美籍华科学家教授在测序技术的发展史上也占有相当重要的一席之地,他提出了新的引物延伸的测序序列:先将引物加以定位,然后用此引物来延伸和标记新的DNA。后来的DNA快速测序法和穆利斯的PCR技术发展都是以这种测序技术为基础发展起来的。 教授1928年8月14日生于北京,他祖籍福建省福州市。在家庭环境的熏陶和父母潜移默化的影响下,他接触上了以此为终生职业的生物化学。1948年7月跟随母亲来到美国与父亲团聚。抵美后的暑假期间,先去加州大学的伯克利分校进修德文,秋季开学后又去阿拉巴马大学插班上四年级。他读书特别用功,学习成绩很优秀。1950年他在取得化学学士学位后,随即进入宾夕法尼亚大学研究院的生物化学系,攻读导师威尔逊教授的博士学位。在学习期间他同时担任助教,学业和工作均进行的井井有条,他发表了3篇研究生物合成等问题的论文,并于1955年获得了博士学位。 博士毕业之后,在Damon Runyon癌症研究基金的资助下,来到美国东海岸的纽约市公共卫生研究所,开始博士后研究。短短几年内他已在有关领域发表了近20篇论文,并在博士后期满成为该所的正式雇员。 1967年和其领导的科研小组对DNA测序技术展开全面的研究,他利用天然存在的引物模板系统——大肠杆菌的λ噬菌体DNA的黏性末端作为引物,对黏性末端的DNA序列做了深入的研究。终于功夫不负有心人,1970年,历经3年多的潜心探索,在世界上首次成功的对λ噬菌体DNA的序列进行了解读,也成功解决了以前人们认为无法解决的技术难题。他们的研究成果发表在1971年5月的《分子生物学杂志》上,他的开创性的工作也创立了能定位的引物延伸的方法,这促进了分子测序技术的发展。 创建的能定位的引物延伸法进行DNA核苷酸顺序测定成功后,引起了科学界的重视。1973年沿用这一方法,改进了用聚丙烯酰胺凝胶电泳系统对标记的DNA进行分析的技术,于1975年建立了DNA测序的“加减法”,其中的“减法”主要是利用的方法; 1977年又在“加减法”的基础上发展出“双脱氧法”, 这种测序方法速度更快、更便利,并成为当今DNA分析的主要方法,因此他获得1980年化学奖。不仅如此,生物学家穆利斯采用引物延伸的方法,于1985年建立了PCR技术,该技术可以在试管中快速获得数百万个特异DNA序列的拷贝,成为当今分子生物学中最有用的技术之一。因此,一些科学家称教授为“级科学家” 。 维纳在《控制论》中曾经有过这样的名言:到科学地图上的空白地区去作适当的勘察工作,只能由这样一群科学家来完成,他们每个人都是自己领域中的专家,并且对其邻近的领域十分正确和熟练的知识。可以说DNA测序技术的建立就是一群科学家协同努力的结果,他们的工作相互联系,互相提供思路和借鉴,使得DNA测序的发展发生了重大的突破,由于大量的基因序列信息的揭开,加快了分子生物学的发展。 印度美国科学家科拉纳(Khorana)是早在五十年代的时候就已经合成了寡聚核苷酸。他利用体外合成的寡聚核苷酸合成酶以及DNA进行扩增,这一技术在当时被同行广泛的使用,但是这项技术不能够严格的控制温度,对DNA聚合酶活性的影响强烈,所以仅能合成少量DNA,同时扩增率很低。根据自身多年的实验情况,科拉纳当时提出了两个重要的观点:一个是DNA暂且不能,另一个就是寡聚核苷酸体外合成相当困难。这种方法并没有明确地提出解聚再复合的观点,也并未弄清整个聚合的过程,直到1971年左右科拉纳又提出了核酸进行体外扩增的新想法,他认为可以通过DNA的变性,与合适的引物进行杂交,然后用DNA聚合酶来延伸引物,同时通过不停地循环进行该过程来扩增DNA。这种想法提出了一个大胆的假设,那就是在体外实现体内的生物学复制反应, 但是当时尚未有相关的实验手段可以借鉴;同时更为重要的是具有较强稳定性的DNA聚合酶并没有被发现,因为在循环的过程中必须要升温到几十度的高温才能促成DNA的聚合,在这种温度条件下,非耐高温的DNA聚合酶都会变性失效,达不到聚合的目的;同时测序技术不成熟,合成适当的引物又是相当的困难,因此体外DNA的合成仍处在手工、半自动合成的阶段。所以这种思路仅仅是一种大胆的想法,并不能付诸实践。因为在实验中要经历几次高温,而在正常情况下,聚合酶的活性在高温下失活,不能继续下一次的反应,所以这个方案一直被搁置。