2018年生物领域获奖专题盘点
2018年即将过去，年末为大家献上本年度生物领域获奖专题盘点，希望读者朋友们能够喜欢。
1. “诺奖风向标”榜单揭晓 4名科学家荣获2018拉斯克奖
拉斯克奖是全球最为著名的医学类奖项之一，也有“诺贝尔风向标”之称。这是因为在诸多拉斯克奖得主中，已有87人获得了诺贝尔奖。2015年诺贝尔生理学或医学奖得主屠呦呦研究员，就曾在2011年摘得拉斯克临床医学研究奖。
9月12日，拉斯克基金会宣布将2018年的拉斯克奖授予4名科学家，以表彰他们在医学上做出的卓越贡献。
拉斯克基础医学研究奖
今年的拉斯克基础医学研究奖授予了C. David Allis教授与Michael Grunstein教授，他们在组蛋白的研究上带来了开拓性的突破。我们知道，DNA是一类很长的分子。如果将一条DNA拉直，它可以长达近2米！而组蛋白能协助这一长条分子的缠绕，将它塞进细胞里。长久以来，人们认为组蛋白只是维持DNA的结构，但这两名科学家的研究却表明，组蛋白在控制基因的开启与关闭上，起到了极为重要的作用。这也让不同的细胞得以执行其独有的功能。尽管他们的研究隶属于基础科学范畴，他们的发现却为临床医学带来了深远的影响。药明康德合作伙伴默沙东带来的Zolinza，就是一款基于这个发现才问世的抗癌药。
“这些发现催生了一个全新的人类疗法领域，这是对我们的极好奖励。” Allis教授说道。
“所有人都在研究基因活性，而我却想研究基因的包装材料，” Grunstein教授说：“我不想跟随大流，前往所有人都在前去的方向。”
拉斯克临床医学研究奖
今年的拉斯克临床医学研究奖授予了John B. Glen博士。他是拉斯克奖过去73年以来第二位获奖的兽医。他发现并研发了药物异丙酚（propofol），它现在是世界上最广泛使用的麻醉诱导药物之一。在上世纪70年代，硫喷妥钠（thiopentone）是当时广泛使用的一种麻醉剂，它虽然能够让患者快速昏迷，但是当他们醒来后往往意志不是很清醒。Glen博士在阿斯利康（AstraZeneca）公司工作时发现，该公司已有的药物异丙酚不但麻醉效果和硫喷妥钠相同，而且可以让患者很快从麻醉状态中醒来，并且没有硫喷妥钠的副作用。异丙酚于1986年在英国获得批准。这一麻醉剂随后被上亿名患者使用。它被认为是推动门诊手术迅速扩展的首要原因，因为患者在接受麻醉之后可以迅速恢复日常生活。
“我非常高兴异丙酚能够得到如此广泛的应用。”Glen博士说。
拉斯克医学科学特殊成就奖
今年的拉斯克医学科学特殊成就奖授予了Joan Argetsinger Steitz博士。她不但在RNA生物学领域有突出的贡献，而且是鼓励女性参与科学工作的先锋。
当Steitz博士在上世纪60年代初开始她的科学生涯时，在科学领域没有多少女科学家。她最希望的就是能够因为自己对科学的贡献而受到同行们的尊重。而40多年后，她不但在耶鲁大学拥有自己的实验室，在RNA生物学方面做出了突出的发现，而且成为引领女性科学家在科学领域工作的先锋。她在2007年发布的美国国家科学院的报告中，详细列出了最大化女性在学术科学和工程学中的潜力应该采取的步骤。她发表过很多演讲，鼓励更多女性从事科学工作。同时，作为一名出色的导师，她已经培训过接近200名学生和博士后。“我只是想帮助女性和其它少数群体实现他们的潜能。”Steitz博士说。
这些科学家的灵感与努力，为人类医学带来了重要影响。我们再次祝贺这四名科学家。拉斯克奖的荣誉，是对他们成就的最好认可！
2. 2018年诺贝尔化学奖深度解读！
北京时间10月3日下午17：30，2018年诺贝尔化学奖揭晓，来自美国加州理工学院的研究者弗朗西丝-阿诺德（Frances H. Arnoid）、美国密苏里大学的研究者乔治-史密斯（George P. Smith）和英国剑桥大学的研究者格雷戈里-温特（Sir Gregory P. Winter）共同获得此奖；其中弗朗西丝-阿诺德因研究酶的定向进化分享一半奖金。乔治-史密斯和格雷戈里-温特因研究肽类和抗体的噬菌体展示技术而共享另一半奖金。
多年来，弗朗西丝-阿诺德尝试对一种名为枯草杆菌蛋白酶（subtilisin）的酶类进行改造，以便使其能够在有机溶剂（DMF，二甲基甲酰胺）中工作，而不是在水溶液中催化化学反应，如今她对酶类的遗传代码进行随机改变，随后将这些突变基因引入到细菌重视起能够产生数千种不同突变形式的枯草杆菌蛋白酶。
在此之后，研究者所面临的挑战就是找出在有机溶剂中哪种突变体表现出的效果最好，在进化过程中我们讨论的是生存，而在定向进化中这一阶段则被称之为选择阶段。研究者利用枯草杆菌蛋白酶来破碎牛奶中的酪蛋白，随后她在35% DMF的溶剂中选择出了能最有效破碎酪蛋白的枯草杆菌蛋白酶突变形式，紧接着弗朗西丝-阿诺德在枯草杆菌蛋白酶中引入了新一轮的随机突变，从而衍生出了能在DMF中表现更好的突变体。
自20世纪90年代初期以来，DNA技术就被重新进行了改装从而就使得用于定向进化的方法成倍地增加了。弗朗西丝-阿诺德在这些研究中处于领先地位，如果她的实验室中产生的酶类能催化自然界中根本不存在的化学反应，从而产生全新的材料。她定制的酶类也成为了制造各种物质的重要工具，比如药品等；随着化学反应的加速，其所产生的副产品也会较少，而且在某些情况下还可能会排除传统化学反应所需要的重金属，这样就大大减少了对环境的影响。
下面让我们说一下本届诺贝尔化学奖的第二部分，研究者们通过定向进化的方法直接开发出了特殊的药物，其能帮助中和毒素，抵御自身免疫性疾病的进展，有时候甚至还能治疗转移性癌症，这是一种特殊的噬菌体展示技术所带来的成果。
噬菌体本质上很简单，其是由被蛋白质包裹的小片段遗传物质组成，当其繁殖时常常会将遗传物质注入到细菌中来劫持细菌的新陈代谢，随后细菌就会产生新的噬菌体遗传物质和蛋白质，随后就会形成新的噬菌体。乔治-史密斯认为，研究人员应该利用噬菌体的简单结构来寻找编码已知蛋白质的未知基因，此时研究人员已经建立了大型的分子文库，其中包含了大量未知的基因片段，乔治-史密斯表示，这些未知的基因片段能够与噬菌体胶囊中编码蛋白的基因结合在一起，当产生新的噬菌体时，来自未知基因特殊蛋白质最终就会作为胶囊蛋白的一部分出现在噬菌体表面。而这将会导致表面携带不同蛋白质的噬菌体混合在一起，随后研究者乔治-史密斯就假设研究人员能够使用抗体来发现携带多种已知蛋白质的噬菌体，而抗体的功能类似于目标导弹，其能够有效识别并且以非常精确的方式结合到单一蛋白质上，如果研究人员在混合噬菌体中捕捉到了某些东西，而且他们知道这种抗体能够吸附到了一种已知的蛋白质上，那么作为一种副产物，研究人员就能够得到这种蛋白质的未知基因。
1985年，乔治-史密斯就证明了这种方法是可行的，随后他制造出了一种能在表面携带肽类蛋白的噬菌体，利用这种抗体，研究者就能从许多混合的噬菌体液体中提取出其所构建的噬菌体。
研究者Greg Winter表示，他可以在抗体的定向进化中利用噬菌体展示技术，随后他构建了能够携带数十亿种抗体分子的噬菌体文库，在该文库中，研究者就能够筛选出吸附不同靶点蛋白的抗体；随后研究者随机改变了第一代抗体并创建了一种新的抗体文库，结果发现该文库中的抗体对目标具有更强的吸附能力，比如，1994年研究者就利用该方法开发了一种抗体，这种抗体能以较高的特异性吸附到癌细胞上。
2018年诺贝尔化学奖得主所发明的方法正在国际上不断发展，这或将能推动更为绿色的化学工业，帮助开发新型材料，制造可持续的生物燃料，帮助减轻人类疾病且拯救生命；酶类的定向进化和噬菌体抗体展示技术也让三位科学家们为人类的健康做出了应有的贡献，并为化学研究领域的革命奠定了坚实的基础
3. 诺贝尔生理学或医学奖：松开免疫系统的抗癌刹车
在美国得克萨斯大学ＭＤ安德森癌症研究中心官网上，有几个黑体大字概括了新晋诺贝尔生理学或医学奖得主詹姆斯·艾利森对癌症治疗作出的贡献：“规则改变者”。
在日本京都大学官网上，可以看到今年另一名生理学或医学奖得主本庶佑的获奖感言：一开始以为只是“纯粹的基础性科学研究”，直到这带来切实疗法并听到患者的积极反馈时，“才认识到我所做工作的真正意义”。
瑞典卡罗琳医学院１０月１日宣布，将２０１８年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家詹姆斯·艾利森和日本科学家本庶佑，以表彰他们在癌症免疫治疗方面所作出的开创性贡献。
评奖委员会介绍，两名科学家“松开”了人体的抗癌“刹车”，让免疫系统能全力对抗癌细胞，“现在已彻底改变了癌症疗法”。
长期以来，癌症一直几乎相当于绝症的代名词。传统治疗包括外科手术切除、放射治疗、化学治疗等，前列腺癌激素疗法、化学疗法、白血病骨髓移植疗法之前曾获得过诺贝尔奖。但是，癌症尤其晚期癌症依然是难治之症，迫切需要研发新的抗癌策略。
1９世纪末２０世纪初，一种调动人体免疫系统攻击肿瘤细胞的新思路在医学界出现。科学家曾尝试用细菌感染患者来激发免疫系统，但效果有限，只有一种相关方法今天还在用于治疗膀胱癌。
改变出现在２０世纪９０年代。当时人们发现，人体内有一些蛋白质会促进或抑制免疫系统发挥作用。如果把免疫系统比作一辆汽车，触发全面免疫反应的蛋白质就是油门，而抑制免疫反应的蛋白质就是刹车。
艾利森的主要工作就是在实验室里对一种名为ＣＴＬＡ－４的蛋白质进行了深入分析，当时他和多名科学家都观察到ＣＴＬＡ－４能对与人体免疫Ｔ细胞起到“刹车”作用。
与其他研究人员将这一机制作为自体免疫疾病治疗标靶不同，艾利森设想，如果“阻击”ＣＴＬＡ－４，那么Ｔ细胞受到的束缚是否会被解除，进而全力对抗肿瘤细胞呢？随后，他利用小鼠实验证实了这一设想，并逐步发展成可应用于人体的新疗法。
２０１０年公布的一项临床试验结果表明，接受ＣＴＬＡ－４抗体治疗的黑色素瘤患者平均存活了１０个月，比没有接受这一治疗的患者延长了４个月。这是第一个可以延长黑色素瘤患者生存期的疗法，医学界为之震惊。
几乎与艾利森同时期，本庶佑发现了Ｔ细胞上的另一个“刹车”分子ＰＤ－１。在２０１２年进行的一项临床试验中，基于抑制ＰＤ－１的新方法被用于不同类型癌症病患的治疗，效果非常好，好几名转移性癌症患者的病情获得长期缓解甚至治愈迹象，而转移性癌症此前被认为基本无法治疗。
从累积的临床试验结果来看，ＰＤ－１阻断疗法已被证明更为有效，尤其是在治疗肺癌、肾癌和黑色素瘤方面。一些新研究进一步指出，针对ＣＴＬＡ－４与ＰＤ－１的联合治疗或许能够带来更好的效果，这已在黑色素瘤患者身上有所体现。相关临床试验目前正在开展中。
人类对抗癌症之路依然漫长而崎岖。两名获奖者所取得的突破打开了一扇新的大门，让人们了解到，癌症的一个重要解决方案或许就隐藏在我们自己的身体中。
“癌症一直是世界范围内的重大问题，因此我们对有关这一疾病的发现会给予很大关注，”诺贝尔生理学或医学奖评奖委员会秘书托马斯·佩尔曼在接受新华社记者采访时说，“下一步的发展非常让人振奋，无论是基础研究还是临床研究，这是非常新的疗法。我们将慢慢看到这些新方法与传统治疗方法结合会带来怎样的疗效。
4. 华人女科学家曹颖教授获2018麦克阿瑟天才奖
近日，麦克阿瑟奖（MacArthur Fellows）公布了2018年的获奖者名单，我们很高兴地看到华人女科学家曹颖（Doris Tsao）教授入选榜单。这名神经科学家的突破性工作，让我们更好地了解灵长类动物大脑如何感知这个视觉世界。
麦克阿瑟奖又被称为“麦克阿瑟天才奖”，获奖者需具有卓越的创造力，并能通过一系列重要成就影响未来。今年一共有25位来自艺术和科学等领域的杰出人才获此殊荣。麦克阿瑟奖委员会指出，他们的卓越创造力让所有人都充满希望。
曹颖教授任职于加州理工学院，同时也是HHMI研究员。她利用大脑成像技术、电生理技术、以及数学模型，来研究神经科学上的问题。她最为人所知的成就之一，就是揭示“大脑识别面部”背后的神经科学机理。
先前，神经科学家们也曾尝试过解答这一问题。他们发现猴子的下颞叶皮质会在识别面部时有所反应，但这些信息太过粗糙，还不足以揭示细胞层面上的运作。在职业生涯的早期，曹颖教授利用fMRI技术，确认了在识别面部的过程中，会被选择性激活的视觉皮层区域。在这个基础上，她的团队又找到了具体参与其中的神经元，以及其相互之间的关联。
2017年，她的团队发现，对于猴子的大脑来说，想要识别面部，只需要205个神经元。研究中，这支团队表明不同的神经元能对不同的面部特征做出特殊的反应。比如有的神经元能识别两眼之间的距离，有的神经元则可以识别发际线的高度。
基于这些发现，研究人员们心生了一个大胆的想法。如果我们精准地追踪这些神经元的活性，能不能仅仅依靠大脑的电信号，反推出动物看到的人脸长啥样？在去年的一篇《细胞》论文中，他们成功了！
正如许多人所说的那样，曹颖教授的发现，让我们在揭示大脑识别面部的神经科学机制上，又迈进了一大步。这对于理解大脑的其他功能，也有着重要的指导意义。
在文章最后，我们也再次祝贺曹颖教授获得“麦克阿瑟天才奖”。考虑到这支团队做出的突破性发现及其意义，这份荣誉实至名归！
5. 庄小威，陈志坚等5位科学家获2019“生命科学突破奖”
有“科学界奥斯卡”之称的“科学突破奖”（Breakthrough Prize）揭晓了2019年获奖名单。我们很高兴看到，哈佛大学（Harvard University）的庄小威博士和德克萨斯大学西南医学中心（UT Southwestern Medical Center）的陈志坚博士等5位科学家摘得“生命科学突破奖”（Breakthrough Prizes in Life Sciences）的桂冠。
科学突破奖是一项全球性的科学奖项，由谷歌共同创始人Sergey Brin、俄罗斯企业家Yuri Milner与Julia Milner夫妇、Facebook共同创始人Mark Zuckerberg和Priscilla Chan夫妇、23andMe共同创始人Anne Wojcicki、以及腾讯首席执行官马化腾共同创立。在诸多企业家的资助下，科学突破奖的单项奖金高达300万美元，为科学奖项之最。科学突破奖的创始人也希望能通过这一大奖，表彰全世界最顶尖的科学家们。
今年的5位获得生命科学突破奖的科学家们在各自的领域，为理解生命系统，治疗人类疾病做出了革命性的贡献。
1. 庄小威
哈佛大学/HHMI
她开发的超分辨率成像技术突破了光学显微技术的分辨率界限，揭示了细胞中隐藏的精密结构。
庄小威博士在哈佛大学的实验室开发了超分辨率成像技术（STORM），打破了传统显微镜因为光学衍射而出现的分辨率极限。这一技术让以分子水平的分辨率观察细胞内的分子互动成为可能，它能够观察到比一根发丝的宽度还要小10000倍的分子和细胞结构。使用STORM，庄小威的课题组发现了以前未知的细胞结构，例如在大脑神经元中的周期性膜骨架。
2. 陈志坚
德克萨斯大学西南医学中心/HHMI
通过发现感知DNA的cGAS酶，他的研究揭示了DNA在细胞内部触发免疫和自身免疫反应的机制。
T细胞和其它白细胞是免疫系统的前线战士。生物化学家陈志坚博士的研究揭示了我们的先天免疫系统如何感知病原体的入侵并且激活免疫细胞。他的实验室证明了入侵病原体带来的DNA，或从细胞核中渗出的DNA，会被一种蛋白感知，而它最终会激活T细胞和白细胞。他现在的研究力图驾驭这一机制来治疗诸如癌症等疾病，并且防止类似关节炎和狼疮等自身免疫疾病的产生。
3-4. Frank Bennett和Adrian Krainer
Ionis Pharmaceuticals和冷泉港实验室
他们开发了一种有效的反义寡核苷酸疗法，可以治疗儿童的脊髓性肌萎缩症（SMA）。
SMA是一种罕见但是致命的遗传病，它是导致婴儿死亡的首要遗传因素。药理学家Frank Bennett博士和生物化学家Adrian Krainer博士基于对反义技术和RNA剪接过程的研究，开发了第一种治疗SMA的疗法nusinersen。它在2016年获得FDA批准。他们的研究让使用基因沉默这一新模式治疗诸如帕金森病，阿兹海默病等其它疾病成为可能。
5. Angelika Amon
麻省理工学院/HHMI
她的研究揭示了由于染色体分离障碍导致的非整倍体现象的后果。
多出一条染色体可能造成如唐氏综合征和流产等非常严重的结果。分子生物学家Angelika Amon博士的研究揭示了染色体数目的异常是如何引发细胞的应激反应，并且扰乱细胞的DNA错误修复系统，从而导致基因突变的迅速积累。她希望了解非整倍体的后果能够帮助揭示癌症进化并且发现治疗癌症的新靶点。
“生命科学突破奖的获得者向我们展示了如何进行科学研究，”评选委员会主席Cori Bargmann博士说：“通过创造力，革新，持之以恒，和技术能力，他们中的每一个都带来了以前难以想象的科学进展。”
6. 3款产品斩获“医药界诺贝尔奖”—— 国际盖伦奖
近日，“国际盖伦奖”（Prix Galien International Award）揭晓了2018年的获奖名单，两款创新生物技术和医药产品，以及一项突破性医学技术摘得殊荣。
带来“国际盖伦奖”的盖伦基金会专注于扶植和表彰那些能够改善人类健康的全球科学创新，其奖项素有“医药界诺贝尔奖”之称，被公认为是医药和生物医疗行业的最高荣誉之一。今年10月，药明康德合作伙伴Agios Pharmaceuticals与新基（Celgene）研发的突破性白血病新药Idhifa，诺华和Kite带来的两款CAR-T疗法，以及波士顿科学（Boston Scientific）公司带来的左心耳关闭医疗器械Watchman赢得 “美国盖伦奖”（Prix Galien USA Award）。
国际盖伦奖最佳医药产品奖：Jardiance，勃林格殷格翰（Boehringer Ingelheim）
Jardiance（empagliflozin）是一款钠-葡萄糖协同转运蛋白2 (sodium-glucose co-transporter 2， SGLT2) 抑制剂。SGLT2是在肾小球中将葡萄糖重吸收回到血液中的主要转运蛋白。通过抑制SGLT2的作用，empagliflozin能够降低葡萄糖在肾脏的重吸收，让更多葡萄糖通过尿液排出，从而降低血液中葡萄糖的水平。这款口服疗法的特点在于它的作用机制与胰岛素无关。2014年，这款创新疗法获得了美国FDA的批准上市。
国际盖伦奖最佳生物技术产品奖：Spinraza，渤健（Biogen）
脊髓性肌萎缩症（SMA）是由于在脑干和脊髓中运动神经元的丢失而导致的严重进行性肌肉萎缩和虚弱，最严重的患者甚至无法完成如呼吸和吞咽这些维持生命的最基本功能。SMA的病因是由于在SMN1基因中出现的基因变异，它们导致患者无法生成足够的运动神经元生存（survival motor neuron，SMN）蛋白，而SMN蛋白对维持运动神经元的存活至关重要。在人体中存在着SMN1基因和SMN2基因，虽然两个基因都能够生成SMN蛋白，但是SMN2基因由于RNA剪接过程的变化通常表达的正常SMN蛋白数量很少。因此在SMN1基因功能失常后，SMN2基因表达的蛋白数量不足以弥补SMN1基因功能的缺失。
Spinraza是一款反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide， ASO）药物。它通过与SMN2基因转录形成的mRNA相结合，改变RNA的剪接过程，从而增加正常SMN蛋白的表达量。因此，这一疗法可以在SMN1基因失活的SMA患者身上增加正常SMN蛋白的水平，从而维持运动神经元的生存。这款新药在2016年底获得美国FDA批准上市，成为首款治疗SMA的疗法。
国际盖伦奖医疗技术奖：Autotest VIH，AAZ-LMB
Autotest VIH是一种基于免疫层析技术的血检。和糖尿病指尖采血类似，它只需在指尖上采取少量血液样本，就可以从中检测抗HIV-1和/或抗HIV-2抗体的存在，从而检测受试者的HIV感染状况。值得一提的是，这项血检不需要任何复杂的材料或设备，所需的工具可以装入一个便携的小盒，因此可以在家自行使用，保护了使用者的隐私。
我们再次祝贺所有的获奖者，也祝愿这些创新产品能够为更多的患者造福。
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