然而,不久后的一次噩耗彻底改变了蒂姆的职业规划——他的爷爷不幸被诊断患有淋巴瘤。“我当时根本不知道什么是淋巴瘤,”蒂姆回忆道:“我想要了解这种癌症,并且逐渐对生物医学研究产生了兴趣。我意识到,在实验室里所做的工作,有望给人们的生命带来重大改变。科学研究能够加深我们对疾病的认识,并且带来更有效的疗法。”
▲实验室中的蒂姆(图片来源:MIT news)
于是,蒂姆将他的专业改为生物工程。在那里,他可以继续发挥在计算机上的兴趣与特长,在基因组数据库中寻找有用的信息。与此同时,他也能学习分子生物学的技术与知识。大学毕业后,他成为了MIT的一名博士生。
在刚进入MIT的时候,蒂姆研究的是一种特殊的白血病。在他攻读博士学位的第三年,CRISPR技术诞生了。科学家们发现,这种源自细菌的“免疫系统”,能很好地进行人类基因的编辑。这对于整个生命科学领域而言,是一个重磅消息。
幸运的是,CRISPR技术的先驱者之一张锋教授就在MIT工作,他的实验室就在蒂姆的实验室楼下。于是,蒂姆经常跑下楼和张锋及他的团队进行讨论。在思想的碰撞中,蒂姆脑中出现了新的火花——为什么不用CRISPR寻找癌症的弱点呢?
▲CRISPR技术的先驱者之一张锋教授为蒂姆提供了许多新想法(图片来源:Mcgovern Institute官网)
当时的科学家们都在使用CRISPR技术一条一条研究自己感兴趣的基因,而“初生牛犊”蒂姆想要一下子找到对癌细胞的生长至关重要的所有基因。在张锋的帮助下,他设计了一个看上去很简单的实验:他想让几百万个癌细胞同时生长,并在不同的癌细胞里用CRISPR技术敲除不同的基因。只要观察哪些癌细胞死了,蒂姆就能知道哪些基因对癌细胞的生长不可或缺。
然而,事情并没有想象中那么简单——许多决定癌细胞生死的基因,同样也决定了健康细胞的生死。换句话说,这些基因数据对新药研发的指导意义并不大。痛定思痛,蒂姆又对他的实验思路进行了改良:这次,他不再试图“毕其功于一役”,而是将不同的癌细胞进行归类,在每一类特殊的癌细胞里寻找足以影响存活的基因。
▲蒂姆的筛选流程示意图(图片来源:《Science》)
这个新思路立刻收获了热烈的反响,并纷纷为其他实验室所效仿。这些能够影响特定癌细胞生存的基因能成为全新的个体化癌症治疗靶点。“我把这些基因称为癌症的‘阿喀琉斯之踵’。”蒂姆说。这项研究发表在了2013年的《Science》上,只有博士四年级的蒂姆是第一作者。在短短的两年内,这篇论文已经被引用了将近600次。
▲未来,蒂姆想成为一名教授(图片来源:MIT news)
蒂姆的新技术并没有局限在癌症的研究上。事实上,不少研究亨廷顿症与衰老的课题组也采纳了他的技术。而在学术圈外,一些药企也与蒂姆取得了联系。“在我们的论文发表后,许多制药公司对我们的技术产生了浓厚的兴趣,”蒂姆说:“我们找到的基因与他们在研发目标是相关的。这让我非常兴奋。我们在实验室里所做的,终于能为这些患者带来新药了。”
在成功之下,蒂姆依旧保持了冷静。他当下的目标是早日博士毕业,并有朝一日能拥有自己的实验室:“我喜欢新奇的想法,并开发新的工具去回答最基本的问题。”
参考资料:
[1] Targeting genes by the thousands
[2] Genetic Screens in Human Cells Using the CRISPR-Cas9 System