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2019年终盘点:2019年生物领域获奖盘点

来源:本站原创 2019-12-28 05:37

2019年12月1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。在这些评奖中,自然科学领域的诺贝尔奖尤为人所看重。此外,科学突破奖和拉斯克奖也广为人所知。

在2019年的脚步声即将远去,2020年挥手来临的日子里,让我们梳理一下2019年揭晓的诺贝尔生理或医学奖、科学突破奖、拉斯克奖和麦克阿瑟天才奖的获得者,希望大家喜欢。

(一)2019年诺贝尔生理或医学奖

北京时间2019年10月7日下午17:30,2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,来自哈佛医学院的William G. Kaelin Jr、弗朗西斯•克里克研究所的Sir Peter J. Ratcliffe和约翰斯霍普金斯的Gregg L. Semenza因揭示细胞感知和适应氧气供应的机制而获得此奖。
从左到右依次为William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza,图片来自www.nobelprize.org。

动物需要氧气来将食物转化成为可用的能量,几个世纪以来,科学家们已经非常了解氧气的重要性了,但细胞如何适应氧气水平的改变,研究人员一直并不清楚。研究者William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza通过研究揭示了细胞如何感知并适应氧气供应的变化,他们鉴别出了一种特殊的分子机制,其能调节基因的活性来响应不同水平的氧气。

缺氧的一个关键生理学反应就是促红细胞生成素(EPO)水平的上升,从而能够增加机体红细胞的产生,这种激素控制的红细胞产生的重要性早在20世纪初期就广泛人们所知,但这一过程本身是如何被氧气所控制的,目前仍然是一个谜题。
细胞中的氧气感知机制,图片来自www.nobelprize.org。

Semenza及其团队就对EPO基因进行了研究,发现位于EPO基因附近的特殊DNA片段能够介导机体对缺氧的反应。Ratcliffe及其团队对EPO基因的氧气依赖性调节进行了研究。这两个研究团队发现,几乎所有组织中都存在氧气感应机制,这种机制是非常普遍的,而且其在很多不同类型的细胞中都能发挥作用。

Semenza希望能够鉴别出介导这种反应的细胞组分:它是一种特殊蛋白复合体,能以一种氧气依赖性的方式与所鉴别出的DNA片段相结合,他将这种复合体称之为缺氧诱导因子(HIF)。HIF由两种不同的DNA结合蛋白---HIF-α和ARNT---组成。

Ratcliffe及其团队通过研究发现,VHL能物理性地与HIF-α相互作用,同时其也是正常氧气水平下进行蛋白质降解所必须的,这就证实了VHL与HIF-α之间的神秘关联。

2001年,Kaelin和Ratcliffe发现,在正常氧气水平下,羟基基团会被添加到HIF-α的两个特定位点,这种称之为prolyl羟基化(脯氨酰羟基化)的蛋白修饰能够促进VHL识别并结合HIF-α,从而就能够解释正常氧气水平如何在氧气感知酶分子(所谓的prolyl羟化酶)的帮助下控制HIF-α的快速降解。Ratcliffe等人进一步鉴定出这种关键的prolyl羟化酶,同时他们还揭示,HIF-α的基因激活功能能被氧气依赖性的羟基化所调节。这些发现阐明了氧气感知的机制以及其如何发挥功能。

(二)2020年科学突破奖(Breakthrough Prize)

科学突破奖被誉为“科学界的奥斯卡”,旨在表彰全球顶尖物理、数学和生命科学家的研究成果。它是在2012年由俄罗斯亿万富翁尤里•米尔纳夫妇设立,现由谷歌联合创始人谢尔盖•布林、脸书联合创始人马克•扎克伯格夫妇、腾讯公司联合创始人马化腾、尤里•米尔纳夫妇,以及基因技术公司23andMe联合创始人安妮•沃西基等知名实业家赞助。科学突破奖奖项有生命科学突破奖、基础物理学突破奖、数学突破奖、物理学新视野奖、数学新视野奖以及青年挑战突破奖。“科学突破奖”单项奖金高达300万美元,远超 诺贝尔奖,堪称科学界“第一巨奖”。

2019年9月5日,2020科学突破奖颁发,其中生命科学突破奖获得者为洛克菲勒大学的Jeffrey M. Friedman、马克思-普朗克生物化学研究所的F. Ulrich Hartl、耶鲁大学医学院的Arthur L. Horwich、加州大学旧金山分校的David Julius和宾夕法尼亚大学的Virginia Man-Yee Lee。

1.获奖者:Jeffrey M. Friedman

获奖理由:Friedman发现了一种新的内分泌系统---“瘦素系统”,脂肪组织可以经由该系统向大脑传输信号,调控食物摄入行为。瘦素的发现,让科学家找到了调控食物摄入量和人体体重的生理与神经机制,从而为理解肥胖的发病机制构建了全新的理论框架。

2.获奖者:F. Ulrich Hartl和Arthur L. Horwich

获奖理由:Hartl和Horwich发现了分子伴侣在调节蛋白折叠以及阻止蛋白聚集中的作用。随着年龄增长,这种机制可能会退化,使得细胞中的蛋白聚集在一起,这就为癌症、阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病以及其他神经退行性疾病等疾病的产生奠定基础。

3.获奖者:David Julius

获奖理由:Julius发现产生痛觉的细胞信号机制,他还发现辣椒和薄荷醇在神经系统中触发的感觉受体与通常对冷热做出反应的感觉受体是相同的。他鉴定出了在肠易激综合征、关节炎和癌症等疾病中,与慢性疼痛相关的特定细胞靶点。他的团队为研发新一代非阿片类精准镇痛药创造了坚实的理论基础。

4.获奖者:Virginia Man-Yee Lee

获奖理由:Lee发现了额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症中的TDP43蛋白聚合体,并揭示了不同细胞类型中不同形式的α-突触核蛋白是导致帕金森症和多系统萎缩的原因。她的研究发现为寻找相关药物发现的靶点开辟了新道路。

(三)拉斯克奖(Lasker Awards)

拉斯克奖由美国广告经理人、慈善家阿尔伯特•拉斯克(Albert Lasker)及其夫人玛丽•沃德•拉斯克(Mary Woodard Lasker)于1946年共同创立,以表彰在医学领域作出突出贡献的科学家、医生和公共服务人员。该奖项之前共设置有三个奖项:基础医学研究奖、临床医学研究奖和公共服务奖,后又增设特殊贡献奖。每个奖项的获奖者将会获得25万美元的资助。在生命科学和医学领域, 拉斯克奖素有“诺贝尔奖风向标”之称。
拉斯克基础医学研究奖得主,图片来源:laskerfoundation.org。

2019年9月10日,受业界高度关注的2019年拉斯克奖正式揭晓:拉斯克基础医学研究奖颁发给了发现B细胞和T细胞的两名科学家Max D. Cooper博士和Jacques Miller博士,拉斯克临床医学研究奖颁发给了有“乳腺癌救命药”之称的赫赛汀(Herceptin)的发明团队:H. Michael Shepard博士、Dennis J. Slamon博士以及Axel Ullrich博士。
2019年拉斯克临床医学研究奖得主,图片来源:laskerfoundation.org。

Cooper博士和Miller博士的研究证实了适应性免疫系统是基于淋巴细胞的两种系统:一种T细胞依赖性的系统,负责细胞免疫反应,比如移植物排斥和控制病毒感染;一种B细胞依赖性的系统,通过抗体分泌参与体液免疫反应;T淋巴细胞谱系和B淋巴细胞谱系的基本遗传程序在有颚脊椎动物和无颚脊椎动物中都是保守的,在大约5亿年前的共同脊椎动物祖先中就已经存在。这一巨大成就揭示了适应性免疫系统的组成原理,并促进了现代免疫学的诞生。可以说正是B细胞和T细胞的发现,才使得CAR-T细胞免疫疗法和免疫检查点阻断疗法等肿瘤免疫疗法成为可能。

赫赛汀发明团队发明了第一种阻断致癌蛋白的单克隆抗体 Herceptin,并将其发展成为女性乳腺癌的救命疗法。作为一种人源化的单克隆抗体,赫赛汀与人类表皮生长因子受体2(HER-2)蛋白有高度的亲和力。这种药物降低了复发风险,延长了转移性和早期乳腺癌患者的生存时间。

(四)2019年麦克阿瑟天才奖出炉(MacArthur Fellows Program or MacArthur Fellowship)

麦克阿瑟天才奖创立于1981年,为纪念银行生命灾难公司的创始人约翰•D•麦克阿瑟而命名,由麦克阿瑟基金会(John D. and Catherine T. MacArthur Foundation)设立,奖金颁发给在各个领域内具有非凡创造性的杰出人士,获奖者一般被看做本专业内领军人物。每年评选各领域20名至25名杰出人士。奖金额50万美元,且没有附加条件,获奖者可自由支配。2019年,共有26位杰出人士获得麦克阿瑟天才奖,其中有5人从事生命科学领域研究。

1.Zachary Lippman博士:利用CRISPR技术培育出更为优质的农作物
图片来自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。

美国冷泉港实验室(CSHL)植物生物学家Zachary Lippman博士以西红柿作为模式生物,利用CRISPR基因编辑对调节植物叶子和花序生长的重要基因进行编辑,从而比传统杂交方法更快地培育出抗旱、抗热、抗病和高产的农作物品种。

2.Vanessa Ruta博士:绘制出大脑处理感官信息的神经网络
图片来自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。

美国洛克菲勒大学的Vanessa Ruta博士以果蝇作为模式生物,通过使用光学标记、细胞内电生理学以及化学成像等复杂技术,在单个神经突触的水平下对果蝇的神经回路进行观察和调节。通过逐个神经突触地绘制出果蝇对信息素(pheromone)的感知回路,Ruta博士及其团队发现了雄性和雌性果蝇大脑在感知处理方面的关键分歧点。

3.Joshua Tenenbaum博士:加深对人类思维的理解,让人工智能更类似于人类
图片来自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。

美国麻省理工学院的Joshua Tenenbaum博士及其团队证实人类认知能力的潜在机制类似于贝叶斯统计方法。这种方法将随机事件出现的几率定义为由我们的先前经验和信心决定,而不是由它们出现的频率决定。该团队使用行为学实验来验证这种理论模型的有效性,他们构建出的模型可以对人类行为作出定量预测。

4.Jenny Tung博士:揭示社会和环境因素给细胞和基因组留下永久印记
图片来自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。

美国杜克大学的Jenny Tung博士及其团队通过研究野生狒狒种群,发现干旱、社会地位低下、以及孤立等因素会严重缩短寿命。更重要的是,该团队发现这些经历会改变免疫细胞对伤口和感染的反应。相比于社会地位更高的猴子相比,社会地位低下的猴子中的促炎症基因表达水平更高。不过这种影响是可以逆转的:当猴子的社会地位提高之后,它们的免疫系统功能得到改善,而且它们的基因表达模式也出现相应变化。

5.Stacy Jupiter博士:理解环境变化的影响,帮助人类重建与大自然的联系
图片来自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。

在野生生物保护协会从研究工作的Stacy Jupiter博士结合当地文化习俗和实地研究,开发出环保措施,旨在保护海洋生态系统的生物多样性和长久维持靠海为生的当地人的生计。Jupiter博士与村民一起进行实验性捕捞,提供清晰的科学证据来评估采取的环保措施的有效性,并且帮助居民更好地选择何时何地停止捕鱼,以及停止捕鱼的时间长短。(生物谷 Bioon.com)

参考文献:
1.Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/press-release/

2.The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary/

3. 2019年诺贝尔生理学或医学奖深度解读!
http://news.bioon.com/article/6744788.html

4. Winners of the 2020 breakthrough prize in life sciences, fundamental physics and mathematics announced
https://breakthroughprize.org/News/54

5. B and T cells—the organizing principle of the adaptive immune system
http://www.laskerfoundation.org/awards/show/b-and-t-cells-organizing-principle-adaptive-immune-system/

6. Herceptin—a targeted antibody therapy for breast cancer
http://www.laskerfoundation.org/awards/show/herceptin-targeted-antibody-therapy-breast-cancer/

7.MacArthur Fellows for Celebrating and inspiring the creative potential of individuals through no-strings-attached fellowships
https://www.macfound.org/programs/fellows/

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