对一些以前无法治疗的晚期癌症也会有明显的疗效

  在2001年,斯克里普斯研究所的卡尔。巴里。夏普莱斯(K。 Barry Sharpless)因其在“手性催化氧化反应”中的杰出工作获得了该年的诺贝尔化学奖。作为该研究所唯一的科学作家,我责无旁贷地迅速撰写了一篇新闻稿,向记者介绍了他在不对称催化方面的获奖作品。那天早上,从纽约到圣地亚哥,所有的电视、广播和报纸的记者们都忙着想要采访我,而我的老板却只给我安排了不到一个小时的新闻发布会。
 
  幸运的是,一位来自夏普莱斯教授实验室的名叫瓦雷利。福金(Valery Fokin)的年轻研究员(他现在在南加州大学工作)给予了我很大的帮助。他巧妙地向我解释了什么是不对称催化科学——一种选择性合成化合物的方法,然后迅速地回顾并巧妙地纠正了我所写的那篇关于这项研究突破的文章。不对称催化作用最后生成的不是右旋分子和左旋分子的混合物(这可能是有害的,比如沙利度胺,其右旋构型有镇静功效,而左旋构型却会导致婴儿畸形),而是有选择性地产生其中一种或是另一种构型。
 
  同年,夏普莱斯教授创造了“点击化学”这个词汇,用来描述合成化学领域的另一项突破。该项突破是他与福金以及前斯克里普斯研究教授芬恩(M.G.Finn)(现在是乔治亚理工大学)共同开创的。在过去的几年里,“点击化学”一直是诺贝尔奖的有力竞争者,而夏普莱斯、福金和芬恩也因此列入了诺贝尔化学家候选名单之列。
 
  “点击化学”是材料合成梦想的组成部分。它是一种简单的、快速的、在单个容器中进行不对称催化反应以获得高收率并使随之产生的副产品是良性或易于纯化的材料合成方法。这些都是药物设计中所要重点考虑的因素,其中一个主要的挑战是如何在工业规模上开发出合成工艺,以制造出小分子药物。
 
  如果夏普勒斯教授今年再次获奖,他将成为少数几个可以同时荣获两项诺贝尔奖的人。如果福金教授获奖,我会再打电话给他,要知道他的专访必须归我!每年,诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖和化学奖都会授予那些在科学上取得重大进步和发现的科学家们。在这里,美国物理联合会 Inside Science 专栏的编辑们总结了今年有望摘取这些著名科学奖桂冠的有力竞争者。
 
  在几十年前,研究人员很少会去关注人体内的微生物,除非它们“为非作歹”,引起了疾病。然而,由于细菌、病毒和真菌在保持人体身体健康方面发挥着许多关键的作用,它们不断地凭借自己的本事跻身到人体器官的行列。换句话说,它们完全可以被视同为人体的器官。
 
  近些年来,微生物领域的关键进展是来自圣路易斯市华盛顿大学的杰弗里。戈登(Jeffrey Gordon)实验室。在1996年,戈登教授和他当时的研究生林恩。布里(Lynn Bry)曾证明,老鼠需要肠道内的微生物来产生某些对其健康非常重要的复杂碳水化合物。而在十年后,戈登教授的研究团队发现骨瘦如柴的老鼠和大腹便便的老鼠的肠道微生物有着非常重要的区别。研究人员将肥胖老鼠肠道的微生物移植到无该微生物的瘦小老鼠体内后,他们发现瘦小的老鼠也会逐渐发胖;反之亦然,即将瘦小老鼠肠道里的微生物移植到肥胖老鼠体内之后,原先肥胖的老鼠也往往会苗条起来,而在这整个过程中,它们所摄入的食物量至始至终都保持相同。
 
  这些发现促进了人类医学的进步,包括提高对使用抗生素的风险的认识,以及发展出能够治愈破坏性胃肠道疾病的“粪便移植”技术。有时,戈登教授更是毫不夸张地被称为“微生物之父”。至少自2015年起,他便一直是诺贝尔生理学或医学奖的有力竞争者。
 
  据估计,大约有15%~ 20%的人类癌症的病例是由病毒引起的,癌症病毒可以将自身的遗传物质插入到宿主的基因组中。在1994年,来自匹兹堡大学的夫妻搭档研究小组,张远(Yuan Chang)和帕特里克。摩尔(Patrick Moore)通过使用一种独特的创新技巧发现了一种重要的致癌病毒。在研究的过程中,他们并没有去寻找病毒粒子,而是直接从癌细胞的基因组中减去正常人类的基因组,随之剩下的基因便是一种被称为“人类疱疹病毒8”的病毒基因组。
 
  通常情况下,“人体疱疹病毒8”会被免疫系统直接抑制。但是对于那些免疫功能受损的人群来说,该病毒就会引起细胞的变化,比如促进细胞的生长和关闭细胞的自然死亡,进而增加了被感染细胞逐渐癌变的风险。这种病毒通常会导致三种癌症,这其中就包括卡波西肉瘤,它是一种在艾滋病患者中最为常见的癌症。卡波西肉瘤在一些非洲国家相当普遍,甚至超过了前列腺癌在美国的普遍程度。
 
  在2008年,张教授和摩尔教授通过类似的方法鉴定了另一种会导致癌症的病毒——默克尔细胞多瘤病毒。他们的研究工作为其赢得了许多著名的奖项和数以万次的文章引用,同时也引发了他们在未来将有可能获得诺贝尔奖的猜测。
 
  原本,人类的免疫系统会自然而然地寻找并摧毁那些癌变的细胞。但是癌症往往会鬼鬼祟祟地寻找反击的方法,直接躲避免疫细胞,甚至能够“策反”免疫细胞来保护它们自己。
 
  许多类型的癌症都会提升机体的抑制机制,从而控制免疫细胞,犹如一个个关卡。这些关卡的确有助于防止免疫细胞,例如T细胞,直接攻击人体自身,但同时也保护了肿瘤细胞,让它们可以高枕无忧。
 
  近年来,一批新的抗癌药物相继问世,它们可以将机体对免疫细胞的控制作用完全关闭。这些“关卡抑制剂”包括针对CTLA-4的药物和针对PD-1的药物。CTLA-4是一种可以让T细胞变得不活跃的关卡,而PD-1则会促使T细胞自我毁灭。
 
  这些“关卡抑制剂”具有很显著的副作用,但它们被临床证明是有效的,甚至对一些以前无法治疗的晚期癌症也会有明显的疗效。该抑制剂的一位开发者是来自德克萨斯大学安德森癌症中心的詹姆斯。艾里逊(James Allison),他也因此获得了十多个重要奖项。然而,鉴于2011年的诺贝尔生理学或医学奖在一定程度上是表彰癌症疫苗的开发,今年或许诺贝尔奖评审团会不太愿意将荣誉再次授予那些与免疫系统相关的癌症治疗工作。
 
  一年前,来自中国的研究人员首次推出了量子加密的视频通话技术,而该通话技术是基于一种名为量子纠缠的量子现象。今年的诺贝尔物理学奖将很有可能会颁发给那些在量子纠缠领域做出杰出贡献的科学家们。
 
  当不同的粒子处于纠缠态时,它们的状态是相互联系的,即使它们相隔“千山万水”。这种粒子之间的纠缠关系在量子世界里可能还会引发一些更为奇怪的现象。这是因为量子态并不是一成不变的,它会根据测量的时间不同而得到完全不同的结果。因此,测量量子纠缠中的某个粒子的特性会瞬间影响其配对粒子的状态。这也是爱因斯坦曾提及的著名的 “幽灵般的超距作用”,他本人是很不喜欢这种相互作用的。
 
  1964年,物理学家约翰。贝尔(John Bell)曾提出了一种检测该“幽灵行动”是否真实的方法。在随后的几十年里,科学家们对所谓的“贝尔不等式”进行着越来越严格的测试。
 
  在2010年,科学家阿兰。派拉(Alain Aspect)、约翰。克劳泽尔(John Clauser)和安东。齐林格(Anton Zeilinger)因在这一领域的突出工作获得了沃尔夫物理学奖。该奖项有时被认为是诺贝尔奖的一个预测指标。在2015年,科学家们又宣布他们终于对“贝尔不等式”进行了一次“无漏洞”式的测试,再次证明量子纠缠系统的不可思议之处很可能的确存在。