2020麦克阿瑟天才奖出炉 4位生物学家上榜

来源:药明康德  Sat Oct 10 11:57:08 CST 2020 A- A+

日前,麦克阿瑟基金会(MacArthur Foundation)公布了2020年麦克阿瑟奖(MacArthur Fellows)的获奖名单。今年总计有21位杰出人士获奖,其中4位从事生命科学领域工作的科学家获此殊荣。

图片来源:John D. & Catherine T. MacArthur Foundation

麦克阿瑟奖又被称为“麦克阿瑟天才奖”,旨在表彰和鼓励个人的创造力。今年基金会常务董事Cecilia Conrad博士评价道:“这21位极富创造力的个人提供了一个值得庆祝的时刻。他们提出关键问题,开发创新技术和公共政策,丰富大家对人类状况的理解,创作激发和启发大家的艺术作品。”下面大家来看一看在生命科学领域的4位获得殊荣的科学家:

Nels Elde博士:研究驱动宿主-病原体相互作用的分子机制和进化过程

图片来源:John D. & Catherine T. MacArthur Foundation

Nelles Elde博士是一位进化遗传学家,研究宿主与病原体之间的相互作用以及使生物更好地攻击或自卫的进化过程。宿主与病原体之间的冲突类似于一场无休止的“军备竞赛”,宿主不断获得更好的免疫防御,抑制微生物和病毒的攻击,而病原体则进化出能够更好地逃避防御机制的能力。通过对自然发生的进化历史以及实验室中微生物实验进化的回顾性分析,Elde博士已经确定了驱动宿主和病原体功能适应快速进化的几种分子机制。

在早期的工作中,他发现痘病毒(一种双链DNA病毒)通过扩增编码破坏宿主自身免疫蛋白的病毒蛋白的基因序列,击败它们的哺乳动物宿主的免疫应答。扩增或收缩基因序列的能力使病毒能够快速进化,从而对宿主防御的变化产生应答。

最近,Elde博士发现,哺乳动物基因组中的转座元件(transposable elements),能够将基因调控序列散布到整个基因组中,成为一种刺激免疫防御进化的手段。Elde博士的工作具有广泛潜在影响,它帮助更好地理解宿主转换(例如新冠病毒从哺乳动物转移到人类),并可以确定细菌和病毒中的潜在药物靶标来治疗新出现的传染病。

Damien Fair博士:勾画人类大脑中网络连接的地图,增进对不同脑区在正常和疾病情况下如何交流的理解

图片来源:John D. & Catherine T. MacArthur Foundation

Damien Fair博士是一位认知神经科学家,他促进了大家对发育过程中大脑功能的理解。结合功能性核磁共振成像(fMRI)技术,先进的数学技术,以及心理学和神经科学专长,Fair博士对静息状态下大脑的连接,以及大脑的内在或自发神经活动进行了研究。

Fair博士的研究已经能够更精准地观察到大脑中不同区域之间如何相互交流,以及这种交流在从婴儿期到青春期的不同发育阶段如何演化。

Fair博士的研究也在改善对非典型发育的理解,如注意缺陷多动障碍(ADHD)和自闭症谱系障碍(ASD)。Fair博士及其合编辑正在建立计算模型,以确定在特定ADHD和ASD患者亚群中独特的因果通路。这项工作有可能帮助设计更为个体化的治疗方案。

最近,Fair博士正在研究早期生活环境影响(如母亲承受的精神压力、炎症或怀孕期间的抑郁)和童年经历(如参加运动、睡眠习惯和社交媒体)对人类和动物模型的大脑静息状态网络的影响。这些研究将有助于大家在整个生命周期中预防精神疾病的产生。

Polina V. Lishko博士:研究引导哺乳动物受精的细胞过程,为受孕和治疗不孕症开启新渠道

图片来源:John D. & Catherine T. MacArthur Foundation

Polina V. Lishko博士是一位细胞和发育生物学家,研究引导哺乳动物受精的分子机制。使用一系列基因组、生物化学和生理学分析,Lishko博士正在阐明调节精子细胞在女性生殖通道中运动能力的细胞过程,以及顶体(使精子能够穿透卵子保护层,导致细胞融合的细胞器)的发育。

虽然大家已经知道这些功能依赖于对跨精子细胞膜电位的调节,然而精子细胞的微小尺寸和旺盛的活动能力让研究介导这些电位变化的离子通道具有挑战性。Lishko博士开发了精子膜片钳电生理技术,可用于任何哺乳动物的精子细胞,从而能够严格研究细胞离子通道如何对雌性生殖道中的化学和机械信号作出反应。

Lishko博士和她的合编辑发现,纳摩尔浓度的孕酮通过与一种名为ABHD2的受体蛋白相互作用,能够激活名为CatSper的钙离子通道,让钙离子流入精子中,帮助它们为受精事件做好准备。在相关工作中,她发现扁蒴藤素(pristimerin)和羽扇豆醇(lupeol)(两种植物来源,与类固醇相似的萜类化合物)都可以抑制CatSper离子通道,从而避免精子高度激活。因此,这两种抑制剂都可以阻止受精,并可能作为避孕药的原型。

Lishko博士的研究正在增进对哺乳动物受精的了解,并在治疗人类不育和开发男性特有或男女皆宜的避孕药方面开辟新的途径。

Mohammad R. Seyedsayamdost博士:合成具有生物活性和治疗潜力的创新小分子化合物,加速抗生素的药物开发

图片来源:John D. & Catherine T. MacArthur Foundation

Mohammad R. Seyedsayamdost博士是一名生物化学家,研究具有生物活性或治疗潜力的创新小分子的合成。临床上使用的抗生素(如青霉素)中近70%是细菌和真菌中生物合成途径产生的天然产物或天然产物衍生物。来自这些途径的大多数分子或次级代谢产物仅能够在特定条件下合成,在典型的实验室培养条件下难以复制。

利用已有的小分子化合物文库,Seyedsayamdost博士开发了一种称为高通量激发子筛选(High-Throughput Elicitor Screening, HiTES)的方法,可以快速激活原本沉默(或隐秘)的次级代谢途径,从而产生相应的天然产物。然后他利用包括核磁共振光谱学、计算和分析化学以及成像质谱分析等一系列手段分析这些复杂天然产物的结构和潜在用途。

在最近的工作中,Seyedsayamdost博士的团队阐明了赋予万古霉素(vancomycin)独特结构和生物活性特征所需要的分子内交联(intramolecular crosslinks)。万古霉素被称为治疗持续性感染的“最后手段”。他还建立了一种结合化学合成与酶学合成的方法,加快发现与万古霉素相似,但仍能有效对抗万古霉素耐药感染的抗生素。

新传染性疾病的出现和致病菌对目前抗生素治疗产生耐药性是全球需要面对的重要公共卫生挑战,Seyedsayamdost博士的研究正在扩展合成有机化学家可用的工具箱,并且打开通往多种此前未知但具有潜在治疗特征的化合物的大门。

参考资料:

[1] MacArthur Fellows. Retrieved October 9, 2020, from https://www.macfound.org/programs/fellows/

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