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2016-2022年“未来科学大奖·生命科学奖”成果汇编

已有 1435 次阅读 2022-11-2 09:37 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦

未来科学大奖于2016年正式成立,该奖项有“中国诺奖”美誉,是我国内地首个由科学家、企业家发起设立的民间科学奖,表彰大中华地区做出的、在世界上有长期影响力的科研成果。它设生命科学、物质科学、数学与计算机科学三个奖项,单项奖金为100万美元。

该奖由23位杰出科学家组成科学委员会,是大奖评审的核心。他们借鉴诺贝尔奖、图灵奖、菲尔茨奖等著名科学奖项的评选机制,采取提名邀约制和国际同行评议制。

(1)2016年获奖人卢煜明教授

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表彰他基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现,在无创产前胎儿基因检查方面做出的开拓性贡献

孕妇产前诊断能避免胎儿遗传病的发生。例如,唐氏综合症,即21三体综合症是一种常见的遗传性疾病,病因在于胚胎染色体异常(多了一条21号染色体),导致体格发育迟缓及智力缺陷。孕妇产前检查可以诊断及避免唐氏综合征。然而,唐氏综合征及类似遗传性疾病的常规产前检查均需实施羊水穿刺后进行DNA分析,这种创伤性的检测会增加终止妊娠的风险。科学家们一直在致力于研发非侵入性产前诊断技术检测胎儿遗传异常。虽然胎儿有核细胞能够进入母亲的血液,但这些细胞数量稀少。

卢教授在1997年和1998年的工作中发现母体血液中存在着胎儿的游离DNA。基于这些早期发现,卢教授展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离DNA的特性,证明了使用胎儿游离DNA来诊断遗传性疾病的可行性和实际性,卢教授的工作最终使得利用第二代基因测序来定量胎儿DNA的方法用于唐氏综合症检测。这种无创产前检测已用于90多个国家。仅在中国,每年就有超过一百万孕妇接受这项测试。这个革命性的方法为全球无数的孕妇提供了无创产前诊断。

迄今为止,卢煜明教授该项成果已经获得了未来科学大奖、科学突破奖、复旦-中植科学奖和拉斯克奖等大奖,近几年来一直是诺贝尔生理学或医学奖的热门人选。

(2)2017年获奖人施一公教授

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表彰他在解析真核信使RNA剪接体这一关键复合物的结构,揭示活性部分及分子层面机理的重大贡献

分子生物学的中心法则是:遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质。从酵母到人等所有真核生物的基因含有外显子和内含子,前者是编码蛋白质的DNA序列,后者不含蛋白质编码信息。DNA指导下转录出前体信息RNA后,剪接体将内含子切除,这样得到成熟的信使RNA,后者通过翻译将遗传信息传到其编码的蛋白质的氨基酸序列中。RNA剪接的异常可以导致多种人类疾病。但是,在施一公博士的研究之前,剪接体的近原子分辨率结构没有得到阐明。

应用近年冷冻电镜的技术突破、结合前人对剪接体生物化学和结构生物学研究,施一公博士首先解析了真核剪接体近原子分辨率的结果,第一个揭示了活性部位,很大地推进了我们对剪接体复合物的理解。继此,施一公博士解析了剪接过程剪接体三个重要中间过渡复合物的结构,显示剪接体功能重要的重构和结构基础。施一公实验室还报道了人类剪接体的原子分辨率结构。结合德国马普生物物理化学研究所的Reinhard Lührmann博士和英国分子生物学实验室的Kiyoshi Nagai(長井潔)博士等科学家的贡献,施一公实验室的结构推动我们对剪接过程的机理理解,为治疗剪接体相关的人类疾病提供了结构框架。

(3)2018年获奖人李家洋教授、袁隆平教授、张启发教授

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李家洋教授(左):表彰他以水稻株型和淀粉合成的分子机制设计培育高产优质水稻的开创性研究;袁隆平教授(中):表彰他通过杂种优势显著提高水稻产量和抗逆性的开创性贡献;张启发教授(右):表彰他通过水稻基因组学及杂种优势和杂种不育性分子机制的研究提高水稻产量的重大贡献

水稻承担着养育中国乃至全世界半数以上人口的重任。水稻的产量和品质受到遗传和环境等多种复杂因素的综合影响,我们对这些性状的控制能力仍然十分有限。同时,中国南北地域的多方差异对水稻优质品种的选育提出更高的要求。因此,持续改进水稻的性状、实现水稻的高产优质是当代科学家们不懈追求的目标。

袁隆平教授开创性地培育出第一个水稻雄性不育系,使杂交水稻成为可能,并得以广泛应用于农业生产中,极为显著地提升了水稻的产量。不同亲本杂交所产生的后代其性状会优于亲本,这种现象称为杂种优势。水稻是自花授粉植物,自然情况下难以存在不同亲本水稻的杂交后代,杂种优势亦不能得以体现。但是水稻雄性不育系的培育、杂交水稻育种体系的成功,证明杂种优势同样可适用于水稻,由此奠定了利用杂种优势有效地选育高产高抗水稻品种的理论基础。

继袁隆平教授在杂交水稻领域的突破性工作后,张启发教授和李家洋教授开拓性地将现代分子遗传学和基因组学技术应用于水稻育种中。张启发教授创造性地构建了水稻“永久F2群体“,阐释了杂种优势的遗传学基础,并首次发现了控制水稻穗粒大小的基因。他的研究成果显著地降低了杂交育种的随机性,极大地拓展了杂种优势在水稻育种中的应用。

与张启发教授在杂种优势的工作相辅相成,李家洋教授致力于研究水稻株型对其产量的影响,发现水稻分蘖数和穗型是产量的决定性因素。他提出通过株型间的特定组合寻找在光合作用效率与土地利用率等各方面的理想株型来设计选育高产优质超级稻的新思路,以此思路为指导,李家洋教授培育出20个水稻新品种。自2016年起,这些水稻新品种的种植面积已达3千5百万亩。

李家洋教授、袁隆平教授和张启发教授在推动水稻产量可持续增长的“命题”下相得益彰,获得了重大成就。他们的原创性工作对中国在基础科学领域以及国计民生的巨大影响博得国际科学界的公认。据此颁发未来科学大奖-生命科学奖,以奖励他们的卓越成就。

2019年获奖人邵峰博士

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表彰他发现人体细胞内对病原菌内毒素LPS炎症反应的受体和执行蛋白

人类与体内的细菌长期共存。多数细菌与人类和平共处,帮助我们消化食物,甚至抵抗其它有害病原菌。机体的免疫系统如何区别有益和有害细菌,有效地发起免疫反应,是生物学研究的重要问题。过去十年来,邵峰博士实验室提供了系统的回答:他们发现了几种特异识别侵入细菌的细胞浆型式识别分子(PRR),揭示了宿主细胞炎症反应中区别致病菌和非致病菌的分子机理。

其中最重要的是发现炎症蛋白水解酶caspase-4和-5是细胞内识别内毒素LPS(革兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖)的受体。细菌侵入宿主细胞可以直接与炎症caspase 4/5结合来激活细胞激素和焦亡模式的细胞死亡,促进细胞激素释放到血液,引起抗细菌的炎症反应。另外邵峰实验室和Vishva M. Dixit实验室同时发现了gasdermin蛋白家族中的gasdermin D是炎症caspase的底物和细胞焦亡的执行者。基于焦亡模式的细胞死亡在宿主天然免疫的重要性,邵峰的发现为探索病原菌感染以及相关疾病的预防和治疗提供了新的途径。

2020年获奖人张亭栋教授、王振义教授

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表彰他们发现三氧化二砷和全反式维甲酸对急性早幼粒细胞白血病的治疗作用

癌症仍然是人类健康的一个主要威胁。在人类探索癌症治疗的过程中,张亭栋和王振义对治愈急性早幼粒细胞白血病(APL)做出了决定性的贡献。APL曾经是最凶险和致命的白血病之一,张亭栋和王振义的工作使APL治愈率达到90%。几千年来,三氧化二砷(ATO,俗称砒霜)曾被试用于多种不同的疾病,但其疗效一直没有得到可靠的、可重复的和公认的结论。20世纪70年代,张亭栋及其同事的研究首次明确ATO可以治疗APL。20世纪80年代,王振义和同事们首次在病人体内证明全反式维甲酸(ATRA)对APL有显著的治疗作用。张亭栋和王振义的工作在国际上得到了验证和推广,使ATO和ATRA成为当今全球治疗APL白血病的标准药物,拯救了众多患者的生命。

2021年获奖人袁国勇教授、裴伟士教授

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袁国勇教授(左),1956年出生于中国香港,1998年获得香港大学博士学位。现为香港大学教授。裴伟士教授(右),1949年出生于斯里兰卡,1981年获得牛津大学博士学位。现为香港大学教授。

表彰他们发现了冠状病毒(SARS-CoV-1)为导致2003年全球重症急性呼吸综合征(SARS)病原,以及由动物到人的传染链,为人类应对MERS和COVID-19冠状病毒引起的传染病产生了重大影响。

袁国勇和裴伟士的研究小组于2003年治疗了中国香港的第一例重症急性呼吸综合征(SARS)患者,并从临床标本中分离出冠状病毒(SARS-CoV-1),为设计诊断和病症鉴定提供了必要信息 (Lancet April 19, 2003)。袁国勇对野生蝙蝠中SARS类冠状病毒的持续研究,大大扩展了我们对人畜共患病宿主、跨物种传播障碍、发病机制、与疾病和诊断的认识。鉴于蝙蝠衍生的类似SARS的冠状病毒的高流行率,他们的研究预测了类似SARS的流行病可能再次出现,并强调了公共卫生防备的重要性。正如所料,蝙蝠冠状病毒HKU4/5被认为是引起了流行性中东呼吸综合征的MERS-CoV病毒的前身。

从2003年的全球重症急性呼吸综合征(SARS)到2019新型冠状病毒肺炎(COVID-19),袁国勇和裴伟士的研究对我们认识和治疗这种新兴传染疾病做出了重大贡献,对这些疾病的应对提供了证据和策略。

2022年获奖者李文辉教授

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李文辉,1971年出生于中国甘肃,2001年获得中国协和医科大学博士学位。2003年在哈佛大学医学院做博士后期间揭示了重症急性呼吸综合征(SARS)病毒通过血管紧张素转换酶2(ACE2)受体感染人类。现为北京生命科学研究所资深研究员,清华大学生物医学交叉研究院教授。

表彰他发现了乙型和丁型肝炎病毒感染人的受体为钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(NTCP),有助于开发更有效的治疗乙型和丁型肝炎的药物。

乙型肝炎是人类健康的大敌,目前全球仍有超过两亿五千万人被乙型肝炎病毒感染,感染者会有高风险发展为肝硬化和肝癌。李文辉带领其实验室于2012年发现乙型和丁型肝炎病毒感染人的受体为钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(NTCP)。这一发现是乙肝病毒研究领域30年来里程碑式的突破,揭示了乙型和丁型肝炎病毒感染的分子机理,有助于开发更有效的治疗乙型和丁型肝炎的药物。

本文资料来源于“未来科学大奖官网”。



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