諾獎風向標劍指AI？2023拉斯克獎揭曉，谷歌AlphaFold開發者上榜

　　2023年9月21日，Lasker基金會宣布了2023年度拉斯克獎的6名獲獎者。今年拉斯克獎共設立3個獎項：臨床醫學研究獎、基礎醫學研究獎以及醫學科學特別成就獎。

　　自1945年以來，拉斯克獎（Lasker Award）每年頒發給對醫學科學做出重大貢獻的在世人士，是美國最具聲望的醫學生物獎項，更被喻為“諾獎風向標”，據統計已有86位拉斯克獎得主獲得了諾貝爾獎。

　　臨床醫學研究獎：光學斷層掃描（OCT）技術發明者

　　Lasker~DeBakey臨床醫學研究獎授予James G. Fujimoto(麻省理工學院)，David Huang (Casey眼科研究所，俄勒岡健康與科學大學)和Eric A. Swanson(麻省理工學院)，以表彰他們發明光學相干斷層掃描(OCT)。這項技術使用光束來可視化人體組織(如視網膜)內的微觀結構。

　　在沒有身體接觸的情況下，無痛地實時生成眼睛內部結構的高分辨率橫截面圖像的能力是前所未有的，OCT通過允許醫生快速檢測并治療損害視力的視網膜疾病，從而徹底改變了眼科，從而挽救了數百萬人的視力。OCT的醫療用途現在正在擴大，特別是因為工程師們已經將其整合到可以進入循環系統的探針中，并將其整合到手術顯微鏡和其他儀器中。

　　基礎醫學研究獎：AI系統精準預測蛋白質結構

　　Albert Lasker基礎醫學研究獎授予了兩位科學家Demis Hassabis和John Jumper，以表彰他們發明了人工智能(AI)系統AlphaFold，該系統解決了從氨基酸的一維序列預測蛋白質三維結構的長期挑戰。

　　Demis Hassabis和John Jumper(兩人都來自谷歌DeepMind)憑借出色的想法、密集的努力和卓越的工程技術，帶領AlphaFold團隊將結構預測的準確性和速度提升到了前所未有的水平。這種轉變的方法正在迅速推進我們對基本生物過程的理解，并促進藥物設計。

　　蛋白質結構之謎

　　人體的蛋白質在細胞內扮演著非常重要的角色，它們的多種生理功能與它們從線性氨基酸鏈折疊成三維結構后的形態密切相關。對蛋白結構的深入洞察可以闡明其功能并解開生物學之謎。

　　早在60多年前，科學家們已經證明蛋白質的氨基酸序列編碼了其最終的組織結構。理論上，科學家們可以找出引導氨基酸鏈正確構象的原理。然而，對于一條氨基酸鏈來說，它可能產生多種潛在構象——即使是對一個中等大小的蛋白質來說，嘗試所有構象排列方式所需的時間也是驚人的。

　　將AI用于蛋白質折疊

　　人們采用了多種策略來嘗試解析蛋白質結構，其中，華盛頓大學的David Baker教授開發了一種早期方法，他使用來自共享的全球數據庫“蛋白質數據庫（PDB）”所收錄的短片段來預測蛋白質的局部結構。雖然這種策略在某些情況下有所幫助，但這種基于片段的策略很耗時，對絕大多數蛋白質的適用性有限。

　　時間推進到2018年和第13屆國際蛋白質結構預測競賽（CASP），科學家們已經將機器學習用于蛋白質結構預測。與依賴預先構想邏輯的傳統人工智能方法不同，機器學習系統從數據中自行發現模式規律。通過將機器學習作為蛋白質結構預測網絡的核心組成部分，Hassabis博士和John Jumper博士的團隊贏得了第13屆CASP競賽，準確率大幅領先于亞軍，比第12屆CASP競賽的最好成績提高了近50%。盡管取得了成功，但DeepMind的研究人員并不滿意：他們希望得到一種對于實驗人員更加有用的工具，誤差小于1埃米（原子的大小）。

　　經過多輪的調試和集思廣益，DeepMind的研究團隊在原來的算法基礎上成功構建出了AlphaFold2。在2020年的CASP上，DeepMind的AlphaFold2系統表現驚艷，在接受檢驗的近100個蛋白靶點中，AlphaFold2對三分之二的蛋白靶點給出的預測結構與實驗手段獲得的結構相差無幾。有些情況下，已經無法區分兩者之間的區別是由于AlphaFold2的預測出現錯誤，還是實驗手段產生的假象。

　　Hassabis博士和Jumper博士與歐洲分子生物學實驗室的歐洲生物信息學研究所合作，與科學界共享了該項目和數據庫，超過一百萬名研究人員使用了這些資源。此后，DeepMind團隊將其數據庫目錄擴展到基因組已測序的生物體中幾乎所有已知蛋白質，包括構成流行病威脅的病毒和世界衛生組織高度優先的病原體的蛋白質組。

　　這項技術已經在無數生物醫學領域和其他領域產生了巨大影響。例如，它幫助研究人員填補了對核孔復合體可視化的認知不足——核孔復合體是一種巨大而復雜的分子機器，控制進出細胞核的物質運輸。通過應用AlphaFold，研究人員重新設計了蛋白質以靶向人類細胞，為藥物遞送和基因治療開辟了一條新途徑。全球各地的實驗室和生物醫藥公司正在利用AlphaFold開發疫苗、設計藥物、制造可降解污染物的酶等等。其應用前景是無窮無盡的。

　　拉斯克獎的官方評語中這樣寫道：通過放飛想象力和才華，Hassabis、Jumper和他們的團隊完成了讓科學家困惑了半個世紀的任務。這一勝利開啟了研究和操縱蛋白質的新時代。它已經催化出了實質性的進步，隨著眾多領域的工作者想方設法挖掘其潛力，他的影響力和范圍有望爆炸式增長。

　　醫學科學特殊成就獎：卓越的科學發現、教育成果和領導力

　　2023年Lasker~Koshland醫學科學特別成就獎旨在表彰50年來在科學發現、指導和領導方面做出杰出貢獻的內科科學家。Piet Borst(阿姆斯特丹荷蘭癌癥研究所)在實驗室中大膽地、反復地冒險進入新的領域，他在多個領域取得了開創性的發現。

　　他的工作揭示了寄生蟲如何逃避人類免疫系統，并為癌癥耐藥性的分子泵提供了見解。他揭示了一種意想不到的代謝途徑，揭示了一種新的DNA構建塊，并確定了一種遺傳性疾病的生化基礎。憑借遠見和毅力，他帶領荷蘭癌癥研究所成為世界一流的機構。他的貢獻遠遠超出了他的家庭機構，因為他指導了歐洲和其他地區的著名科學組織和獎項委員會。他培養了數十名享譽國際的科學家，并將他對科學的熱情和嚴肅的態度也用于教育公眾。

　　Piet Borst在多個領域做出了開創性的發現。在上世紀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有的外套蛋白（coat-protein）基因而逃避人類免疫系統。同時他還發現了一種全新的DNA構建模塊——堿基J（base J），它在錐蟲和其他寄生蟲終止生長的RNA鏈中起關鍵作用。在加入荷蘭癌癥研究所后，他開始研究導致哺乳動物對化療藥物產生抵抗性的基因。他在這一領域取得了眾多發現，特別是在蛋白質的正常生理作用方面。

　　除了他的科學貢獻以外，Piet Borst還是一個優秀且智慧的領導者、組織者和教育者。憑借遠見和毅力，他將荷蘭癌癥研究所引領至世界級水平。他還指導了歐洲及其他地區的重要科學組織和獎項委員會。他培養了許多獲得國際聲譽的研究者，并將他對科學的熱情和務實的態度投入到了公眾教育中。