科學突破對抗疫情 功在眾生實至名歸

NGS
奠定NGS的三位科學家Shankar Balasubramanian(左)、David Klenerman(中)、Pascal Mayer(右),讓人類可快速發現病毒和變種,並製作疫苗。

醫療創新

如果說,新冠肺炎Covid-19對人類帶來有甚麼好處,其中就是推動生命科學取得的突破,今次疫情發揮了極大作用。

科學突破獎基金會 (Breakthrough Prize Foundation)第 10 屆年度突破獎,其中生命科學突破獎,表揚兩項控制疫極為重要的科學發現。

Covid-19對科學和醫學帶來巨大挑戰,今年兩個獎項針對疫情發揮重要作用的科學突破。科學突破獎為獎金總額最大的獎項,五大突破獎每項都為 300 萬美元,而諾貝爾獎則為100萬美元,頒獎典禮在網上直播慶祝得獎者。

2022年的「生命科學突破獎」,頒發予Shankar Balasubramanian、David Klenerman 和 Pascal Mayer、Katalin Karikó 及 Drew Weissman,以及 Jeffery W. Kelly六位科學家,其中5人獲獎是由於對疫情的重大貢獻。

Shankar Balasubramanian和David Klenerman來自英國劍橋大學, Pascal Mayer現創立了法國Alphanosos 公司,貢獻在於開發出第二代DNA測序技術,現時被統稱為「次世代測序」(Next Generation Sequencing, NGS)技術。如果沒有NGS出現,人類幾乎不可能立即可識別Covid-19病毒,以至快速開發疫苗,監測病毒的變種等。

illumina一箭定江山

1998年,Shankar Balasubramanian和David Klenerman開發出Solexa測序作NGS的基礎,成立了Solexa,2004年又收購法國科學家Pascal Mayer開發的大規模平行測序技術;直至2007年illumina收購了Solexa,憑著自動測序,開發價格低廉和準確的測序技術,以至多個DNA鏈可並行地解析。如今NGS技術令人類基因組測序,可一天內完成,成本從數百萬美元,減至只要600美元左右;illumina亦因此主導基因測序技術,佔去了八成市場,illumina市值現已高達670億美元。

NGS也帶來了生物學革命,推動了細胞微生物組、鑑證和個人化精確醫學等研究。上述三位科學家,每人可獲100萬美元獎金。

不過,疫情中最激動人心,莫過於mRNA技術取得成功;輝瑞/BioNTech 和 Moderna等藥廠,以mRNA開發出新型疫苗。多年以來,mRNA的攻關毫無寸進,不少科學家心灰意冷,懷疑永不會成功,只有匈牙利裔的美國科學家Katalin Karikó,從70年代開始投入研究,並堅持到底,最後與 Drew Weissman 取得成果;兩人對於mRNA之前景,深信不移,終在疫情中發揚光大。

mRNA 不僅對新冠苗疫開發至為重要,未來可應用在多種不治之症;包括了愛滋疫HIV病毒、癌症、自體免疫和遺傳疾病,兩人已成諾貝爾獎的熱門人選。

生命科學突破獎
生命科學突破獎,表揚兩項控制疫極為重要的2項科學發現,其中mRNA有望應用在多種不治之症,更是醫學史上最大突破之一。

阿茲海默症治療有望

甲狀腺素運載蛋白介導澱粉樣變性(TTR)為罕見的心臟病,特徵是心臟出現澱粉樣蛋白錯誤折疊與異常累積,造成心肌病與心力衰竭。2019年,輝瑞推出了全球首款藥物Tafamidis成功治療,成為全球最貴的心臟藥物,Tafamidis就是美國科學家Jeffery W. Kelly成發現,亦為治療神經退化疾病帶來希望。

Jeffery W. Kelly發現的機制,即蛋白質、轉晶醇蛋白、分解物共融,成為殺死細胞、組織和最終患者的團簇。然後,他構思了一種分子方法穩定蛋白質,合成一千個候選分子之後,其中一個設計分子,終於有正確結構達致上述穩定,有望應用在治療「阿茲海默症」(Alzheimer’s disease)上。

精確時計驗證物理

日常的時計,高精度亦大約會每年有 1 分鐘誤差。科研領域如天文探測和物理,所須時計的精度要求高得多。

華人學者葉軍和日本學者香取秀俊,獲頒發「基礎物理學突破獎」,就是在發明「光晶格鐘」。香取秀俊首先開發「光晶格鐘」概念,葉軍則再建立了鍶原子的光鐘系統,令時間測量精確度提高 3 個數量級,大規模利用激光捕捉、冷卻和探測原子量度,時鐘150 億年的誤差不到一秒,在基礎研究用於驗證「相對論」,甚至尋找暗物質等。

日本數學家望月拓郎獲得「數學突破獎」,望月拓郎以解析學與幾何學相結合的方法證明了代數解析學難題「柏原猜想」一舉成名,而獲獎則在對「holonomic D- modules」的代數結構的理解,處理這類方程中尚無明確定義的地方。

除主要獎項外,還有六個新界限獎項「New Horizons Prizes」,每項亦頒發10萬美元獎金,獎項得獎者為13 位對其領域產生重大影響的早期科學家和數學家。三項 Maryam Mirzakhani 新領域獎項「Maryam Mirzakani New Frontiers Prizes」則頒發給早期職業女性數學家。

突破性的獎項由 Sergey Brin、Priscilla Chan 及 Mark Zuckerberg、Yuri 及 Julia Milner 和 Anne Wojcicki 創立。這些獎項是由 Sergey Brin、Priscilla Chan 及 Mark Zuckerberg、馬化騰、馬雲、Yuri 及 Andrea Milner 和 Anne Wojcicki 建立的個人基金會贊助。各個領域中由之前的突破獎組成的選擇委員會選出得獎者,今年共發出1,575萬美元獎金。

有關「突破大獎」可參考:

https://breakthroughprize.org/

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