Материал из РУВИКИ — свободной энциклопедии

Бетциг, Эрик

Эрик Бетциг
англ. Eric Betzig
Eric Betzig.jpg
Имя при рождении Роберт Эрик Бетциг
Дата рождения 13 января 1960(1960-01-13)[1][2][…] (65 лет)
Место рождения
Страна США
Научная сфера Физика, оптика, микроскопия
Место работы Калифорнийский университет в Беркли
Медицинский институт Говарда Хьюза
Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли
Образование Калифорнийский технологический институт
Корнеллский университет
Учёная степень доктор философии (PhD) по физике[3]
Учёное звание профессор
Научный руководитель Michael S. Isaacson
Ученики Хари Шрофф
На Цзи
Уэсли Легант
Известен как один из разработчиков флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения
Награды и премии Нобелевская премия — 2014 Нобелевская премия по химии (2014)
Сайт betziglab.berkeley.edu
Логотип РУВИКИ.Медиа Медиафайлы на РУВИКИ.Медиа

Э́рик Бе́тциг (англ. Robert Eric Betzig; род. 13 января 1960, Анн-Арбор, Мичиган, США[4]) — американский физик, лауреат Нобелевской премии по химии 2014 года за «развитие флуоресцентной микроскопии высокого разрешения» совместно с Штефаном Хеллем и Уильямом Мёрнером[4].

Биография

[править | править код]

Родился 13 января 1960 года в городе Анн-Арбор, штат Мичиган. В 1983 году окончил Калифорнийский технологический институт со степенью бакалавра наук по физике[5]. Продолжил обучение в Корнеллском университете, где получил степень магистра наук в 1985 году и степень доктора философии в 1988 году в области прикладной и инженерной физики[6]. Его диссертация была посвящена разработке оптической микроскопии ближнего поля[7].

Карьера

[править | править код]

После получения докторской степени Бетциг работал в Bell Laboratories. Разочаровавшись в академической и корпоративной научной среде, он ушёл из компании в 1994 году. В 1996 году он занял пост вице-президента по исследованиям и развитию в Ann Arbor Machine Company, машиностроительной компании своего отца. Он занимался разработкой технологии адаптивного сервогидравлического привода (FAST), однако проект оказался коммерчески неуспешным, и Бетциг остался без работы[8].

В 2005 году, после перерыва в научной деятельности, Бетциг вместе со своим бывшим коллегой по Bell Labs Харальдом Хессом разработал и менее чем за два месяца собрал в гостиной Хесса первый прототип микроскопа, работающего по принципу фотоактивируемой локализационной микроскопии (PALM)[9]. Этот прорыв позволил ему в 2006 году вернуться в академическую науку, возглавив собственную группу в исследовательском кампусе Джанелия Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI).

В 2017 году Бетциг перешёл на работу в Калифорнийский университет в Беркли, где занял должность профессора физики и профессора молекулярной и клеточной биологии, а также получил совмещённое назначение в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли[10][11]. В настоящее время он является заведующим президентской кафедрой экспериментальной физики имени Юджина Д. Комминса, продолжает работу в качестве исследователя HHMI и старшего научного сотрудника в кампусе Джанелия[10]. Бетциг также является соучредителем и научным консультантом компании Eikon Therapeutics.

Научная деятельность

[править | править код]

Основной сферой научных интересов Эрика Бетцига является разработка методов оптической микроскопии сверхвысокого разрешения, которые позволяют преодолевать дифракционный предел и визуализировать клеточные структуры с нанометровой детализацией.

Фотоактивируемая локализационная микроскопия (PALM)

Ключевым достижением Бетцига, за которое он был удостоен Нобелевской премии, стала разработка метода фотоактивируемой локализационной микроскопии (англ. Photoactivated Localization Microscopy, PALM). Этот метод обходит дифракционный предел (около 200–250 нм), который ограничивает разрешающую способность традиционных световых микроскопов[12].

Принцип PALM основан на стохастической активации специальных фотоактивируемых флуоресцентных белков. С помощью лазера низкой мощности в каждый момент времени активируется лишь небольшое, случайное подмножество молекул в образце[13]. Поскольку одновременно светится малое количество молекул, они оказываются пространственно разделены, что позволяет точно определить центр свечения каждой из них. Этот процесс активации, фиксации и фотообесцвечивания повторяется тысячи раз. Затем все полученные координаты центров молекул объединяются для построения единого изображения со сверхвысоким разрешением, достигающим 10–20 нанометров[14]. Метод PALM позволил учёным наблюдать за биологическими процессами на молекулярном уровне внутри живых клеток, что ранее было доступно в основном с помощью электронной микроскопии, не позволяющей работать с живыми образцами[12].

Дальнейшие разработки

После создания PALM Бетциг и его лаборатория сосредоточились на разработке новых методов для 4D-визуализации динамических процессов в живых системах.

Одним из ключевых направлений стала микроскопия на основе решётчатого светового листа (англ. lattice light-sheet microscopy, LLSM). Эта технология использует ультратонкий световой лист для освещения образца, что значительно снижает фототоксичность и позволяет получать трёхмерные видео клеточной динамики на высокой скорости. Для получения чётких изображений глубоко внутри многоклеточных организмов Бетциг внедрил в LLSM адаптивную оптику (англ. adaptive optics, AO) — метод, заимствованный из астрономии для коррекции оптических искажений. Комбинация этих технологий (AO-LLSM), представленная в 2018 году в журнале Science, позволила в деталях наблюдать за миграцией раковых клеток, развитием нервных клеток и другими процессами в живых организмах.

Среди других разработок — микроскопия со структурированным освещением скользящего падения (англ. glancing incidence structured illumination microscopy, GI-SIM), представленная в 2018 году в журнале Cell. Этот метод позволил изучать динамические взаимодействия органелл с разрешением 97 нм и скоростью до 266 кадров в секунду. В 2019 году его лаборатория представила метод, объединяющий LLSM с экспансионной микроскопией, что ускорило получение наноразмерных изображений нейронных сетей мозга примерно в 1000 раз.

В последние годы Бетциг работает над созданием комплексных платформ для биологических исследований. В 2024 году он описал концепцию «Обсерватории клеток» (англ. A Cell Observatory), которая использует передовую световую микроскопию и машинное обучение для анализа данных петабайтного масштаба с целью выявления фундаментальных принципов жизни на субклеточном уровне[15][16]. В 2025 году был представлен прототип MOSAIC — реконфигурируемого микроскопа, объединяющего несколько методов визуализации (включая световой лист и сверхразрешение) с адаптивной оптикой для неинвазивного изучения клеточной динамики и нейронных сетей в живых организмах[17].

Известные ученики

[править | править код]

Многие из бывших постдоков и научных сотрудников лаборатории Эрика Бетцига стали самостоятельными учёными и возглавили собственные исследовательские группы в ведущих научных учреждениях. Среди них:

  • Хари Шрофф (англ. Hari Shroff) — после постдокторантуры в лаборатории Бетцига, где он участвовал в разработке PALM-микроскопии, сделал карьеру в Национальных институтах здравоохранения США (NIH). В настоящее время является старшим исследователем и руководителем секции оптической визуализации высокого разрешения в Национальном институте биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB)[18].
  • На Цзи (англ. Na Ji) — учёный-биофизик, супруга Эрика Бетцига. Прошла постдокторантуру под его руководством, после чего в 2011 году основала собственную группу в кампусе Джанелия. В настоящее время — профессор Калифорнийского университета в Беркли и заведующая кафедрой экспериментальной физики имени Луиса Альвареса.
  • Уэсли Легант (англ. Wesley Legant) — после постдокторантуры стал доцентом на кафедрах фармакологии и биомедицинской инженерии в Университете Северной Каролины. Является лауреатом стипендии Searle Scholars Award за работу по созданию новых флуоресцентных микроскопов[19].
  • Дун Ли (англ. Dong Li) — после работы в лаборатории Бетцига (2011—2015) стал главным научным сотрудником в Институте биофизики Китайской академии наук, а затем профессором в Университете Цинхуа. Его исследования направлены на разработку новых методов оптической визуализации[20].
  • Кай Ван (англ. Kai Wang) — работал в лаборатории Бетцига с 2011 по 2015 год. Впоследствии возглавил собственную лабораторию оптической нейровизуализации в Институте нейронаук Китайской академии наук[21].

Награды

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ CV Eric Betzig — 2011.
  2. ↑ Eric Betzig // Encyclopædia Britannica (англ.)
  3. ↑ Non-destructive optical imaging of surfaces with 500 Ångstrom resolution, 1988
  4. ↑ 1 2 Eric Betzig Facts. The Nobel Prize. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  5. ↑ Curriculum Vitae Eric Betzig. mediatheque.lindau-nobel.org. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  6. ↑ Eric Betzig. National Inventors Hall of Fame. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  7. ↑ Eric Betzig. physics.berkeley.edu. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  8. ↑ Eric Betzig: Not resting on his laureate. SPIE. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  9. ↑ Eric Betzig. Caltech Heritage Project. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  10. ↑ 1 2 Eric Betzig. HHMI. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  11. ↑ FIP Pioneer Award. Fitzpatrick Institute for Photonics. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  12. ↑ 1 2 Флуоресцентная микроскопия наноразмерного разрешения. www.fbras.ru. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  13. ↑ Микроскопия PALM. Nikon Instruments. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  14. ↑ Super-Resolution Fluorescence Microscopy. JoVE. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  15. ↑ A Cell Observatory to reveal the subcellular foundations of life. PubMed (7 августа 2024). Дата обращения: 7 ноября 2025.
  16. ↑ UGA welcomes Nobel laureate Eric Betzig. Franklin College of Arts and Sciences. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  17. ↑ A reconfigurable multimodal adaptive optical microscope for integrated imaging of living systems. bioRxiv (16 июня 2025). Дата обращения: 7 ноября 2025.
  18. ↑ Hari Shroff. iBiology. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  19. ↑ UNC School of Medicine’s Wesley Legant Named Searle Scholar. UNC Health and UNC School of Medicine. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  20. ↑ Dong Li. Tsinghua University. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  21. ↑ People. Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology, Chinese Academy of Sciences. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  22. ↑ Нобелевскую премию по химии дали за флуоресцентную микроскопию высокого разрешения | Наука и жизнь. Дата обращения: 8 октября 2014. Архивировано 13 октября 2014 года.
  23. ↑ Eric Betzig group wins $25,000 AAAS award. Wiley Analytical Science. Дата обращения: 7 ноября 2025.
  24. ↑ Eric Betzig. The Pontifical Academy of Sciences. Дата обращения: 7 ноября 2025.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.ruwiki.ru/w/index.php?title=Бетциг,_Эрик&oldid=1216295717