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2021诺奖猜想:谁将获得医学奖与化学奖?

撰文 | 郭晓强

一年一度的诺贝尔奖又将在金秋十月宣布,本年度的生理学或医学奖将于10月4日北京时间下午5:30宣布;物理奖于5日下午5:45、化学奖于6日下午5:45宣布。那么,今年哪些科学家有望分享这一崇高的荣誉呢?

生理学或医学奖

根据近几年诺贝尔生理学或医学奖的颁发规律,去年原应授予神经科学领域,但因新冠肺炎疫情暴发,为彰显病毒研究的重要性而授予了发现丙肝病毒(HCV)的三位科学家。这一操作为今年的预测带来了一定难度。综合各方面的情况,今年最大热门应该还是集中在神经科学领域,笔者基于这一假设来预测2021年度的热门候选人。

No.1 候选人:

美国斯坦福大学迪塞罗斯(Karl Alexander Deisseroth)、德国柏林洪堡大学赫格曼(Peter Hegemann)和德国马普生物化学研究所厄斯特黑尔特(Dieter Oesterhelt)。

迪塞罗斯、赫格曼和厄斯特黑尔特

获奖理由:对细菌光敏蛋白的鉴定和光遗传学诞生做出了奠基性贡献,进而推动神经科学快速发展。1971年,厄斯特黑尔特与同事斯托克尼乌斯首次鉴定细菌光敏蛋白;2003年,赫格曼在绿藻中发现光敏蛋白ChR2;2005年,迪塞罗斯利用ChR2实现光遗传学技术。

预测原因:去年光遗传学成就被预测高概率获奖,未获奖的可能原因是疫情导致的变动。就在前两天,光遗传学成就刚刚斩获2021年拉斯克奖基础医学奖,获奖人正是赫格曼、迪塞罗斯以及厄斯特黑尔特。因此这3位科学家今年获奖概率较高(补充:由于光遗传学发展过程中多位科学家均做成重要贡献,因此人选方面可能会有些许变化)。

No.2候选人:

美国威斯康星大学费蒂普拉斯(Robert Fettiplace)、美国洛克菲勒大学哈德斯佩斯(James Hudspeth)和法国巴斯德研究所佩蒂特(Christine Petit)。

费蒂普拉斯、哈德斯佩斯和佩蒂特(图片来自The Louisa Gross Horwitz Prize网站)

获奖理由:在阐明听觉分子和神经机制方面做出了先驱性贡献。20世纪70年代开始,费蒂普拉斯使用海龟为模型,哈德斯佩斯利用牛蛙为模型,解析耳蜗内毛细胞介导听觉形成的神经生物学和和生理学机制;20世纪90年代开始,佩蒂特对遗传性耳聋患者全面开展遗传学、分子生物学及生物化学分析,鉴定出二十多种听觉形成相关蛋白。

预测原因:视觉、嗅觉等机制阐明均已颁奖,鉴于味觉机制与嗅觉较类似,因此听觉就成为感觉系统中最重要且独特的一环,因此今年这三位获奖概率也很高。此外,痛觉和触觉领域前驱朱利叶斯(David Julius)和帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)也有一定机会。

No.3 候选人:

日本大阪大学小川诚二(Seiji Ogawa)、美国加州大学洛杉矶分校医学院费尔普斯(Michael Edward Phelps)和美国华盛顿大学医学院赖希勒(Marcus Raichle)。

小川诚二、费尔普斯和赖希勒

获奖理由:在fMRI和PET方面做出的杰出贡献拓展了人类对脑功能的深入认识和理解。1990年,小川诚二首次实现功能性磁共振成像(fMRI);1973年,费尔普斯合作发明正电子扫描(PET);赖希勒则用近40年时间探索PET-CT和fMRI在脑功能成像领域的应用。

预测原因:脑是人体最复杂的器官,人类对脑的认识尚十分有限,因此借助无创研究工具探索大脑奥秘自然具有十分重要的意义。随着fMRI和PET技术的发明及在脑功能成像领域的广泛应用,人类对大脑功能有了更全面认识,尽管诸多问题仍未能解决,但fMRI和PET的价值无疑是巨大的。由于脑科学领域一直倍受诺贝尔奖委员会青睐,因此这三位科学家也有较大的获奖几率。

No.4 候选人:

英国爱丁堡大学伯德(Sir Adrian Peter Bird)和美国贝勒医学院佐格比(Huda Yahya Zoghbi)。

伯德和佐格比(图片来自wiki百科)

获奖理由:在 Rett 综合征研究方面的基础性和开创性贡献。1999年,佐格比鉴定出Rett综合征突变基因MECP2,伯德和佐格比进一步揭示MCEP2作用机制。Rett 综合征是一种 X染色体连锁遗传病,若男孩携带MECP2突变基因通常无法存活,而携带一个MECP2突变基因的女孩2岁左右开始出现症状,包括智力迟缓、语言和协调功能障碍、癫痫发作等。后发现MECP2功能异常还与双相情感障碍和精神分裂症等疾病相关。两位科学家贡献在于通过解析Rett 综合征发生机制而深化对神经功能紊乱疾病的理解和认识,为进一步治疗奠定基础。

预测原因:Rett 综合征是一种 X 染色体连锁疾病,通常男孩难以存活,携带一个MECP2突变的女孩会在2岁左右开始出现症状,包括智力迟缓、语言和协调功能障碍、癫痫发作等。后发现MECP2功能异常还与双相情感障碍和精神分裂症等疾病相关。两位科学家的贡献在于,通过解析Rett 综合征及相关神经功能紊乱疾病的发生机制,为治疗提供了全新策略。

No.5 候选人:

法国斯特拉斯堡大学尚邦(Pierre Chambon)、美国索尔克研究所埃文斯(Ronald Evans)和美国洛克菲勒大学罗德(Robert Roeder)。

尚邦、埃文斯和罗德(图片来自拉斯克奖网站)

获奖理由:在转录因子领域的先驱性贡献。20世纪80年代开始,尚邦和埃文斯鉴定出核受体,作为最早的特异性转录因子具有基础和临床价值;20世纪70年代末开始,罗德鉴定出通用性转录因子,对深化转录机制理解具有重要价值。(这是一个候补,如果颁发给生物化学领域,这三位科学家获奖几率较大。)

预测原因:转录因子的发现在生物化学乃至生命科学领域的发展过程中均具有举足轻重的地位。实际上,2019年诺贝尔生理学或医学奖所授予的低氧诱导因子就是一种转录因子一种。但成果过于基础且时代有点“久远”,是否被委员会“遗忘”不得而知。尚邦可看作生理学领域的“非常好(John Goodenough)”,今年已90高龄,期望老先生获奖。

其他组合还有:洛克菲勒大学艾莉斯(David Allis)、加州大学洛杉矶分校格伦斯坦(Michael Grunstein)和哈佛大学施瑞伯(Stuart Schreiber),以表彰他们“在组蛋白修饰和基因表达调控领域”的重要贡献;京都大学森和俊(Kazutoshi Mori)和加州大学旧金山分校瓦尔特(Peter Walter),以表彰他们在“内质网未折叠蛋白应答反应”的重要发现;瑞士巴塞尔大学霍尔(Michael Hall)以表彰他在“发现mTOR”过程中的重要贡献。

化学奖

尽管去年的诺贝尔化学奖授予了生物化学领域(CRISPR/Cas9基因编辑系统的发明),但根据以往诺贝尔化学奖的颁发规律(两年生命化学加一年其他化学间隔),今年仍有较高的概率(约50%)颁发给生命科学领域。本文将以此假定为前提向来进行预测。

No.1 候选人:

宾夕法尼亚大学卡里科(Katalin Karikó)和魏斯曼(Drew Weissman)。

卡里科和魏斯曼(图片来自The Louisa Gross Horwitz Prize网站)

获奖理由:在mRNA疫苗研制过程中的开创性研究。2005年,卡里科和魏斯曼发现通过对体外mRNA进行修饰可消除严重炎症反应,从而为mRNA的实际应用扫清关键障碍。

预测理由:2020年全球新冠肺炎大暴发,mRNA疫苗的快速研制和广泛应用极大地遏制了疫情。今年的诺贝尔化学奖最大可能会颁发给疫苗研发领域(技术层面),而mRNA修饰无疑是最大的亮点。鉴于卡里科和魏斯曼今年已先后荣获众多科学大奖(特别是几天前刚刚又分享了2021年拉斯克临床医学奖),他们两人荣获本年度诺贝尔化学奖的几率极高。

No.2 候选人:

美国斯坦福大学斯普迪赫(James Anthony Spudich)、德克萨斯大学医学分部希茨(Michael Patrick Sheetz)和加州大学旧金山分校韦尔(Ronald David Vale)。

斯普迪赫、希茨和韦尔

获奖理由:在阐明生命分子运动机制方面的奠定性贡献。

预测理由:分子运动对生命而言重要性不言而喻,三位科学家在上世纪80年代构建体外生命运动体系、鉴定出生命分子马达、阐明分子运动机制。由于近几年诺贝尔化学奖授奖集中于技术层面(如生物技术和基因编辑等),因此回归理论的获奖几率较大。

No.3 候选人:

德国马普研究所哈特尔(Franz-Ulrich Hartl)和美国耶鲁大学霍维茨(Arthur L. Horwich)。

哈特尔和霍维茨

获奖理由:蛋白质折叠分子机制的阐明。两位科学家于20世纪80年代发现分子伴侣(Chaperone),并进一步阐明蛋白质从一级结构折叠形成高级结构的过程。

预测理由:蛋白质是生命过程的核心,而蛋白质结构又是功能的基础,因此两位科学家工作的重要性不言而喻。这是一项纯理论研究,但有种“经常被提及,总是被遗忘”感觉,希望能获奖。