美国科学院院士庄小威教授加盟北京大学生物动

题目:照亮生命过程——单分子研究、无标记成像和单细胞测序

谢晓亮做客水木清华生命科学讲座讲述单分子水平上的生命


清华新闻网12月22日电 12月10日,清华大学生命科学联合中心承办的第35期水木清华生命科学讲座在清华大学举行。美国科学院院士、哈佛大学终身教授谢晓亮为广大师生做了一场题为“单分子水平上的生命:从单分子生物物理化学到单分子基因组学”的学术报告,他回顾并展望了他在单分子基因组学上的基础研究和生物医学应用的探索之路。报告会由清华大学副校长施一公教授主持。

谢晓亮首先介绍了随着单分子成像技术在美国兴起,他们开始了单分子酶学的研究,利用每一次荧光的“亮/灭”对应着一个酶分子催化状态的循环,使他们第一次实时观测到了单个酶分子的化学反应,这个工作实现了对单分子的生物化学反应的实时观察。

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图为谢教授做学术报告。

谢晓亮说,通过单分子技术对单个活细胞的基因表达进行详细的研究,主要着眼于DNA转录起始和终止的机理,使分子生物学的中心法则得到了定量描述。他同时介绍了细胞的表型转换可以被证明是由于单个蛋白质分子从DNA的单链上随机脱落下来造成的,由此他认为单分子的小概率事件可以导致非常重要的生物学结果。

接下来,谢晓亮着重讲述了单分子研究应用于个体化医疗的进展。他指出有研究表明,同卵双胞胎的基因组实际上是不一样的,虽然基因的遗传普遍遵循孟德尔定律,但在这个过程中会有随机性变化即点突变和基因拷贝数变异的产生,这些变异导致了某些疑难疾病的产生,找到这些变异的产生也就为疾病的诊疗打开了窗口。随着新一代测序仪的发展,个体化医疗也因此成为可能,通过个人的基因组测序,将为预防、检测和治疗疾病提供个体化的解决方案。

谢晓亮指出,他们在2012年发明的新的单细胞扩增方法——“多重退火环状循环扩增法”。这个技术的最大优势是线性扩增,而不是指数扩增,不针对DNA拷贝再做拷贝,只拷贝原始DNA。由此能更准确地检测点突变和拷贝数变异,将覆盖率大大提高到了93%。在与BIOPIC的汤富酬教授团队和北京大学第三医院院长、辅助生殖医学专家乔杰研究组的合作下,2014年下半年,两对携带遗传疾病致病基因的夫妇在利用MALBAC技术进行辅助生殖筛选的帮助下成功生下了健康的婴儿。此外,他们还将MALBAC技术应用于探索针对肿瘤细胞的个体化诊断和治疗。

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图为讲座现场认真做笔记的同学。

最后,谢晓亮指出,单分子手段能够在单个分子的层面上检测、理解并改善生命过程。讲座结束后,广大师生对谢教授的精彩报告给予了热烈的掌声,师生们纷纷表示受益匪浅。

人物简介:

谢晓亮教授1984年本科毕业于北京大学化学学院,1990年在美国加州大学圣地亚哥分校获博士学位,他是国际著名物理化学家和生物物理学家,改革开放后中国大陆赴美学者中受聘哈佛大学终身教授的第一人。作为单分子生物物理化学和相干拉曼散射显微成像技术的开拓者,他在相关新兴交叉学科做出了创造性贡献,培养了大批人才。谢晓亮教授不仅是生物物理基础科学研究的国际领军人物,近年来他将单分子技术应用于医学问题,并且积极发展了生物医学成像技术和新型高通量基因组测序技术。2010年以来谢晓亮教授兼任北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)主任,往返中美之间致力于生命科学和医学研究与科研成果的产业化。谢晓亮教授是大陆留美化学领域科学家入选美国科学院的第一位院士,并多次获得国际化学,光学及生物研究奖, 其中包括2015年的阿尔伯尼生物医学奖。

供稿:生命科学学院 编辑:文 杰

    美国科学院院士庄小威教授近日宣布加盟北京大学生物动态光学成像中心(Biodynamic Optical Imaging Center, BIOPIC)。

报告人: 谢晓亮 (Sunney X. Xie)

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北京大学长江讲座教授

庄小威教授现任美国哈佛大学化学与化学生物学系教授、物理系教授,霍华德-休斯医学研究所研究员。庄小威教授是国际著名生物物理学家,她的实验室发展并应用先进光学显微成像技术研究生物系统。庄小威教授是超高分辨率荧光显微镜STORM技术的发明人,对超分辨光学显微技术的发展作出了创造性的巨大贡献。STORM技术打破了光学衍射极限的限制,达到纳米尺度的荧光成像分辨率,从而为在亚细胞结构上进行重要发现提供了新的工具,为生命科学和医学的深入研究与应用提供了重要手段。同时,她的实验室还发展和应用了单分子技术来研究蛋白和核酸之间的相互作用以及蛋白核酸复合物的功能。

哈佛大学化学与化学生物学系讲席 教授

庄小威教授1972年出生于中国江苏,1991年本科毕业于中国科技大学,1996年获得美国加州大学伯克利分校物理博士学位,1997-2001年在斯坦福大学生物物理专业从事博士后研究工作。2001年成为哈佛大学化学与化学生物学系、物理系助理教授, 并先后于2005和2006年晋升为副教授和正教授,2005年当选霍华德-休斯医学研究所研究员。基于她的杰出贡献,庄小威教授获得许多重要奖项,其中包括麦克阿瑟天才奖, Sloan Fellowship, Coblentz Award, American Chemical Society Pure Chemistry Award, American Physical Society Max Delbruck Prize in Biological Physics, and Raymond & Beverly Sackler International Prize in Biophysics, 等等。庄小威教授是美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士、科学促进会会士和美国物理学会会士,并担任多个国际著名科学期刊的编委,包括Cell, eLife, Annual Review of Biophysics, Chemical Physics letters, and Optical Nanoscopy。

美国科学院院士

庄小威实验室的主要研究工作为单分子生物学及生物成像技术,以及发展和使用超高分辨生物成像技术研究体外及活细胞中生物分子的行为及其分子组装过程。目前的研究主要包括两个领域:(1)发展超高分辨率光学显微镜,从而在纳米量级分辨率上对细胞和组织成像,将其应用于细胞生物学、神经生物学和微生物学领域;(2)使用单分子荧光显微镜成像技术研究生物分子的功能,尤其关注于蛋白和核酸的相互作用机理。

时间:2011年12月15日(周四)下午2:00-4:00

庄小威教授将充分利用BIOPIC优越的实验条件,与各个研究组开展广泛的合作,并共同指导研究生和博士后。

地点:北京大学医学部逸夫楼209报告厅

BIOPIC成立于2010年,是挂靠北京大学生命科学学院下的一个跨学科合作实体研究中心。此次加盟BIOPIC,是庄小威教授首次在国内开展实质性兼职工作。而在此之前,已经在国内有多年兼职经历、今年刚刚当选为美国国家科学院院士的邓兴旺教授已明确表示,将于明年9月前全职到北大生命科学学院工作。

报告人简介

迄今当选美国院士的十位大陆背景学者,已有四位在北京大学兼职,包括北大社会调查中心的谢宇教授,生命科学学院的邓兴旺教授、谢晓亮教授以及庄小威教授。

谢晓亮,1984年于北京大学化学系本科毕业,1990年在加州大学圣地亚哥分校(UCSD)化学系获博士学位,1990-1992年在芝加哥大学 从事 博士后研究,1992-1999年任美国太平洋西北国家实验室资深科学家,1999年后,在哈佛大学任教至今。 谢晓亮教授是世界知名的生物物理化学家,现任哈佛大学化学与化学生物学系教授(Mallinckrodt Professor of Chemistry),北京大学生命科学学院长江讲座教授和化学与分子工程学院客座教授,北京大学生物动态光学成像中心主任。

谢晓亮教授是单分子生物物理化学和相干拉曼散射显微成像的开拓者之一,是这些新兴交叉领域的科学与技术、实验与理论工作的集大成者。可以说,他建立了此领域的科学标准。基于极强的技术创新, 谢教授的工作对于我们深入理解酶动力学及活细胞中的基因调控奠定了基础。 谢教授对离体实验及活细胞内生物系统在单分子水平的动力学研究具有重大贡献,他是这个领域快速发展的主要推动力之一。他的工作不仅技术创新性强,并且产生了真正的科学创新成果,给生物学研究开辟了崭新的途径。谢晓亮研究组的工作大幅发展改良了单分子荧光显微技术,特别是在相干拉曼显微成像技术(CARS、SRS等)的发展及在生命科学中的应用方面做出了开创性的巨大贡献。

谢晓亮教授在国内外享有盛誉,2008年当选为美国科学与艺术院院士并获得德国雷宾赫应用激光技术奖,2009年获得美国能源部劳伦斯化学奖。 谢晓亮教授还是美国物理学会Fellow,美国生物物理学会Fellow,美国科学促进会Fellow,中国科学院爱因斯坦讲座教授,中国化学会荣誉会士等。2011年 谢晓亮教授当选美国科学院院士。

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