2020麥克阿瑟天才獎出爐,4位生物學家上榜
2020年10月10日09:55

  來源:藥明康德

  日前,麥克阿瑟基金會(MacArthur Foundation)公佈了2020年麥克阿瑟獎(MacArthur Fellows)的獲獎名單。今年總計有21位傑出人士獲獎,其中4位從事生命科學領域工作的科學家獲此殊榮。

 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation
 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation

  麥克阿瑟獎又被稱為“麥克阿瑟天才獎”,旨在表彰和鼓勵個人的創造力。今年基金會常務董事Cecilia Conrad博士評價道:“這21位極富創造力的個人提供了一個值得慶祝的時刻。他們提出關鍵問題,開發創新技術和公共政策,豐富我們對人類狀況的理解,創作激發和啟發我們的藝術作品。”下面我們來看一看在生命科學領域的4位獲得殊榮的科學家:

  Nels Elde博士:研究驅動宿主-病原體相互作用的分子機製和進化過程

 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation
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  Nelles Elde博士是一位進化遺傳學家,研究宿主與病原體之間的相互作用以及使生物更好地攻擊或自衛的進化過程。宿主與病原體之間的衝突類似於一場無休止的“軍備競賽”,宿主不斷獲得更好的免疫防禦,抑製微生物和病毒的攻擊,而病原體則進化出能夠更好地逃避防禦機製的能力。通過對自然發生的進化歷史以及實驗室中微生物實驗進化的回顧性分析,Elde博士已經確定了驅動宿主和病原體功能適應快速進化的幾種分子機製。

  在早期的工作中,他發現痘病毒(一種雙鏈DNA病毒)通過擴增編碼破壞宿主自身免疫蛋白的病毒蛋白的基因序列,擊敗它們的哺乳動物宿主的免疫應答。擴增或收縮基因序列的能力使病毒能夠快速進化,從而對宿主防禦的變化產生應答。

  最近,Elde博士發現,哺乳動物基因組中的轉座元件(transposable elements),能夠將基因調控序列散佈到整個基因組中,成為一種刺激免疫防禦進化的手段。Elde博士的工作具有廣泛潛在影響,它幫助更好地理解宿主轉換(例如新冠病毒從哺乳動物轉移到人類),並可以確定細菌和病毒中的潛在藥物靶標來治療新出現的傳染病。

  Damien Fair博士:勾畫人類大腦中網絡連接的地圖,增進對不同腦區在正常和疾病情況下如何交流的理解

 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation
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  Damien Fair博士是一位認知神經科學家,他促進了我們對發育過程中大腦功能的理解。結合功能性核磁共振成像(fMRI)技術,先進的數學技術,以及心理學和神經科學專長,Fair博士對靜息狀態下大腦的連接,以及大腦的內在或自發神經活動進行了研究。

  Fair博士的研究已經能夠更精準地觀察到大腦中不同區域之間如何相互交流,以及這種交流在從嬰兒期到青春期的不同發育階段如何演化。

  Fair博士的研究也在改善對非典型發育的理解,如注意缺陷多動障礙(ADHD)和自閉症譜系障礙(ASD)。Fair博士及其合作者正在建立計算模型,以確定在特定ADHD和ASD患者亞群中獨特的因果通路。這項工作有可能幫助設計更為個體化的治療方案。

  最近,Fair博士正在研究早期生活環境影響(如母親承受的精神壓力、炎症或懷孕期間的抑鬱)和童年經曆(如參加運動、睡眠習慣和社交媒體)對人類和動物模型的大腦靜息狀態網絡的影響。這些研究將有助於我們在整個生命週期中預防精神疾病的產生。

  Polina V。 Lishko博士:研究指導哺乳動物受精的細胞過程,為受孕和治療不孕症開啟新渠道

 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation
 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation

  Polina V。 Lishko博士是一位細胞和發育生物學家,研究指導哺乳動物受精的分子機製。使用一系列基因組、生物化學和生理學分析,Lishko博士正在闡明調節精子細胞在女性生殖通道中運動能力的細胞過程,以及頂體(使精子能夠穿透卵子保護層,導致細胞融合的細胞器)的發育。

  雖然我們已經知道這些功能依賴於對跨精子細胞膜電位的調節,然而精子細胞的微小尺寸和旺盛的活動能力讓研究介導這些電位變化的離子通道具有挑戰性。Lishko博士開發了精子膜片鉗電生理技術,可用於任何哺乳動物的精子細胞,從而能夠嚴格研究細胞離子通道如何對雌性生殖道中的化學和機械信號作出反應。

  Lishko博士和她的合作者發現,納摩爾濃度的孕酮通過與一種名為ABHD2的受體蛋白相互作用,能夠激活名為CatSper的鈣離子通道,讓鈣離子流入精子中,幫助它們為受精事件做好準備。在相關工作中,她發現扁蒴藤素(pristimerin)和羽扇豆醇(lupeol)(兩種植物來源,與類固醇相似的萜類化合物)都可以抑製CatSper離子通道,從而避免精子高度激活。因此,這兩種抑製劑都可以阻止受精,並可能作為避孕藥的原型。

  Lishko博士的研究正在增進對哺乳動物受精的瞭解,並在治療人類不育和開發男性特有或男女皆宜的避孕藥方面開闢新的途徑。

  Mohammad R。 Seyedsayamdost博士:合成具有生物活性和治療潛力的創新小分子化合物,加速抗生素的藥物開發

 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation
 圖片來源:John D。 & Catherine T。 MacArthur Foundation

  Mohammad R。 Seyedsayamdost博士是一名生物化學家,研究具有生物活性或治療潛力的創新小分子的合成。臨床上使用的抗生素(如青黴素)中近70%是細菌和真菌中生物合成途徑產生的天然產物或天然產物衍生物。來自這些途徑的大多數分子或次級代謝產物僅能夠在特定條件下合成,在典型的實驗室培養條件下難以複製。

  利用已有的小分子化合物文庫,Seyedsayamdost博士開發了一種稱為高通量激發子篩選(High-Throughput Elicitor Screening, HiTES)的方法,可以快速激活原本沉默(或隱秘)的次級代謝途徑,從而產生相應的天然產物。然後他利用包括核磁共振光譜學、計算和分析化學以及成像質譜分析等一系列手段分析這些複雜天然產物的結構和潛在用途。

  在最近的工作中,Seyedsayamdost博士的團隊闡明了賦予萬古黴素(vancomycin)獨特結構和生物活性特徵所需要的分子內交聯(intramolecular crosslinks)。萬古黴素被稱為治療持續性感染的“最後手段”。他還建立了一種結合化學合成與酶學合成的方法,加快發現與萬古黴素相似,但仍能有效對抗萬古黴素耐藥感染的抗生素。

  新傳染性疾病的出現和致病菌對目前抗生素治療產生耐藥性是全球需要面對的重要公共衛生挑戰,Seyedsayamdost博士的研究正在擴展合成有機化學家可用的工具箱,並且打開通往多種此前未知但具有潛在治療特徵的化合物的大門。

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