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諾獎劍指AI?谷歌蛋白質結構預測模型獲2023年拉斯克獎
最后更新: 2023-09-22 09:44:12當?shù)貢r間2023年9月21日,被喻為“諾獎風向標”的美國醫(yī)學最具聲望的生物醫(yī)學獎項拉斯克獎(The Lasker Award)正式揭曉。
拉斯克獎下設三個獎項:基礎醫(yī)學研究獎、臨床醫(yī)學研究獎和醫(yī)學科學特殊成就獎。
今年的基礎醫(yī)學研究獎授予了谷歌DeepMind公司的科學家Demis Hassabis 和John Jumper,因他們創(chuàng)造了一項能夠預測蛋白質三維結構的革命性技術——AlphaFold。臨床醫(yī)學研究獎則授予了美國麻省理工學院(MIT)的James G. Fujimoto教授和Eric A. Swanson先生以及俄勒岡健康與科學大學凱西眼科研究所(Casey Eye Institute, Oregon Health & Science University)的David Huang教授,以表彰他們共同發(fā)明了光學相干斷層掃描(OCT)技術。醫(yī)學科學特殊成就獎頒發(fā)給了荷蘭癌癥研究所的Piet Borst博士,以表彰他50年來在科學發(fā)現(xiàn)、指導和領導方面的杰出成就。
拉斯克獎于1945年設立,旨在表彰為醫(yī)學做出杰出貢獻的人士,目前單項獎金為25萬美元。該獎又稱“美國諾獎”,其歷史上有86位獲獎者也獲得了諾貝爾獎。據(jù)悉,今年拉斯克獎的頒獎典禮將于當?shù)貢r間9月29日舉行。
基礎醫(yī)學研究獎:AI系統(tǒng)精準預測蛋白質結構
基礎醫(yī)學研究獎獲得者。圖片來源:拉斯克獎官網(wǎng)
Demis Hassabis博士和John Jumper博士領導AlphaFold團隊借助人工智能(AI)系統(tǒng)成功解決了蛋白質結構預測難題,實現(xiàn)了準確性和速度的巨大突破。
蛋白質在細胞內扮演關鍵角色,其功能與三維結構緊密相關。雖然60多年前科學家確定氨基酸序列編碼蛋白質結構,但由于構象多樣性,嘗試所有可能的結構排列幾乎不可能。為克服挑戰(zhàn),科學家采用多種方法,包括使用蛋白質數(shù)據(jù)庫片段來預測局部結構,但存在限制。
2018年,科學家開始引入機器學習到蛋白質結構預測,不同于傳統(tǒng)方法,機器學習系統(tǒng)能自發(fā)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律。Hassabis博士和Jumper博士的團隊在第13屆國際蛋白質結構預測競賽(CASP)中以機器學習系統(tǒng)獲勝,準確率超出亞軍近50%。他們繼續(xù)改進,旨在將誤差縮小到1埃米(原子大?。┮韵?。
通過不斷改進,DeepMind研究團隊開發(fā)了AlphaFold2。在2020年的CASP中,AlphaFold2表現(xiàn)出色,對近100個蛋白質靶點的預測幾乎與實驗結果一致。這項技術已經(jīng)在生物醫(yī)學和其他領域產(chǎn)生巨大影響,幫助理解核孔復合體,重新設計蛋白質用于藥物遞送和基因治療,也在制藥和環(huán)保中得到應用。
Hassabis博士和Jumper博士與歐洲分子生物學實驗室合作,共享項目和數(shù)據(jù)庫資源,為全球研究人員提供支持。此外,DeepMind團隊擴展了數(shù)據(jù)庫目錄,包括幾乎所有已知蛋白質,包括病毒和病原體蛋白質組。
AlphaFold技術改變蛋白質研究和應用方式,為科學家提供前所未有工具。這一成就開啟了研究和操縱蛋白質的新時代,潛力還在不斷挖掘,將在多個領域產(chǎn)生廣泛影響。
臨床醫(yī)學研究獎:光學斷層掃描(OCT)技術發(fā)明者
臨床醫(yī)學研究獎獲得者。圖片來源:拉斯克獎官網(wǎng)
直到20世紀90年代初,眼科醫(yī)生使用臨床眼底檢查來診斷眼部疾病,并以此來判斷導致失明的主要原因,如年齡相關性黃斑變性(AMD)、糖尿病性視網(wǎng)膜病變和青光眼等。但這些儀器缺乏提供有價值的結構信息所需要的精細深度分辨率。
1991年,James Fujimoto、David Huang和Eric Swanson發(fā)明了光學相干斷層掃描(OCT)技術。這項技術使用光束來探明人體組織內的微觀結構,如視網(wǎng)膜。能夠無痛、實時地生成高分辨率的眼內結構橫截面圖像而無需物理接觸,這是前所未有的。
他們隨后成立了一家旨在推動OCT廣泛應用的公司。他們在1994年將其出售給了漢弗萊·蔡司(Humphrey Zeiss),并繼續(xù)就改進提出建議,提升OCT設備的可用性從而向批量生產(chǎn)邁進。1996年,經(jīng)過蔡司公司的大量投資和開發(fā),第一臺用于眼科診斷的商業(yè)化OCT設備進入市場。OCT使醫(yī)生能夠迅速檢測并治療影響視力的視網(wǎng)膜疾病,從而拯救了數(shù)百萬人的視力。
盡管OCT在眼科的應用遠遠超過了其他領域,但全球范圍內的專家和實驗室研究人員正在探索其在多個醫(yī)學領域的潛力,包括心臟病學、外科引導、胃腸病學和皮膚科,以增加我們對疾病的理解并指導臨床決策。工程師已將OCT與導管和其他探測器結合在一起,心臟病專家正在利用這些工具來檢查動脈。這項技術能夠在體內進行觀察使得光學活檢成為可能,而不需要切除組織。
醫(yī)學科學特殊成就獎:卓越的科學發(fā)現(xiàn)、教育成果和領導力
醫(yī)學科學特殊成就獎獲得者。圖片來源:拉斯克獎官網(wǎng)
Piet Borst在多個領域做出了開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)。在上世紀60年代,通過研究非洲錐蟲的異常線粒體DNA等問題,他揭示了寄生蟲通過在基因組的活躍點替換現(xiàn)有的外套蛋白(coat-protein)基因而逃避人類免疫系統(tǒng)。同時他還發(fā)現(xiàn)了一種全新的DNA構建模塊——堿基J(base J),它在錐蟲和其他寄生蟲終止生長的RNA鏈中起關鍵作用。在加入荷蘭癌癥研究所后,他開始研究導致哺乳動物對化療藥物產(chǎn)生抵抗性的基因。他在這一領域取得了眾多發(fā)現(xiàn),特別是在蛋白質的正常生理作用方面。
除了他的科學貢獻以外,Piet Borst還是一個優(yōu)秀且智慧的領導者、組織者和教育者。憑借遠見和毅力,他將荷蘭癌癥研究所引領至世界級水平。他還指導了歐洲及其他地區(qū)的重要科學組織和獎項委員會。他培養(yǎng)了許多獲得國際聲譽的研究者,并將他對科學的熱情和務實的態(tài)度投入到了公眾教育中。
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- 責任編輯: 連政 
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