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                                                          哈佛講席教授謝曉亮全職回北大任教
                                                          凤凰彩票app下载:北大新聞網   發佈者:ailsa   日期:2018-07-03   今日/總瀏覽:37/23706

                                                          2018年7月1日起aaaa,北大生物動態光學成像中心主任、北京未來基因診斷高精尖創新中心主任——謝曉亮正式全職回到母校北大任教aaaaa,擔任北京大學李兆基講席教授aaaaa。

                                                          謝曉亮

                                                          1998年aaaaa,謝曉亮成爲改革開放後哈佛大學聘任的第一位來自中國大陸的終身教授aaaa;2009年aaaa,他成爲改革開放後第一位哈佛冠名講席教授的中國大陸學者aaa;他是美國國家科學院院士、美國國家醫學院院士、美國藝術與科學院院士、美國物理化學和生物物理界最高獎獲得者aaa,是獲得美國生命醫學大獎——阿爾伯尼生物醫學獎的第一位華人aaa。

                                                          附:謝曉亮教授爲北大120週年校慶撰寫的紀念文章:

                                                          夢想的啓航與歸程——我和北大的故事

                                                          光陰似箭aaa,歲月如梭aaaa,歷經百廿滄桑aaaa,母校北京大學今年迎來120週年華誕aaa。

                                                          我生於北大aaaa,長於北大aaaa,熟悉這裏的一草一木aaaa,一山一水aaaaa。從北大幼兒園、北大附小、北大附中到北京大學aaaa,我在北大度過了大部分的學生時光aaaaa,與北大一起經歷了中國的歷史變遷aaa,建立了無法割捨的聯繫aaaa。每次回到燕園aaa,我總會感覺到一種溫暖的氣息aaaaa,使我變得沉着和平靜aaaa。對我而言aaaaa,北大不僅僅是一個學校aaaaa,更是一個家園aaa;她不僅是學術的殿堂aaaaa,更是我心靈的歸屬地aaaaa。如今在美國留學工作三十餘載後aaa,我選擇回到北大aaa,與燕園再續前緣——這裏既是我的人生啓蒙之地aaaa,也是我的科研迴歸之地aaaa。

                                                          百廢待興aaaa,科學理想

                                                          1975年與父母和弟弟在新建北大圖書館前

                                                          1962年aaaa,我出生在風景秀麗的北大朗潤園aaa,父親謝有暢和母親楊駿英都是北京大學化學系教師aaaaa。我幼年時期家裏書香滿屋aaaa,生活寧靜幸福aaaaa。燕園堪稱世界上最美的校園aaaa,原是美英教會學校燕京大學的校址aaa,也曾是明清皇家園林的一部分aaa。

                                                          北京大學朗潤園

                                                          燕園是我兒時的樂園aaa。春天aaa,繁花似錦aaa,春意滿園aaa。夏季aaa,園子裏鬱鬱蔥蔥aaaa,生機盎然aaaaa,我總喜歡到未名湖畔捕捉蜻蜓aaaa,然後再將它們放歸自然aaaa,觀察湛藍的天空中它們舞動的翅膀aaa。

                                                          童年時在未名湖邊留影

                                                          秋天是燕園最美的季節aaaaa,銀杏樹葉慢慢被染黃aaa,在紅牆綠瓦前隨風飛舞aaaaa,絢美如畫aaa。冬天aaaaa,未名湖則成爲冰上樂園aaaaa,孩子們可以盡情享受冰上飛馳的快樂aaaa。

                                                          北大未名湖冰場

                                                          然而aaaa,這樣歡快的生活卻在1966年戛然而止aaa。那一年aaaaa,“文化大革命”開始aaaa,學校教學活動全部停頓aaaaa。作爲大學老師的我父母被接二連三地捲入政治運動aaaaa。我不能忘記aaa,寧靜的深夜裏aaaa,朗潤園鄰居家的教授們被紅衛兵抄家、辱罵、帶走aaaaa,年幼的我被恐懼逼到牆角aaa。彼時的我尚在懵懂aaaa,只是隱隱約約感到一切都變了aaa。後來我父親被下放到江西五七幹校參加“勞動鍛鍊”aaaaa,完全脫離教學和科研aaa。而母親、弟弟和我則留在北京aaaaa,不得不和父親分離aaaa。

                                                          雖然“文化大革命”在如火如荼地進行aaaa,孩子們的世界卻是單純的aaaaa。記得1969年aaaaa,我剛上小學那年aaaa,父親回到北京aaaaa,在江西學得一手泥瓦木匠手藝的他aaaa,親手爲我做了一個陀螺aaaa。這個不斷旋轉且做工精緻的陀螺引發了我的好奇心aaaaa。

                                                          我用父親的工具箱完成的第一個木工作品是槓秤——它是我人生中設計的第一個精準測量工具aaaa!此後便一發而不可收aaa,我相繼動手做出了飛機和輪船模型aaaaa,甚至還做出一個音箱aaaaa。就這樣aaaa,我的動手能力不斷提高aaaaa。隨着製作的項目越來越複雜aaaa,我對於科學技術的好奇心也越來越強烈aaaaa。

                                                          上中學時aaa,我又開始動手製作各種電子儀器aaa,先後做出了超外差收音機、遙控模型輪船aaa,並完成了一套音響aaaaa。我對實驗科學的興趣正是從這一個個電子儀器開始的aaaaa。從那時起aaaaa,我逐漸樹立了自己的人生理想——做一名科學家aaa。

                                                          在我的高中時期aaaaa,國家恢復了高考aaaaa,迴歸正常的北大附中充滿了濃厚而愉悅的學習氛圍aaa,除了學習課本上的知識和準備高考aaaaa,我們還擁有豐富多彩的課外活動aaaaa。我擔任班長aaa,是班上排球隊的主攻手aaaaa。我的同學許多是北大子弟aaaa,大家多才多藝aaa,愛好廣泛aaaa。記得當時我的同窗好友餘廉aaaa,以其精湛的文筆aaaa,編寫了一個展望未來的廣播劇aaaa,頗受同學們的歡迎aaaa。那時的我也開始對西方古典音樂產生興趣aaaaa,不僅沉醉於藝術帶給我的聽覺享受aaa,更癡迷於製造出更棒的音響aaa。

                                                          高中時我曾寫過一篇題爲《圓明園》的作文aaaaa。我以當時圓明園中的景色比喻在經歷文化大革命浩劫之後祖國百廢待興的狀況aaaa,憧憬改革開放爲我們的國家、爲我們年輕一代帶來的美好未來aaaa。基於其貼切的寓意和愛國情懷aaaaa,這篇作文被語文老師選爲範文在班上傳閱aaaaa。

                                                          1978年與北大附中同學們在圓明園

                                                          從學生時代開始aaaaa,不管是寫作aaaa,還是動手製作儀器aaaaa,我都喜歡自己找課題和選項目aaaa。課題和項目的意義越大aaaa,難度越大aaa,完成後就越能給我帶來喜悅感aaaa。還記得那時aaaaa,北大計算機所王選教授正在領導計算機漢字激光照排項目的研創aaa,彼時就讀北大附小的我與其他小朋友還曾一起幫助該項目一個一個字地人工輸入數字化的字型aaa。多年後當人們體驗到世界首創激光漢字照排技術取代鉛字排版的偉大時aaaa,曾作爲其中一名小小參與者而產生的自豪感使我更加肯定:要做就要做這樣的大事aaaaa!做有意義的課題成爲貫穿我之後科研生涯的習慣aaa。

                                                          在我的中學時代aaa,我的父母終於重新回到他們心愛的教學科研崗位aaaaa。記憶中父親潛心完成了他的《結構化學》教科書aaaa,並時常沉醉於科研突破的喜悅中aaaa,而母親則一心撲在教學上aaaaa,深受學生們的愛戴aaaaa。我耳濡目染aaa,也對教學和科研產生了濃厚的興趣aaa。高中畢業時aaa,我考上了北京大學aaa,被第一志願的化學系錄取aaaaa。

                                                          治學之地aaaaa,創新萌芽

                                                          1980年aaaa,我帶着兒時的夢想、美好的憧憬和對知識的渴望aaaaa,開啓了北大本科的學習和生活aaaa。

                                                          北京大學從五四運動起一直秉承民主、科學的理念aaaa,弘揚愛國精神aaaaa。八十年代初的北大學子憂國憂民aaa,追求民主與進步aaaaa,各種思想流派在校園裏百花齊放aaa,“三角地”成爲那個年代北大學子心目中永恆的記憶aaaa。

                                                          北大更是治學之地aaaa,學術具有至高無上的地位aaaa。北大學子大都懷揣“科學救國”的理想aaa。我中學時代就立志成爲一名科學家aaaaa,進入北大這樣一片學術自由的沃土後aaaaa,便開始如飢似渴地吸收專業知識aaaaa。

                                                           

                                                          在北大求學時的謝曉亮

                                                          北大使我可以在知識的海洋裏盡情遨遊aaa。我主動旁聽了許多其他院系開設的我感興趣的課程aaa,如物理系的四大力學:經典力學、量子力學、統計力學、電動力學以及無線電系的電子學課aaaa,數學系的概率統計課等等aaaa。這些知識的積累使我受益匪淺aaaaa。

                                                          我的高中同窗好友餘廉和我一同考入北大化學系aaaaa。我們經常在課餘時間進行學術討論aaa,探索科學問題aaaa,彼此相互鼓勵aaa。他現在是威斯康星大學麥迪遜分校藥學院的教授aaaaa。

                                                          1984年本科畢業照與餘廉(右)在一起

                                                          大學的第一個暑假aaaa,自學計算機編程的我在北閣上機aaaaa。經過苦思冥想aaa,我發現了離子晶體的能量是一個無窮級數aaaa,需要大的計算量aaaaa,於是試着寫Fortran程序來計算晶體結構的能量aaaa。這個課題在現在看來也許微不足道aaaa,但對於當時學化學的我來說aaaaa,第一次能用計算機解決這樣一個“跨學科”問題aaaaa,我喜不自勝aaa,無比滿足aaaa。

                                                          北京大學南北閣

                                                          潛心專業之餘aaaaa,打排球是我喜愛的運動之一aaaaa。作爲一個排球迷aaaa,我喜歡的中國男排在我大二那年逆轉制勝aaaa,進軍世界盃預選賽aaa。深受鼓舞的北大學子喊出了“團結起來aaaa,振興中華”的口號aaa。之後幾年中國女排蟬聯世界盃、世界錦標賽和奧運會“五連冠”aaaaa,更加激勵了北大學子奮發圖強的愛國之情aaaaa。這些在北大就讀時的珍貴記憶一直都被我銘記在內心深處aaa。

                                                          位於北大校內的振興中華石碑

                                                          大四的時候aaaa,我有幸跟隨化學系蔡生民教授在化學南樓做畢業論文aaaa。蔡生民教授是一個實驗技術精湛的電化學家aaaa,他興趣廣泛aaaa,思維活躍aaa,精力充沛aaaa,講一口流利的英文aaaa,幽默感極強aaaaa。他的爲人和對我的學術指導對我以後的工作有很深的影響aaa。蔡老師善於用生動而形象的語言解釋複雜而抽象的概念aaa,我當時的論文題目是用計算機來控制光電化學反應aaaaa,其中用到鎖相放大器aaa,他對鎖相放大器原理的解釋aaaa,我仍記憶猶新aaaaa。在做畢業論文的過程中我開始意識到aaaa,在儀器設備上的創新往往可以帶來科學研究的突破aaaaa,而我獨立工作以後的科研經歷也證明了這一點aaa。

                                                          赴美留學時的謝曉亮與北大導師蔡生民(左)團聚

                                                          大學本科是積累專業知識的階段aaaa,而科研不是積累知識而是創造新知識aaaa,難就難在創新aaa。科研工作者最大的挑戰就是如何發展和保持創新能力aaa。我在北大的童年、少年和青年時期的經歷aaa,爲我以後的科研生涯孕育了創新的萌芽aaa,使得科研成爲我畢生追求的目標aaa。

                                                          本科畢業後我在北大做了一年碩士研究生aaaa。當時國內的科研水平與世界先進水平畢竟有很大差距aaaa,我打算出國深造aaaa。

                                                          我們比父輩們幸運得多aaaaa,改革開放使我和許多同學得以出國留學aaaaa。畢業那年aaaa,北大學子在國慶35週年天安門遊行時打出了“小平您好”的橫幅aaaa,那是我們發自內心的呼喊aaaa。

                                                          學術追求aaaaa,濟世理想

                                                          1985 年aaaaa,23歲的我第一次離開北大aaaaa,飛抵美國aaa,開始了我人生的另一段旅程aaa。我來到了加州大學聖地亞哥分校攻讀博士學位aaaa,師從約翰·西蒙(John Simon)教授aaaaa,學習化學動力學aaaaa,用超短的皮秒(10-12 秒)激光脈衝研究超快化學反應aaaaa。在西蒙的大力支持下aaaaa,我成功地實現了用快速圓二色性光譜檢測生物大分子結構變化的設想[1]aaaaa,並以之作爲我的博士論文aaaa。發明這項技術時我就用到了蔡生民教授之前講解的鎖相放大器aaaa。

                                                           1990年與父親在加州大學聖地亞哥分校博士畢業典禮

                                                          隨後我在芝加哥大學著名物理化學教授格雷厄姆·弗萊明(Graham Fleming)的實驗室做了短暫的博士後aaaa。在那裏aaaaa,我初步明確了自己獨立工作後的一個全新的研究方向——室溫下單分子的熒光檢測和成像aaaaa。

                                                          1992年aaaaa,我作爲第一位來自中國大陸的科學家加入美國太平洋西北國家實驗室(PNNL)aaa,並組建了自己的獨立實驗小組aaaaa,很快就實現了室溫下單分子的熒光成像aaa。PNNL所在的華盛頓州在冷戰期間受到原子彈核廢料和化學試劑的嚴重污染aaa,美國能源部擬在PNNL興建一個耗資2.5億美元的“環境分子科學實驗室”aaaaa,希望從基礎研究入手解決環境問題aaaa。

                                                          在太平洋西北國家實驗室留影

                                                          1998年aaa,藉助PNNL的良好條件和我實驗室在熒光顯微技術上的積累aaaaa,我的博士後路洪(北大化學系本科畢業)與我在《科學》雜誌上首次報道了用熒光顯微鏡實時觀測到單個酶分子(生物催化劑)不斷循環生化反應的動態過程[2]aaaa。這是一個具有突破性的工作——單分子的化學反應的發生是隨機的aaa,即化學反應發生所需的等待時間是隨機分佈的aaaa,而不像傳統實驗中大量分子的反應那樣可被推測aaaaa。而細胞中許多生物大分子aaaaa,比如DNAaaaa,都以單分子的形式存在aaa,因此實時觀察到單分子化學反應爲生物學研究提供了全新的重要方法aaaa。

                                                          1998年在PNNL獲得的膽固醇氧化酶(左上)的單分子們的熒光成像(右上)和其中某個酶分子的隨機酶循環反應的實時觀測

                                                          同時我實驗室還發明瞭一個無需熒光標記的拉曼光譜生物成像技術[3]aaaaa。1928年印度科學家拉曼發現了以他名字命名的分子非彈性光散射現象aaaaa,因此獲得諾貝爾物理學獎aaaa。拉曼光譜可以測量分子的振動頻率aaaaa,然而拉曼散射信號極弱aaaaa,需要很長的測量時間aaa。後來激光和非線性光學的發展使得拉曼信號大幅增強aaa,但技術上的困難限制了拉曼光譜在生物影像上的應用aaaa。我們的新方法使快速非線性拉曼生物成像成爲現實aaaaa。

                                                          細胞的拉曼光譜顯示其中不同分子(水aaaa,脂肪aaaaa,蛋白質aaa,DNA)各自特徵的化學鍵振動頻率aaaa。但傳統拉曼光譜弱信號aaaa,需要長時間收集(>0.1秒每個點aaa,600x600 點成像需要 >10小時)aaa。謝曉亮的發明最終實現了拉曼視頻成像aaaaa。

                                                          這兩項工作成爲我實驗室迄今爲止被引用次數最多的論文aaaa。一步步拾級而上aaaaa,1998年aaaaa,我被哈佛大學化學與化學生物系聘爲終身教授aaaaa。

                                                          哈佛大學的韋德納圖書館旁邊有一個來自中國的精美石雕贔屓aaaa,一個揹着石碑的石獸aaa。它是1936年哈佛三百年校慶時aaaa,由時任北大文學院院長的胡適與其他哈佛的中國校友捐贈而來[4]aaaaa。碑文寫到:“我國爲東方文化古國aaaaa,近30年來aaaaa,就學於哈佛aaa,學成歸國服務國家社會者aaa,先後達幾千人aaaa,可雲極盛aaa。”

                                                          哈佛校園裏來自北大的石碑[4]

                                                          有趣的是當初招聘我到哈佛的化學與化學生物系主任吉姆·安德森(Jim Anderson)的父親保羅·A·安德森(Paul A. Anderson)曾於1925年被司徒雷登任命爲燕京大學第一屆物理系主任aaa,在燕園生活和工作了數年[5]aaaaa。

                                                          哈佛大學化學與化學生物系人才濟濟aaa,許多教授都是各自領域的頂級專家aaaaa,更有四位諾貝爾獎得主在此工作aaaa。著名華人科學家莊小威後來也加入哈佛化學與化學生物系aaaa,我們成了好朋友aaaaa。2013年aaaaa,吉姆、莊小威和我一起參加了北京大學物理學院百年慶祝活動aaaa。

                                                           

                                                          2013年與吉姆·安德森和莊小威參加北大物理學院百年慶祝活動

                                                          初到哈佛aaaa,我預感到單分子技術將會在生物學中有重要應用aaaa。雖然我在北大打下了很好的數理化基礎aaa,那時卻還沒學過分子生物學aaa,所以我決定從頭學習這門學科aaaa。於是aaa,我與我實驗室的學生一起旁聽生物系的分子生物學課程aaaaa。瑞馳·羅思科(Rich Losick)教授用虛擬的動畫片來講解RNA聚合酶以及核糖體等生物大分子的工作機理aaaaa。在聆聽教授生動的講解時aaaaa,我的腦海裏已經在思考aaaaa,如何通過實驗直接觀察到這些生物大分子進行基因表達的過程aaaaa?這就需要在一個活細胞裏面觀察單個DNA分子的行爲——一個細胞裏基因的拷貝數是一或二aaaa。

                                                          DNA以單分子的形式存在於細胞中aaa,基因表達按照分子生物學中心法則進行

                                                          2006年aaaa,通過三年的努力aaaa,我的兩篇分子生物學方向的“處女作”在《科學》和《自然》雜誌上同時發表aaaa。文章首次報道了活體細菌細胞中蛋白質分子一個一個隨機產生的實時觀察aaaaa,數據與我們的理論相吻合aaaa,定量描述了分子生物學的中心法則[6,7]aaaa。文章產生了很大的學術影響aaaaa,羅思科教授甚至開始在課堂上用我們實驗的錄像來講解基因表達aaa。這一工作使我進一步認識到學科交叉的重要性:新的物理和化學方法往往可以給生物學帶來新的視角和新的發現aaaa,而對生命過程本質的瞭解非常需要定量實驗和理論分析aaaaa。

                                                          在不斷分裂的大腸桿菌細胞中實時觀測基因表達--每個黃色亮點標誌着單個熒光蛋白分子的生成[6]

                                                          兩篇文章發表後一週aaaaa,蓋茨基金會打電話邀請我申請資金aaaa,希望用我們的新技術來研究一小部分肺結核的細菌細胞產生抗藥性的原因——那時肺結核每年可奪去數以百萬計的非洲兒童的生命aaaaa。來年比爾·蓋茨(Bill Gates) 作爲“最成功的輟學者”被授予哈佛的榮譽博士學位aaaa,他在畢業典禮上的致辭非常感人aaaa。後來他來我實驗室交流aaaaa,我感到他對相關分子生物學的理解頗深——想必與我一樣也自學補過課aaaaa,而令我沒想到的是他竟然也熟悉我們實驗時用的超快激光aaaaa。雖然我們至今還沒有解決那個抗藥性的科學問題aaa,但這個蓋茨基金會的項目卻爲我帶來了新的思考:能不能用我們基礎研究的成果來造福社會aaa?

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                                                          2010年aaa,比爾·蓋茨(右)到訪謝曉亮哈佛實驗室aaa,圖爲兩人在討論科學問題

                                                          科學研究需要好奇心和靈感aaaaa,更需要不斷的積累aaaaa。而科研項目的選擇至關重要——科研難就難在選擇做什麼和選擇不做什麼aaa。能在別人之前做出好的選擇不容易aaa,特別是需要足夠的資金和優秀的團隊來完成時aaaaa,往往很困難而且有風險aaa。我認爲不管是基礎研究aaaa,還是技術開發aaaaa,一個科研領導者的最大挑戰就是選擇和組織完成真正意義重大的科研項目aaaaa。然而很多人往往不是在最初選題時下功夫aaa,卻大力吹噓一些實際意義並不大的研究結果aaa。

                                                          我們的第一個科研成果轉化是把我們發明的無熒光標記非線性拉曼成像技術[3aaaaa,8]應用在腦外科腫瘤切除手術中區分腫瘤邊緣[9]aaaa。核磁成像可以看到大腦何處有腫瘤aaaa,但空間分辨率不足以看到細胞aaa。腦外科醫生手術中需要利用更高分辨率的光學顯微鏡aaa,傳統的技術是冷凍、切片aaaaa,用兩種染料H&E染色後光學成像aaa,過程繁瑣aaaa。而我們的快速拉曼光學成像技術看細胞無需標記aaa,可以大幅度加快手術中腫瘤邊緣的鑑別aaaaa,現在已經被產品化並試用於腦外科醫生們的手術中aaa。

                                                          核磁成像(左)能看到大腦中的腫瘤aaa,但空間分辨率不足以區分腫瘤邊界aaa。傳統光學成像需要複雜的染色aaaaa,否則不能看到單個細胞(右):而利用無標記拉曼成像(中)腦外科醫生可以區分腫瘤(藍aaa,蛋白質分子爲主)和正常腦組織(綠aaa,脂肪分子爲主)

                                                          與此同時aaa,正在發生的新一代測序儀的革命使得DNA測序的費用大幅下降aaaaa,預示着個體化醫療的來臨aaaa。我意識到做這樣的工作才真正有意義aaaa,又恰好能用到我們的長處aaaaa。於是我的實驗室開始轉型aaaa,從事單細胞基因組的研究aaa,並於2011年研製出一種新型DNA測序儀[10]aaaaa。

                                                          談到轉型aaaa,任何一個新的研究領域興旺之後會飽和甚至過時aaaa,轉型往往是一個科研領導者科研生涯中必需的aaaa。實驗物理化學家所需要的儀器上的投資很大aaa,我曾擔心轉型難aaaa。我很幸運能兩次得到美國NIH先鋒獎的資助aaa,該獎大力支持高風險高回報的課題aaaaa,使我渡過轉型期相當長時間的逆境aaaaa。

                                                          2012年aaa,我們發明了一種叫MALBAC的單細胞DNA擴增技術aaaaa,能爲單個人體細胞進行DNA測序[11]aaaa。

                                                          在一個人體細胞的細胞核裏有46條染色體aaaaa,46條DNA分子aaaaa,其中23條來自於父親aaa,23條來自於母親aaaaa。DNA有四種鹼基A、T、C、Gaaaa,A與T配對aaa,C與G配對aaaaa。一個人體細胞共有60億個鹼基對aaaa。這些鹼基ATCG排列的序列決定了遺傳信息aaaa,也就是基因組aaa,人與人相比絕大部分鹼基序列都是相同的aaaa,只有千分之一的鹼基對是不同的aaaa。鹼基序列的突變會導致遺傳疾病或癌症aaaa。2001年人類基因組計劃的完成是人類歷史上的一個里程碑aaaaa。當時測的基因組是幾個人的綜合aaa,而不是一個人的aaa。

                                                          單細胞DNA擴增後測序aaaa,可以得到人的46條染色體的DNA序列

                                                          不但每個人的基因組不一樣aaa,每個細胞的基因組也都不一樣aaaaa,因爲基因組會隨時間發生突變aaaaa。但以前的技術不夠靈敏和精準aaaaa,無法讓我們看到單細胞間的區別aaa。MALBAC技術可以均勻地放大單個人體細胞的全基因組——60億個鹼基對中即使有一個突變都能被檢測到aaaaa。因爲很多情況下aaa,比如受精卵和血液中的循環腫瘤細胞aaaaa,只有很少幾個細胞存在aaaaa,因此MALBAC技術在基礎研究和臨牀醫學中均有重要的應用aaaa。

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                                                          五十歲生日時與當時和以前的謝組組員及部分BIOPIC同事在哈佛團聚

                                                          我在哈佛最大的享受是與學生和博士後們夜以繼日aaa,同甘共苦的創新過程aaaaa。他們中不少人比我幸運——在研究生和博士後期間就能做出許多重要的科研工作aaaaa。我很欣慰他們現在已在世界上四十多所大學任教aaaa,很多人已經成爲各自領域的專家或領軍人物aaa,比如堪薩斯大學的Bob Dunn、蘇黎世聯邦理工學院的Lukas Novotny、康斯坦茨大學的Andreas Zumbusch、鮑林格林州立大學的路洪、加州大學爾灣分校的Eric Potma、臥龍崗大學的 Antoine van Oijen、普林斯頓大學的楊皓、波士頓大學的程繼新、康奈爾大學的陳鵬、加州理工學院的蔡龍、魏茲曼科學研究所的Nir Friedman、約翰霍普金斯大學的肖傑、康涅狄格大學的俞季、烏普薩拉大學的Johan Elf、中國科技大學的張國慶、哥倫比亞大學的閔瑋和 Peter Sims、哈佛醫學院的Conor Evans、斯坦福大學的Will Greenleaf、貝勒醫學院的鐘誠航、麻省理工學院的 Paul Blainey 和李勁葦、奧勒岡健康科學大學的南小林、華盛頓大學的傅丹、復旦大學的季敏標、清華大學的孔令傑、紐約州立大學的魯法珂等等aaaa。

                                                          同時也涌現出把我們實驗室的技術發明轉化成產業的人才aaaaa,比如MALBAC的發明人之一——陸思嘉獲得博士學位後回國創業aaa,將MALBAC技術用於在試管嬰兒中避免遺傳疾病aaaa;非線性拉曼成像發明人之一——Chris Freudiger畢業後將該技術產品化並促成了在腦外科手術中的應用aaaaa。

                                                          2009年aaaaa,哈佛任命我爲Mallinckrodt化學和化學生物學講席教授aaa。然而aaaaa,迴歸的種子早已在我心中萌芽aaaaa。

                                                          懷北大情aaaa,圓中國夢

                                                          今年是中國改革開放四十週年aaa。赴美后每次回國aaa,我都爲祖國翻天覆地的變化而震驚和感慨aaaa。感恩改革開放和我們所處的時代aaaaa,讓幸運的我們得以邂逅中國近現代以來最快的發展時期aaaa。2008年回國看奧運會aaaaa,我爲祖國健兒獲得最多金牌而振奮aaaa,但同時也感到奪取科學技術的金牌還任重道遠aaaaa。

                                                          2001年aaa,我被北大化學學院聘爲客座教授aaaa;2009年aaaaa,時任北大生命科學學院院長的饒毅教授也勸說我回北大工作aaaaa。同年aaaaa,北京大學聘我爲“長江學者”講座教授aaaaa。後來aaaa,我與海歸的蘇曉東和黃岩誼教授共同向母校提出了建設成立北京大學生物動態光學成像中心(Biodynamic Optical Imaging Center, BIOPIC)的提案aaa。這個提案得到了學校領導的大力支持aaaaa。2010年12月BIOPIC正式成立aaaaa。“BIOPIC”名字源於我之前在光學領域的單分子成像工作aaaa,旨在建立一個技術驅動型的生物醫學研究中心——生命科學的發展特別需要研究手段的突破和多學科的交叉集成aaaa。我們最近將更名爲“生物醫學前沿創新中心”(Biomedical Pioneering Innovation Center)aaa,仍稱BIOPICaaaa。

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                                                          2010年BIOPIC成立儀式

                                                          BIOPIC吸引了一批優秀的海外人才aaa,湯富酬教授就是中心從劍橋大學聘請回來的第一個年輕海歸學者aaaaa,現已成爲國內外引人注目的科研新秀aaaaa。張澤民教授則是從美國加盟的癌症專家aaaa,他是國家千人計劃學者aaaa。八年過去了aaa,中心的學者們已經發表了很多高質量的科學論文aaaa,從事生命科學領域世界前沿的研究aaaa,實現具有實際意義的醫學應用aaaa。過去幾年我一直往返於北大和哈佛之間aaaa,我在哈佛的團隊和北大的團隊緊密地合作aaaaa。幾年來aaa,BIOPIC逐漸在單細胞基因組學領域達到了國際領先水平aaaa。

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                                                          BIOPIC的測序平臺

                                                          我的北大團隊和北醫三院喬傑團隊、北大湯富酬團隊合作aaaa,利用MALBAC技術aaa,幫助那些攜帶單基因遺傳疾病基因的父母通過試管嬰兒的手段成功地擁有了健康的後代 [12]aaaaa。沒想到這項工作竟然讓我在北大圓了單分子科學造福社會的夢aaaa。

                                                          目前已知有六千多種單基因遺傳疾病aaa。在患者的一個體細胞裏aaa,同一個基因有兩個拷貝aaa,分別來自其父方和母方aaaa,而致病基因一般只是兩者之一aaaaa。作爲一個單分子的隨機事件aaaa,患者的致病基因有50%的機率傳給下一代aaaaa,這本來是“命”aaaaa!而我們的工作以精準戰勝隨機aaaaa,利用MALBAC篩選和移植無致病基因的受精卵aaa,避免了聽天由“命”aaaa。

                                                          與喬傑(左二)和湯富酬(右一)看望第一位MALBAC嬰兒

                                                          我至今仍然記得自己在2014年9月19日那天抱着第一例“MALBAC嬰兒”時內心的那份激動aaaa。這項工作已經成爲“精準醫學”的範例aaaa。截至目前aaa,國內MALBAC技術的應用已使幾百例“MALBAC嬰兒”成功避免了父母的單基因遺傳疾病aaaa。我很自豪我們在北大的工作可以真正推動醫學的進步aaaaa,能爲人類健康貢獻一份力量aaaaa。

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                                                          BIOPIC 2017年會合影

                                                          2016年aaa,在北京市政府支持下aaa,北京大學成立北京未來基因診斷高精尖創新中心(Beijing Advanced Innovation Center for Genomicsaaaa,ICG)aaaaa,希望繼續在基因組學相關領域做出更多世界領先的工作aaaa,造福百姓aaa。 

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                                                          2018年謝曉亮北京大學實驗小組合影

                                                          2018年畢業季到來aaa,這是我20年來最後一次作爲哈佛教授就座畢業典禮的主席臺aaaaa,很高興這也是我的長子哈佛本科畢業的畢業典禮aaaa。我還參加了兩個女兒的高中畢業典禮aaaa,她們也都要上大學了aaa。很欣慰孩子們已經長大成人aaaaa,這樣我可以安心回北大繼續我的科學研究事業aaa。

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                                                          謝曉亮與長子近影

                                                          動筆撰文之際aaaaa,正值今年未名湖冰場又開放之時aaaa,讓我回想起在學生時代aaaaa,寒冬之日aaa,同學們爭先恐後在未名湖上滑冰的情景aaaaa。而自己在未名湖冰面上縱情馳騁時的喜悅aaaaa,至今難忘:從童年、大學、直到現在aaa,滑冰和滑雪是我最喜愛的運動——北大亦賦予了我相伴終生的愛好aaaaa!如今aaaa,看着新一代的學子馳騁於冰場之上aaa,我又不禁回想起那青春的八十年代——每個時代北大青年的樣子aaa,亦是北大的樣子aaa!

                                                          作者簡介

                                                          謝曉亮:生物物理化學家aaaa,美國國家科學院院士、美國國家醫學院院士、美國藝術與科學院院士、中國科學院外籍院士aaaaa。1962年生於北京aaaaa,1984年本科畢業於北京大學化學系aaa,1990年在美國加州大學聖地亞哥分校獲博士學位aaaaa,在芝加哥大學完成博士後研究後到美國太平洋西北實驗室工作aaaa。1998年被哈佛大學聘爲化學和化學生物系終身教授aaa,2009-2018年任哈佛Mallinckrodt講席教授aaa。2010年起在北大任生物動態光學成像中心主任aaaa,2016年起任北京未來基因診斷高精尖創新中心主任aaaaa。2018年7月起任北京大學李兆基講席教授aaaaa。

                                                          文獻

                                                          1. Xie, X.; Simon, J. D. “Picosecond time resolved circulardichroism spectroscopy: experimental details and applications,”Rev SciInstrum 60, 2614-2627 (1989).

                                                          2. Lu, H. Peter; Xun, L.; Xie, X. Sunney "SingleMolecule Enzymatic Dynamics," Science 282, 1877 (1998).

                                                          3.Zumbusch, A.; Holtom, G. R.; Xie, X. Sunney. "

                                                          Vibrational Microscopy Using Coherent Anti-Stokes Raman Scattering," Phys. Rev. Lett. 82, 4142 (1999).

                                                          4.https://harvardmagazine.com/2012/11/studying-the-stele

                                                          5.潘永祥aaa,吳自勤aaa,範淑蘭aaaa,物理aaa,8aaaa,493-500(1993).

                                                          6. Yu, J.; Xiao, J.; Ren, X.; Lao, K.; Xie, X. Sunney. ; "

                                                          Probing Gene Expression in Live Cells, One Protein Molecule at a Time," Science, 311, 1600-1603 (2006).

                                                          7. Cai, L.; Friedman, N.; Xie, X. "

                                                          Stochastic protein expression in individual cells at the single molecule level," Nature, 440, 358-362 (2006).

                                                          8. Freudiger, C. W.; Min, W.; Saar, B. G.; Lu, S.; Holtom, G. R.; He, C., Tsai, J. C.; Kang, J.; Xie, X. Sunney "Label-Free Biomedical Imaging with High Sensitivity by Stimulated Raman Scattering Microscopy" Science, 322, 1857-1861 (2008).

                                                          9. Ji, M.; Lewis, S.; Camelo-Piragua, S.; Ramkissoon, S. H.; Snuderl, M.; Venneti, S.; Fisher-Hubbard, A.; Garrard, M.; Fu, D.; Wang, A. C.; Heth, J. A.; Maher, C. O.; Sanai, N.; Johnson, T. D.; Freudiger, C. W; Sagher, O.; Xie, X and Orringer, D. A."

                                                          Detection of human brain tumor infiltration with quantitative stimulated Raman scattering microscopy," Sci Transl Med 7(309), 309ra163, DOI:10.1126/scitranslmed.aab0195 (2015).

                                                          10. Sims, P. A.; Greenleaf, W. J.; Duan, H.; Xie, X. Sunney. "

                                                          Fluorogenic DNA Sequencing in PDMS Microreactors," Nat Methods 8, 575-580 (2011).

                                                          11. Zong, C.; Lu, S.; Chapman, Alec R.; Xie, X. "

                                                          Genome-Wide Detection of Single-Nucleotide and Copy-Number Variations of a Single Human Cell," Science 338, 1622-1626 (2012)

                                                          12. Yan, L.; Huang, L.; Xu, L.; Huang, J.; Ma, F.; Zhu, X.; Tang, Y.; Liu, M.; Lian, Y.; Liu, P.; Li, R.; Lu, S.; Tang, F.; Qiao, J.; Xie, X. Sunney."

                                                          Live births after simultaneous avoidance of monogenic diseases and chromosome abnormality by next-generation sequencing with linkage analyses," Proc Natl Acad Sci USA, 112, 15964-15969, (2015).

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