AlphaFold、細胞組織機制及嗜睡研究獲頒生命科學突破獎

　　9月23日，“2023年科學突破獎”獲獎名單揭曉。

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

　　其中，生命科學突破獎今年分別授予以下3項共計6位科學家（每項的獲獎者共享300萬美元獎金）：

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

　　德米斯·哈薩比斯 （Demis Hassabis）和約翰·喬普（John Jumper），以表彰他們開發了準確預測蛋白質結構的 AlphaFold；

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

　　AI蛋白質折疊革命

　　哈薩比斯和喬普是AlphaFold背后的領導者，該AI系統在很大程度上解決了蛋白質結構預測問題，這是生物學中最大的挑戰之一。

　　蛋白質是運行細胞的納米機器，從氨基酸序列預測它們的3D結構對于理解生命的運作至關重要。哈薩比斯和喬普與他們在DeepMind的團隊一起構思并構建了一個深度學習系統，可以準確、快速地對蛋白質結構進行建模。

　　AlphaFold已經對生命科學產生了革命性的影響。今年夏天，DeepMind將2億種蛋白質的結構——幾乎所有已知的來自生命之樹的蛋白質——上傳到了一個公共數據庫。該程序將科學家通常用于確定蛋白質結構的時間從數月或數年減少到數小時或數分鐘。突破獎委員會評價，它有望給未來帶來巨大的益處，包括藥物設計、合成生物學、納米材料和對細胞過程的基本理解。

　　得知獲得突破獎，兩人都非常驚訝。據悉，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，以及支持尼泊爾農村學校的倡議。

　　細胞組織新原理

　　直到最近，人們還認為細胞中的大部分工作都是在細胞器中進行的，而細胞器是由膜包裹的特殊亞基。但是海曼和布蘭格溫發現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和其他生物分子之間的細胞相互作用。他們描述了通過相分離快速形成的動態液體狀液滴，類似于在水中形成的油滴，它產生的臨時結構受到保護，不受水狀細胞內部分子混亂的影響。

　　自發現以來，他們和其他人已經證明，這些無膜液體凝聚物在許多細胞過程中發揮作用，包括信號傳導、細胞分裂、細胞核中核仁的嵌套結構以及DNA的調節。突破獎委員會評價，他們的發現是對細胞組織理解的根本性進步，并且可能會導致未來的臨床應用，包括用于治療肌萎縮側索硬化癥（ALS）等神經退行性疾病。

　　睡眠科學的突破

　　嗜睡癥是另一種神經退行性疾病。在米格諾特和柳澤正史領導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識。

　　他們表明，這種疾病的核心是大腦缺乏食欲素，它通常調節清醒。在某些動物（例如狗）中，嗜睡癥是由影響食欲素結合的神經受體的突變引起的；而在人類中，這種疾病是由免疫系統攻擊產生食欲素的細胞引發的（可能“誤認為”它是一種病毒顆粒）。

　　米格諾特和柳澤正史的發現引發的治療方法，被證明可以緩解發作性睡病的癥狀，并使得設計睡眠誘導藥物成為可能。他們揭示了嗜睡癥是一種具有自身免疫性起源的神經退行性疾病，并提出了神經元的選擇性喪失導致其他神經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”，并計劃用這筆錢設立一個捐贈基金來資助研究。 “對年輕科學家在日本進行探索性工作的穩定支持是有問題的，”他指出，自己的發現之所以成為可能，只是因為他可以自由地“進行一次‘釣魚探險’，但不能保證一定會成功”。