勇敢的开拓者,永远的牛仔!——斯蒂文⋅麦克奈特教授(Steven McKnight)

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勇敢的开拓者,永远的牛仔!——斯蒂文⋅麦克奈特教授(Steven McKnight)

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勇敢的开拓者,永远的牛仔!——斯蒂文⋅麦克奈特教授(Steven McKnight)

2019年5月21日,美国默沙东MSD)宣布将以22亿美金收购Peloton Therapeutics。Peloton是一家专注于开发针对HIF-2a小分子的公司,其主要候选化合物已经处于临床二期。值得注意的是,该公司的联合创始人、美国三院(国家科学院、国家医学院、艺术科学院)院士、生物化学与分子生物学会(ASBMB)主席、亮氨酸拉链发现者斯蒂文麦克奈特Steven McKnight)教授,曾联合创立了Tularik,在2004年被安进13亿美金并购研发的针对神经退行性疾病的小分子P7C3Google旗下Calico花费200万美金收购;并在Cumbre Inc.Cue Biopharma等多家生物技术公司出任董事。今天,我们讲述这位典型的美国西部牛仔、勇敢的开拓者背后的传奇故事。

勇敢的开拓者,永远的牛仔!——斯蒂文⋅麦克奈特教授(Steven McKnight)

图1. 斯蒂文麦克奈特教授

对于西部牛仔文化,很多中国人是比较陌生的,但对于美国人来讲,却是一种独特而又广被认同的文化符号。“西部牛仔”一词源自十八到十九世纪,美国广袤的西部土地上驰骋着一群富有冒险和吃苦耐劳精神的开拓者,他们不仅为美国创造了物质财富,同时对美国文化和精神文明的发展也产生了深远的影响,从而衍生出了“西部牛仔文化”:粗犷正直、精力充沛、自由豪迈、冒险创新的牛仔形象,逐渐成为美国文化和精神内涵的一串鲜明符号。斯蒂文教授的一生,深受牛仔文化的影响,有着多种精彩的画面:他不仅在实验室取得丰硕的科研成果,教书育人,桃李满天下;还驰骋商场,多次将研发成果在公司成功转化且收益颇丰。他不仅仅是杰出的生物化学家和优秀的企业家,还曾参与越战,扛过机枪当过坦克兵,并且是位登山和越野爱好者。

斯蒂文麦克奈特1949年出生在美国德克萨斯州。19岁那年,还在德克萨斯大学奥斯特分校念大学一年级的斯蒂文表现糟糕,1968年,学业表现不佳的斯蒂文响应美国政府号召,穿着迷彩服戴着头盔,怀揣着一把M16来复枪,加入美国海军陆战队(United States Marine Corps),做为一名坦克兵,在极度危险的死亡铁三角区域(Iron Triangle)执行任务。在一次作战过程中,斯蒂文的坦克遭遇故障,他头部受伤,头部的伤疤至今清晰可见。在越南战争的一年中,斯蒂文体验了热血沸腾的军旅生活,他与一条名叫Sam的军犬建立了深厚的感情。事后斯蒂文教授回忆:“当时队友把Sam遗弃在很远的战场,我气的发疯,想杀掉队友。我花了几天时间寻找Sam。令我惊奇的是,Sam竟然从50公里外的战场跑回了基地。除了我的孩子诞生以及儿子在高中橄榄球赛中的壮观拦截,没有别的事情能比得上Sam在基地带给我的快乐”。斯蒂文发现军事和政治显然不适合自己的职业生涯发展,于是他又回到校园,并在1974年获得了学士学位。

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图2. 越战期间和Sam一起

20世纪六七十年代,基因研究异常火热,Donald BrownTom ManiatisDaniel NathansStanley CohenOscar L. Miller都是这一时期非常有名的基因科学家。在分子生物学尤其是分子克隆新启之前,唐纳德⋅布朗教授(Donald Brown)当时利用氯化铯离心的方式,不需要分子克隆即将核糖体基因分离纯化。斯蒂文在思考一个问题:纯化后的基因可以做些什么?有什么样的功能?带着这些谜题,斯蒂文教授进入了生物研究领域,并开始在弗吉尼亚大学师从Oscar L. Miller教授攻读分子生物学博士学位。Miller教授曾用物理方式,尤其是电子显微镜,剖析核糖体基因的结构和功能。斯蒂文博士期间就是通过透射电子显微镜技术研究果蝇胚胎的染色质复制以及DNA到RNA的转录过程,这为他日后的工作打下了扎实的基础。

1977年,博士毕业后,斯蒂文前往华盛顿的卡内基科学研究院,追随另一位当时基因研究领域的先驱唐纳德布朗教授,开展博士后研究,也正是这段时间,汤姆玛尼亚蒂斯(Tom Maniatis)等人掀起了分子生物学的浪潮,首先克隆了β珠蛋白的cDNA序列,并迅速构建了基因组DNA文库。这些开创性的成就让斯蒂文非常震惊和兴奋。Maniatis的成果告诉大家如何去捕获自己感兴趣的基因,并推动了基因研究领域的爆发。这一时期涌现了多项突破性成果,Thomas R. Cech等因发现RNA核酶而获得1989年诺贝尔生理医学奖,Phil SharpRich Roberts等人因为发现mRNA剪切而获得1993年诺贝尔生理医学奖,Lee Hartwell等人因发现细胞周期的关键调节基因而获得2001年诺贝尔生理医学奖,等等。在布朗教授的指导下,斯蒂文已经开始名义上“独立”的博士后工作,并利用扫描突变法(linker scanning mutagenesis)发现了单纯孢疹病毒胸苷激酶(Thymidine Kinase, TK)的启动子。在Fred Hutchinson癌症研究所(Lee Hartwell在该研究所)短暂逗留两年后,1983年,斯蒂文在卡内基科学研究院真正开始了自己独立的科学研究生涯。卡内基研究院名气远不如其它私立大学那样令人如雷贯耳,但却让斯蒂文安下心来深入研究转录调控这一领域,即DNA是如何将遗传信息传递给RNA的。在卡内基研究院,他深入研究了基因转录的机制,分离并纯化了一系列转录因子,包括C/EBP和GABP家族基因,并发现了一个调控转录的关键机制:亮氨酸拉链(leucine zipper)。这一期间的工作让斯蒂文入选霍华德休斯研究员(1988-1992)并当选美国科学院院士(1992)、美国艺术科学院院士(1992)、美国医学院院士(2005)。

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图3. 亮氨酸拉链(Leucine Zipper,蓝色)结合到DNA上,红色的亮氨酸残基是该拉链的“齿”

1991年,斯蒂文来了一个华丽大转身,从学术界转投工业界,前往旧金山与另一位同样深耕在基因调控领域的著名生化学家钱泽南Robert Tjian,现霍华德休斯医学研究所主席)创立了图拉瑞克Tularik Inc公司Tularik是细胞信号转导的先驱,专注于利用基因表达技术来发现新的药物,用于治疗癌症、炎症和代谢类疾病。20048月,安进Amgen)宣布以13亿美金的价格收购Tularik,包括公司在研的5种管线药物以及300多名员工。通过此次并购,安进扩建了在旧金山的研发中心,同时拓展了肿瘤和代谢这两个主要的研究领域。

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图4. Tularik创始人: Robert Tjian, David Goeddel, Steven McKnight.

第一次创业成功的斯蒂文赚的盆满钵满,本以为要继续在工业界创造奇迹的斯蒂文踩了一个大刹车。在收到德克萨斯大学西南医学中心UTSW)抛来的橄榄枝后,1995年底,斯蒂文回到故乡开始执掌西南医学中心的生物化学系。在担任系主任期间,斯蒂文教授聘用了大量的华人学者,包括大家耳熟能详的王晓东院士。回归学术界的斯蒂文一边重操旧业探索基因功能(代谢周期),同时将研究兴趣扩展到“相分离Phase separation)”和神经退行性疾病药物的筛选。所谓“相分离”就如同水油相混,细胞内的不同成分,各种细胞器、蛋白质、核酸等会相互分离,在特定的空间内执行特异的功能,从而在“混乱的”细胞内部形成一定“秩序”。受HymanBrangwynne2009年在《Science》上发表论文提出了细胞内的“液-液相分离Liquid-liquid phase separation, LLPS)”新思路的启发,斯蒂文研究团队相继报道在复杂的相分离过程中,蛋白质和RNA分子可以通过微弱的作用力形成小液滴,并且很多细胞内的小点(Intracellular puncta)都是以非膜状结构存在的,包括核点(nuclear speckles)、RNA颗粒(RNA granules)和其它转录因子。并且推测遗传信息从基因到mRNA再到蛋白合成,依赖于某些纤维聚合物(fibrous polymers)介导的“摇篮到坟墓(cradle to grave)”式的传递。

此外,斯蒂文教授还同Joseph Ready一起开发神经退行性疾病药物,其中先导化合物P7C3及其衍生物在小鼠体内能激活NAMPT酶并显著减少神经元死亡和促进神经元再生,该化合物在2014年被Google旗下Calico200万美金收购。德克萨斯西南医学中心有着开放的产业化制度,EricOlson创办的Exonics Therapeutics于20196月被Vertex10亿美金收购,生化系更是有三分之一的教授在校外注册公司做转化。得益于这一制度,回归学术界的斯蒂文教授并没有停止工业化的步伐。早在2001年,从Tularik分离出来的团队组建的Cumbre就获得260万美金的风投用于开发抗菌药物;2010年他联合创办了Peloton Therapeutics,开发针对HIF-2a的小分子,如本文开头介绍的,该公司于20195月被默沙东22亿美金收购;此外,斯蒂文还在Cue Biopharma等多家生物技术公司担任董事。

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图5. 德克萨斯大学西南医学中心

值得一提的是,斯蒂文教授与中国科学家和生物医药界也有着深厚的渊源,一大批放弃美国职位回国创新创业的华人科学家都曾在UTSW生化系、TularikCumbre受过熏陶,包括新中国培养的第一位美国科学院院士、北京生命科学研究所(NIBS创始所长、百济神州创始人王晓东院士成都先导药业创始人李进博士、丹诺医药创始人马振坤博士、同宜医药创始人黄保华博士等。

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图6. 王晓东博士、李进博士、马振坤博士

还有一大批从UTSW生化系出来的华人科学家在各大制药企业、科研院所从事生物医药创新研发工作,将牛仔勇于冒险敢为天下先的精神进一步发扬光大

我们向斯蒂文教授,这位勇敢的开拓者、永远的牛仔,致敬!

参考文献:

  • McKnight, S.L. and Miller, O.L., Jr. (1977). Electron Microscopic Analysis of Chromatin Replication in the Cellular Blastoderm Drosophilia melanogaster Embryo.Cell12:795-804.

  • McKnight, S.L. and Kingsbury, R.(1982). Transcriptional Control Signals of a Eukaryotic Protein-CodingGene.Science217:316-325.

  • McKnight, S.L. and Tijan, R. (1986). Transcriptional Selectivity of Viral Genes in Mammalian Cells.Cell 46:795-805.

  • Landschulz, W.H., Johnson, P.F. and McKnight, S.L. (1988). The Leucine Zipper: A Hypothetical Structure Common to a New Class of DNA Binding Proteins.Science240:1759-1764.

  • Landshulz, W.H., Johnson, P.F. and McKnight, S.L. (1989). The DNA Binding Domain of C/EBP is Bipartite.Science243:1681-1688.

  • Vinson, C.R., Sigler, P.B. andMcKnight, S.L. (1989). A Scissors-Grip Model for DNA Recognition by a Family of Leucine Zipper Proteins.Science246:911-916.

  • Umek, R.M., Friedman, A. and McKnight, S.L. (1991). CCAAT/Enhancer Binding Protein: A Component of a Different Switch.Science251:288-292.

  • Hou, J., Henzel, W.H., Ho, T.C., Brasseur, M. and McKnight, S.L. (1994). An Interleukin-4-Induced Transcription Factor: IL-4 Stat.Science265: 1701-1706.

  • 图片来源:Wikipedia、public domains. All copyrights belong to the owners. Many thanks!

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作者:胡荣宽,中国科技大学博士,吉玛基因新药发现和转化医学负责人,兼任中国抗癌协会肿瘤标志专委会青年委员、外泌体专委会委员,曾在诺和诺德中科院上海生化所和德克萨斯大学西南医学中心工作和访学。2016年回国加入吉玛基因,建设小核酸药物抗原(neo-antigen)研发平台,发表SCI论文十余篇,申报专利10余项。获江苏省“双创人才”、“姑苏创新创业领军人才”、“金鸡湖高层次领军人才”等荣誉称号。

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吉玛基因成立于2003年,总部设在苏州工业园区生物医药产业园,在上海、安徽设有商务和生产基地。吉玛基因是国内最早专注于RNA研发和产业化的技术驱动型企业,致力于用RNA造福人类健康,包括RNA试剂和核酸药物开发。经过16年深耕,建立了领先的行业地位并积累了丰富的客户资源。截止2019年,吉玛基因与国内外超过500家科研院所、300多家大型医院、30余家制药公司建立合作,拥有全球丰富和扎实的客户基础。

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