Роджэр Цьсен (, ; 1 лютага 1952 — 24 жніўня 2016) — амерыканскі хімік кітайскага паходжання, прафесар кафедры хіміі і біяхіміі Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Сан-ДыегаRoger Y. Tsien at the University of California, San Diego . У 2008 годзе быў ганараваны Нобелеўскай прэміяй па хіміі «за адкрыццё і распрацоўку зялёнага флуарэсцэнтнага бялку (GFP)» сумесна з двума іншымі хімікаміWebsite of the Nobel Prize committee.
Біяграфія
Раннія гады Роджэр Ёнчын Цьсен нарадзіўся ў Нью-Ёрку 1 лютага 1952 года малодшым з трох сыноў у сям’і Сюэчжу Цьсена, інжынера-механіка пры Масачусецкім тэхналагічным інстытуце, і медсястры Іін. Радавод яго сям’і звязаны з лініяй навукоўцаў-дваран з Ханчжоу, які мае даўнія гістарычна дакументаваныя адносіны з дынастыяй Сун. Больш таго, сям’я мела незвычайны лёс, які адлюстроўвае кітайскія гістарычныя падзеі падчас і адразу пасля Другой сусветнай вайны. Яе прадстаўнікі нярэдка рабілі кар’еру на Захадзе, нягледзячы на няўдачы і забабоны. Так, Цянь Сюэсэнь, адзін з заснавальнікаў Лабараторыі рэактыўнага руху пры Каліфарнійскім тэхналагічным інстытуце, прыходзіцца стрыечным братам бацьку Цьсена. Брат Цьсена, Рычард таксама з’яўляецца вядомым навукоўцам у Стэнфардзе. Роджэр аднойчы сказаў: «Я ад нараджэння асуджаны на такую працу».Бацька Роджэра валодаў невялікай гандлёвай кампаніяй у Нью-Ёрку, а таксама займаўся інжынерным кансалтынгам у акрузе Уэстчэстэр. Затым Бацька перавёз сям’ю ў Лівінгстан, штат Нью-Джэрсі, калі Роджэру споўнілася восем гадоў. Там бацька працаваў над вакуумнымі трубкамі і нафтахімікатамі ў Радыёкарпарацыі Амерыкі і Esso Research and Engineering.
У дзяцінстве Цьсен пакутаваў ад астмы і таму шмат часу праводзіў у памяшканнях. Ён праяўляў незвычайна высокія здольнасці да навуковага пазнання, якія затым развіліся ў любоў да тэарэтычнай і практычнай хіміі. Гэта чакана пачалося з цікавасці да абумоўленага лігандамі паводзінам храмафораў — афарбаваным пераходам іёнаў металаў, якія ўдзельнічаюць у шырокім дыяпазоне класічных эксперыментаў неарганічнай хіміі, і найбольш ярка праявіла сябе ў спробах сінтэзаваць ацэтылсаліцылавую кіслату, часта на заднім двары, у хатняй посудзе і з імправізаванымі прыборамі. Першы ўзнагародны значок байскаўт Роджэр атрымаў за заслугі ў галіне хіміі. Яго запісная кніжка, у якую ён, васьмігадовае дзіця, запісваў свае хімічныя вопыты, цяпер захоўваецца ў Музеі Нобеля ў СтакгольмеHuang C. L.-H. Roger Yonchien Tsien. 1 February 1952 — 24 August 2016 // Biogr. Mems Fell. R. Soc., 2018, v. 65, p. 405—428..
Школьныя гады Талент да хіміі і любоў да яе захаваліся ў маладога Роджэра і ў школьныя гады. Ён прайшоў летнюю даследчую праграму ва Універсітэце Агая ў 1967 годзе пры падтрымцы Нацыянальнага навуковага фонду. Даследаванне было прысвечана амбіцыйным уласцівасцям тыацыаната (SCN-), якія ўзнікае з падобнага размеркавання адмоўнага зарада паміж нуклеафільнымі атамамі серы і азоту. Гэта сіметрычнае размеркаванне зарада меркавала магчымасць утварэння сувязі, якая злучае два ці больш іёна металу праз звязванне атама N і S c металамі класа А і В, адпаведна. Нягледзячы на тое, што Роджэру гэтая праца не прынесла задавальнення і нават раздражняла яго, даследаванне, тым не менш, было адзначана вышэйшай узнагародай ў 1968 годзе ў рамках конкурсу «Пошук талентаў у навуцы ад кампаніі Westinghouse», калі яму было 16 гадоў.
Развіццё навуковай кар’еры Затым Роджэр паступае ў Гарвард, дзе яго цікавасць да хіміі была перапынена гуманітарным ухілам універсітэта. Ва ўніверсітэце Цьсен сустрэўся з Уолтарам Гілбертам на курсах па малекулярнай біялогіі, з Джэкам Нікалсам, Дэвідам Х’юбелам (замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства, 1982) і Торстэнам Візелем (замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства, 1982) на курсах па нейрафізіялогіі зрокавых сістэм і з Нэльсанам Кіангам на лекцыях па нейрафізіялогіі слыхавых сістэм. Роджэр уступіў у таварыства Phi Beta Kappa па кірунку хімія і фізіка ў 1972 годзе, скончыўшы Гарвард summa cum laude (з адзнакай) з прысуджэннем прэміі Дэтур (Detur Prize). Парады згаданых вышэй выкладчыкаў прывялі да таго, што Роджэр паспяхова прайшоў конкурсны адбор на стыпендыю імя Маршала, якая пакрывае PhD-праграму ў Каледжы Чэрчыля пры Кембрыджскім універсітэце, у фізіялагічнай лабараторыі.
Кіраўнік яго Кембрыджскага PhD-праекта, прафесар Рычард Эдрыян цікавіўся клеткавай фізіялогіяй актывацыі шкілетных цягліц; яны з Цьсенам сталі сябрамі. Эдрыян быў больш зацікаўлены ў тым, каб даць студэнтам высокага інтэлектуальнага і навуковага калібра шанец развіць свае арыгінальныя імкненні і незалежнасць, чым у наборы падначаленых, старанна і беспярэчна якія працуюць пад кіраўніцтвам галоўнага даследчыка. Так было ў цэлым заведзеная у фізіялагічнай лабараторыі, заснаванай Хілам у 1965 годзе.
У навуковым падыходзе Цьсен атрымаў у спадчыну ад Эдрыяна прыхільнасць да лабараторнай працы і блізкія ўзаемаадносіны з невялікім лікам калегаў, якія валодалі выключнымі якасцямі, у невялікай даследчай групе. Кіраўнік і студэнт падтрымлівалі адзін аднаго: праз гады пасля заканчэння навучання, Роджэр падтрымліваў кантакт са сваім настаўнікам да канца жыцця апошняга.
Студэнта не прыцягвалі наяўныя электрафізіялагічныя метады (метады рэгістрацыі асаблівасцяў пазаклеткавага адказу ў асобных нейронах ўнутры велізарнай папуляцыі цэнтральнай нервовай сістэмы), якія ўжываюцца ў працы, хоць бы з-за іх водгукаў на простыя сэнсарныя стымулы. Ён вёў доўгія гутаркі з Рычардам Эдрыянам з нагоды прымянення пераўтварэнняў Лапласа і кабельнай тэорыі дендрытаў у аналізе электрычнага току ў клетках, здольных да ўзрушанасці; першае пасля легла ў аснову вызначэння эфектыўнай ёмістасці ў размеркаванай сеткі мембранAdrian R. H., Almers W. Measurement of membrane capacity in skeletal muscle.// Nat. New Biol., 1973, v. 242, p. 62-64., а абмеркаванні кабельнай тэорыі далі нараджэнне новым метадам «voltage clamp» у прымяненні да бясконцых кабелямAdrian, R. H., Marshall, M. W. Sodium currents in mammalian muscle // J. Physiol.,1977, v. 268, p. 223—250..
Роджэр Цьсен блізка меў зносіны з такімі хімікамі, як Геры Сміт, ен Бэкстер і Джэрэмі Сэндэрс пры ўніверсітэцкіх хімічных лабараторыях, а таксама з Ар’е Лью і Джонам Кімурай з калегамі з групы Дзяніса Хайдана пры фізіялагічнай лабараторыі. Такім чынам, хоць Цьсен і не быў экстравертам ад прыроды, ва ўніверсітэце ён завёў шмат сяброўскіх і прафесійных знаёмстваў.
Апошнія гады і смерць У 2014 годзе ў Цьсена здарыўся інсульт. Ён пераехаў разам са сваёй жонкай, Вэндзі Глоўб, з Сан-Дыега ў Юджын, штат Арэгон. Праз два гады, у 2016 годзе, ва ўзросце 64 гадоў Цьсен памёр падчас язды на ровары.
Навуковая спадчына Роджэра Цьсена Працы Цьсена былі прысвечаны распрацоўцы розных метадаў вымярэння ключавых іёнаў і малекул у клеткавай фізіялогіі. Гэтыя метады, у сваю чаргу, прывялі да стварэння інструментаў, якія дазволілі здзейсніць важныя з’явы ў фізіялогіі і расшыфраваць іх механізмы ўжо пры жыцці навукоўца. Ён таксама пакінуў пасля сябе кагорту выпускнікоў і навуковых супрацоўнікаў.
Цьсен вывучаў шырокі дыяпазон малых флуарэсцэнтных малекул і флуарэсцэнтных бялкоў, якія прывялі да распрацоўкі важных метадаў прамой візуалізацыі розных ключавых біяхімічных працэсаў ўнутры жывой клеткі і нават жывых арганізмаў. Гэтыя рэчывы могуць быць уведзеныя ў клетку альбо з дапамогай іх здольных да пранікнення аналагаў, альбо шляхам іх экспрэсіі наўпрост у клеткі з выкарыстаннем малекулярна-біялагічных тэхнік. Некаторыя з іх могуць выкарыстоўвацца як індывідуальныя флуарэсцэнтныя кампаненты, некаторыя — як ўзаемадзейнічаюць у пары (FRET). Гэта дазволіла ўжываць іх для вывучэння цэлага класа клеткавых фізіялагічных працэсаў, пачынаючы ад пытання, ці ўключаны гены, якія ўдзельнічаюць у гэтым працэсе, пераходзячы да вывучэння экспрэсіі, транслакацыі і ўзаемадзеяння бялкоў-удзельнікаў, і заканчваючы даследаваннем саміх фізіялагічных працэсаў, якія ўзнікаюць пры ўзаемадзеянні бялкоў.
Навуковыя даследаванні
Аспірантура і далейшыя даследаванні ў Кембрыджы: біяфізічныя метады сачэння за фізіялагічнай актыўнасцю клеткі Дысертацыя Цьсена, завершаная ў 1977 годзе, «дызайн і выкарыстанне хімічных інструментаў у клетачнай фізіялогіі», была адзначана прэстыжнай прэміяй Геджа ў галіне біялогіі ў Кембрыджы, а таксама прапановай ўступлення ў праграму Comyns Berkeley Research Fellowship пры каледжы Gonville and Caius. У гэты перыяд Цьсен пачаў распрацоўкі хімічных, а затым і малекулярна-біялагічных індыкатараў, якія можна ўвесці ў клетку або экспрэсаваць ў ёй для вывучэння яе фізіялагічных працэсаў. Дадзеная задача спачатку зводзілася да вымярэння канцэнтрацыі ўнутрыклеткавага кальцыя, хоць наступныя працы ўключалі ўжо значна больш шырокі дыяпазон іёнаў і малекул. Гэтая цікавасць Цьсена да вымярэння кальцыя выявілася ў найбольш прыдатны момант часу: да канца 1970-х вучонае супольнасць паступова прызнавала ролю кальцыя ў цытазолі як ключавога другаснага пасярэдніка. Высвятленне яго мадыфікацыі, папярэдняй трыгернай актывацыі або рэгулятарнай стадыі, і кантроль гэтага працэсу за кошт абмену паміж свабоднымі і звязанымі цытазольнымі кампартментамі, ўнутрыклеткавых кальцыевымі дэпо і пазаклеткавай прасторай, займалі цэнтральнае месца ў разуменні механізму рэгуляцыі клеткавай актыўнасці.
Распрацоўка электрахімічнага метаду выяўлення і колькаснага вызначэння іёнаў кальцыя Гэтая навуковая праблема ўзнікла ў працэсе прамых вымярэнняў, праведзеных з дапамогай электродаў, здольных пранікаць унутр клеткі, здольнай да ўзбуджэння; такія вымярэнні першапачаткова ўжываліся для вызначэння мембранных патэнцыялаўAdrian R. H. The effect of internal and external potassium concentration on the membrane potential of frog muscle. // J. Physiol., 1956, v. 133, p. 631—658.. Электроды, селектыўныя да іёнаў натрыю, калія, вадароду і хларыд-іёну, да таго часу былі ўжо даступныя і знайшлі шырокае прымяненнеThomas R. Ion-sensitive intracellular microelectrodes. New York, NY: Academic Press, 1978., аднак выкарыстанне кальцый-селектыўных электродаў было абмежавана шэрагам цяжкасцяў. Да электродаў выстаўлялася патрабаванне высокай селектыўнасці ў адносінах да іёнаў кальцыя на фоне іншых катыёнаў, патэнцыйна якія знаходзяцца ў сістэме, у тым ліку катыёнаў магнію, натрыю і вадароду, а таксама патрабаванне высокай стабільнасці сістэмы з мінімальным гістэрэзісам пры змене канцэнтрацыі кальцыя. Цьсен распрацаваў больш Ca2+- селектыўныя, нейтральныя (у супрацьлегласць да аніёнаў — арганічным фасфатам) ліганды ў якасці сэнсараўTsien R.Y., Rink T.J. Neutral carrier ion-selective microelectrodes for measurement of intracellular free calcium. // Biochim. Biophys. Acta Biomembr., 1980, v. 599, p. 623—638.. Больш за тое, патрабаваліся электроды з досыць малым дыяметрам кончыка (каля 0,4 мікрон)Tsien R.Y. Liquid sensors for ion-selective microelectrodes. // Trends Neurosci., 1980, v. 3, p. 219—221. з тым, каб пазбегнуць пашкоджання клетак, што магло прывесці да артэфакту — павышэнню лакальнай канцэнтрацыі кальцыя. Аднак неабходныя для гэтага высокія супраціўленні, звязаныя з электродам, каля 20-30 і 60-120 ГОм у растворы з р(Ca2+) = 3 і якія патрабуюцца для выкарыстання кончыка з дыяметрамі 1,5 або 0,5 мкм, у сваю чаргу, пацягнулі за сабой стварэнне адаптаваных, зробленых на заказ электрометраў з вельмі высокім уваходным імпедансам і малымі стабільнымі токамі зрушэння (менш 10 фА) каб пазбегнуць ілжывых сігналаў.