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诺贝尔自然科学奖前瞻:哪些大牛有望问鼎?

2019/11/9 9:20:54

诺贝尔自然科学奖前瞻:哪些大牛有望问鼎?

“诺奖时段”即将开启,10月3日—5日,瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会将先后宣布生理学或医学奖、物理学奖、化学奖得主名单。届时,哪些国际大牛将获得这一科学界的至高荣誉?解放日报·上海观察记者采访了多位国内科研人员。

 

诺贝尔生理学或医学奖前瞻

肿瘤免疫治疗是近年来生理学和医学界的研究热点,这种治疗方法运用免疫学原理,提高肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞杀伤的敏感性,激发和增强机体抗肿瘤免疫应答,并将免疫细胞和效应分子输注宿主体内,协同机体免疫系统杀伤肿瘤、抑制肿瘤生长。2013年,美国《科学》杂志将肿瘤免疫治疗评为“年度十大科学突破”之首,因为它显示出很好的临床效果:一些白血病(血液肿瘤)患者接受CAR-T细胞制剂注射后,奇迹般康复;在黑色素瘤、非小细胞肺癌等治疗中也显示出很强的抗肿瘤活性。

 

仁济医院上海市肿瘤研究所李宗海研究员认为,如果今年诺贝尔生理学或医学奖青睐肿瘤免疫治疗,那么,美国科学家James P. Allison和日本科学家本庶佑可能获奖。

James P. Allison(左)和本庶佑  来源:百度百科

 

上世纪80年代末,肿瘤免疫疗法初见端倪,法国科学家发现在T淋巴细胞上有一种叫做“CTLA-4”的受体。T细胞是免疫细胞的一种,在帮助机体消灭致病因子方面居功至伟。CTLA-4表达于T细胞表面,当它与特定蛋白相结合后,会抑制T细胞的作用。此后,Allison第一个在动物实验里证明:通过阻断CTLA-4的信号通路,会大大增强T细胞对肿瘤的攻击力。以这一成果为基础,科研人员开发出一种单克隆抗体药物,2011年被美国FDA批准用于治疗黑色素瘤,将恶性黑色素瘤患者的生存时间从不足1年延长到10年。“Allison在肿瘤免疫疗法领域的贡献是开创性的。”李宗海说。

 

本庶佑的主要贡献是发现了T细胞抑制受体PD-1。PD-1的译名是“程序性死亡分子1”,它与PD-L1结合后可提供抑制性信号,诱导T细胞凋亡,抑制T细胞的活化和增殖。近年来的研究表明,PD-1抑制剂具有很好的抗肿瘤效果,成为多家制药巨头争抢的明星药物。李宗海说:“PD-1的疗效比CTLA-4还好,因此是本庶佑的贡献是不可忽略的。”

 

诺贝尔物理学奖前瞻

复旦大学物理学系教授施郁表示:“从去年到不久之前,我一直认为2016年诺贝尔物理学奖将授予自由电子激光发明人John M. J. Madey,而拓扑绝缘体将于2018年获奖。”这个预测的依据,是他发现诺贝尔物理学奖有一个周期性规律:从2001年到2008年,正好是完美的两个“周期”。在每个周期里,会按照天体物理、原子分子与光物理、凝聚态物理、粒子物理这一顺序进行轮转。也就是说,各个领域每4年得一次奖。这个规律不是绝对的,但另一个规律似乎不可打破:某年的获奖领域与上一年不同。

 

根据周期性“规律”,2016年的获奖领域很可能是原子分子与光物理。但是很遗憾,Madey今年7月5日去世了。“我猜测,诺贝尔奖委员会本来确定了2016年人选Madey,但是他的去世使得他们要重新确定人选。”施郁说,“这时有可能被考虑的是美籍华裔科学家金秀兰(Deborah Jin),她首先实现了费米子凝聚,可惜她今年9月15日不幸早逝,年仅47岁。”

 

失去这两位诺奖潜在得主后,施郁根据“某年的获奖领域与上一年不同”这一规律,预测今年大奖将“提前”花落凝聚态物理。而在这一领域,首要候选人是拓扑绝缘体开创者。“我推测,Charles Kane、Laurens W. Molenkamp和张首晟将因为对量子自旋霍尔效应的理论预测和实验观察,开创了拓扑绝缘体领域而获得2016年诺贝尔物理学奖。”

张首晟荣获尤里基础物理学奖。张首晟供图

 

张首晟在上海长大,曾就读于复旦大学物理学系,是一位美籍华裔科学家。他告诉记者:“电子在芯片里的运动,就像一辆辆跑车在集市里行驶,不断地碰撞,产生热量。你们把笔记本电脑放在腿上,时间一长就感觉很烫。正是电子间碰撞产生的热量,导致摩尔定律将失效。”怎样才能让“电子跑车”不相互碰撞?张首晟提出了“电子高速公路”方案,让电子在一条条“单向车道”上运行,不就相安无事了吗?循着这一思路,他带领团队于2006年提出了“量子自旋霍尔效应”构想:电子自旋(好似自转)轨道与其“公转”轨道有神奇“接口”,利用这种特性,科技人员能够让芯片里的电子在不同轨道上自旋,就像在不同车道上运行一样。2007年,这一理论预言得到了德国维尔茨堡大学Molenkamp团队的实验证实。

 

在这一理论基础上,张首晟带领团队预言了一系列名为“拓扑绝缘体”的新材料。“锡烯”是其中之一,堪称“石墨烯的堂弟”,只有一个原子层,且有蜂窝状结构,具有很好的应用前景。去年,他与上海交通大学钱冬、贾金锋合作,首次制备出烯锡。

 

至于轰动全球的人类首次探测到引力波,施郁表示,这是今年宣布的成果,还需要时间的检验,按惯例不会得诺奖。

 

诺贝尔化学奖前瞻

近年来,生物化学是诺贝尔化学奖最青睐的领域。根据这个特点,曾在普林斯顿、斯坦福大学做博士后的上海宝藤生物医药科技股份有限公司副总裁许骋认为,在生化领域,2010年拉斯克临床医学奖得主、美国基因泰克公司(Genetech)的Napoleone Ferrara有望摘得大奖。

Napoleone Ferrara  来源:E药脸谱网

 

拉斯克奖被誉为“诺奖风向标”,Ferrara当年的获奖原因,是发现了促进血管生长的血管内皮生长因子(VEGF),并以此为药物靶点,带领团队先后开发出用于治疗转移性癌症的抗体药物和用于治疗老年黄斑变性的抗体药物,后者能显著提高患者的视力,改变了老年黄斑变性近乎绝症的状况。

 

Ferrara研制的两种药物证实了数十年前,美国科学家Folkman提出的“通过抑制血管生长来遏制肿瘤增生”假说。1973年,Folkman发现,肿瘤增生过程伴随着新血管形成。于是他提出假说:如果促使新血管形成的生长因子被遏止,癌细胞会被“饿死”。然而,分离出新血管的生长因子在技术上非常困难。当时在加州大学做博士后的Ferrara在实验中发现,牛脑腺的提取物可以促进血管细胞系生长,于是他推测,是牛脑腺中的某种生长因子在起作用。1988年,他入职基因泰克公司后,继续从事这方面研究,于1989年成功分离出了这种生长因子,命名为“VEGF”,启动了将VEGF抗体应用于临床的进程。

 

遗憾的是,Folkman于2008年去世,没有获得诺贝尔生理学或医学奖。已获得拉斯克奖的Ferrara能否凭借在Folkman假说基础上做出的成果摘得诺奖?几天后,答案将揭晓。

 

谈到这两年的诺贝尔化学奖热门——基因编辑技术,许骋认为“今年不太可能获奖”,因为这个领域的成果还没有经过充分的时间检验,与之类似的突破性成果——RNA干扰技术、绿色荧光蛋白,都是在问世多年后,相关科学家才获得诺奖。“而且,麻省理工的华人科学家张锋正在和加州大学科研团队打官司,争夺CRISPR-Cas9基因编辑技术的发明权。在这个节骨眼上,诺奖委员会不会颁奖给相关科学家。”

 

题图来源:百度百科 图片编辑:朱瓅