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华人之光!盘点医疗领域的美国国家科学院华裔院士,及他们所引领的医疗技术革命

李艳瑜 2018-05-03 08:00

2018年5月1日,美国国家科学院在官网上公布了新一届美国科学院院士名单。基于在原创性研究方面的杰出贡献与持续成就,84名美国科学家以及21名外籍科学家当选新一届美国科学院院士。截至目前,美国国家科学院在职院士总数达到2382名,外籍院士为484名,其中,有190人获得诺贝尔奖。

 

在美国国家科学院140多年的历史中,每年4月底美国国家科学院都在华盛顿举行年会,并在会议最后一天公布本年度新当选的院士及外籍院士名单。这一机构在世界各国评选出在世界某个科学领域最杰出的代表、为人类科学事业作出了巨大贡献的科学家为科学院外籍院士,被看作是美国学术界最高荣誉之一。


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图片来源:美国国家科学院官方网站


在此番宣布的名单中,有6位著名的旅美华裔学者,涵括物理、生物与固体力学等领域,而在此前已有华罗庚、袁隆平等为人类做出过巨大贡献的科学家入选,与物理、生物领域,医疗领域的科学家也不在少数。动脉网(微信号:vcbeat)寻找近年来出现在美国国家科学院院士名单中的致力于医疗的华裔身影,看看他们在学术界引领着怎样的风潮。

 

2018年华裔NAS院士中医疗领域的科学家一览


美国科学院(以下简称NAS)成立于1863年,由当时的美国总统林肯授权创建,是一家由科学家和工程师组成的私立机构,致力于为美国联邦政府提供科学技术方面的咨询和建议。当选院士被认为是美国学术界最高荣誉之一。

 

近年来美国科学院每年新增选约72名院士和18名外籍院士。美国国家科学院已有20多名中国籍院士。

 

此次入选的6名华裔分别是:加州大学伯克利分校教授丹扬(Yang Dan),加州大学旧金山分校教授傅嫈惠(Ying-Hui Fu),布朗大学教授高华健(Huajian Gao),麻省理工大学教授文小刚(Xiao-Gang Wen),以及在刚刚过去的4月入选美国文理科学院院士的耶鲁大学教授林海帆(Haifan Lin)以及MIT 教授张锋(Feng Zhang)。

 

其中,涉及医疗领域的有4位科学家,他们分别在医疗领域做出了重要的贡献,其研究方向及研究内容详列如下:


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丹扬,加州大学伯克利分校 PaulLicht 特聘教授,霍华德休斯医学研究所研究员,主要从事神经及脑科学研究

 

丹扬本科毕业于北京大学物理系学习,随后在哥伦比亚大学攻读生物学博士学位,其主要研究内容为神经递质分泌以及突触可塑性的分子机制。

 

此后,在洛克菲勒大学以及哈佛医学院进行博士后研究,主要研究视觉系统的信息编码。

 

在学术成果方面,丹扬曾经获得阿尔弗雷德·P·斯隆研究奖学金(Alfred P. Sloan Research Fellowship),贝克曼青年研究者奖(Beckman Young Investigator Award)等奖项。


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傅嫈惠,生物学家,加州大学旧金山分校神经学系教授

 

傅嫈惠1980年毕业于国立中兴大学(台湾),取得食品科学学位;

1986年毕业于俄亥俄州立大学,获生物化学以及细胞生物学学位;

1989年在俄亥俄州立大学进行三年博士后研究之后,傅嫈惠转到贝勒医学(Baylor College of Medicine)院继续博士后研究,主要研究内容为人类基因组。

 

结束博士后研究之后,她曾在业界工作过四年,后返回学术界,担任犹他大学研究助理教授。

 

2002年,傅嫈惠在加州大学旧金山分校与合作者Louis Ptacek一同组建实验室,主要研究内容为:定位人类睡眠基因,揭示人类睡眠调节以及人体节律的分子机制,研究脱髓鞘疾病的小鼠模型以及对健康髓磷脂有帮助的miRNA进行分类。并于2009年,与团队一起发现了第一个调控睡眠时间的基因:DEC2。


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林海帆,耶鲁大学尤金·希金斯细胞生物学教授,耶鲁干细胞中心主任,美国文理学院院士

 

林海帆,1962年出生于浙江温州;

1982年获得复旦大学生物化学专业学士学位;

1990年获得康奈尔大学基因与发育学专业博士学位;

1990-1994年在美国卡内基研究所做博士后;

1994-2006年在美国杜克大学医学院先后任助理教授、终身副教授和教授。

2006年至今任耶鲁大学医学院细胞生物学系教授、遗传系教授、妇产科系教授、干细胞中心创始主任;2013年7月起兼任上海科技大学免疫化学研究所教授;

2014年3月起兼任上海科技大学生命科学与技术学院院长。

 

作为国际知名的干细胞生物学家,他利用果蝇生殖系干细胞、小鼠胚胎干细胞,生殖系干细胞,神经干细胞和水螅的干细胞为模型,主要研究干细胞的自我更新机制。此外,他还研究与干细胞恶性增殖相关的生殖细胞发育和肿瘤。

 

林海帆在证明干细胞不对称分裂,干细胞态位理论以及Argonuate/PIWI基因家族和它们在干细胞自我更新和生殖系发育中的基本功能方面做出了重要贡献。他发现了一种新奇的非编码小RNA——PIWI相互作用RNA(piRNA),被科学杂志评为2006年科学突破之一。

 

目前,干细胞中RNA介导的表观遗传编码及转录后调控也是林海帆实验室的主要研究内容。2018年4月18日,林海帆入选美国文理学院院士(一般来说,美国科学院、工程院、医学院、艺术暨自然科学学院被称为四大院,代表学术界的最高学术称号)。


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张锋,麻省理工学院Jamesand Patricia Poitras脑科学教授,大脑和认知科学系、生物工程系副教授,麻省理工-哈佛博德研究所核心成员,麦戈文脑研究所研究员,美国文理科学院院士

 

1981年10月,张锋生于中国石家庄市,十一岁时随父母移居到美国爱荷华州。

2004年,张锋在哈佛大学取得化学及物理学士。

2009年,在斯坦福大学取得化学及生物工程博士。

 

张锋主攻基因编辑领域,2013年,他研发的基因修饰技术CRISPR-Cas9的发展和应用,率先获得了美国专利,证实其可以用来编辑哺乳动物的DNA,敲除指定的基因。凭借这项成果,他也成为了诺贝尔奖的热门候选人。

 

2014年,他被《自然》杂志评选为2013年年度十大科学人物之一。

2017年,张锋晋升为美国麻省理工学院理学院终身教授。

2017年8月15日,张锋获阿尔伯尼生物医学奖,成为历史上第二名获得此奖项的华裔学者

 

因在基因组和光遗传学领域的重要贡献,张锋获得过多个奖项,其中包括Perl/UNC神经科学奖(2012年与Karl Deisseroth和Ed Boyden分享),NIH主任先驱奖(2012年),美国自然科学基金会Alan T. Waterman奖(2014年), 加拿大盖尔德纳国际奖(与Jennifer Doudna,Emmanuelle Charpentier,Phillppe Horvath和Rodophe Barrangou分享),2016年的唐奖(与Doudna和Charpentier分享)。

 

半个月前,张锋与林海帆一道入选了2018年美国文理科学院院士。

 

历年华裔美国科学院院士变迁


在20世纪80年代,华罗庚、袁隆平等科学家相继进入美国科学院院士名录,研究领域涉及物理学、生物学、古人类学、农业学等,在对历年的华裔NAS院士的统计中,我们筛选出了一份2011年-2018年的与医学相关的科学家的名单,共18人,从中发现了一些有趣的规律。


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 2011-2018年入选华裔NAS院士人数及涉及医疗的科学家人数(数据来源:引自公开数据,整理:动脉网)


据动脉网可搜集到的数据,从2011年到2018年,共有45名华裔院士,其中涉及医疗领域的18人。


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 涉及医疗领域的华裔NAS院士名单(数据来源:引自公开数据,整理:动脉网)


据公开数据显示,华裔科学家进入美国科学院院士大名单最早可追溯到1942年,生理学家林可胜因发现“肠抑胃素”而蜚声于国际医学界,主攻疼痛及止痛机制作了比较深入的研究。

 

首先从年龄、经历上来看,就可披露出的数据,当选院士的科学家的出生年集中在50年代-60年代,80年代从北大、西交大、复旦、中科大等知名大学毕业,有出国进修的经历,且在结束学业后,大多数科学家选择在哈佛大学、麻省理工学院、加州大学等国外名校任教或做研究。

 

在名单中,也出现了诸如脑科学家张锋这名唯一的“80后”院士,他在脑科学领域早已声名鹊起,且2018年华裔NAS院士名单出台后,对该名科学家的讨论极具热度。


在性别的分布上,科研并不是男性的“专利”,高技术壁垒并没有难倒女科学家们,在华裔NAS院士中,涉及医疗领域的院士男女比例各占50%。

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 涉及医疗领域的华裔NAS院士中的性别分布 (整理:动脉网)


在科学家们研究的所属领域,研究具有高技术壁垒的生物医学的科学家占绝大部分,比例达59%,其中,突出的成果又集中于基因组学、细胞学等领域。


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研究领域分布(数据来源:引自公开数据,整理:动脉网)


而在医学领域出现了数名在某一领域拥有“首位”研究成果的“第一人”,如世界上第一个细胞死亡基因的发现者袁均瑛教授,以及被誉为无创DNA产前检测的奠基人卢煜明教授等。

 

在医疗领域,华裔NAS院士的部分科研应用情况


在多项研究成果中,华裔NAS院士不仅频频在《CELL》、《Nature》等国际权威学术期刊上发出自己的声音,还将科研成果投入到与医疗相关的实际应用中,致力于攻克与疾病相关的难题。

 

科研需要创新,在不同的研究领域,我们选取了几位典型的院士,展示他们的研究成果,以期在众多科学家的科研成果中找到前沿的动态,以期探寻尖端技术的落地方向。

 

袁均瑛教授:细胞凋亡机制研究


现任教于哈佛大学医学院袁均瑛教授是2017年华裔NAS院士当选者中唯一出生于大陆的科学家,这也是她在2007年当选美国文理科学院院士后斩获的又一殊荣。袁钧瑛教授多年从事于细胞凋亡机制的研究,是世界细胞凋亡研究领域的开拓者之一,同时也是是世界上第一个细胞凋亡基因的发现者。


2005年袁钧瑛教授首次发现并定义了necropotosis这一细胞死亡模式并对其机制加以充分的阐述。

 

necropotosis是指由死亡受体配体启动、通过死亡受体介导的,在凋亡通路受到抑制的情况下发生的一类细胞坏死。当死亡受体配体TNF-α等与其相应的死亡受体结合后,死亡受体迅速活化并形成二聚体。之后受体交互作用蛋白RIP1和RIP3先后与死亡受体结合,形成复合物并磷酸化来调节下游信号通路,最终导致过量的氧自由基产生,使细胞崩解、发生坏死。


该发现为世界细胞凋亡研究领域奠定了研究基础,引发了世界上众多的实验室从不同的角度开始对细胞凋亡进行系统的研究,也为她当时的研究生导师Horvitz教授获得2002年的诺贝尔奖做出了重要贡献。

 

袁钧瑛教授的研究工作多次发表在《Science》、《Nature》、《Cell》等权威学术期刊上,共195篇,论文引用次数达6.7万次(近5年被引用2.5万次),是国际学术界公认的细胞死亡研究领域里的权威。

 

袁钧瑛教授在2015年做客水木清华生命科学讲座时曾提到,necropotosis对于炎症性病变、缺血性心脑血管病、神经退行性疾病等多种疾病和肿瘤耐药性的发生发展具有重要作用。

 

根据清华大学对本次讲座的官方报道,袁钧瑛教授实验室长期致力于开发并利用特定的小分子抑制剂对necropotosis机制进行充分的研究和阐述。目前已经开发到第四代的小分子化合物Nec-1通过作用于 RIP1和 RIP3的激酶部分可以很好地抑制激酶活性,阻断RIP1和RIP3的相互磷酸化,从而特异性阻断necropotosis的发生。因此,通过靶向调控RIPK1/3的激酶活性进行药物设计与开发可以为临床治疗急性和慢性疾病提供新的策略。

 

叶玉如教授:探究神经营养因子治疗神经性病患的可能性


叶玉如教授在2015年入选NAS华裔院士名单,其研究内容在于运用现代分子与细胞生物学方法,探讨神经营养因子与神经元发育之间的关系,以及它们用于治疗神经性病患的可能性。

 

她参与发现了NT3,NT4和NT7三个新的神经营养素,研究了它们的作用特点和部分作用机制发现CNTF受体为三元聚合物,其受体机制与白血病抑制因子有相同之处,并研究了CNTF的作用特点发现各神经营养素的作用可以相互协同。并阐明神经肌肉突触形成的调节机制,发现Cdk-5存在于神经肌肉接头,直接影响突触的形成及其功能发展。研究结果有助于阐明神经突触形成的机理及突触的功能,对了解由此衍生的学习及记忆的机理有很大帮助。

 

其成果在主要核心期刊上的130多篇学术论文被转载或引用9000多次,拥有12项专利。

 

援引自香港科技大学深圳研究院发布消息,2018年3月30日,由叶玉如教授带领的研究院孔雀团队(称谓由深圳引进高技术人才项目“孔雀计划”而来)在阿尔茨海默症研究领域取得突破性进展:针对中国的患病人群首次进行全基因组测序研究,发现了与疾病发生发展有密切关系的新风险基因位点,揭示了人体免疫系统失调与阿尔茨海默症病变的关系。

 

该项重要成果于2018年2月5日在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表,填补了国际上关于中国阿尔茨海默症人群全基因组数据的空白,对于阿尔茨海默症的早期诊断、生物标志物研究和药物开发具有重要意义。

 

就应用层面而言,《世界阿尔茨海默病报告2015》显示,全球每3秒钟就有1例AD患者被确诊,2050年,全球患有老年痴呆的人数将从目前的4600万人增加至1.315亿人。每年至少百亿级美元的市场等待开发,药企巨头们也在前赴后继的进入。

 

根据《第一财经》的数据显示,2002年以来,制药企业先后投入2000多亿美元用于阿兹海默症的新药研发,然而,在200多项临床研究中,成功上市的阿兹海默症药物仅有1个,药品研发失败率高达99.6%。

 

礼来神经科学治疗领域医学总监吴胜虎博士在接受《第一财经》采访时也曾表示:“全球任何一家公司如果能够研发出延缓AD进展的药物,将是一个‘超级重磅炸弹’。”在这样的背景之下,诸如叶玉如教授等科学家在神经性疾病解决方案中的探索任重而道远。

 

卢煜明教授:开启无创产筛的应用革命


援引自新华网的报道,1997年,卢煜明发现,母体血液中存在着胎儿的游离DNA。基于此,他展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离DNA的特性,证明了使用胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性。随后,这一重要发现发表于国际著名医学期刊《柳叶刀》(Lancet)上的《孕妇血浆与血清中存在胎儿DNA》(Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum)。自发表以来,这篇文章已经被引用2167次。

 

在二代测序进入之前,临床唐氏检测所采用的方法有血清学筛查和羊水穿刺两种。羊水穿刺是诊断的金标准,但创伤性强,且伴有流产风险;血清学筛查尽管也是无创型,但检出率和假阳性率都不尽如人意。NIPT 的诞生,可以说是满足了临床产前检测最迫切需求之一。2010 年,基于 NGS 的无创产前筛查技术开始进入临床。


正是卢煜明教授的这一发现开启了无创产检 (NIPT,Non-Invasive Prenatal Testing)的先河,并最终开创了利用第二代基因测序来检测唐氏综合症的新途径。而卢煜明教授也因此被称为无创DNA产前检测的奠基人。

 

在动脉网·蛋壳研究院发布的《基因技术商业价值实现报告》中的观点显示,2015 年国家卫计委下发高通量测序临床应用试点通知,华大基因等 8 家医检所及 108 家产前诊断机构获得试点资质,2016 年试点正式取消,监管部门在经过一年小范围验证后,无创产前基因检测开始在全国有条件开放。

 

技术上,NIPT 是颠覆性的,满足了临床的双向需求。在试点取消这一年中,各地政府、各家企业在检测上做出了不同程度的补贴和让利。制度的健全、成本的下降,使得技术能够下沉到基层医院,使相对低收入的一批人也能够受益。相较于仍处在摇篮中的基因编辑,NIPT技术的成熟和政策的放开,为这一科研成果的商业化提前开启了大门。


参考资料:

http://www.nasonline.org/

https://mp.weixin.qq.com/s/SE-t6W4wbeModMymtP1pdg

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/5/375241.shtm

http://www.hhmi.org/scientists/yang-dan

http://www.tsinghua.edu.cn/publish/thunews/10303/2015/20150409140147634938592/20150409140147634938592_.html

http://www.eol.cn/guangdong/guaungdongxiaoyuan/201803/t20180330_1593005.shtml

http://www.xinhuanet.com/gangao/2016-09/20/c_129289007.htm


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