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諾獎劍指AI?谷歌蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測模型獲2023年拉斯克獎
最后更新: 2023-09-22 09:44:12當(dāng)?shù)貢r間2023年9月21日,被喻為“諾獎風(fēng)向標(biāo)”的美國醫(yī)學(xué)最具聲望的生物醫(yī)學(xué)獎項拉斯克獎(The Lasker Award)正式揭曉。
拉斯克獎下設(shè)三個獎項:基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎、臨床醫(yī)學(xué)研究獎和醫(yī)學(xué)科學(xué)特殊成就獎。
今年的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎授予了谷歌DeepMind公司的科學(xué)家Demis Hassabis 和John Jumper,因他們創(chuàng)造了一項能夠預(yù)測蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的革命性技術(shù)——AlphaFold。臨床醫(yī)學(xué)研究獎則授予了美國麻省理工學(xué)院(MIT)的James G. Fujimoto教授和Eric A. Swanson先生以及俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)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(xué)相干斷層掃描(OCT)技術(shù)。醫(yī)學(xué)科學(xué)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(xué)發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)和領(lǐng)導(dǎo)方面的杰出成就。
拉斯克獎于1945年設(shè)立,旨在表彰為醫(yī)學(xué)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?wù)咭搏@得了諾貝爾獎。據(jù)悉,今年拉斯克獎的頒獎典禮將于當(dāng)?shù)貢r間9月29日舉行。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎:AI系統(tǒng)精準(zhǔn)預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)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(lǐng)導(dǎo)AlphaFold團隊借助人工智能(AI)系統(tǒng)成功解決了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測難題,實現(xiàn)了準(zhǔn)確性和速度的巨大突破。
蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)扮演關(guān)鍵角色,其功能與三維結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。雖然60多年前科學(xué)家確定氨基酸序列編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),但由于構(gòu)象多樣性,嘗試所有可能的結(jié)構(gòu)排列幾乎不可能。為克服挑戰(zhàn),科學(xué)家采用多種方法,包括使用蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫片段來預(yù)測局部結(jié)構(gòu),但存在限制。
2018年,科學(xué)家開始引入機器學(xué)習(xí)到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測,不同于傳統(tǒng)方法,機器學(xué)習(xí)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(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測競賽(CASP)中以機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)獲勝,準(zhǔn)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(zhì)靶點的預(yù)測幾乎與實驗結(jié)果一致。這項技術(shù)已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響,幫助理解核孔復(fù)合體,重新設(shè)計蛋白質(zhì)用于藥物遞送和基因治療,也在制藥和環(huán)保中得到應(yīng)用。
Hassabis博士和Jumper博士與歐洲分子生物學(xué)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(zhì),包括病毒和病原體蛋白質(zhì)組。
AlphaFold技術(shù)改變蛋白質(zhì)研究和應(yīng)用方式,為科學(xué)家提供前所未有工具。這一成就開啟了研究和操縱蛋白質(zhì)的新時代,潛力還在不斷挖掘,將在多個領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。
臨床醫(yī)學(xué)研究獎:光學(xué)斷層掃描(OCT)技術(shù)發(fā)明者
臨床醫(yī)學(xué)研究獎獲得者。圖片來源:拉斯克獎官網(wǎng)
直到20世紀(jì)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(dǎo)致失明的主要原因,如年齡相關(guān)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(jié)構(gòu)信息所需要的精細(xì)深度分辨率。
1991年,James Fujimoto、David Huang和Eric Swanson發(fā)明了光學(xué)相干斷層掃描(OCT)技術(shù)。這項技術(shù)使用光束來探明人體組織內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu),如視網(wǎng)膜。能夠無痛、實時地生成高分辨率的眼內(nèi)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)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(shè)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(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他領(lǐng)域,但全球范圍內(nèi)的專家和實驗室研究人員正在探索其在多個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛力,包括心臟病學(xué)、外科引導(dǎo)、胃腸病學(xué)和皮膚科,以增加我們對疾病的理解并指導(dǎo)臨床決策。工程師已將OCT與導(dǎo)管和其他探測器結(jié)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(shù)能夠在體內(nèi)進行觀察使得光學(xué)活檢成為可能,而不需要切除組織。
醫(yī)學(xué)科學(xué)特殊成就獎:卓越的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、教育成果和領(lǐng)導(dǎo)力
醫(yī)學(xué)科學(xué)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(lǐng)域做出了開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)。在上世紀(jì)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(gòu)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(guān)鍵作用。在加入荷蘭癌癥研究所后,他開始研究導(dǎo)致哺乳動物對化療藥物產(chǎn)生抵抗性的基因。他在這一領(lǐng)域取得了眾多發(fā)現(xiàn),特別是在蛋白質(zhì)的正常生理作用方面。
除了他的科學(xué)貢獻以外,Piet Borst還是一個優(yōu)秀且智慧的領(lǐng)導(dǎo)者、組織者和教育者。憑借遠(yuǎn)見和毅力,他將荷蘭癌癥研究所引領(lǐng)至世界級水平。他還指導(dǎo)了歐洲及其他地區(qū)的重要科學(xué)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(xué)的熱情和務(wù)實的態(tài)度投入到了公眾教育中。
- 原標(biāo)題:諾獎劍指AI?谷歌蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測模型獲2023年拉斯克獎
- 責(zé)任編輯: 連政 
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