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[转载]这八位科学家刷新了生物医学和全球健康的视野

已有 719 次阅读 2023-9-13 15:51 |个人分类:比较医学|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

 资料来源GCTA 2023-05-30 发表于云南

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加拿大盖尔德纳奖自1957年成立以来,一直以表彰对人类健康产生积极影响的基础研究为宗旨。最近的评选结果已经公布啦!这八位获奖者通过不懈追求科学知识和卓越承诺,深入探讨世界上一些最紧迫的生物医学和全球健康问题,这些获奖者为改善世界各地无数人的生活作出了突出贡献!

揭示对抗孕产妇死亡率的简单解决方案

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José Belizán, 医学博士,阿根廷临床疗效和卫生政策研究所妇幼保健研究部高级科学家;阿根廷国家科学技术研究委员会高级研究员;阿根廷罗萨里奥大学医学院骨生物学实验室研究员

JoséBelizán是2023年John Dirks Canada Gairdner全球健康奖的获得者,该奖项旨在表彰那些表现出非凡领导力和卓越科学的研究人员。

1976年,由于从事人道主义卫生工作,Belizán被迫逃离其祖国阿根廷新建立的军事独裁政权。这使他在危地马拉的中美洲和巴拿马营养研究所找到了一个职位,在那里他注意到妊娠期高血压疾病(HDP)的发病率异常低。他指出,这种并发症在其他地方很普遍,也很危险,在生活在极端贫困中的妇女中似乎是最罕见的。进一步的调查显示,虽然他们的饮食通常营养成分较低,但钙含量极高,这是玛雅传统的玉米饼制作方法的结果,其中谷物在碱性水中浸泡过夜,使其更容易研磨。在这个过程中,玉米吸收了它所吸收的物质中的钙。

Belizán和他的同事提出,高钙摄入可以解释HDPs的低频率,他们最终通过实验室和临床研究证明了这一点。鉴于全球约有30亿人无法获得足够的钙摄入量,Belizán的研究结果无疑通过强调孕期营养补充剂的重要性挽救了无数人的生命。Belizán的实验室现在已经提出并正在与营养学家Gabriela Cormick和她的团队一起研究用钙强化自来水和面粉等食物。

这只是Belizán改善孕产妇健康的众多领域之一。Belizán也是第一个记录、设计、测试和实施里程碑式干预措施的人,这些干预措施解决了不必要地增加剖宫产使用的问题。他的研究也减少了全世界不必要的常规会阴切开术,包括在加拿大和美国。

Belizán希望他的盖尔德纳奖能够帮助全球关注改善产妇护理的必要性,特别是在中低收入国家。

Belizán说:“健康研究人员最大的成就和最大的愿望是实现一项在人群中实施的发现,从而提高人们的生存率和生活质量”。“尤其是当这一成就能够减少现有的生存和生活质量方面的不平等时。

利用人工智能加速科学发现

266770518_3_2023053012184857_wm.pngDemis Hassabis,CBE FRS FREng FRSA,DeepMind创始人兼首席执行官;同构实验室创始人兼首席执行官; John Jumper,博士,理学硕士,AlphaFold负责人和DeepMind高级研究员

Demis Hassabis和John Jumper因AlphaFold的开发获得了2023年加拿大Gairdner国际奖,该产品被誉为一种基于人工智能的解决方案,可以应对50年来蛋白质结构预测的巨大挑战。加拿大盖尔德纳国际奖表彰那些对医学做出独创贡献,从而加深了对人类生物学和疾病的理解的杰出生物医学科学家。

蛋白质是由复杂的氨基酸链组成的,几乎对地球上生命的所有功能都至关重要。这些链扭曲和折叠成的精确3D形状对产生的蛋白质的功能产生了巨大影响。几十年来,确定给定蛋白质折叠成何种形状的挑战,被称为“蛋白质折叠问题”,在生物学中一直是一个巨大的挑战。Hassabis和Jumper与人工智能(AI)研究实验室DeepMind的其他团队一起开发了一个名为AlphaFold2的系统,该系统可以在几分钟内准确预测蛋白质结构。

2020年,两年一度的蛋白质结构预测关键评估(CASP)的组织者正式承认AlphaFold2是蛋白质结构预测50年大挑战的解决方案。AlphaFold2已被用于对超过2亿种蛋白质进行结构预测——DeepMind通过AlphaFold蛋白质结构数据库免费提供的几乎每一种科学已知的蛋白质。该数据库就像谷歌搜索蛋白质结构一样,为研究人员提供了即时访问他们正在研究的任何蛋白质的预测模型的机会。

Hassabis回忆道:“我的整个职业生涯都在研究人工智能,甚至在大学里也是如此,我倾向于记下我认为可以适用于我们构建的算法类型的科学问题。”“我第一次听说蛋白质折叠问题是在剑桥大学读本科时,来自一位痴迷于这个问题的朋友,他现在仍在该领域工作。他会告诉我,如果我们能破解蛋白质折叠,这将对生物学产生变革。”

2010年,Hassabis创立了DeepMind,AlphaGo是第一个在围棋中击败人类的计算机程序,这是一款可以追溯到2015年中国古代的抽象战略棋盘游戏。然后,他决定尝试解决蛋白质折叠问题。

他说:“我认为我们最终可能会有正确的算法想法,从而在这方面取得进展。”

他招募了Jumper,Jumper在2017年获得芝加哥大学化学博士学位时开发了模拟蛋白质动力学的机器学习方法。Jumper于2018年成为该项目的研究负责人,将系统的架构重新设计为AlphaFold2。

在其推出的18个月内,来自190个国家的100多万研究人员访问了AlphaFold数据库,以协助进行广泛的实验,从设计有助于解决塑料污染的吃塑料酶,到在气候变化面前提高作物的可持续性。

Jumper说:“就上下文而言,确定单个蛋白质的结构可能需要研究人员完成整个博士学位,我们在不到一年的时间里就产生了2亿个预测结构。”“用目前的实验技术,通过实验生产这么多结构需要数百万年的工作。参与到如此有可能产生影响的事情中来,真是令人羞愧。”

Hassabis说:“现在你可以像在谷歌上搜索关键词一样容易地查找蛋白质的3D结构。”“我喜欢说这是以数字速度发展的科学。”

两人都表示,他们很荣幸也很高兴能得到盖尔德纳的认可,并将其视为DeepMind整个团队的胜利。

Jumper说:“看到我们团队的工作获得如此重大的奖项,真的令人难以置信,对我来说,这是对AlphaFold的认可,是对建立对细胞核心组件的全面理解的一次飞跃。”“AlphaFold为实验生物学家在帮助他们的实验方面所做的改变让我们非常兴奋。它被社区接受的程度超出了我们的预期,我们希望这种情况继续下去。”

Hassabis说:“我非常荣幸能与John一起,并代表DeepMind令人惊叹的团队获得盖尔德纳奖,我很高兴这将使人们更多地关注人工智能在加速科学发现和帮助解决人类一些最大挑战方面的巨大潜力。”

倡导为土著社区提供符合文化和背景的心理健康服务

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Christopher Mushquash,心理学博士,Lakehead大学心理学系教授;Dilico Anishinabek家庭护理心理学家;雷霆湾地区健康科学中心研究副总裁;雷霆湾地区健康研究所首席科学家

克里斯托弗·穆什夸什是2023年加拿大盖尔德纳动量奖的两位获奖者之一,该奖项表彰那些在科学研究方面做出卓越贡献并对人类健康产生持续影响的中年研究人员。

穆什夸什的临床实践一直受到他自己文化背景的影响。Mushquash是Anishinawbe(Ojibway),也是Pawgwasheng(Pays Plat第一民族)的成员,他通过符合第一民族价值观的循证实践,关注土著人的心理健康和药物使用。

穆什夸什说:“我想培养一些技能,使我能够对我的社区有所帮助。”。

穆什夸什和他的团队在为儿童和代际创伤与成人药物使用困难之间的联系提供经验证据方面取得了巨大进展。他的实验室还研究了养育子女、对无家可归的第一民族青年的干预等等。他说,在他的所有研究中,他都致力于关注他所研究的人的需求和文化。

穆什夸什从四个相互关联的方向进行土著心理健康和成瘾研究,目标如下:确定文化和背景上适当的干预目标;制定衡量社区成果的方法;制定和测试将基于文化的知识与科学方法结合起来的干预方法;以及在土著和学术界以及临床医生、政策制定者和决策者中广泛传播知识。他的工作已经影响了资助政策,并改变了土著社区心理健康护理的标准做法。穆什夸什表示,他的下一个主要关注领域将是帮助为土著青年开发综合服务,优先考虑他们的需求和健康。

穆什夸什说:“这是一个巨大的荣誉。”“然而,对我来说更重要的是,这个奖项以及盖尔德纳基金会为获奖者提供的与广泛受众接触的机会,将确保有机会就土著社区在心理健康和成瘾方面的研究进行更多对话。”

他说:“心理健康和成瘾系统和服务有责任改善土著人的结果。”

提高我们对脑肿瘤的理解以改变临床护理

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Gelareh Zadeh,医学博士、FRCS(C)、FAANS、教授兼神经外科系主任、Dan神经外科家族主席、Wilkins脑肿瘤研究家族主席,多伦多大学特默蒂医学院外科;多伦多西部医院神经外科主任,斯普洛特外科,大学健康网络;大学健康网络克伦比尔大脑研究所联合主任;大学卫生网络玛格丽特公主癌症中心高级科学家

Gelareh Zadeh是2023年加拿大盖尔德纳动量奖的两位获奖者之一,该奖项表彰那些在科学研究方面做出卓越贡献并对人类健康产生持续影响的中年研究人员。

在接受神经外科医生培训的同时,扎德决定攻读医学博士学位。她说:“我想理解一种不同的语言,这种语言追求假设驱动的研究,以真正有所作为。”“当然,你可以通过多种方式在你的领域留下印记,比如教育和日常临床实践,但我想了解分子生物学的世界。”

如今,Zadeh的研究重点是通过基因组分析来推进我们对脑肿瘤的理解。她对脑膜瘤这一最常见的脑肿瘤类型的研究已经确定了四个分子组,这些分子组可以揭示肿瘤行为。

Zadeh的团队还对被称为神经元肿瘤的罕见中枢神经系统生长做出了突破性的发现。神经元肿瘤通常一开始是良性生长,但由于科学家尚不清楚的原因,它们可以转变为恶性生长。Zadeh的研究表明,这种转化可以通过两种截然不同的分子途径进行。

Zadeh说:“真正令人兴奋的是,已经有针对这两种途径的治疗方法被开发出来用于治疗其他癌症。”。

Zadeh希望她的工作能够成为该领域急需的范式转变的一部分,因为在该领域,有效的治疗方法很少,而且出现得很慢。

她说:“如果你看看神经肿瘤学领域,在过去的二十年里,我们还没有一项成功的临床试验对一个人的结果产生重大影响。”。“我认为,范式的转变必须来自于基于肿瘤生物学的数据和分子信息设计临床试验。我们需要一些开箱即用的思维来制定更灵活的策略。”

从扎德的角度来看,她的获奖让她感到非常惊讶,这是鼓励这些变化的一个很好的方式。

“盖尔德纳这个名字很有分量,”她说。“它确实提供了这种认可、有效性,证实了我也许正走在研究的正确轨道上。但它也为外科医生科学家的模式提供了认可,以及你可以在各种背景下做到这一点。我认为,该奖项所带来的认可有望产生超越我的影响。”

破解细菌通讯密码

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1. Michael R.Silverman,博士,Agouron研究所名誉研究员;斯克里普斯海洋研究所名誉副教授。2. Bonnie L.Bassler,博士,Squibb教授,普林斯顿大学分子生物学系主任;霍华德休斯医学研究所研究员。3. E Peter Greenberg,博士,Eugene和Martha Nester,华盛顿大学医学院微生物系和分子与细胞生物学项目微生物学教授

由于他们的综合工作,Bonnie L.Bassler、Everett Peter Greenberg和Michael R.Silverman分别获得了2023年加拿大盖尔德纳国际奖,该奖旨在表彰对医学做出原创性贡献的杰出生物医学科学家,这些科学家提高了对人类生物学和疾病的理解。

巴斯勒、格林伯格和西尔弗曼都在一个意想不到的微生物学新领域的起源中发挥了重要作用:研究“群体感应”,即细菌相互交流的方式。这些研究人员独立和合作,彻底改变了我们对细菌的看法,表明微生物可以相互协调,比任何一种细菌单独完成的任务都要多。通过推翻微生物只相互独立作用的范式,群体感应为细菌疾病、微生物组及其对人类健康的影响提供了新的见解。

20世纪70年代,J.Woodland Hastings和他的学生Ken Nealson在海洋生物学研究中发现,只有当细胞达到特定的种群密度时,海洋细菌费氏弧菌才会产生生物发光。直到20世纪80年代,西尔弗曼和他的研究生乔安妮·恩格布雷希特利用新的重组DNA技术克隆和表达参与生物发光感官控制的基因和蛋白质,细菌细胞之间化学信号的证据才被忽视。西尔弗曼的研究揭示了控制集体发光的基本调控机制,更广泛地说,为发现数千个相关系统提供了动力,这些系统是不同细菌群体行为的基础。

格林伯格曾在黑斯廷斯大学学习,并于1978年建立了自己的实验室来探索细胞通讯。他说,西尔弗曼的发现正是他的团队一直在寻找的。“我们去参加比赛了”他说。他致力于进一步表征所涉及的基因,并在1994年的一篇论文中担任高级作者,该论文创造了群体感应一词。他不仅证明了这种交流存在于其他类型的细菌中,而且还发现了其机制中几乎所有的主要步骤。

巴斯勒首先是西尔弗曼实验室的博士后,然后是她自己的研究小组的负责人,她证明了化学通讯在细菌之间是普遍的,涉及许多不同的通讯分子,这使细菌能够区分自己和他人,区分朋友和敌人,事实上,化学通讯超越了细菌王国的边界。病毒和高等生物,包括人类宿主,也参与了这些化学对话。例如,人类肠道细胞利用群体感应与构成肠道微生物组的细菌进行交流。通讯使微生物组能够保护身体免受病原体入侵,从而降低细菌疾病的严重程度。巴斯勒还发现,感染细菌的病毒可以窃听群体感应信号,这使它们能够在细胞密度高时杀死细菌宿主——这是一种最大限度地将病毒传播到其他细胞的策略。

经过三十年间Bonnie Bassler和领域内其他科学家的努力,现在我们了解到群体感应现象在细菌的世界中普遍存在。理解群体感应的过程能帮助临床微生物学家和工业微生物学家更好地治疗疾病或改造微生物,甚至可以帮助科学家们理解高等生物的演化。通过操纵群体感应,我们可以阻止细菌做我们不想要的事情,或者促进它们做我们希望它们做的事情。比如,通过干扰群体感应,医生可以应对耐药细菌引起的感染。换句话说,必要的时候我们可以让“坏菌”闭嘴,让“好菌”多说点。因此,Bassler的工作对开发新型抗微生物感染疗法以及研发下一代抗生素有诸多意义。

Bonnie Bassler的卓越工作受到了学界关注和认可,获奖无数。2006年和2007年,Bassler先后当选美国科学研究院、美国艺术与科学研究院院士,2015年6月,她获得素有“东方诺贝尔奖”之称的邵逸夫奖(生命科学与医学领域)。

巴斯勒说:“我们相信,继续研究细菌群体感应将带来对抗传染病的全新方法。”“我们特别想阻止抗生素耐药性感染。因为我的团队发明了抗群体感应化合物的靶向行为,而不是生长,我们希望与传统抗生素相比,我们的疗法不太容易受到耐药性的影响。”

西尔弗曼、巴斯勒和格林伯格都对盖尔德纳认出他们的消息表示惊讶和高兴。

西尔弗曼说:“我已经快80岁了,而且我已经从实验室工作中退休多年了,所以能得到这样出乎意料的赞扬真是令人不快。”。

格林伯格补充道,虽然他不太关注奖项,但他知道久负盛名的盖尔德纳横幅代表了对新兴群体感应领域的认可,并有望提醒后起之秀的学者,冒险是有回报的。

他在谈到早期关于细菌交流的工作时说:“这可能是一件微不足道的事情。”“这说明了拥有开放的心态并着手做一些看起来非常有趣的事情的重要性。Gairdner将吸引更多的注意力到这个领域,这将招募更多聪明的年轻人来处理手头的问题。”

这种灵感可能是开启我们甚至还没有想象到的见解的关键。

他说:“我们创造了一个新的研究领域,全世界有数百名研究人员正在研究群体感应。”“这一切都是从80年代中期开始的,当时只有两个实验室在做这项工作。我对这个领域的发展感到惊讶。老实说,在接下来的十年里,我将年满84岁,让我兴奋的是看到所有在这个领域工作的聪明的年轻科学家都发现了什么。你可以说,这个领域现在已经达到了法定人数,发现将陆续出现。”



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1 尤明庆

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