实验室通过利用经典的不稳定突变分析方法发现了玉米中的可转移元件或转座子。该实验室在大约20年前就克隆了玉米转座子,目前广泛用于插入突变。Fedoroff的实验室还通过使用一种转座子标记系统建立起了一个包含数百个拟南芥转座子插入系的数据库。插入图谱和数据库可在以下地址查到:http://sgio2.biotec.psu.edu/sr

        在表观遗传机制研究方面,该实验室发现玉米的Spm(抑制剂-突变因子)转座子能够被甲基化作用在表观遗传水平上失活,并且能编码一种叫做TnpA的蛋白质,而这种蛋白质则能逆转这种失活。利用一种可诱导的启动子来表达TnpA,该实验室目前正在研究如何Spm启动子脱甲基。此外,Fedoroff还对植物转座子进化方面有一些新的认识。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(五)

        生物医学工程权威——Robert  S.  Langer

        Robert  S.  Langer于1948年8月29日出生于纽约州奥尔巴尼,是麻省理工的一名Institute教授。他是前化学和生物医学工程Germeshausen教授,并且一直活跃在MIT的化学工程系和生物工程系。他还是哈佛-MIT健康科学技术分部(Harvard-MIT  Division  of  Health  Sciences  and  Technology)的一名教员。

        Robert  S.  Langer在生物技术领域尤其是药物输送系统和组织工程领域享有很高的声望。他在麻省理工的实验室是世界最大的生物医学工程实验室,每年大约能获得600万美元的研究资助,实验室的研究人员已经超过100名。

        Langer对医学和新出现的生物技术领域的贡献已经得到全世界的高度认可和尊重。他被认为是许多新技术的先锋开拓者,其中包括透皮给药系统(transdermal  delivery  systems,即贴布)。这个系统能够将药物或身体的提取分析物以不需要注射或其他入侵方法的方式穿过皮肤。

        他和他实验室的研究人员还在组织工程学领域取得了一些重要的进展,例如创造出血管工程肌肉组织(vascularized  engineered  musle  tissue)和经改造的血管。

        Langer持有超过550项已经通过申请或待审的专利,并且发表了超过900篇科学论文。而且,他是激昂学术与产业相整合,并先后参与创建了超过20个公司。Langer曾获得多个奖项,包括Charles  Stark  Draper奖、Lemelson-MIT奖和Albany医学中心医学与生物医学研究大奖。此外,他还是当选美国三大科学院院士(美国科学院、美国工程院和医学院)年纪最轻(43岁时)的人。

          Langer博士在康奈尔大学取得化学工程专业学士学位;1974年在MIT取得化学工程理科博士学位。1974年至1977年,他在跟随波士顿儿童医院和哈佛医学院的著名癌症专家Judah  Folkman从事博士后研究工作。他与在MIT遇到的Laura结为伉俪,并育有三子。

        Langer非常重视跨学科研究和人才的培养,在一篇题为“医疗旅程”的评论性文章中,他写到将生物学、材料学、化学和生物工程学等领域的先进成果加以整合,研究新一代革命性医疗设备和给药系统是过去10年来医疗研究领域最重要的课题。实际上,在上述多样化的领域中,研究人员所面临的最重要的挑战也许并不是缺少进展,而是缺少跨学科培训。

        他指出,工程药物领域的新进展或许有助于药物针对特定细胞、特别是癌细胞发生作用,从前在这方面遇到过很多困难。困难之一是要生成微型或超微粒子,能够安全穿越血流而不被其他细胞所吸收。如果能够实现这一梦想,发明战胜癌症、心脏病和其他疾病的“神奇弹药”就会成为可能。所有这些迫在眉睫的挑战都会对药物研发和疾病诊断产生深远的影响。尽管如此,研究和利用一系列有可能战胜疾病的全新武器需要非常出色的科学家和工程师,其中也包括接受过跨学科培训的人才。  

        此外,他还预测用新型生物材料制造的医疗器械也即将诞生。目前使用的大多数生物材料都是用于普通消费品生产的标准材料。比如,人工心脏所用的材料原来用于制造女士腰带。有些丰胸材料曾经被用作床垫填充物。  

        新材料还能在克服基因治疗成功的主要困难方面发挥作用,治疗成功的主要困难就是缺少合适的给药系统。虽然病毒不失为一种有效的办法,但却伴随着安全方面的损害。同样,通过非创伤性手段注入肽或蛋白质等复杂分子现在仍然是医学界所面临的一大难题。目前这些分子都是通过注射进入患者体内。但如果科学家能够研发出更安全、更廉价、更容易生产的给药系统或者合成介质,使复杂药物无须通过注射的方式进行输送,那么复杂药物的应用范围就会得到极大的拓展。

美科学技术奖生命科学领域获奖者介绍(六)

        细胞荧光技术发明人——Lubert  Stryer

        Lubert  Stryer毕业于芝加哥大学,在哈佛医学院取得博士学位。1976年9月受聘于斯坦福大学医学院任文泽尔教授,1993年9月兼任神经生物学系教授。美国科学院院士,芝加哥大学名誉博士。

        他发现了视觉上的光触放大循环,并创造性地发展出用于分子生物学和细胞的研究的荧光技术。他所编著的《生物化学》教材被众多著名院校所采用,现今已修订第6版。二十多年来,他撰写的这本《生物化学》教材在全世界广泛使用,不仅是斯坦福大学相关专业的本科到博士后的经典教材,而且也是世界各大学广泛采用或引用的专业教材。

        他是美国Affymax公司的共同创立者,现任Affymetrix(昂飞)公司科学顾问委员会主席。他也是光激活平行化学合成技术(组合化学)的共同发明者。组合化学是90年代初期在固相有机合成基础上发展起来的一种新型合成方法,这种方法是使用排列组合的原理在相似的反应条件下在短时间内合成大量的类似化合物。

        1991年在美国硅谷,Affymax公司开始了生物芯片的研制,他们利用光刻技术与光化学合成技术制作了检测多肽和寡聚核苷酸的微阵列脱氧核糖核酸(DNA)芯片。近年来,以DNA芯片为代表的生物芯片技术得到了迅猛发展,目前已有多种不同功用的芯片问世,其中有的已经在生命科学研究中开始发挥重要作用。1993年从Affymax公司派生出来的世界上第一家专门生产生物芯片的公司—Affymetrix公司在圣克拉拉宣告成立。

        目前昂飞公司的总裁斯蒂文·弗尔多博士也是他的学生,公司于1996年六月在NASNAQ上市。昂飞公司于1994年开始基因芯片系统的商业销售,最初只在研究领域,现在昂飞的产品除了服务于学校,政府和其他非营利性研究机构,还直接面向药物,生物科技,农业,诊断和消费品公司。

        值得一提的是,Lubert  Stryer(卢伯特·斯特莱尔)还是一名在中国出生和长大的美国科学院院士。Lubert  Stryer院士的父亲是德国人,年轻时远渡重洋到中国做生意。1937年,Lubert  Stryer的父亲遇上了他的母亲,一年后Lubert  Stryer在天津出生。次年,一家人移居上海,指导1948年全家迁居美国纽约。Lubert  Stryer在中国整整度过了10年的童年时光。

        Lubert  Stryer曾获得“美国化学协会生物化学奖”;“纽科姆•克里夫兰奖、知识产权所有人协会杰出发明者奖;德国生物化学和分子生物学协会分子生物分析奖。

        Lubert  Stryer教授研究组目前的主要研究兴趣放在了视网膜杆状细胞的信号传导分子基础上。这些精致的感觉放大器能够被一旦单独的光子所激活。而且,杆状细胞能够适应背景照明中100000-fold的变化。它们对刺激物的应答在广度和时间上非常精确。介导这些过程的分子复合体以非常紧密的形式被包裹在外部片段中,而这种外部片段则容易分离出来。Lubert  Stryer教授的研究组目前正在利用生化、生物物理、分子遗传学和电生理方法来了解视觉刺激和适应性的分子基础。现阶段,它们的研究主要集中在恢复和适应过程中的钙粒子反馈作用。

        此外,Lubert  Stryer的研究组还克隆和表达了recoverin和nerocalcin,它们是视网膜和大脑中两种新的钙传感器。

责任编辑:Mark
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    摘要
    7月17日,美国总统布什宣布8名科学家获得2006年度美国最高科学成就奖励——国家科学技术奖(2006 National Medal of Science and Technology)。在本次获奖的8位科学家中,有6人均是从事生命科学相关领域研究的科学家。
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