2018诺贝尔化学奖得主乔治·史密斯：与杜克结缘两年，奠定研究基础

虽然今年杜克大学与诺奖失之交臂，但值得高兴的是，2018年诺贝尔化学奖获得者之一乔治·史密斯（George Smith）的研究成果与杜克大学颇有渊源。

今年，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖的一半授予美国化学工程师弗朗西斯·阿诺德（Frances Arnold）女士，以表彰其在酶的定向演化研究上的成就。而美国人乔治·史密斯（George·Smith）和英国人格雷戈里·温特（Gregory Winter）爵士则凭借他们在多肽和抗体的噬菌体展示技术方面的成果共同赢得今年化学奖的另一半。

史密斯和温特的研究成果可用于抵抗类风湿性关节炎等自体免疫性疾病，治疗转移性癌症。

现年77岁的史密斯是荣休于密苏里大学的生物科学教授。1983年至1984年，史密斯从密苏里大学休学术假，来到杜克大学做噬菌体研究。当时，杜克的生物化学教授罗伯特·韦伯斯特（Robert Webster）与其合作，并将自己的实验室分享给了他。

史密斯教授在杜克大学的两年间完成了早期研究，随后于1985年研发出一种名为“噬菌体展示”的新技术，并在《科学》杂志发表相关论文。在论文的致谢部分中，史密斯写道：“这项工作很大一部分是在杜克大学韦伯斯特教授的实验室进行的，我感谢教授支持我的工作并为我提供工作环境。同时我也感谢P·莫德里奇（P. Modrich）……与C·科尔纳（C. Kerner）的技术协助。”

“史密斯是非常聪明、敏锐的学者，”目前已从杜克荣休的韦伯斯特教授说，“这完全是他的构思、他的成果，我只是在一段时间内为他提供了工作场所和资助。”据韦伯斯特回忆，当时史密斯的妻子正在杜克大学所在的北卡罗来纳州修课；史密斯找到他，希望能到他的实验室做研究。韦伯斯特教授主攻的是单链DNA噬菌体的研究，正与史密斯对噬菌体及其DNA的兴趣相匹配。

作为研究兴趣相近的同侪，韦伯斯特与史密斯一直保持联系。他俩与其他学者一道参加噬菌体展示技术的学术会议，共同讨论这项技术在分子识别领域的重大意义。

驾驭演化的力量，改造生命的基石

——噬菌体展示技术到底是什么？

噬菌体，也就是能够感染细菌的病毒。史密斯教授研发的“噬菌体展示”技术，使噬菌体在人工干预下，能在其表面展示出特定基因所对应的蛋白质。

生物学里有一个常识：基因是生产蛋白质的密码。然而，生物体内的基因数不胜数，过去科学家一直缺乏便捷有效的方法找到生产某个蛋白质的特定基因。为解决这个问题，史密斯教授在结构极为简单的噬菌体身上找到了灵感。他的妙想是：鉴于噬菌体的最外层是“衣壳蛋白”，可将一条基因片段插入噬菌体的衣壳蛋白基因中，随后这条基因片段将生产出新的蛋白质，并成为噬菌体外层的衣壳蛋白的一部分——这样，插入的基因片段所对应的蛋白质自然就在噬菌体表面“展示”出来了。通过实验，这一“展示技术”得到证实，并不断改进。

噬菌体展示原理①

不久，英国剑桥大学的格雷戈里·温特爵士开始采用这种噬菌体展示技术进行抗体的定向进化，以开发新药。1989年，温特爵士参与创立剑桥抗体技术公司，后来推出了以治疗类风湿性关节炎、银屑病等自体免疫性疾病闻名的“药王”“阿达木单抗。

噬菌体展示技术正广泛用于抗体药物研发。目前，已有以这种技术开发的抗体药治愈转移性癌症的实例。自史密斯教授推出噬菌体展示技术30余年来，全球抗体工业与制药工业已被彻底改变，人类的健康与福祉因此受益匪浅。

盘点杜克大学历史上的诺贝尔奖得主

诺贝尔奖是由瑞典著名化学家诺贝尔的部分遗产作为基金创立的。它授予世界上对六大领域（物理、化学、生理学或医学、文学、和平、经济学）做出最大贡献的个人或团体。

截止到目前，共有13位诺贝尔奖获得者曾在杜克大学就读或工作，集中在物理、化学、生理学或医学领域，其中化学奖得主最多。

史密斯在论文中感谢的P·莫德里奇正是凭“DNA修复的细胞机制研究”荣获2015年诺贝尔化学奖的杜克大学教授保罗·莫德里奇。

杜克大学先后两位诺贝尔化学奖得主罗伯特·莱夫科维茨（Robert Lefkowitz） （左）& 保罗·莫德里奇（Paul Modrich） (右)

以下列举的仅为杜克大学毕业生或至少在杜克大学作为博士后研究一年，或有两年教职员经历的。

1

著名物理学家 激光之父Charles Townes （1937年获得物理学硕士学位）, 1964年诺贝尔物理学奖获得者

2

Gertrude B. Elion （1971年至1983年药理学和实验医学兼职教授），1983年至1999年担任研究教授，1988年诺贝尔生理学或医学奖获得者

3

George H. Hitchings（药理学和实验医学兼职教授，1970年至1985年），1988年诺贝尔生理学或医学奖获得者

4

Hans Dehmelt（1952年至1955年博士后），1989年诺贝尔物理学奖获得者，

5

Martin Rodbell（1991年至1998年担任细胞生物学兼职教授），1994年诺贝尔生理学或医学奖获得者

6

Robert Coleman Richardson（物理学博士，1966年），1996年诺贝尔物理学奖获得者

7

Peter Agre（2005年至2007年12月杜克大学医学中心科学与技术副校长），2003年诺贝尔化学奖获得者

8

Robert Lefkowitz（James B. Duke医学教授，生物化学与化学教授，1973年加入杜克），2012年诺贝尔化学奖获得者

9

Brian Kobilka（博士后1984-1989），2012年诺贝尔化学奖获得者

10

Paul L. Modrich（James B. Duke杜克大学生物化学教授，1976年加入杜克），2015年诺贝尔化学奖获得者

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汤澜

昆山杜克大学2022届本科生

Bubble tea 忠实爱好者

参考文献:

1.https://old.网址未加载/che-press.pdf

2.https://today.duke.edu/2017/11/interview-bob-lefkowitz-five-years-after-his-nobel

3.https://www.网址未加载/article/2018/02/robert-lefkowitz-after-nobel-prize

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