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想知道未来五年诺奖花落谁家,看看这几项研究就知道了


题目里【新兴】的限制比较大,稍微放宽些,说一下我们眼中三个领域的研究热点,一家之谈,仅供参考:)

先来生理学或医学奖的:

1. 基因编辑技术 CRISPR:太过于年轻的 CRISPR 大概还没有排到诺贝尔奖的号码牌。但关于它和它的应用,大家都非常熟悉,就不详细说了。

2. PD-1:癌症免疫治疗新星,无论前途还是钱途,都一片大好

PD-1 全名叫做程序性细胞死亡蛋白 -1,是一种重要的免疫抑制分子。以 PD-1 为靶点的免疫调节对抗肿瘤、抗感染、抗自身免疫性疾病及器官移植存活等均有重要的意义。其配体 PD-L1 也可作为靶点,相应的抗体也可以起到相同的作用。

正常情况下,PD-1 存在于人体的杀伤性 T 细胞表面,PD-L1 则位于正常组织细胞表面,两者关系如同锁孔与钥匙,相互扣成一环。当 PD-1 和 PD-L1 呈嵌合状态时,T 细胞功能被封闭,作用得不到发挥。这样组织细胞能免受杀伤性 T 细胞攻击、受到保护。但不幸的是肿瘤细胞逃避 T 细胞摧毁的一种途径是通过在它表面产生 PD-L1,当免疫细胞 T 细胞表面的 PD-1 识别 PD-L1 后,可以传导抑制行信号,T 细胞就不能发现肿瘤细胞和向肿瘤细胞发出攻击信号。

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到目前为止,抗 PD-1 单抗药品已经获批用于黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈部鳞癌、经典型霍奇金淋巴瘤、尿路上皮癌、肾细胞癌、或少数实体瘤比如肝癌和胃癌。

3. micro RNA (miRNA):微量级的热点。微量说的是体型……

1993 年生物学家报告了第一例 miRNA——line4 并发表在了细胞期刊上,最初被认为是线虫所独有而未能引起广泛关注。随后其它科研团队在自然杂志上报告了第 2 个 miRNA——let7,由于它在数个不同的动物中有同源 RNA,因此逐渐引起关注。

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miRNA 是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码 RNA,其大小长约 20-25 个核苷酸。成熟的 miRNAs 是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的,随后组装进 RNA 诱导的沉默复合体,通过碱基互补配对的方式识别靶 mRNA,并根据互补程度的不同,指导沉默复合体降解靶 mRNA 或者阻遏靶 mRNA 的翻译。

研究表明,miRNA 参与细胞内各种各样的调节途径,包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。最近的研究同时发现,miRNA 表达与多种癌症相关,这些 miRNAs 所起的作用类似于抑癌基因和癌基因的功能。

4. PI3K 信号通路:这个是经典中的经典了

PI3K 是英文 phosphatidylinositol-3-kinase(磷脂酰肌醇 -3- 激酶)的缩写。PI3K 通路已经被证明了与糖尿病的发展有关,同时它也是一种经典的癌细胞驱动因子,连接着生长因子信号和下游的很多信号通路,比如细胞增殖、细胞代谢和细胞存活等。

几乎在人类的每一种癌细胞中,许多研究发现在多种类型的人类癌症中都存在 PI3K 异常,因此 PI3K 可以作为一个经典的抗癌药物的关键靶点。目前,针对 PI3K 的几种抑制剂已经被陆续开发出来并且有些已经通过了临床测试。但以现阶段的结果汇总来看,PI3K 抑制剂药物在临床应用方面效果并不理想,对于提高癌症病人生存率并无显著效果。

最近,来自美国 wistar 研究所的科学家们进行了一项新的研究,他们发现单独使用 PI3K 抑制剂进行癌症治疗可能会促进肿瘤细胞的侵袭性以及向其他器官的扩散,进而导致病人病情恶化。近日,该项研究的相关研究成果发表在国际学术期刊 PNAS 上。

5. 调节性 T 细胞:免疫治疗的下一个瞩目对象

调节 T 细胞(Treg)是一群具有负调节机体免疫反应的淋巴细胞,通常起着维持自身耐受和避免免疫反应过渡损伤机体的重要作用,但也参与肿瘤细胞逃避机体免疫监视和慢性感染。最早也曾被命名为抑制 T 细胞,因缺乏明确的表面标志,研究长期处于尴尬和停顿的境地。调节性 T 细胞最重要的分子标记是一种转录因子 Foxp3,在所有调节性 T 细胞中均可发现有多量表现。

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调节性 T 细胞在控制免疫耐受和免疫响应方面的关键作用使得它们成为了多种疾病的潜在治疗靶点,包括自身免疫性疾病、移植物抗宿主病和癌症。

6. 表观遗传学:一眼看过去,不懂在讲什么

表观遗传学是生命科学的热门领域之一,每年科研工作者贡献无数篇探讨各种疾病与之相关的论文,如果表观遗传学最终获奖,由哪几位科学家来分享奖金定会让评审们十分头疼。

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我们都知道生物的外在性状是由其 DNA 序列所决定的。然而,表观遗传学的研究结果发现,生物的遗传性状还可以被 DNA 序列以外的因素决定,即便具有相同的 DNA 序列,性状的表观差异仍然可能存在并向后代遗传。表观遗传的现象很多,目前已知的有 DNA 甲基化,基因组印记,母体效应,基因沉默,核仁显性,休眠转座子激活和 RNA 编辑等。

想补充一句,到目前为止,几乎所有获得诺贝尔生理学医学奖的研究,从发现理论到变成一个较为成熟的研究领域,都跨越了 20 到 30 年。包括今年的获奖成果,也是从上世纪 90 年代初开始的。(2012 年的诱导性多能干细胞,ips 细胞,属于为数不多的例外,从 2006 年第一篇论文发表到摘取桂冠,仅仅花费了 6 年时间。)

再来物理学奖的。生命科学的说了好多,物理学奖只说一个。

暗物质探测

已故的著名天体物理学家、中科院院士陆埮曾总结道,有两种测量宇宙质量的方法——力学方法和光度方法。力学方法可以测量出物质的总质量,光度方法可以测量出发光物质的总质量。

各种测量都表明,力学方法所测出的质量远远大于光度方法所测出的质量。而且,探测的范围越大,测量结果差别越大。

如果在被观测区域,只存在那些可观测到的发光物质,是无法解释这种差别的。于是有人提出了“暗物质”这一概念,也就是说,在这些区域,存在一些有质量的物质,是不发光的。一开始,还有持其他意见的学者认为不存在暗物质,他们提出,采用修改引力定律的方法,也能够解释这两种测量结果的差异,但随着观测结果的增多,这种修改变得越来越困难,也更加证明了暗物质的存在。

存在多少呢?一般认为,宇宙中存在 26.8%的暗物质。目前科学家们正在通过加速器探测、地下探测、空间探测三种方法,找寻这种“幽灵粒子”。一旦发现,必将刷新我们对宇宙的认识。

最后,化学奖的。

如果想拿化学奖,我们都认为可以看看物理学或生命科学领域的研究热点,毕竟,诺贝尔化学奖最喜欢的就是把奖颁给物理学家或生物学家嘛……

说正经的,今年的引文桂冠奖已经给了三个很化学的方向。

1.C-H 官能团化(C-H Functionalization)

2. 实体面材的多相催化在氨合成领域的应用

3. 钙钛矿材料的发现和太阳能电池领域利用

其中,特别想说下第三个方向。

太阳能作为环境友好的清洁能源,在新能源领域一直拥有一席之地。太阳能电池的开发更是为当前能源危机的困局提供了有力的帮助。太阳能电池的基本原理非常简单,无非是把太阳能转换成电能来为其他电器提供电力,但能量转换效率以及电池材料的性质以及成本问题一直制约着太阳能电池的大范围商业化。

来自日本的宫坂力(Tsutomu

Miyasaka)教授、韩国的朴南圭(Nam-Gyu Park)教授和来自英国的亨利·斯奈斯(Henry Snaith)课题组研制并利用钙钛矿材料作为太阳能电池中的吸光素材,将吸光效率提高到了 3.8%,点燃了太阳能电池领域对于新型材料研究的热情。

有趣的是,钙钛矿(perovskites)这个名称不仅仅指在钛酸盐中含有钙元素的物质,同时也一并指代所有具有 ABX3 晶格机构的化合物。

想知道未来五年诺奖花落谁家,看看这几项研究就知道了

ABX3 晶格结构示意图

在日本与英国的科学家合作后,他们在基础的钙钛矿材料中添加了氯元素,增加了材料的扩散长度。这样,根据半导体的基本性质,扩散长度的增加提高了载流子的数量,使其产生了更多的电子和空穴,提高了内部的电流,使电荷密度增加,太阳能电池的效率大幅度提升。

想知道未来五年诺奖花落谁家,看看这几项研究就知道了

https://www.chemistryworld.com/feature/the-power-of-perovskites/7659.article

 

作者:张璞 老田 荡漾喵

出品:科普中国

监制:中国科学院计算机网络信息中心