2019年12月1日訊/生物谷BIOON/---每年，在生命科學和醫學領域，一些重要的評獎都會陸續展開，以表彰在這個領域作出重要貢獻的科學家。在這些評獎中，自然科學領域的諾貝爾獎尤為人所看重。此外，科學突破獎和拉斯克獎也廣為人所知。
在2019年的腳步聲即將遠去，2020年揮手來臨的日子裡，讓我們梳理一下2019年揭曉的諾貝爾生理或醫學獎、科學突破獎、拉斯克獎和
麥克阿瑟天才獎的獲得者，希望大家喜歡。
（一）2019年諾貝爾生理或醫學獎北京時間2019年10月7日下午17：30，2019年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉，來自哈佛醫學院的William G. Kaelin Jr、弗朗西斯•克裡克研究所的Sir Peter J. Ratcliffe和約翰斯霍普金斯的Gregg L. Semenza因揭示細胞感知和適應氧氣供應的機制而獲得此獎。
從左到右依次為William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza，圖片來自www.nobelprize.org。
動物需要氧氣來將食物轉化成為可用的能量，幾個世紀以來，科學家們已經非常了解氧氣的重要性了，但細胞如何適應氧氣水平的改變，研究人員一直並不清楚。研究者William G. Kaelin Jr.， Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza通過研究揭示了細胞如何感知並適應氧氣供應的變化，他們鑑別出了一種特殊的分子機制，其能調節基因的活性來響應不同水平的氧氣。
缺氧的一個關鍵生理學反應就是促紅細胞生成素（EPO）水平的上升，從而能夠增加機體紅細胞的產生，這種激素控制的紅細胞產生的重要性早在20世紀初期就廣泛人們所知，但這一過程本身是如何被氧氣所控制的，目前仍然是一個謎題。
細胞中的氧氣感知機制，圖片來自www.nobelprize.org。
Semenza及其團隊就對EPO基因進行了研究，發現位於EPO基因附近的特殊DNA片段能夠介導機體對缺氧的反應。Ratcliffe及其團隊對EPO基因的氧氣依賴性調節進行了研究。這兩個研究團隊發現，幾乎所有組織中都存在氧氣感應機制，這種機制是非常普遍的，而且其在很多不同類型的細胞中都能發揮作用。
Semenza希望能夠鑑別出介導這種反應的細胞組分：它是一種特殊蛋白複合體，能以一種氧氣依賴性的方式與所鑑別出的DNA片段相結合，他將這種複合體稱之為缺氧誘導因子（HIF）。HIF由兩種不同的DNA結合蛋白---HIF-α和ARNT---組成。
Ratcliffe及其團隊通過研究發現，VHL能物理性地與HIF-α相互作用，同時其也是正常氧氣水平下進行蛋白質降解所必須的，這就證實了VHL與HIF-α之間的神秘關聯。
2001年，Kaelin和Ratcliffe發現，在正常氧氣水平下，羥基基團會被添加到HIF-α的兩個特定位點，這種稱之為prolyl羥基化（脯氨醯羥基化）的蛋白修飾能夠促進VHL識別並結合HIF-α，從而就能夠解釋正常氧氣水平如何在氧氣感知酶分子（所謂的prolyl羥化酶）的幫助下控制HIF-α的快速降解。Ratcliffe等人進一步鑑定出這種關鍵的prolyl羥化酶，同時他們還揭示，HIF-α的基因激活功能能被氧氣依賴性的羥基化所調節。這些發現闡明了氧氣感知的機制以及其如何發揮功能。
（二）2020年科學突破獎（Breakthrough Prize）科學突破獎被譽為「科學界的奧斯卡」，旨在表彰全球頂尖物理、數學和生命科學家的研究成果。它是在2012年由俄羅斯億萬富翁尤裡•米爾納夫婦設立，現由谷歌聯合創始人謝爾蓋•布林、臉書聯合創始人馬克•扎克伯格夫婦、騰訊公司聯合創始人馬化騰、尤裡•米爾納夫婦，以及基因技術公司23andMe聯合創始人安妮•沃西基等知名實業家贊助。科學突破獎獎項有生命科學突破獎、基礎物理學突破獎、數學突破獎、物理學新視野獎、數學新視野獎以及青年挑戰突破獎。「科學突破獎」單項獎金高達300萬美元，遠超 諾貝爾獎，堪稱科學界「第一巨獎」。
2019年9月5日，2020科學突破獎頒發，其中生命科學突破獎獲得者為洛克菲勒大學的Jeffrey M. Friedman、馬克思-普朗克生物化學研究所的F. Ulrich Hartl、耶魯大學醫學院的Arthur L. Horwich、加州大學舊金山分校的David Julius和賓夕法尼亞大學的Virginia Man-Yee Lee。
1.獲獎者：Jeffrey M. Friedman
獲獎理由：Friedman發現了一種新的內分泌系統---「瘦素系統」，脂肪組織可以經由該系統向大腦傳輸信號，調控食物攝入行為。瘦素的發現，讓科學家找到了調控食物攝入量和人體體重的生理與神經機制，從而為理解肥胖的發病機制構建了全新的理論框架。
2.獲獎者：F. Ulrich Hartl和Arthur L. Horwich
獲獎理由：Hartl和Horwich發現了分子伴侶在調節蛋白摺疊以及阻止蛋白聚集中的作用。隨著年齡增長，這種機制可能會退化，使得細胞中的蛋白聚集在一起，這就為癌症、阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓病以及其他神經退行性疾病等疾病的產生奠定基礎。
3.獲獎者：David Julius
獲獎理由：Julius發現產生痛覺的細胞信號機制，他還發現辣椒和薄荷醇在神經系統中觸發的感覺受體與通常對冷熱做出反應的感覺受體是相同的。他鑑定出了在腸易激症候群、關節炎和癌症等疾病中，與慢性疼痛相關的特定細胞靶點。他的團隊為研發新一代非阿片類精準鎮痛藥創造了堅實的理論基礎。
4.獲獎者：Virginia Man-Yee Lee
獲獎理由：Lee發現了額顳葉痴呆和肌萎縮側索硬化症中的TDP43蛋白聚合體，並揭示了不同細胞類型中不同形式的α-突觸核蛋白是導致帕金森症和多系統萎縮的原因。她的研究發現為尋找相關藥物發現的靶點開闢了新道路。
（三）拉斯克獎（Lasker Awards）拉斯克獎由美國廣告經理人、慈善家阿爾伯特•拉斯克（Albert Lasker）及其夫人瑪麗•沃德•拉斯克（Mary Woodard Lasker）於1946年共同創立，以表彰在醫學領域作出突出貢獻的科學家、醫生和公共服務人員。該獎項之前共設置有三個獎項：基礎醫學研究獎、臨床醫學研究獎和公共服務獎，後又增設特殊貢獻獎。每個獎項的獲獎者將會獲得25萬美元的資助。在生命科學和醫學領域, 拉斯克獎素有「諾貝爾獎風向標」之稱。
拉斯克基礎醫學研究獎得主，圖片來源：laskerfoundation.org。
2019年9月10日，受業界高度關注的2019年拉斯克獎正式揭曉：拉斯克基礎醫學研究獎頒發給了發現B細胞和T細胞的兩名科學家Max D. Cooper博士和Jacques Miller博士，拉斯克臨床醫學研究獎頒發給了有「乳腺癌救命藥」之稱的赫賽汀（Herceptin）的發明團隊：H. Michael Shepard博士、Dennis J. Slamon博士以及Axel Ullrich博士。
2019年拉斯克臨床醫學研究獎得主，圖片來源：laskerfoundation.org。
Cooper博士和Miller博士的研究證實了適應性免疫系統是基於淋巴細胞的兩種系統：一種T細胞依賴性的系統，負責細胞免疫反應，比如移植物排斥和控制病毒感染；一種B細胞依賴性的系統，通過抗體分泌參與體液免疫反應；T淋巴細胞譜系和B淋巴細胞譜系的基本遺傳程序在有顎脊椎動物和無顎脊椎動物中都是保守的，在大約5億年前的共同脊椎動物祖先中就已經存在。這一巨大成就揭示了適應性免疫系統的組成原理，並促進了現代免疫學的誕生。可以說正是B細胞和T細胞的發現，才使得CAR-T細胞免疫療法和免疫檢查點阻斷療法等腫瘤免疫療法成為可能。
赫賽汀發明團隊發明了第一種阻斷致癌蛋白的單克隆抗體 Herceptin，並將其發展成為女性乳腺癌的救命療法。作為一種人源化的單克隆抗體，赫賽汀與人類表皮生長因子受體2(HER-2)蛋白有高度的親和力。這種藥物降低了復發風險，延長了轉移性和早期乳腺癌患者的生存時間。
（四）2019年麥克阿瑟天才獎出爐（MacArthur Fellows Program or MacArthur Fellowship）麥克阿瑟天才獎創立於1981年，為紀念銀行生命災難公司的創始人約翰•D•麥克阿瑟而命名，由麥克阿瑟基金會（John D. and Catherine T. MacArthur Foundation）設立，獎金頒發給在各個領域內具有非凡創造性的傑出人士，獲獎者一般被看做本專業內領軍人物。每年評選各領域20名至25名傑出人士。獎金額50萬美元，且沒有附加條件，獲獎者可自由支配。2019年，共有26位傑出人士獲得麥克阿瑟天才獎，其中有5人從事生命科學領域研究。
1.Zachary Lippman博士：利用CRISPR技術培育出更為優質的農作物
圖片來自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。
美國冷泉港實驗室（CSHL）植物生物學家Zachary Lippman博士以西紅柿作為模式生物，利用CRISPR基因編輯對調節植物葉子和花序生長的重要基因進行編輯，從而比傳統雜交方法更快地培育出抗旱、抗熱、抗病和高產的農作物品種。
2.Vanessa Ruta博士：繪製出大腦處理感官信息的神經網絡
圖片來自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。
美國洛克菲勒大學的Vanessa Ruta博士以果蠅作為模式生物，通過使用光學標記、細胞內電生理學以及化學成像等複雜技術，在單個神經突觸的水平下對果蠅的神經迴路進行觀察和調節。通過逐個神經突觸地繪製出果蠅對信息素（pheromone）的感知迴路，Ruta博士及其團隊發現了雄性和雌性果蠅大腦在感知處理方面的關鍵分歧點。
3.Joshua Tenenbaum博士：加深對人類思維的理解，讓人工智慧更類似於人類
圖片來自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。
美國麻省理工學院的Joshua Tenenbaum博士及其團隊證實人類認知能力的潛在機制類似於貝葉斯統計方法。這種方法將隨機事件出現的機率定義為由我們的先前經驗和信心決定，而不是由它們出現的頻率決定。該團隊使用行為學實驗來驗證這種理論模型的有效性，他們構建出的模型可以對人類行為作出定量預測。
4.Jenny Tung博士：揭示社會和環境因素給細胞和基因組留下永久印記
圖片來自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。
美國杜克大學的Jenny Tung博士及其團隊通過研究野生狒狒種群，發現乾旱、社會地位低下、以及孤立等因素會嚴重縮短壽命。更重要的是，該團隊發現這些經歷會改變免疫細胞對傷口和感染的反應。相比於社會地位更高的猴子相比，社會地位低下的猴子中的促炎症基因表達水平更高。不過這種影響是可以逆轉的：當猴子的社會地位提高之後，它們的免疫系統功能得到改善，而且它們的基因表達模式也出現相應變化。
5.Stacy Jupiter博士：理解環境變化的影響，幫助人類重建與大自然的聯繫
圖片來自John D. & Catherine T. MacArthur Foundation。
在野生生物保護協會從研究工作的Stacy Jupiter博士結合當地文化習俗和實地研究，開發出環保措施，旨在保護海洋生態系統的生物多樣性和長久維持靠海為生的當地人的生計。Jupiter博士與村民一起進行實驗性捕撈，提供清晰的科學證據來評估採取的環保措施的有效性，並且幫助居民更好地選擇何時何地停止捕魚，以及停止捕魚的時間長短。（生物谷 Bioon.com）
參考文獻：1.Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019