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谢晓亮教授做客水木清华生命科学讲座系列,讲述单分子水平上的生命

 

  12月10日,生命科学联合中心承办的第35期“水木清华生命科学讲座系列”在清华大学医学科学楼B323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。报告会由生命科学联合中心施一公教授主持。

  谢教授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。

 

 

图为谢教授做学术报告

 

  谢教授介绍了他们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,谢教授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(SNV)和基因拷贝数变异(CNV)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。

  谢教授指出,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”(MALBAC)。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。

 

图为讲座现场认真做笔记的同学

 

  最后,谢教授指出,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(1999年)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 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。

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