今日，科學突破獎基金會宣佈了2023科學突破獎（Breakthrough Prize）的獲獎名單。科學突破獎有“科學界的奧斯卡”之稱，它表彰在生命科學、基礎物理學和數學方面的突破性成就。今年有6位科學家獲得生命科學科學突破獎。他們分別是DeepMind團隊的

Demis Hassabis博士和John Jumper博士

；普林斯頓大學的

Clifford P。 Brangwynne博士

和馬普分子細胞生物學和遺傳學研究所的

Anthony A。 Hyman博士

；斯坦福大學的

Emmanuel Mignot博士

和筑波大學的

Masashi Yanagisawa博士

。

科學突破獎是一項全球性科學獎項，由谷歌共同創始人Sergey Brin先生、俄羅斯企業家Yuri Milner與Julia Milner夫婦、Facebook共同創始人Mark Zuckerberg及Priscilla Chan夫婦、23andMe共同創始人Anne Wojcicki女士聯合建立。今年，科學突破獎總計將頒發1575萬美元獎金，支援科學家們致力於解決最重大和最基本的科學問題。

Demis Hassabis（左）和John Jumper（右）

開發深度學習人工智慧手段，基於氨基酸序列迅速和精準地預測蛋白質的三維結構

Demis Hassabis和John Jumper博士領導的DeepMind團隊設計了AlphaFold人工智慧（AI）系統。

這一AI系統成功

破解了生物學50年來的重大難題

——蛋白摺疊問題

，能夠根據蛋白質的氨基酸序列精確地預測其三維結構。

在2020年獲得突破後，僅半年的時間，DeepMind和歐洲生物資訊研究所（EMBL-EBI）合作，在一篇

《自然》論文

中釋出了由AlphaFold預測的蛋白結構資料庫，涵蓋了人類和20種常用模式生物的35萬個蛋白質結構，並且

對98。5%的人類蛋白質結構進行了準確預測

。人工智慧預測蛋白質結構領域的一系列突破，也被《科學》評為2021年的

年度科學突破

。今年7月，這一合作團隊宣佈，

AlphaFold已經預測出超過100萬個物種的2。14億個蛋白質結構，幾乎涵蓋了

地球上所有已知蛋白質

。

▲AlphaFold預測的蛋白質結構，涵蓋了大量動植物及微生物物種

（圖片來源：DeepMind；參考資料［3］）

新聞稿指出，這一突破不但能夠

將科學家們花費在確定蛋白結構的時間從幾個月到幾年縮短到幾小時甚至幾分鐘

，而且能夠助力藥物設計、奈米材料、合成生物學、以及對細胞過程的根本理解等多個領域，具有巨大的前景。

Anthony Hyman（左）和Clifford Brangwynne（右）

發現蛋白和RNA等生物大分子透過相分離，聚整合為無細胞膜液滴的調節機制

長久以來，科學家們一直以為，細胞內的大部分生理過程發生在由細胞膜包裹的細胞器裡。然而Anthony Hyman和Clifford Brangwynne博士的發現顛覆了這一認知。

他們的研究描述了蛋白和其它生物大分子可以透過相分離構成液體一樣的凝聚體（condensates）

，就好像將油和水混在一起劇烈晃動可以在水中產生小油滴一樣。這些無細胞膜的液體凝聚體在訊號傳遞、細胞分裂、DNA調控等多種細胞過程中發揮作用。

新聞稿指出，

這一發現帶來我們對細胞組織構架的理解根本上的突破，在未來的臨床應用可能用於治療漸凍症（ALS）等神經退行性疾病。

生物分子凝聚體近年來也受到藥物開發領域的強烈關注，2020年末至2021年初，多家致力於生物分子凝聚體藥物開發的初創公司閃亮登場，輝瑞、諾華、禮來、艾伯維等大型藥企也透過投資和合作在這一領域佈局。

Emmanuel Mignot（左）和Masashi Yanagisawa（右）

發現嗜睡症的發病機理，為開發治療睡眠疾病的創新療法鋪平道路

嗜睡症（nacrolepsy）是一種神經退行性疾病，Emmanuel Mignot和Masashi Yanagisawa博士的實驗室各自的獨立研究，共同指出了這一疾病病因的新理解。他們發現

這一疾病的關鍵是一種稱為食慾素（orexin）的蛋白，這種蛋白能夠刺激多種導致覺醒的訊號通路。人類嗜睡症的產生是由於免疫系統錯誤攻擊生成食慾素的神經細胞，導致食慾素水平下降。

▲

食慾素刺激多重促進覺醒的訊號通路（圖片來源：參考資料［2］）

Emmanuel Mignot和Masashi Yanagisawa博士的研究催生了多種靶向食慾素和食慾素受體的創新療法。

它們不但可以用於緩解嗜睡症的症狀，還可以用於幫助睡眠。

在生命科學科學突破獎之外，IBM托馬斯·J·沃森研究中心的Charles H。 Bennett博士，蒙特利爾大學的Gilles Brassard博士，牛津大學的David Deutsch博士和麻省理工學院的Peter W。 Shor博士因為在量子資訊和量子計算方面的奠基工作獲得了基礎物理學科學突破獎。

量子計算正在成為生物醫藥研發的新興領域，日前，諾和諾德基金會斥資2億美元，計劃構建

首臺用於新藥開發的量子計算機

。

耶魯大學的Daniel A。 Spielman博士因為在理論計算科學和數學方面的突破性貢獻，獲得數學科學突破獎。

獲獎者圖片來自各自工作機構官網，題圖來自123RF

參考資料：

［1］ WINNERS OF THE 2023 BREAKTHROUGH PRIZES IN LIFE SCIENCES， MATHEMATICS AND FUNDAMENTAL PHYSICS ANNOUNCED。 Retrieved September 22， 2022， from https：//breakthroughprize。org/News/73

［2］ Idorsia Company Presentation。 Retrieved April 19， 2020， from https：//www。idorsia。com/documents/com/fact-sheets-presentations/idorsia-company-presentation。pdf

［3］ AlphaFold reveals the structure of the protein universe。 Retrieved July 28， 2022 from https：//www。deepmind。com/blog/alphafold-reveals-the-structure-of-the-protein-universe

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