2025年科學(xué)突破獎(jiǎng)公布，David Liu等人獲獎(jiǎng)

導(dǎo)讀

4月5日，科學(xué)突破獎(jiǎng)基金會(huì)宣布了 2025 年突破獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)?，以表彰在基因編輯、人類疾病、宇宙基本粒子及其基本?shù)學(xué)原理方面取得重大發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家。

科學(xué)突破獎(jiǎng)，俗稱“科學(xué)界的奧斯卡獎(jiǎng)”，由謝爾蓋·布林、普莉希拉·陳和馬克·扎克伯格、朱莉婭和尤里·米爾納以及安妮·沃西基設(shè)立，旨在慶祝我們這個(gè)時(shí)代的科學(xué)奇跡。

生命科學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域共頒發(fā)了 6 項(xiàng)突破獎(jiǎng)，每項(xiàng) 300 萬美元。普莉希拉·陳和馬克·扎克伯格表示，“今年的突破獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呷〉昧梭@人的進(jìn)步——包括治療影響全球數(shù)百萬人的主要疾病——再次展示了好奇心驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)科學(xué)的變革力量。”

尤里·米爾納表示，“這些獲獎(jiǎng)?wù)咛岢龅膯栴}是最深?yuàn)W的問題之一——關(guān)于生命的運(yùn)作、宇宙的本質(zhì)和數(shù)學(xué)的抽象景觀。看到科學(xué)家們尋求并找到這些問題的答案是令人鼓舞的?！?/p>

生命科學(xué)領(lǐng)域

丹尼爾·德魯克喬爾·哈貝納延斯·尤爾·霍爾斯特洛特·比耶爾·克努森斯維特拉娜·莫伊索夫共同獲得生命科學(xué)突破獎(jiǎng)。

這五位科學(xué)家的貢獻(xiàn)相輔相成，從基礎(chǔ)激素發(fā)現(xiàn)、生理理解到藥物開發(fā)，研發(fā)出了治療糖尿病和肥胖癥的高效藥物，開創(chuàng)了GLP-1藥物治療心臟代謝疾病的新時(shí)代。他們的突破包括：發(fā)現(xiàn) GLP-1 激素的編碼基因；合成、分離和表征這種激素的生物活性形式；證明它在腸道中產(chǎn)生并刺激胰島素的產(chǎn)生；闡明其更廣泛的生理作用，包括控制食欲和能量穩(wěn)態(tài)；開發(fā)一種更穩(wěn)定的激素，使其在體內(nèi)持續(xù)作用數(shù)天而不是數(shù)小時(shí)；并將其轉(zhuǎn)化為一種新型藥物，改變影響全球數(shù)億人的代謝疾病的治療方法。

Stephen L. Hauser和Alberto Ascherio分享了“生命科學(xué)突破獎(jiǎng)”。這兩位研究人員徹底改變了人們對(duì)多發(fā)性硬化癥(MS) 的理解和治療，這是一種使人衰弱的神經(jīng)退行性疾病，免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊神經(jīng)纖維周圍的絕緣蛋白。

除其他貢獻(xiàn)外，Hauser 還顛覆了關(guān)于 MS 機(jī)制的科學(xué)共識(shí)，確定免疫系統(tǒng)的 B 細(xì)胞是神經(jīng)細(xì)胞受損的主要驅(qū)動(dòng)因素。他還在開發(fā)和測(cè)試 B 細(xì)胞耗竭療法方面發(fā)揮了重要作用，這些療法徹底改變了對(duì)該疾病的現(xiàn)代治療。同時(shí)，通過長(zhǎng)期艱苦的流行病學(xué)分析，Ascherio 發(fā)現(xiàn)了患 MS 的必要條件：感染 Epstein-Barr 病毒 (EBV)。大多數(shù)人攜帶這種病原體，通常不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，但 Ascherio 表明，感染這種病原體會(huì)使患 MS 的風(fēng)險(xiǎn)增加 32 倍。這項(xiàng)工作為使用抗病毒藥物治療 MS 以及開發(fā)可以有效預(yù)防 MS 的 EBV 疫苗提供了可能性。

David Liu因開發(fā)了兩項(xiàng)功能強(qiáng)大且應(yīng)用廣泛的基因編輯技術(shù)而榮獲生命科學(xué)突破獎(jiǎng)。這些技術(shù)是經(jīng)過改造的分子機(jī)器，可以糾正導(dǎo)致患者患上遺傳疾病的 DNA 突變。重要的是，它們不需要切割 DNA 雙螺旋，因此導(dǎo)致的不良后果更少。

2016 年，David Liu實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了堿基編輯，可以糾正單堿基“拼寫錯(cuò)誤”，這些錯(cuò)誤約占已知導(dǎo)致遺傳疾病的突變的 30%。隨后在 2019 年，他的實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了主要編輯，用糾正后的版本替換整段有缺陷的DNA，原則上可用于修復(fù)幾乎所有致病突變。這些技術(shù)已在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中分發(fā)了 20000 多次，并在研究、農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)表了數(shù)千項(xiàng)進(jìn)展。

在動(dòng)物中，堿基編輯和主要編輯已成功糾正突變，從而挽救了鐮狀細(xì)胞病和β-地中海貧血等血液病、ALS 和脊髓性肌萎縮 (SMA) 等神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肌營(yíng)養(yǎng)不良癥和心肌病等肌肉疾病、遺傳性失明、遺傳性聽力喪失、多種代謝紊亂和早衰癥（一種過早衰老疾?。?。5個(gè)國(guó)家已開始至少 15 項(xiàng)堿基編輯和主要編輯臨床試驗(yàn)，已在治療 T 細(xì)胞白血病、鐮狀細(xì)胞病、β-地中海貧血和高膽固醇的患者中證實(shí)了有益的結(jié)果，在某些情況下甚至挽救了生命。

基礎(chǔ)物理學(xué)

基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給來自 70 多個(gè)國(guó)家的數(shù)千名研究人員，他們代表了歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)合作——ATLAS、CMS、ALICE和LHCb。

300 萬美元的獎(jiǎng)金將分配給 ATLAS（100 萬美元）；CMS（100 萬美元）、ALICE（50 萬美元）和 LHCb（50 萬美元），以表彰2015 年至 2024 年 7 月 15 日期間基于 LHC Run-2 數(shù)據(jù)發(fā)表的13,508 名出版物合著者。[ATLAS——5,345 名研究人員；CMS——4,550 名；ALICE——1,869 名；LHCb——1,744 名]。

經(jīng)與實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人協(xié)商，科學(xué)突破獎(jiǎng)基金會(huì)將把全部獎(jiǎng)金捐贈(zèng)給CERN 及社會(huì)基金會(huì)，獎(jiǎng)金將用于資助來自成員機(jī)構(gòu)的博士生在 CERN 進(jìn)行研究，讓學(xué)生體驗(yàn)在科學(xué)前沿工作，并將新專業(yè)知識(shí)帶回其所在國(guó)家和地區(qū)。

這4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)因測(cè)試現(xiàn)代粒子物理學(xué)理論（標(biāo)準(zhǔn)模型）以及其他描述可能超越該模型的物理學(xué)理論而受到認(rèn)可，精度極高。其中包括精確測(cè)量希格斯玻色子的性質(zhì)，闡明希格斯場(chǎng)賦予基本粒子質(zhì)量的機(jī)制；探測(cè)極其罕見的粒子相互作用以及宇宙誕生之初存在的奇異物質(zhì)狀態(tài)；發(fā)現(xiàn) 72 多個(gè)新強(qiáng)子，測(cè)量物質(zhì)和反物質(zhì)粒子之間的細(xì)微差別；為超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理學(xué)可能性設(shè)定強(qiáng)有力的界限，包括暗物質(zhì)、超對(duì)稱性和隱藏的額外維度。

ATLAS 和 CMS 是通用實(shí)驗(yàn)，它們致力于 LHC 高能高強(qiáng)度質(zhì)子和離子束提供的完整探索計(jì)劃。它們于 2012 年同步宣布發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，并繼續(xù)研究其特性。ALICE 研究夸克膠子等離子體，這是一種極熱且致密的物質(zhì)狀態(tài)，存在于大爆炸后的第一微秒內(nèi)。 LHCb 則探索物質(zhì)與反物質(zhì)之間的細(xì)微差別、基本對(duì)稱性的破壞以及由重夸克和輕夸克組成的復(fù)合粒子（“強(qiáng)子”）的復(fù)雜光譜。通過進(jìn)行這些極其精確和精細(xì)的測(cè)試，LHC 實(shí)驗(yàn)將基礎(chǔ)物理學(xué)的邊界推向了前所未有的極限。

數(shù)學(xué)領(lǐng)域

丹尼斯·蓋茨戈里因在幾何朗蘭茲猜想的證明中發(fā)揮的核心作用而獲得數(shù)學(xué)突破獎(jiǎng)。朗蘭茲綱領(lǐng)是一個(gè)涵蓋多個(gè)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的廣泛研究計(jì)劃。它源于一系列猜想，這些猜想提出了看似不同的數(shù)學(xué)概念之間的精確聯(lián)系。這種聯(lián)系是強(qiáng)有力的工具；例如費(fèi)馬大定理的證明可以歸結(jié)為朗蘭茲猜想的一個(gè)特例。這些朗蘭茲綱領(lǐng)等價(jià)式可以看作是傅里葉變換的概括，傅里葉變換是一種將波與頻譜聯(lián)系起來的工具，廣泛應(yīng)用于從地震學(xué)到音響工程的各個(gè)領(lǐng)域。

就幾何朗蘭茲猜想而言，所提出的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是兩組非常不同的對(duì)象之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，類似于這些頻譜和波：在頻譜方面，是稱為基本群表示的抽象代數(shù)對(duì)象，它們捕獲有關(guān)可以環(huán)繞某些復(fù)雜曲面的環(huán)類型的信息； “波”的一側(cè)是層，粗略地說，層是將向量空間分配給曲面上的點(diǎn)的規(guī)則。Gaitsgory 在過去 30 年中的大部分時(shí)間都致力于幾何朗蘭茲猜想。

2013 年，他撰寫了一份證明所需步驟的大綱，經(jīng)過十多年的深入研究，2024 年，他和他的同事發(fā)表了完整的證明，包括 5 篇論文中的 800 多頁。這是一個(gè)巨大的進(jìn)步，預(yù)計(jì)也會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)的其他領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，包括數(shù)論、代數(shù)幾何和數(shù)學(xué)物理。

關(guān)于科學(xué)突破獎(jiǎng)

科學(xué)突破獎(jiǎng)被譽(yù)為“科學(xué)界的奧斯卡獎(jiǎng)”，今年已是第十三年，旨在表彰世界頂尖科學(xué)家。每個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的獎(jiǎng)金為 300 萬美元，頒發(fā)領(lǐng)域包括生命科學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)和數(shù)學(xué)。此外，每年還會(huì)向早期研究人員頒發(fā)最多三個(gè)物理學(xué)新視野獎(jiǎng)、最多三個(gè)數(shù)學(xué)新視野獎(jiǎng)和最多三個(gè)瑪麗亞姆·米爾扎哈尼新前沿獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)?wù)邔⒓邮⒋蟮念C獎(jiǎng)典禮，以慶祝他們的成就并激勵(lì)下一代科學(xué)家。

青科沙龍第147期：Neuron——人腦-血液交換代謝物綜合表征

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