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2020年终盘点:生命科学突破大奖解读

  1. 年终盘点
  2. 生命科学突破大奖

来源:本站原创 2020-12-31 11:39

每年,在生命科学和医学领域,一些重要的评奖都会陆续展开,以表彰在这个领域作出重要贡献的科学家。其中包括诺贝尔生理学与医学奖,拉斯克奖,生命科学突破大奖以及麦克阿瑟天才奖等。在2020年的脚步声即将远去,2021年挥手来临的日子里,让我们对2020年揭晓的相关奖项进行简单梳理,本期将为大家介绍的是生命科学突破奖,希望大家喜欢。
2020年12月19日讯/生物谷BIOON/---每年,在生命科学和医学领域,一些重要的评奖都会陆续展开,以表彰在这个领域作出重要贡献的科学家。其中包括诺贝尔生理学与医学奖,拉斯克奖,生命科学突破大奖以及麦克阿瑟天才奖等。在2020年的脚步声即将远去,2021年挥手来临的日子里,让我们对2020年揭晓的相关奖项进行简单梳理,本期将为大家介绍的是生命科学突破奖,希望大家喜欢。



2021年生命科学突破奖

2020年9月10日,旧金山-breakthrough prize基金会宣布了2021年奖的获奖者,以表彰他们在生命科学,基础物理学和数学领域取得的惊人突破。每年,颁奖典礼都会在现场举行,但是,由于COVID-19全球大流行,今年的颁奖典礼已推迟到2021年3月。

在生命科学领域,获奖者分别为:1. 华盛顿大学,霍华德休斯医学研究所(HHMI)的David Baker教授,以表彰其在蛋白质设计以及人工合成方面的创新性工作;2. 哈佛大学与HHMI的Catherine Dulac教授,以表彰其在阐明养育行为背后的细胞学水平机制的创新性研究;3. 香港中文大学的Yuk Ming Dennis Lo教授,以表彰其对于母体中有胎儿DNA的存在的发现,从而促进了产前筛查,避免畸形胎儿的出生;4. 美国国家健康研究所(NIH)的Richard J. Youle教授,以表彰其阐明清除受损线粒体从而预防帕金森氏病的 “质控” 途径。

David Baker与 “人工蛋白质合成技术”


David Baker于1962年10月6日出生于华盛顿州西雅图,是一位美国生物化学家和计算生物学家,他开创了预测和设计蛋白质三维结构的方法。目前David Baker担任华盛顿大学生物化学教授,也是基因组科学,生物工程,化学工程,计算机科学和物理学的兼职教授。是霍华德·休斯医学研究所的研究员,也是美国国家科学院的成员。

蛋白质是大自然中一类十分神奇的物质,它们的存在解决了各种各样的技术难题。例如,在自然界中,它们介导利用太阳能制造复杂的分子,对小分子和光作出反应,将化学梯度转化为化学键并将化学能用于做功,等等。通过从大自然的蛋白质中汲取灵感,David Baker研究组致力于从头开始设计具有同样功能的分子。
 
过去,几乎所有的蛋白质设计工作都仅仅局限于修饰天然状况下已经存在的蛋白质骨架。 但是,大多数情况下具有最佳3D结构的蛋白质在自然界无法找到。 对此,研究者们正在开发方法,以设计用于特定应用的,具有可调几何形状的各种异常稳定的蛋白质结构。


此外,病毒和肿瘤细胞的表面具有特定的蛋白质。 因此,以高亲和力和特异性结合靶蛋白的设计蛋白可广泛用作治疗和诊断类试剂。 David Baker教授实验室致力于开发能够设计具有高亲和力蛋白结合的方法,并应用这些方法来创建与临床有关的药物或诊断试剂。 这些研究同时为了解蛋白质-蛋白质相互作用提供了基本的知识。另一方面,由于自组装蛋白材料在其中起着至关重要的作用。 对此,David Backer领导的研究人员正在开发新的自组装纳米结构,并使用这些方法来开发下一代疫苗和药物输送工具。

蛋白质的另一项独特的优势就是可以作为酶催化相关生化反应。在一些无法用化学手段达成目的的反应中,通过人工设计酶类分子,有希望创建天然状态下无法发生反应的化学反应催化剂。

David Baker教授还致力于优化蛋白质的设计方法,从而在给定限制条件的情况下寻求最低能量的氨基酸序列。用于计算能量的力场越精确,设计的蛋白质的活性和成功率就越高。结合物理化学和对十万多个蛋白质晶体结构的分析,最终能够改进我们在原子尺度上对蛋白质能量的描述。

最终,David Baker教授的研究方向还包括通过对已有的蛋白质结构数据进行分析,从而对未知的蛋白质结构信息作出精确预测。

Catherine Dulac与“养育行为的细胞决定机制”

 
Catherine Dulac是一名法裔美籍生物学家。1963年出生于法国,1991年来到美国进行博士后研究。Catherine Dulac目前担任是哈佛大学分子与细胞生物学教授,并于2007年至2013年担任该系系主任,同时还是霍华德·休斯医学研究所的研究员。她最著名的研究涉及哺乳动物嗅觉信号的分子生物学机制,尤其是信息素和以及下游脑回路对性别特异性行为的控制。基于从单个神经元中筛选cDNA文库和从单个神经元中克隆基因的新方法,开发了一种新颖的筛选策略。 

此前研究表明,雄性和雌性对幼崽的行为表现出明显的差异性,这种性别对立为探索潜在神经回路的性质和功能提供了独特的机会。 通过使用c-fos诱导作为神经元活动的读数,Catherine Dulac领导的研究者们确定了内侧视前区(MPOA)中表达甘丙肽的神经元在男性和女性的养育行为中均被特异性激活,并显示它们的缺陷会导致男性养育反应显著受损。 这些数据为目前观察到的男女两性不同的社会行为背后的机制提供了重要的见解,并开辟了新的途径来剖析父母行为及其对社会经验的调节作用。

 
除养育行为之外,Catherine Dulac还专注于研究性别特异性行为背后的神经回路调节机制。通过对信息素信号转转导系统进行遗传操作,Dulac教授对信息素介导的行为中的VNO和主要嗅上皮(MOE)的各自作用进行了新的评估。研究发现,与以前的想法相反,小鼠发生交配行为并不需要VNO活性。相反,MOE信号似乎是触发小鼠交配行为所必需的信号。在一项后续研究中,Dulac教授发现缺少TRPC2(在VNO中特异性表达且是信号转导所必需的离子通道)的雌性小鼠表现出雄性特有的性行为特征,而雌性性行为则出现明显缺陷。这些数据使表明,老鼠的大脑中同时存在着控制雄性与雌性特定行为的功能性神经元回路,而在正常女性中,神经系统通过激活女性特定的效应子来控制社交行为的性别特征,同时抑制雄性的相关行为特征。


Yuk-ming Dennis Lo与产前诊断技术


Yuk-ming Dennis Lo(中文名:盧煜明)于1963年出生于香港,目前担任香港中文大学的化学病理学教授,同时也是是李嘉诚健康科学研究所所长与英国皇家学会会员。1983年,盧教授就读于剑桥大学,并在进入牛津大学接受临床培训之前完成了临床前学位。后来他在牛津大学获得博士学位。

盧教授对产前诊断的研究始于了解了通过聚合酶链式反应(PCE)一种检测少量DNA的新方法。当时一篇研究论文描述了血浆中肿瘤DNA检测方法。对此,盧教授怀疑是否有可能从怀孕母亲的血液中检测胎儿DNA。1989年,他发表的结果表明确实存在胎儿DNA,但数量很少。但是,在1997年,盧教授通过使用男性染色体作为标记,成功地检测了怀孕母亲血浆中的胎儿DNA。这一发现为胎儿发育异常的产前诊断提供了一种更安全的方法。2011年,他开发了一种基于测序的技术,可以比超声波更早地确定胎儿的性别。通过这项技术,医生们可以使用RNA而非DNA来检测未出生胎儿患唐氏综合症的风险,相比以前的方显著降低了流产的几率。


Richard J. Youle教授与 “线粒体质控途径影响帕金森症的发生的分子机制”

 
Richard J. Youle于南卡罗来纳大学获得博士学位,自1978年以来一直在NIH工作。多年来,他的研究涵盖了包括骨髓移植的免疫学,脑肿瘤的治疗和程序性细胞死亡等多个方向。他培训了数十名科学家;发表了180余篇同行评审的研究文章;并已获得16项专利。

目前,约有50万美国人被诊断出患有帕金森氏病,Youle教授领导的NIH课题组致力于研究基因突变如何引起帕金森氏病。Youle教授的发现阐明了PINK1和Parkin基因的某些致病突变具有损害大脑的能力。他们的结果表明,这种突变可能与脑细胞处理受损的线粒体的方式的破坏有关。研究结果不仅帮助研究人员了解了基因在健康和患病大脑中的作用,而且还探索了针对帕金森氏病和其他与线粒体受损有关的疾病的新治疗方法。


关于突破奖“breakthrough prize”

突破奖被誉为“科学界的奥斯卡”,用于表彰全球顶级科学家。每个奖项为300万美元,分别颁发给生命科学(每年最多4个),基础物理学(每年1个)和数学(每年1个)领域。此外,每年向早期职业研究人员颁发多达三项物理学新视野奖,多达三项数学新视野奖和多达三项Maryam Mirzakhani新前沿奖。获奖者将参加颁奖典礼,以庆祝他们的成就并启发下一代科学家。

突破奖由Sergey Brin,Priscilla Chan和Mark Zuckerberg,Yuri和Julia Milner以及Anne Wojcicki共同创立。该奖项由Sergey Brin,Priscilla Chan, Mark Zuckerberg,马化腾,马云等建立的个人基金会赞助。由各领域历届“突破奖”获得者组成的委员会选择获奖者。

今年,“突破奖”总共颁发了1875万美元的奖金,用于支持基础研究领域的科学家。自2012年以来,该奖项已授予近3000名领先科学家超过2.5亿美元。该奖项旨在帮助科学领导者摆脱财务约束的束缚,集中精力充分利用思想改造世界;提高基础科学和数学的重要性,并激励下一代研究人员在此基础上前行。(生物谷 Bioon.com)


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