保罗 · 伯格是著名的生物化学家,诺贝尔化学奖获得者,重组DNA技术的发明者。
保罗 · 伯格(Paul Berg)是首位将一个物种的DNA整合至另一个物种的遗传物质研究者。他发明了现代生物学中最强大的工具之一,这一工具是价值数千亿美元的生物技术产业的基础,并助力开发出众多适用于人类疾病的治疗方法。1980年,伯格荣获诺贝尔化学奖。此外,他还消除了人们对“重组”研究可能存在的风险的担忧,引导人们就负责任地使用该技术达成共识。2023年2月15日,伯格与世长辞,享年96岁。
伯格在纽约市长大并接受教育,曾就读于布鲁克林亚伯拉罕 · 林肯高中。后来,伯格进入宾夕法尼亚州立大学攻读生物化学,其本科教育曾因第二次世界大战爆发而中断。1948年,伯格在现在的凯斯西储大学继续学习生物化学,而后前往哥本哈根大学从事博士后研究,师从生物化学家赫尔曼 · 卡尔卡(Herman Kalckar)。之后,他进入华盛顿大学微生物系,与诺贝尔奖得主、生物化学家阿瑟 · 科恩伯格(Arthur Kornberg)共事。在那里,他发现了一种新的中间分子在脂肪酸代谢中的作用,并因此受到国际关注。在获得教职后,他又在大肠杆菌的提取物中发现了首次由其他人在无细胞肝脏提取物中分离出来的转运RNA,并证明氨基酸在连接到转运RNA以组装成蛋白质之前就被激活。
1959年,伯格与科恩伯格一起转到斯坦福大学。由于对进一步探索基因功能产生了兴趣,他利用一年的休假时间,在索尔克研究所与病毒学家、癌症生物学家雷纳托 · 杜尔贝科(Renato Dulbecco)一起开展研究。伯格也因此重新调整了自己在斯坦福大学的实验室工作,转而研究作为多瘤病毒宿主的动物细胞,如潜在的致癌DNA病毒SV40。他希望研发出来的技术有助于自己研究病毒基因在大肠杆菌等原核生物中的表达,以及原核生物基因在动物细胞中的表达。
为了实现这一目标,他采用了一种费力而棘手的策略——重组DNA,以培育出包含来自一个以上物种的DNA分子。这需要先用酶剪断SV40病毒的环状基因组,并从大肠杆菌的DNA中剪出一个包含三个基因的片段,然后对两个分子的自由端进行剪辑,使它们重新结合成一个DNA环。
这一创见旨在将修改后的SV40作为病毒载体,携带“外来”遗传物质进入动物细胞。但就在他开始实验后不久,人们担心将SV40基因植入大肠杆菌和其他常见的人类肠道细菌会增加人类罹患癌症的风险。
关于伯格开展DNA重组研究的消息甚嚣尘上,人们开始担心会出现理论上的灾难性场景,如可能意外地产生类似弗兰肯斯坦的怪物,甚至干扰自然进化进程。为此,伯格及其同事在阿西洛马召开了两次会议。第一次会议于1973年举行。会后,伯格在《自然》等数家刊物上刊发了《伯格来信》,要求科学界人士暂停涉及重组DNA的实验。第二次会议具有重大历史意义,于1975年举行。会上,科学家们就重组DNA技术的利弊进行了辩论。与会者同意自愿暂停研究,直到颁布新的技术安全使用准则。
1976年,美国国立卫生研究院首次发布了关于这一问题的指导方针。由此,全面禁止DNA重组研究的现实威胁得以避免,并开启了基因组测序和编辑的大门,使基础研究、临床医学、药物发现以及生物技术的其他应用取得长足进步。
伯格继续将重组DNA技术部署到临床应用,并投入大量时间确保其使用安全性。1980年,他与科恩伯格以及美国遗传学家查尔斯 · 亚诺夫斯基(Charles Yanofsky)创办了DNAX细胞和分子生物学研究所。1985年,斯坦福大学多学科贝克曼分子和遗传医学中心成立,伯格成为首任主任。
20世纪与21世纪之交,伯格宣布停止研究工作,但仍然为其所在的部门和大学提供咨询,并担任生物技术公司的顾问。伯格是早期分子生物学和分子遗传学领域的巨人,值得学术界永远铭记。
资料来源 Nature