AlphaFold、细胞组织机制及嗜睡研究获颁生命科学突破奖

2022年09月23日 19:00 次阅读 稿源:澎湃新闻 条评论

9月23日,“2023年科学突破奖”获奖名单揭晓。有着科学界“第一巨奖”“科学界的奥斯卡”之称的科学突破奖(Breakthrough Prize),主要奖励生命科学、基础物理学、数学领域的顶尖研究人员,其中生命科学领域每年最多颁发4项。

此次揭晓的2023年生命科学突破奖、基础物理学突破奖、数学突破奖,共有11位科学家获奖。加上6项物理和数学新视野奖和3项玛丽亚姆·米尔扎哈尼新前沿(Maryam Mirzakhani New Frontiers)奖,总奖金金额达到1575万美元。

其中,生命科学突破奖今年分别授予以下3项共计6位科学家(每项的获奖者共享300万美元奖金):

克利福德·布兰格温(Clifford P. Brangwynne)和安东尼·海曼(Anthony A. Hyman),以表彰他们发现细胞组织的新机制;

德米斯·哈萨比斯 (Demis Hassabis)和约翰·乔普(John Jumper),以表彰他们开发了准确预测蛋白质结构的 AlphaFold;

伊曼纽尔·米格诺特(Emmanuel Mignot)和柳泽正史(Masashi Yanagisawa),以表彰他们发现了嗜睡症的原因。

AI蛋白质折叠革命

 

德米斯·哈萨比斯和约翰·乔普。获奖理由:开发了一种深度学习算法,该方法可快速准确地从其氨基酸序列中预测蛋白质的三维结构。

哈萨比斯和乔普是 AlphaFold 背后的领导者,该 AI 系统在很大程度上解决了蛋白质结构预测问题,这是生物学中最大的挑战之一。

蛋白质是运行细胞的纳米机器,从氨基酸序列预测它们的 3D 结构对于理解生命的运作至关重要。哈萨比斯和乔普与他们在DeepMind的团队一起构思并构建了一个深度学习系统,可以准确、快速地对蛋白质结构进行建模。

AlphaFold 已经对生命科学产生了革命性的影响。今年夏天,DeepMind 将 2 亿种蛋白质的结构——几乎所有已知的来自生命之树的蛋白质——上传到了一个公共数据库。该程序将科学家通常用于确定蛋白质结构的时间从数月或数年减少到数小时或数分钟。突破奖委员会评价,它有望给未来带来巨大的益处,包括药物设计、合成生物学、纳米材料和对细胞过程的基本理解。

得知获得突破奖,两人都非常惊讶。据悉,哈萨比斯计划将他的部分奖金捐赠给旨在增加多样性的教育项目,以及支持尼泊尔农村学校的倡议。

细胞组织新原理


安东尼·海曼和克利福德·布兰格温。获奖理由:发现了由蛋白质和RNA相分离成无膜液滴介导的细胞组织基本机制。

直到最近,人们还认为细胞中的大部分工作都是在细胞器中进行的,而细胞器是由膜包裹的特殊亚基。但是海曼和布兰格温发现了一种全新的物理原理,可以在没有膜的情况下集中蛋白质和其他生物分子之间的细胞相互作用。他们描述了通过相分离快速形成的动态液体状液滴,类似于在水中形成的油滴,它产生的临时结构受到保护,不受水状细胞内部分子混乱的影响。

自发现以来,他们和其他人已经证明,这些无膜液体凝聚物在许多细胞过程中发挥作用,包括信号传导、细胞分裂、细胞核中核仁的嵌套结构以及DNA的调节。突破奖委员会评价,他们的发现是对细胞组织理解的根本性进步,并且可能会导致未来的临床应用,包括用于治疗肌萎缩侧索硬化症(ALS)等神经退行性疾病。

睡眠科学的突破


柳泽正史和伊曼纽尔·米格诺特。获奖理由:发现嗜睡症是由一小部分脑细胞的损失引起的,这些脑细胞可以制造一种促进觉醒的物质,为开发治疗睡眠障碍的新疗法铺平了道路。

嗜睡症是另一种神经退行性疾病。在米格诺特和柳泽正史领导不同的实验室并从事不同的研究计划之前,人们对它的了解甚少。他们的研究使得人们对它的病因有了新的认识。

他们表明,这种疾病的核心是大脑缺乏食欲素,它通常调节清醒。在某些动物(例如狗)中,嗜睡症是由影响食欲素结合的神经受体的突变引起的;而在人类中,这种疾病是由免疫系统攻击产生食欲素的细胞引发的(可能“误认为”它是一种病毒颗粒)。

米格诺特和柳泽正史的发现引发的治疗方法,被证明可以缓解发作性睡病的症状,并使得设计睡眠诱导药物成为可能。他们揭示了嗜睡症是一种具有自身免疫性起源的神经退行性疾病,并提出了神经元的选择性丧失导致其他神经退行性疾病的可能性。他们揭示了睡眠和清醒的核心机制,在这个领域仍然存在许多谜团。

柳泽正史说,他对这个奖项“深感荣幸”,并计划用这笔钱设立一个捐赠基金来资助研究。 “对年轻科学家在日本进行探索性工作的稳定支持是有问题的,”他指出,自己的发现之所以成为可能,只是因为他可以自由地“进行一次‘钓鱼探险’,但不能保证一定会成功”。

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