Marvin Caruthers博士荣获首届默金生物医学技术奖

科罗拉多大学博尔德分校的Marvin H. Caruthers 博士因开发高效、自动化的 DNA 合成技术而荣获首届Richard N. Merkin 生物医学技术奖。他在 20 世纪 80 年代初发现的化学反应可以准确、快速地将核苷酸组装成 DNA 链，为现代分子医学的发展提供了重要元素。如今，科学家利用这些反应来生产可定制的 DNA 和 RNA 分子，从而实现基因测序、药物和疫苗开发、病原体测试、癌症诊断以及基础生物医学研究的许多方面。

Heritage Provider Network 创始人兼首席执行官 Richard Merkin 博士表示：“我很荣幸地承认 Caruthers 博士的技术在过去四十年中对人类健康产生了令人难以置信的变革性影响。Heritage Provider Network 是最大的医生创立者和医生之一。拥有综合医疗保健系统。“他值得我们的支持和认可。我希望这个奖项不仅能提高人们对这项工作的认识，还能强调和鼓励其他人认识到开发新科学技术来改变医疗保健的更广泛重要性。”

默金奖旨在表彰改善人类健康的新技术，奖金为 40 万美元。该奖项由默金家族基金会设立，由麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所管理。卡鲁瑟斯博士将在今年秋天举行的颁奖典礼上获得殊荣。

“马文·卡鲁瑟斯博士开发的方法确实具有革命性。它举例说明了强大的技术如何促进发现和改善医疗保健。现在，如果没有他的多核苷酸合成方法，人们无法想象在生物学、医学和公共卫生的各个领域进行实践，”默金奖评选委员会主席 Harold Varmus 博士说。Varmus 博士是威尔康奈尔医学院刘易斯托马斯大学教授、纽约基因组中心高级研究员，并因其在癌症起源方面的研究而获得诺贝尔生理学或医学奖。

超过 50 项技术和来自全球的数十位发明这些技术的科学家获得了 2023 年默金奖的提名。这些提名由评选委员会进行评估，该委员会由来自和欧洲学术界和工业界的八位科学领袖组成。

为遗传学革命铺平道路

如今，科学家经常操纵遗传物质来研究人类健康以及诊断和治疗疾病。他们对基因进行测序来诊断遗传性疾病和癌症，合成数以百万计的 DNA 和 RNA 链来检测病原体，制造药物，并编辑基因序列作为潜在的治疗方法。就在几十年前，如果没有卡鲁瑟实验室开发的合成方法，这一切都是不可能的。

卡鲁瑟斯博士 1940 年出生于爱荷华州得梅因，三年级时父母送给他一套化学套装，他从此迷上了科学。变色液体和爆炸的化学混合物让他着迷。他继续在爱荷华州立大学学习化学，然后于 1963 年加入西北大学 Robert Letsinger 博士的实验室，即 DNA 双螺旋发现十年后。

在西北大学攻读研究生期间，Caruthers 博士学习了如何使用 Letsinger 博士开创的方法将核苷酸(DNA 和 RNA 的组成部分)组装成短序列。但这种方法缓慢且低效。

“制造一小段合成 DNA(几个核苷酸长)可能需要两个月的时间，”卡鲁瑟斯博士回忆道。

在西北大学期间，他将五个核苷酸组装成一条 DNA 链——这在当时是一项重大突破。随后，他成为威斯康星大学 Gobind Khorana 博士实验室的博士后研究员，后者因发现 DNA 中的核苷酸顺序如何编码蛋白质而获得诺贝尔生理学或医学奖。在那里，他对 DNA 的调控方式及其众多序列的含义产生了兴趣。然而，由于无法构建新的 DNA 片段，研究这些问题非常困难。

1973 年，当 Caruthers 博士加入科罗拉多大学博尔德分校化学和生物化学系时，他的目标是改善 DNA 合成。

“当时我很清楚，目前的技术都不能真正适合大多数生物学家的日常使用，”他说。“但生物和生物化学界的大多数科学家并不在乎。”

在会议上和走廊里，同事们经常问他为什么要开发合成 DNA 的新方法?卡鲁瑟斯博士说，大多数人没有看到任何好处。

在接下来的几年里，在研究生 Mark Matteucci 和博士后研究员 Serge Beaucage 博士的重大贡献下，Caruthers 博士的实验室解决了这个问题。他们首先探讨了如何为脆弱的、延长的 DNA 链提供结构支撑，并发现一种被称为“可控孔玻璃”的高孔隙硅玻璃比研究人员一直使用的聚苯乙烯效果要好得多。

然后，该团队开发了一种化学方法来保护核苷酸在 DNA 合成过程中不发生不需要的反应——这是 DNA 合成效率如此低下的一个主要原因。Caruthers 博士的团队发现了如何制造受保护的“脱氧核苷亚磷酰胺”，使其不会发生不需要的反应。这使得合成反应更加有效。一系列化学反应可以一次又一次地进行，每次新的迭代都会在几秒钟内向不断增长的 DNA 链中连续添加一个新的核苷酸。

卡鲁瑟斯博士说：“突然间，你可以在不到一天的时间内合成一段 DNA，而使用旧方法需要几个月的时间。”

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