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重磅!《Nature》十大人物揭晓,基因编辑顶尖华人科学家入围!潘建伟院士及CAR-T疗法入选!
作者:Nature 来源:Nature 2017-12-19

 重磅!《Nature》十大人物揭晓,基因编辑顶尖华人科学家入围!潘建伟院士及CAR-T疗法入选!

 

2017 年科学界取得了重大进步,北京时间12月19日凌晨,《自然》杂志发布了2017年度十大人物——在过去一年里对科学产生重大影响的十人。其中,中国物理学家潘建伟因在量子通信领域的突破入围,基因编辑顶尖华人科学家David Ruchien Liu也入围。

他们分别是中国科技大学潘建伟、 David Ruchien Liu (美籍华人)Marica Branchesi、Emily Whitehead、Scott Pruitt、Jennifer Byrne、Lassina Zerbo、Víctor Cruz-Atienza、Ann Olivarius 、Khaled Toukan。

在此特别热烈祝贺中国著名科学家潘建伟院士获此殊荣以及!

 

以下为《Nature》官方刊登的十位年度人物的榜单,仅供各位参考:

 

 

David Ruchien Liu

“基因的修改者”

 

这名生物学家所开发的基因修改工具是自然中前所未有的,而它有一天可能救命。

 

25 年前,David Ruchien Liu 还是一名本科生,直到今天,他的指导老师哈佛大学荣誉退休教授、诺贝尔化学奖得主科里(E. J. Corey)依然记得 David 的本科毕业论文。科里这样评价:“那篇论文绝对完美,不需要任何编辑。”

 

然而,David 却痴迷于“编辑”。十多年来,他一直专注于研究一种强大的基因编辑技术——近来被人们熟知的 CRISPR。尽管CRISPR是一种得到生物学界高度重视的基因编辑技术,这种技术却并不是完全可靠。有时候用CRISPR技术编辑的基因片段并不是科学家们想要得到的。

就在今年10月,David Liu团队报道了新型单碱基编辑器,无需切割DNA,首次将A-T碱基对转换成G-C。该工具的问世将为今后大范围内治疗点突变遗传疾病提供了极大的便利。David Liu的研究团队通过酶将胞嘧啶(C)转变为胸腺嘧啶(T),或将鸟嘌呤(G)转化为腺嘌呤(A),首次实现了对活细胞基因组中单个碱基对的可靠调控。这种“单碱基编辑器”已经在小麦、斑马鱼、小鼠等生物体上进行了试验。

David 的职业生涯充满了冒险色彩。在加州大学伯克利分校攻读博士生期间,他还开发了一种将非天然氨基酸与活细胞蛋白质共同表达的方法。 “我记得一些优秀的高年级研究生告诉我,这个项目非常疯狂,”David 说。

David 在读博士四年级时,科里邀请他回哈佛大学作学术汇报,他的报告让化学系教授们印象深刻,所以David 一拿到博士学位,他们就邀请他入职。2017年2月,David 的团队搬到了著名的博德研究所( Broad Institute )

David 的团队开发新酶的研究,其中就涉及基因编辑技术。在2013年,David 加入了一家名叫Editas Medicine 的公司,位于马萨诸塞州剑桥市,由不少业内知名人士共同创办,致力于开发基于CRISPR技术的治疗方法。

但是,这种临床应用受CRISPR-Cas9本身不可预测性的限制,CRISPR-Cas9是基因编辑技术中非常热门的工具。虽然Cas9酶在能科学家的指导下靶向切割DNA,但 DNA 必须依赖细胞自身的修复系统来恢复剪切,对基因组产生不同的编辑效果。

David 的实验室寻找能够改善这个问题的方法。 2016年,博士后亚历克西斯·科莫(Alexis Komor)以及 David 的团队中的其他成员共同报告了首个碱基编辑,他们依靠天然酶把C转换成T,或者把G转换成A。这是研究人员首次通过可靠且可控的方式使活细胞的基因序列发生了单字母改变。

自那以后,这种方法已被用于一系列生物体中,包括小麦、斑马鱼和小鼠等。今年九月,中国的研究人员报告说,他们曾使用 David 的基础编辑技术来纠正人类胚胎血液疾病的单碱基突变(single-letter mutation),又名定点突变(该实验使用的胚胎并未允许进一步发育)。

另一位博士后 Nicole Gaudelli 也渴望在这项工作上有所建树,创造出一种能将多个A和T转化为G和C的酶。Gaudelli 建议打破基本规则:如果第一步是创造一种新的酶,那么没有人会接受这样的项目,毕竟,这样做既浪费时间,失败的风险也太高。然而,David 鼓励她坚持原先的做法。数月的工作之后,Gaudelli 成功合成了一种新酶,理论上可以逆转48%的人类已知的致病位点突变。10月份,研究小组报告显示,这种酶比传统的CRISPR-Cas9系统更可靠。这些工具有助于基因治疗方法的未来发展。

犹他州盐湖城大学的基因工程师 Dana Carroll 说:“他们的成果将惠及许多基因突变造成的疾病,会产生重大的影响。

 

 

 

潘建伟

“中国量子之父”

 

将量子通讯延伸到宇宙空间的物理学家。

 

在中国,一些人叫他:“量子之父”。对于潘建伟来说,这是一个贴切的名字,他被广泛地誉为引领中国走到长距离量子通讯(利用量子定律安全地传输信息)前沿的科学家。2008年在欧洲接受科研训练后,潘建伟全职回到中国工作,自那时起他便点燃了中国对量子技术的热情。马里兰大学帕克分校的量子物理学家 Christopher Monroe 说 : “ 一年总会有那么几次,当我读到他们正在做的事情时感到十分震惊。

今年7月,潘建伟和他在位于合肥的中国科学技术大学的团队报告称,他们打破了量子隐形传态的记录,将一个光子的量子态传输到一个距地面1400公里的轨道卫星上的光子上。并且在今年9月该小组利用这颗卫星向北京和维也纳发射了光子,用来产生量子加密密钥,使这些城市的团队能够以完全安全的方式进行视频聊天。因为探测光子会干扰量子态,所以黑客不能在不被发现的情况下截获密钥。

潘建伟的博士导师、合作者维也纳大学教授 Anton Zeilinger 表示,这次实验是一次“历史性事件”。潘的团队掀起了量子互联网的发展大潮:一个可以在全球共享量子信息的卫星和地面设备组成的网络。

这种技术将带来无法破解的全球加密,以及利用长距离的量子连接的新实验,比如将来自地球的探测器的光线组合成一个超级分辨率的望远镜。目前,潘建伟的团队计划发射第二颗卫星,并将在中国的天宫二号空间站上运行另一个量子实验。在接下来的五年里,潘健伟表示:“许多激动人心的结果将会出现。这真的是一个新时代

 

 

 

 

 

 

Marica Branchesi

“融合的促进者”

 

这名天文学家帮助科学家们充分利用了一次史无前例的引力波事件。

8月17日开始,地球和太空中的望远镜在几周时间里似乎都在望着同一方向,大约有70个天文学家团队第一次匆忙地捕捉到两颗旋转的中子星碰撞的直接观测信号,而他们得到的信息一次性解决了多个天体物理上的谜团。这份成就里,Marica Branchesi功不可没。

Branchesi是一位天文学家, 2009年,当她在乌尔比诺大学获得教职工作时就加入了Virgo。那时,Virgo和LIGO刚开始以一个团队进行探测,Branchesi在其中进行沟通和协调。她促使物理学家对潜在的事件发出预警,她同时也需要说服天文学家相信这些事是值得听的。“我的工作就是说服天文学家相信这是一个有前景的领域,” Branchesi说到。

Branchesi的协调能力在起草中子星合并事件的时候同样派上用场。在10月16日发表的十几篇论文中,有一篇是由3500多个作者共同署名的概要。Branchesi帮助协调了大量的合作者以及确保了发表的结果是公平的。

当物理学家最初建造LIGO 和 Virgo时,发现中子星合并列在愿望清单的第一条,这也曾是Branchesi的全部期望,而这一天已经到来了。

 

 

 

 

Emily Whitehead

“活生生的证言”

 

一个小女孩与白血病的抗争鼓舞了新一代癌症疗法。

 

最有力的表达可能是无言的。7月,在美国食品药品监督管理局(FDA, Food and Drug Administration)的一项听证会上,12岁的 Emily Whitehead 从旁听席上站起,径直走向讲台上发言的男人。她没说一个字,只是抓住了男人的胳膊。

“我就是觉得,如果我站到他身边,就能帮到他,” Emily 回忆说。5年前,她是世界上第一个接受CAR-T试验疗法的孩子。

 

在发言的人是她父亲Tom。他当时在呼吁专家组批准这一疗法,该疗法能够使用基因方法改造患者的免疫细胞,使其可以识别和攻击癌细胞。看到女儿朝自己走来,Tom 开始哭泣。顾问组的专家们也一度哽咽。“显然,我们被打动了,”儿科肿瘤学家 Timothy Cripe 说道,他也是专家组的一员,来自俄亥俄州哥伦布市的 Nationwide Children’s Hospital 。“她是一个实实在在的、活生生的证明。”

专家组投票一致同意,批准了这项疗法。这在针对患有急性淋巴细胞白血病的儿童和青少年同类疗法中尚属首次。不到几个月,另一项 CAR-T 疗法也被开了绿灯,这次是针对非霍奇金性淋巴瘤的,使得2017年成为对于这类癌症疗法而言历史性的一年。

几十个学术团队和生物科技公司正在致力于 CAR-T 疗法,力图提升现有疗法的安全性和可控性,并且提供现成的、无需为每位患者专门设计的版本。

尽管取得了一些进展,成功和失败之间的界限或许只是一步之遥” 儿科肿瘤学家Stephan Grupp 说道,他是 Emily 在宾州费城儿童医院的主治医生。CAR-T 免疫细胞注射几天之后,Emily发生了一种名为“细胞因子释放综合征”的严重免疫反应。如果不是 Grupp 医生反应迅速,使用一种在当时尚未得到验证的方法进行干预治疗,他说,几乎可以肯定 Emily 已经不在人世了。

这样的悲剧不仅将会摧毁 Emily 的家庭,也会使 CAR-T 疗法的研发脱离正轨。

如今Emily已经完全康复了,她欣然接受了作为此次癌症革命代言人的角色“感觉太棒了,”她说。“所有这些人都喜欢仰望我,这真的很特别。”

 

 

 

 

Scott Pruitt

 “机构瓦解者

 

一个以绝对效率陆续拆散美国环境保护局的官员。

Scott Pruitt是周知的气候变化怀疑论者,而他却在17年成为美国国家环境保护局(EPA)的掌门人。

在特朗普做出任命之前,Pruitt是EPA的最极端的批评者。作为俄克拉荷马州的司法部长,他至少起诉了EPA14次。

2月份就任后,他迅速着手,阻碍或者废除了很多环境方面的法规,其中包括关于排放、采矿和有害垃圾的规定,矿石燃料和化工行业为这项任命而欢欣鼓舞;在10月,Pruitt宣布EPA解雇了数家科学顾问委员会的近半数成员,而这些空出来的职位之后将提供给与企业相关业人员和科学家。

很多科学家感觉受到了排挤, EPA的雇员开始担忧他们的未来。特朗普领导团队已经提出了削减EPA的研究和发展办公室的40%的预算,这很有可能直接削减掉科学家的职位。

 “虽然我们早就知道他不会是一个支持科学研究的人,但是我还是被Pruitt在EPA里驱赶科学研究和科研人员的做法震惊了。”来自忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)的分析员 Gretchen Goldman这样评价。

 

 

 

 

Jennifer Byrne

“勘误侦探”

 

一位以曝光论文漏洞为使命的研究员,论文错误检测工具的发明者。

 

目前工作于悉尼公立儿童医院的Jennifer,每天白天研究癌症基因组学,晚上则寻找基因组学文献里的错误。在过去两年中,Jennifer一直在用她的电脑对文献里的错误进行勘测。她从往期的工作中发现了许多DNA序列错误,以及令人混淆的低质量图表。仅《自然》杂志就因为珍妮弗的工作撤回了5篇包含基因序列错误的文章。

 

考虑到科学界充斥着许多包含错误的文章,而科学家们却没有时间和精力去查错。2016年Jennifer开始和格勒诺布尔大学的Labbé合作,基于垃圾稿件软件创建了一种侦辨文献错误的工具。他们也希望今年发行的精进版本可以为科学界的研究工作扫清障碍。“我过去认为科学只需要头脑和金钱来推动,但是我们以为理所应当却又真正容易遗忘的要素,是对彼此的信任。”Jennifer Byrne说。

 

 

 

Lassina Zerbo

“禁止核试验的追踪者”

 

面临着可能颠覆世界的威胁,这位地球物理学家正在为禁止核扩散而努力着。

今年9月3日朝鲜擅自进行了核试验,爆炸过去仅仅30分钟,Lassina的电话便急促地响了起来。结束与电话对面的韩国、日本大使的通话,他便即刻投身下一步工作,去应对媒体向最近数次核试验发起的责问。

Lassina作为全面禁止核试验条约组织CTBTO的领军人物,数年来一直监督着全世界的核试验情况。Lassina于2004年正式加入CTBTO,他最初的工作是建立一套系统来对各个国家搜集科学情报(目前已经成为海啸侦测以及鲸鱼迁徙追踪的工具)。2013年他成为CTBTO的执行秘书之后便开始奔波于全世界各个国家,来推行全面禁止核试验条约以及完善核监测站。尽管目前国际形势愈发紧张,但拉西纳从未放弃这项工作。他表示从来没有一项工作比让他在科学和外交中游走来得快乐。“科学应该是为更好的世界而服务的。”Lassina Zerbo说。

 

 

 

Víctor Cruz-Atienza

“追赶地震的人”

 

当今年9月一场7.1级地震降临墨西哥城的时候,这名地震学家的预测被证实了。

 

今年9月,一起7.1级地震袭击墨西哥,验证了一位地震学家的理论。

1985年9月19日,墨西哥发生了一起里氏8.0级地震,几百栋房屋倒塌,数千人丧命,年仅11岁的Víctor Cruz-Atienza和父母兄弟一起幸免于难。这一天彻底改变了Víctor 的人生。

Víctor在墨西哥国立自治大学念本科时,对地球物理产生了浓厚的兴趣,在之后赴法国和美国的学习中,他逐渐专注于断层破裂的力学研究。2016年,在一篇论文中,他描述了地震的能量将如何影响那些建立在古代湖泊盆地之上的城市。他的模拟显示有些部分的震动最强烈持续时间也最长。

今年9月19日,墨西哥地震证实了他的理论:由于盆地的结构,软沉积物能够在更长的一段时间内持续摇晃。

Víctor Cruz-Atienza没有就此止步,一个月前,他开启了新的研究项目,和日本研究者一道将传感器安装在墨西哥格雷罗州的海床上,期待有新的发现和突破。“每一次地震都是一只与众不同的怪兽,”Cruz-Atienza说,“它们都有着独特的记忆和故事。”

 

 

Ann Olivarius

“正义的英雄”

 

致力于在学术机构内消除性骚扰,让女性可以平等地获得发展与进步的机会。

Ann的人手已经不够接求助电话了。21年前,她创立了McAllister Olivarius法律事务所,代表原告在几宗最著名的学术圈性骚扰案件中提起诉讼。算上她之前为对抗儿童性虐待创立的法律公司,以及本科期间将母校耶鲁大学告上法庭,她已经在解决性骚扰问题的道路上斗争了约40年了。40年间,她以美国联邦教育法修正案第九条——校园内性别平等为依据,将包括耶鲁大学、罗彻斯特大学、剑桥大学等告上法庭,让法庭承认校园性骚扰问题确实是教育中的性别歧视,教育机构必须承担起责任。Ann希望社会对性骚扰问题的关注能进一步转化为长期的法律改变,希望违反教育法修正案第九条的教育机构将接受财政处罚。她也希望帮助学术圈以外的女性对抗性骚扰、改善工作环境。

 

 

 

 

Khaled Toukan

“芝麻开门”

 

通过不懈努力,保持了中东第一个同步加速器发展节奏和光明前景的物理学家。

2010年5月,中东首台同步加速器SESAME的筹备会议正在进行。恰在此时,一条爆炸性新闻传来——以色列海军攻击了土耳其舰船。这本可以毁了这个原本看上去就不可能的合作项目,因为它背后的合作伙伴是以色列、土耳其、巴勒斯坦、塞浦路斯、埃及、伊朗、约旦、巴基斯坦这些中东世仇。但是由于创始人Khaled Toukan的努力,项目取得了成功。这个耗资1.1亿美元的环形高能电子加速器,不仅仅能为生物、化学、材料等学科提供优质成像光源,更是争议之地的一束光。15年来,Toukan无偿为项目工作,抚平成员间的政治矛盾,缓解项目的资金压力。Toukan希望SESAME的成功会带来更多类似的机构、更多的合作,在中东照亮科学之光。