卡尔·迪赛罗斯

斯坦福大学科学家,光遗传学提出者,2021年拉斯克奖基础医学奖得主

卡尔·迪赛罗斯(Karl Deisseroth),男,美国国家科学院院士、斯坦福大学生物工程与精神病学家。2006 年,首次提出光遗传学(Optogenetics)。与26岁的爱德华·博伊登(Edward Boyden)一起,开创光遗传学时代。被誉为光遗传学之父。2021年9月24日,获得拉斯克奖基础医学奖。

人物经历
卡尔·迪赛罗斯(Karl Deisseroth),男,出生于波士顿。2006 年,首次提出光遗传学(Optogenetics)。与26岁的爱德华·博伊登(Edward Boyden)一起,开创光遗传学时代。
早年经历
迪赛罗斯出生于波士顿,父亲的工作需要辗转于波士顿、波托马克、休斯敦和马林县之间,他也跟着在周游全国中长大。母亲教高中物理和化学,姐姐是整形外科医生,妹妹是临床心理学家。迪赛罗斯小时候热爱阅读,他自己记得曾经一边骑车一边把书摊在车把上看,然后撞到了停着的汽车上。但他也是个典型的科学儿童。他说:“我常停下来看虫子,思考它们是怎么做决定的。我还常常观察死在路边的动物。”
攻读神经科学
16岁时,迪赛罗斯高中毕业,得到了一份哈佛的奖学金,打算主修创意写作。但是最后他拿到了生物化学学位,20岁时被斯坦福大学的医学和哲学双料博士项目录取。他想要更好地了解人类本性,于是决定攻读神经科学的博士。1998年,迪赛罗斯完成了学位论文,后来又在《神经元》(Neuron)和《自然》(Nature)上发表了一系列文章。
转行精神病学
迪赛罗斯最初打算成为一名神经外科医生,但在精神科一次为期4周的义务轮班后,他改变了主意。他的第一个病人患有分裂情感性障碍,在他的短篇小说中,他把这个人的言谈与《芬尼根守灵夜》相提并论。迪赛罗斯为他开了强效的抗精神病药物和心境情绪稳定药物,但那个病人的病情仍然没有好转,根本无法离开精神科病房。迪赛罗斯感到失望,但又被迷住了。“是未知攫住了我,”他说。“我看清了那一线理解的曙光究竟将出现在多远之外的地平线。”
研究方向
作为神经科学家中少有的实践精神病学家,Deisseroth把精神疾病作为他光遗传学研究的主要方向。
个人生活
妻子Michelle Monje(研究儿童脑癌的神经科学家)。
主要成就
迪赛罗斯和博伊登最初钟情的是神经元磁控,重心没有放在光控上。 2003 年 10 月,博伊登再一次查阅文献,期望从中找到灵感,却意外发现纳格尔不久前发表的藻类光受体论文,他经过全面分析,决定重回光控策略,不过这次不再用细菌光受体,而改为藻类光受体。
2004 年 2 月,博伊登将自己的想法告诉迪赛罗斯,并建议尽快与纳格尔合作;3 月,双方达成合作协议,纳格尔提供藻类光受体质粒。迪赛罗斯将光受体转入神经元——给神经元装上一双“眼睛”;博伊登则进一步检测装上“眼睛”的神经元在光照后的反应。
2004 年 8 月,博伊登怀着忐忑不安的心情对带上“眼睛”的神经元进行电生理活性检测,没想到,第一次试验就大获成功,改装后的神经元受到光照后会快速出现显著的动作电位去极化,意味着它们的活性发生了改变,也就表明神经元活性受到了光的调控。这一成就标志着一个新学科——光遗传学(Optogenetics)诞生,该名词由迪赛罗斯于 2006 年首次提出,是将遗传学(光受体转入神经元)和光学(神经元光控)二者相结合的一个学科。相关文章于2005年 8 月在《自然-神经科学》杂志发表,成为该领域的奠基石。
卡尔·迪赛罗斯用光遗传学技术将感光蛋白质注入猴子的目标神经元,当假肢末端的传感器与咖啡杯接触时,发出的信号就会使这些神经元的光源亮起来,许多神经元都会沐浴在这片光亮中,但只有那些做了标记的神经元才会做出回应。
获得荣誉
光遗传学之父、美国国家科学院院士。
2015年,获得“生命科学突破奖”。
2021年9月24日,2021年拉斯克奖揭晓。光遗传学领域的三位学者Peter Hegemann(彼得·黑格曼)、Karl Deisseroth以及Dieter Oesterhelt(迪特·厄斯特黑尔特)获得基础医学奖。
学术轶事
斯坦福大学,卡尔·迪赛罗斯结识爱德华·博伊登(Edward Boyden),两人就此开启合作。他们开展了科学“头脑风暴”:博伊登从技术角度提出自己的观点,而迪赛罗斯则从医学角度发表自己的看法。他们共同构思了多种策略,包括借助机械、光、电、磁等手段以实现对大脑的控制,但鉴于问题的复杂性,这些方案大多停留在口头而并未开展真正意义上的尝试。
2004年夏天,Deisseroth在斯坦福大学开设了自己的实验室,并聘用了一名出色的博士生张锋——早年曾在一个基因疗法实验室工作过。把藻类视蛋白引入脑细胞是一项精细的工作,而张锋似乎就是这项工作的理想人选。视蛋白需要通过一个病毒来挟带进入细胞,但必须注意浓度不能太高,否则会杀死神经细胞。Deisseroth告诉张锋,这个实验可能具有革命性的意义。“他甚至说,这是‘五年或十年才一遇的大事件’。”张锋回忆道。
人物评价
43岁的迪赛罗斯,黑发落在低垂的双眼上,说话总是喃喃低语,很难看出这个人40岁以前就已经开发出全新的技术,变革了整个神经科学。斯坦福的神经科学家Rob Malenka是迪赛罗斯博士后期间的导师,他说,他在某种程度上低估了这个学生。“我知道他非常聪明。可是没认识到闲散得像冲浪好手一样的表面下是如此强烈的创造力和聪慧的劲头,以及如此强烈的发现热情。他的外表几乎掩盖了这些。”
太太Monje说:“在机场,很多人停下来要和他合影,并请他签名。他根本没法穿过会议大厅——那里有太多人在等着他。这和当年人们对披头士的狂热差不多。我意识到,我竟嫁给了披头士,只不过是书呆子们的披头士。”
个人评价
“我常停下来看虫子,思考它们是怎么做决定的。我还常常观察死在路边的动物。”
人物轶事
三年级的时候,迪赛罗斯发现自己大脑的工作方式非同一般。当时,老师让全班同学每人选一首诗背诵。迪赛罗斯打开他的诗选,随便看了一下《未选择的路》(译注:Robert Frost作品),然后举起了手。老师说你得先记住这首诗才行,他说已经记住了,然后背了出来。老师难以置信,那节课剩下的时间里都在让他快速看诗然后背诵。迪赛罗斯说:“变得像马戏团表演了。”
学术谱系
博士:张锋,他们合作促成了一个全新的领域,也就是光遗传技术。
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