AlphaFold、細(xì)胞組織機制及嗜睡研究獲頒生命科學(xué)突破獎

·哈薩比斯和喬普是 AlphaFold 背后的領(lǐng)導(dǎo)者，該 AI 系統(tǒng)在很大程度上解決了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題，這是生物學(xué)中最大的挑戰(zhàn)之一。

·海曼和布蘭格溫的發(fā)現(xiàn)是對細(xì)胞組織理解的根本性進(jìn)步，并且可能會導(dǎo)致未來的臨床應(yīng)用，包括用于治療肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等神經(jīng)退行性疾病。

·米格諾特和柳澤正史的發(fā)現(xiàn)引發(fā)的治療方法，被證明可以緩解發(fā)作性睡病的癥狀，并使得設(shè)計睡眠誘導(dǎo)藥物成為可能。

9月23日，“2023年科學(xué)突破獎”獲獎名單揭曉。

有著科學(xué)界“第一巨獎”“科學(xué)界的奧斯卡”之稱的科學(xué)突破獎（Breakthrough Prize），主要獎勵生命科學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的頂尖研究人員，其中生命科學(xué)領(lǐng)域每年最多頒發(fā)4項。此次揭曉的2023年生命科學(xué)突破獎、基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎、數(shù)學(xué)突破獎，共有11位科學(xué)家獲獎。加上6項物理和數(shù)學(xué)新視野獎和3項瑪麗亞姆·米爾扎哈尼新前沿（Maryam Mirzakhani New Frontiers）獎，總獎金金額達(dá)到1575萬美元。

其中，生命科學(xué)突破獎今年分別授予以下3項共計6位科學(xué)家（每項的獲獎?wù)吖蚕?00萬美元獎金）：

克利福德·布蘭格溫（Clifford P. Brangwynne）和安東尼·海曼（Anthony A. Hyman），以表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞組織的新機制；

德米斯·哈薩比斯 （Demis Hassabis）和約翰·喬普（John Jumper），以表彰他們開發(fā)了準(zhǔn)確預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的 AlphaFold；

伊曼紐爾·米格諾特（Emmanuel Mignot）和柳澤正史（Masashi Yanagisawa），以表彰他們發(fā)現(xiàn)了嗜睡癥的原因。

AI蛋白質(zhì)折疊革命 

德米斯·哈薩比斯和約翰·喬普。獲獎理由：開發(fā)了一種深度學(xué)習(xí)算法，該方法可快速準(zhǔn)確地從其氨基酸序列中預(yù)測蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。

哈薩比斯和喬普是 AlphaFold 背后的領(lǐng)導(dǎo)者，該 AI 系統(tǒng)在很大程度上解決了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題，這是生物學(xué)中最大的挑戰(zhàn)之一。

蛋白質(zhì)是運行細(xì)胞的納米機器，從氨基酸序列預(yù)測它們的 3D 結(jié)構(gòu)對于理解生命的運作至關(guān)重要。哈薩比斯和喬普與他們在DeepMind的團隊一起構(gòu)思并構(gòu)建了一個深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確、快速地對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。

AlphaFold 已經(jīng)對生命科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響。今年夏天，DeepMind 將 2 億種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)——幾乎所有已知的來自生命之樹的蛋白質(zhì)——上傳到了一個公共數(shù)據(jù)庫。該程序?qū)⒖茖W(xué)家通常用于確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的時間從數(shù)月或數(shù)年減少到數(shù)小時或數(shù)分鐘。突破獎委員會評價，它有望給未來帶來巨大的益處，包括藥物設(shè)計、合成生物學(xué)、納米材料和對細(xì)胞過程的基本理解。

得知獲得突破獎，兩人都非常驚訝。據(jù)悉，哈薩比斯計劃將他的部分獎金捐贈給旨在增加多樣性的教育項目，以及支持尼泊爾農(nóng)村學(xué)校的倡議。

細(xì)胞組織新原理

安東尼·海曼和克利福德·布蘭格溫。獲獎理由：發(fā)現(xiàn)了由蛋白質(zhì)和RNA相分離成無膜液滴介導(dǎo)的細(xì)胞組織基本機制。

直到最近，人們還認(rèn)為細(xì)胞中的大部分工作都是在細(xì)胞器中進(jìn)行的，而細(xì)胞器是由膜包裹的特殊亞基。但是海曼和布蘭格溫發(fā)現(xiàn)了一種全新的物理原理，可以在沒有膜的情況下集中蛋白質(zhì)和其他生物分子之間的細(xì)胞相互作用。他們描述了通過相分離快速形成的動態(tài)液體狀液滴，類似于在水中形成的油滴，它產(chǎn)生的臨時結(jié)構(gòu)受到保護(hù)，不受水狀細(xì)胞內(nèi)部分子混亂的影響。

自發(fā)現(xiàn)以來，他們和其他人已經(jīng)證明，這些無膜液體凝聚物在許多細(xì)胞過程中發(fā)揮作用，包括信號傳導(dǎo)、細(xì)胞分裂、細(xì)胞核中核仁的嵌套結(jié)構(gòu)以及DNA的調(diào)節(jié)。突破獎委員會評價，他們的發(fā)現(xiàn)是對細(xì)胞組織理解的根本性進(jìn)步，并且可能會導(dǎo)致未來的臨床應(yīng)用，包括用于治療肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等神經(jīng)退行性疾病。

睡眠科學(xué)的突破

柳澤正史和伊曼紐爾·米格諾特。獲獎理由：發(fā)現(xiàn)嗜睡癥是由一小部分腦細(xì)胞的損失引起的，這些腦細(xì)胞可以制造一種促進(jìn)覺醒的物質(zhì)，為開發(fā)治療睡眠障礙的新療法鋪平了道路。

嗜睡癥是另一種神經(jīng)退行性疾病。在米格諾特和柳澤正史領(lǐng)導(dǎo)不同的實驗室并從事不同的研究計劃之前，人們對它的了解甚少。他們的研究使得人們對它的病因有了新的認(rèn)識。

他們表明，這種疾病的核心是大腦缺乏食欲素，它通常調(diào)節(jié)清醒。在某些動物（例如狗）中，嗜睡癥是由影響食欲素結(jié)合的神經(jīng)受體的突變引起的；而在人類中，這種疾病是由免疫系統(tǒng)攻擊產(chǎn)生食欲素的細(xì)胞引發(fā)的（可能“誤認(rèn)為”它是一種病毒顆粒）。

米格諾特和柳澤正史的發(fā)現(xiàn)引發(fā)的治療方法，被證明可以緩解發(fā)作性睡病的癥狀，并使得設(shè)計睡眠誘導(dǎo)藥物成為可能。他們揭示了嗜睡癥是一種具有自身免疫性起源的神經(jīng)退行性疾病，并提出了神經(jīng)元的選擇性喪失導(dǎo)致其他神經(jīng)退行性疾病的可能性。他們揭示了睡眠和清醒的核心機制，在這個領(lǐng)域仍然存在許多謎團。

柳澤正史說，他對這個獎項“深感榮幸”，并計劃用這筆錢設(shè)立一個捐贈基金來資助研究。 “對年輕科學(xué)家在日本進(jìn)行探索性工作的穩(wěn)定支持是有問題的，”他指出，自己的發(fā)現(xiàn)之所以成為可能，只是因為他可以自由地“進(jìn)行一次‘釣魚探險’，但不能保證一定會成功”。