钱永健（2008年诺贝尔化学奖得主）
| Roger Yonchien Tsien | |
| 出生 | 1952年2月1日 美国纽约州纽约市 |
|---|---|
| 逝世 | 2016年8月24日（64岁） 美国俄勒冈州尤金 |
| 国籍 | 美国 |
| 母校 | 哈佛大学（学士） 剑桥大学（博士） |
| 知名于 | 改造GFP产生多色荧光蛋白 钙离子荧光指示剂 |
| 奖项 | 诺贝尔化学奖（2008） 盖尔德纳国际奖（2005） 沃尔夫医学奖（2004） 拉斯克基础医学奖（2004） |
| 研究领域 | 生物化学、生物物理学、细胞生物学 |
| 机构 | 加州大学伯克利分校 加州大学圣地亚哥分校 霍华德·休斯医学研究所 |
| 配偶 | 温迪·钱（Wendy Tsien） |
| 兄弟 | 钱永佑（Richard Tsien，著名神经科学家） |
| 堂叔 | 钱学森（著名火箭科学家） |
生平
钱永健（Roger Yonchien Tsien）于1952年2月1日出生于美国纽约市的一个华裔家庭。他的父亲是机械工程教授，母亲是护士。钱永健成长于一个科学氛围浓厚的家庭——他的堂叔是中国著名的"两弹一星"元勋钱学森。他的哥哥钱永佑（Richard Tsien）是著名的神经科学家，后来担任斯坦福大学讲席教授。
钱永健在纽约州长岛长大，童年时期就展现出惊人的科学天赋。他小时候患有轻度哮喘，不得不花费大量时间在家中，这些时间被他用于进行各种化学实验。据他说，有一次他制造的闪光粉末引发了一场小型爆炸，差点炸毁了家中的地下室。
1968年，年仅16岁的钱永健以优异的成绩进入哈佛大学攻读化学与物理学。1972年获得学士学位后，他因得到马歇尔奖学金前往英国剑桥大学深造。在剑桥，他先后获得生理学硕士学位（1974年）和博士学位（1977年）。博士期间他师从杰里米·诺尔斯（Jeremy Knowles），研究方向为分子生物物理学。
1982年至1989年，钱永健在加州大学伯克利分校任教。1989年，他加入加州大学圣地亚哥分校（UCSD）担任药理学和化学与生物化学教授，并同时被聘为霍华德·休斯医学研究所（HHMI）研究员。此后他一直在UCSD工作至去世。
2016年8月24日，钱永健在俄勒冈州尤金骑行时突然去世，享年64岁。他的离世令全球科学界深感惋惜。
学术生涯
钱永健的学术生涯横跨了两个关键的生物化学领域：钙离子成像和荧光蛋白工程。
- 钙离子指示剂**：在钱永健的博士和博士后研究期间，他致力于开发用于检测细胞内钙离子浓度的荧光分子。1978年，他首次合成了一种名为"Quin-2"的荧光钙指示剂——一种能够选择性地与钙离子结合并在结合后改变其荧光特性的小分子。随后他开发了更先进的一系列钙指示剂（包括Fura-2和Indo-1），这些分子大大超越了此前所有钙离子检测方法的能力。它们让科学家首次能够实时、定量地测量活细胞内的钙离子浓度变化。钙离子是细胞内最重要的第二信使之一，控制着神经传递、肌肉收缩、基因表达等无数生理过程。钱永健的钙指示剂彻底改变了细胞信号转导的研究方式。
- GFP改造**：在GFP研究方面，钱永健的贡献与他之前的两人完全不同——他不是发现者（下村），也不是应用的演示者（查尔菲），而是工程的改良者和多样化者。钱永健通过蛋白质工程和定点突变技术，系统性地改变了GFP的结构，创造出从蓝色、青色、绿色到黄色、红色等多种颜色的荧光蛋白变体。这些多色变体使科学家能够在同一细胞中同时标记和追踪多种不同的蛋白质，极大地增强了荧光成像的信息含量。
获奖成就
2008年，钱永健与下村脩、马丁·查尔菲共同获得诺贝尔化学奖，获奖理由为"绿色荧光蛋白（GFP）的发现与改造"。在本次殊荣中，钱永健的贡献突出体现在对GFP的结构改造上。
在获得诺贝尔奖之前，钱永健已经获得了多项国际科学大奖：2004年与查尔菲共同获得沃尔夫医学奖；2004年拉斯克基础医学奖（常称"诺贝尔风向标"）；2005年盖尔德纳国际奖。他也是美国国家科学院院士（1998年）、美国艺术与科学院院士和英国皇家学会外籍院士。
钱永健还获得了许多其他荣誉，包括2002年美国化学学会生物化学奖、2008年诺贝尔奖等。值得注意的是，他年仅56岁就获得了诺贝尔化学奖，在同代科学家中堪称"早熟"。
历史贡献
钱永健的历史贡献可以归纳为两大方面：钙离子荧光成像技术的建立和荧光蛋白工具箱的创造。
- 1. 钙离子荧光指示剂的研发（1980-1990年代）**
钱永健在博士和早期独立工作期间，合成了一系列基于BAPTA（一种钙离子螯合剂）的荧光钙指示剂。其中最重要的包括： - **Quin-2**（1980年）：首个可用于活细胞的荧光钙指示剂 - **Fura-2**（1985年）：比例测量型指示剂，通过两个激发波长的比值来精确计算钙离子浓度，消除了指示剂浓度差异带来的误差 - **Indo-1**（1985年）：具有大的发射波长移位，适用于流式细胞术 - **Fluo-3/Fluo-4**：在高钙浓度时荧光显著增强，适合共聚焦显微镜成像
这些指示剂在神经科学、免疫学、发育生物学和心脏研究等许多领域中发挥了不可替代的作用，成为细胞生物学工具箱中的标准配置。
- 2. GFP的彩色改造（1990年代末-2000年代）**
钱永健利用他对GFP结构和机理的深入理解，通过系统性的定点突变和定向进化，创造出彩虹般的荧光蛋白家族： - **增强了GFP（EGFP）**：突变F64L/S65T使GFP荧光增强了35倍，折叠和成熟速度也大大加快 - **青色荧光蛋白（ECFP）**：通过产生青色荧光 - **黄色荧光蛋白（EYFP）**：产生黄色荧光 - **mFruits系列**（2002-2004年）：从珊瑚中发现的红色荧光蛋白DsRed改进而来，包括mCherry、mStrawberry、mOrange、mPlum等单体红色和远红色荧光蛋白变体。其中mCherry至今仍是应用最广泛的红色荧光蛋白之一 - **光转换荧光蛋白**：如PA-GFP（光活化GFP），可在405nm激光照射下从弱荧光变为强荧光，为追踪蛋白质动态提供了新工具
- 3. 生物传感器和FRET技术**
钱永健还基于他的荧光蛋白变体构建了大量遗传编码的荧光生物传感器，利用荧光共振能量转移（FRET）原理来报告细胞内生化信号分子的浓度变化。
钱永健的科学遗产是整个现代光学成像生物学的基础。如果说GFP的发现打开了荧光成像的大门，那么钱永健的工作则是为这个世界带来了色彩——一门能用色彩书写生命故事的彩色语言。
轶事典故
- 华裔科学世家**：钱永健出生于著名的华裔科学世家。他的堂叔钱学森是中国航天事业的奠基人之一；他的哥哥钱永佑是斯坦福大学生物系教授、著名神经科学家。科学基因似乎流淌在这个家族的血液中。
- 8岁的化学家**：钱永建8岁时，使用从化学试剂店购买的化学品，在家中地下室建立了一个小实验室。有一天，他在实验中尝试制造闪光粉，结果引发了一场小爆炸，炸坏了乒乓球桌，还震碎了附近的水泥地面。他的父母没有因此惩罚他，反而支持他继续实验——他们认为这展示了儿子的科学天赋。
- 三冠王"诺欧亚"**：钱永健同时是华裔科学家的杰出代表。他在获得诺贝尔奖后表示："对我来说，国籍和文化背景从来不是我思考的主要部分。我是一个科学家，仅此而已。"尽管如此，他的成就无疑为全球华人社区带来了巨大的骄傲。
- 热爱音乐的多面手**：除了科学研究，钱永健还极富艺术细胞。他从小学习钢琴和小号，是一名出色的业余小号手。他的音乐素养——对色彩和节奏的敏感——可能潜移默化地塑造了他创造多彩荧光蛋白的科学风格。
- 过早陨落的巨星**：2016年钱永健在俄勒冈州尤金骑行时意外去世，年仅64岁。当时他正处于科学研究事业的高峰期。他的突然离世令全球科学界深感惋惜。UCSD校长在悼词中说："他还没有完成他的所有梦想，科学的天空失去了一颗最明亮的星。"
参考文献
1. Tsien, R. Y. (1980). New calcium indicators and buffers with high selectivity against magnesium and protons: design, synthesis, and properties of prototype structures. Biochemistry, 19(11), 2396-2404. 2. Grynkiewicz, G., Poenie, M., & Tsien, R. Y. (1985). A new generation of Ca²⁺ indicators with greatly improved fluorescence properties. Journal of Biological Chemistry, 260(6), 3440-3450. 3. Heim, R., & Tsien, R. Y. (1996). Engineering green fluorescent protein for improved brightness, longer wavelengths and fluorescence resonance energy transfer. Current Biology, 6(2), 178-182. 4. Shaner, N. C., Campbell, R. E., Steinbach, P. A., Giepmans, B. N., Palmer, A. E., & Tsien, R. Y. (2004). Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp. red fluorescent protein. Nature Biotechnology, 22(12), 1567-1572. 5. Tsien, R. Y. (2009). Constructing and exploiting the fluorescent protein paintbox (Nobel Lecture). Angewandte Chemie International Edition, 48(31), 5612-5626. 6. 诺贝尔奖官方网站：Roger Y. Tsien - Biographical. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2008/tsien/facts/