2021年9项诺贝尔奖预测

(世界杯万博appInside Science)——预测诺贝尔生理学或医学奖、物理学和化学奖已经成为Inside Science一年一度的消遣。在之前的几年里，我们有过一些成功的预测，比如2018年我们指出,关于癌症免疫治疗的研究赢得了那年的生理学或医学奖。我们还将锂离子电池列入了2018年的榜单，该榜单后来赢得了2019年化学奖。然后,在2019年我们正确的选择系外行星物理学奖。今年，我们寻找了隐藏在数据中的线索，并依靠我们的非科学直觉，对2021年诺贝尔奖得主做出了9个最佳预测。

要查看我们去年强调的没有获奖但可能在今年得到认可的研究，请阅读我们的2020年预测．

诺贝尔生理学或医学奖——10月4日宣布

利用信使rna的力量

研究人员是:宾夕法尼亚大学生物技术与生物技术学院的卡塔琳·卡里科(Katalin Kariko)和宾夕法尼亚大学德鲁·韦斯曼(Drew Weissman)

利用信使RNA (DNA发送到制造蛋白质的核糖体的信息链)作为免疫工具的技术首次出现在美国2005年的论文研究表明，将特定的信使rna链发送到细胞中，可以促使细胞产生它们原本不会产生的攻击病原体的蛋白质。卡里科一直在做这个项目自从90年代但当她和韦斯曼发表他们的发现时，他们并没有得到太多的报道。快进15年，他们的持续工作，加上BioNTech和Moderna公司的工作，永远改变了疫苗的边界。

正是由于他们的开创性研究，公司才能如此迅速地推出mRNA疫苗，以应对COVID-19大流行。今年，韦斯曼和卡里科已经分享了一些重大奖项，包括拉斯克-德贝基临床医学研究奖，这是一系列奖项中最大的一个，通常被称为“美国的诺贝尔奖”，因为他们的许多获奖者后来都成为了获奖者。

乳腺癌的遗传性

科学家:玛丽-克莱尔·金，华盛顿大学

20世纪70年代早期，癌症研究主要集中在检验病毒感染理论上。金致力于研究她的理论，即大多数乳腺癌是由遗传基因突变引起的。利用美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)的数学模型和大量数据集，她能够证明一种可以从父母遗传给子女的乳腺癌特征的压倒性证据。

1990年，King最终确定了导致遗传性乳腺癌的特定基因BRCA1，这是位于17号染色体上的一种肿瘤抑制基因。她对BRCA1的研究直接负责深入筛查和测试工具，使医生能够发现和预防许多女性的乳腺癌和卵巢癌。

2016年，金因她在BRCA1上的工作获得了国家科学奖章。鉴于诺贝尔委员会一直忽视女性(在科学领域有600多个奖项，只有24个奖项授予了女性)，授予金将是朝着科学领域更公平的承认迈出的一小步。

免疫系统的双管结构

研究人员:埃默里大学医学院的Max D. Cooper和沃尔特和伊丽莎霍尔研究所的Jacques Miller

免疫系统主要依赖淋巴细胞，也就是随着人类年龄增长骨髓和胸腺中产生的白细胞。这些细胞遍布全身的血液和淋巴组织。在他们职业生涯的早期，库珀和米勒都致力于梳理动物免疫细胞的起源和功能。随着时间的推移，他们发现在发育过程中消除某些器官似乎只会阻碍部分免疫系统。

库珀在20世纪60年代早期对鸡进行研究时发现，鸟类体内没有囊状特殊器官(即Fabricus法氏囊)的动物无法产生抗体，但仍能排斥皮肤移植等异物。相比之下，有囊但没有胸腺的鸡(胸腺在动物身上已经被认为可以产生免疫细胞)可以正常产生抗体，但不能排斥应用的皮肤移植。

基于米勒之前的研究，Cooper发表了第一篇论文，提出了由两种类型的淋巴细胞组成的两部分免疫系统:产生抗体的b细胞和介导反应的t细胞。这一发现彻底改变了细胞免疫学，为近几十年来几乎所有新的癌症治疗方法铺平了道路，包括检查点抑制剂和CAR - t细胞疗法等新兴疗法。

潜伏者:美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的安东尼•福奇(Anthony Fauci)

有传言称，美国国家过敏和传染病研究所所长、美国疫苗研究的领导者福奇下周可能被授予诺贝尔奖，以表彰他在COVID-19大流行期间的领导作用。他会是一个相当不寻常的赢家，但话又说回来，这是一个不寻常的一年半。

诺贝尔物理学奖——10月5日宣布

量子信息

科学家:Alain Aspect，光学研究所，John Clauser, J.F. Clauser和Assoc。以及维也纳大学(University of Vienna)的安东·泽林格(Anton Zeilinger)

近来，量子信息技术(quantum information technology)引万博注册网址起了一阵热议，许多专家预测，该领域即将出现令人激动的重大发展。这意味着量子计算机最终能够以比传统计算机更快的速度解决现实世界中的问题。但这种新兴技术背后的概念也可能导致更敏感的医疗诊断工具或更广泛的安全通信网络万博注册网址。

过去，我们曾预测量子信息学将获得诺贝尔奖，包括对国际科学家三人组的认可:阿兰·沃斯特(Alain Aspect)、约翰·克劳瑟(John Clauser)和安东·泽林格(Anton Zeilinger)。这三位物理学家开创了早期实验，表明量子粒子可以相互连接或纠缠，这样一个粒子的随机行为与其他粒子的行为之间的联系，比直觉上看起来更紧密。量子纠缠是许多最新量子技术进展的核心，所以今年诺贝尔委员会可能会选择将焦点放在它身上。

其他有资格获得诺贝尔奖的量子研究人员包括彼得·肖尔(Peter Shor)，他是一位数学家，在1994年展示了量子计算机如何破解标准加密方法，以及吉尔斯·布拉萨德(Gilles Brassard)和查尔斯·贝内特(Charles Bennett)，他对基于量子的加密技术的研究可能会帮助拯救一个能够破解加密的量子计算机。

超材料

科学家:伦敦帝国理工学院的约翰·彭德里和杜克大学的大卫·史密斯

一块黄金显示出某些标志性的属性，包括它的光泽和金色色调。但事实证明这些特征是可以改变的。如果科学家们将金原子排列成特殊的图案，它们就能使金属看起来呈红色或绿色，或者以自然界中不会发生的方式与光相互作用。黄金成为了超材料的一个例子——一种具有不同寻常和人工设计特性的材料。

今年的诺贝尔奖可能会授予超材料领域的领导者。最热门的候选人之一可能是约翰·彭德里，他提出超材料可以制造现实生活中的“隐形斗篷”。

但超材料的潜在用途远远超出了类似《哈利·波特》的应用程序。例如，它们可能有助于进一步缩小电子和光学设备，或使工程师们能够设计出更有效的方法来收集太阳能。超材料也可以相互作用声音或热看似不可能的方式．

大卫·史密斯是另一个超材料研究奖项的有力竞争者。他在2000年发表的关于这个主题的第一篇论文最初被《物理评论快报》拒绝，他说当时，编辑们写道，这本书似乎没有重要到可以发表的程度。在随后的几十年里发生了很大的变化。诺贝尔奖可以恰当地提醒人们，人们对这些新材料的看法已经发生了多大的变化。

慢光

科学家:哈佛大学的Lene Hau

我们预测的诺贝尔物理学奖得主偏向男性，这反映了一种趋势，这种趋势在迄今为止的获奖者中也很明显。一位可能会逆转这一趋势的获奖者是Lene Hau，一位领先的物理学家，他的团队已经将光速减慢到大约40英里每小时，甚至完全停止了它。这个过程涉及到超冷的钠原子气体和一对激光器，其中一个激光器发送光脉冲穿过气体，而另一个控制气体与光的相互作用方式。在一种情况下，研究人员能够停止光，并将它所拥有的信息存储在钠原子中。之后，他们可以将这些信息转换回光。

在上述量子信息技术领域，将信息从光传输到物质并再传输回来的能力也很有用。万博注册网址

诺贝尔化学奖——10月6日宣布

基因组测序速度更快，成本更低

科学家:剑桥大学的Shankar Balasubramanian和David Klenerman

生物的DNA包含了大量的信息，包括这些生物是如何进化的，它们内部基因的功能，以及它们是否有遗传性疾病。但研究人员能在多大程度上利用这些信息取决于他们能否有效地获取这些信息。20年前，测序一个人类基因组需要花费10年时间和10亿美元。2021年诺贝尔化学奖可能会表彰那些凭借创新在一天内完成这一过程、花费约1000美元的科学家。这一进程的加快使该技术的新应用成为可能，包括诊断和治疗癌症和其他疾病，以及对COVID-19的RNA进行测序，万博注册网址以跟踪变异病毒在世界各地的传播。

DNA由两条缠绕在一起的糖和磷酸盐链组成，每个糖上都有一个核苷酸碱基。有四种可能的碱基——腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤——每个碱基都连接在另一条链上——腺嘌呤和胸腺嘧啶，胞嘧啶和鸟嘌呤。为了给DNA排序，科学家需要确定碱基对出现的顺序。部分原因是每个基因包含成千上万到几百万个碱基对，而整个人类基因组包含32亿个碱基对。

Balasubramanian和Klenerman是两位化学家，他们设计了一种可以同时快速分析数十亿DNA片段万博注册网址的技术。他们的工作为他们赢得了2020年千年科技奖。万博注册网址该奖项过去的9位获奖者中，有3位后来获得了诺贝尔奖。

在生物体内进行化学反应

科学家:斯坦福大学的卡洛琳·伯托齐

化学家卡洛琳·伯托齐(Carolyn Bertozzi)因发明了在不损害生物体或细胞的情况下对分子进行化学修饰的方法而闻名。贝尔托齐将这些反应命名为“生物正交化学”，或不与生物学相互作用的化学。这些反应可以帮助研究人员识别药物靶点和标记细胞进行成像。它们可能会为她赢得2021年的诺贝尔化学奖。

在生物正交化学之前，科学家对包裹我们细胞的糖分子知之甚少。Bertozzi已经使用生物正交化学来研究这些糖，科学家们现在知道糖涂层可以塑造蛋白质，引导白细胞，帮助细胞发出信号，并执行其他重要任务。它们还能决定你的血型。贝尔托齐捕捉到了这些糖的第一张图像(在斑马鱼身上)。

有一种叫做唾液酸的特殊类型的糖，在癌细胞中比在正常细胞中更突出，很长一段时间以来，科学家们都不确定原因。贝尔托齐发现，这些糖可以隐藏癌细胞，使其不被免疫细胞发现。免疫细胞检测并摧毁癌细胞，但当它们遇到一个被唾液酸包裹的癌细胞时，它们收到的信息是“这些不是你要找的细胞”。Bertozzi的研究小组发现了一种去除唾液酸的方法，这可以使免疫系统识别癌细胞。她的工作还导致了检测结核病、将药物与抗体结合以对抗肿瘤以及诊断和治疗其他疾病的方法。

自由基，抗氧化剂和人类健康

科学家:巴里·哈利维尔，新加坡国立大学

我们的身体需要自由基和抗氧化剂的平衡。自由基是一种含氧分子，容易与其他分子发生反应。50年前，科学界的共识是，自由基是有害的，抗氧化剂是有益的。生物化学家哈利维尔被认为是更好地理解自由基和抗氧化剂的先驱，他指出，这些分子及其与有机体的关系更为复杂。

我们自然会产生自由基和抗氧化剂，但它们也是由外部来源引入的。当我们吸入污染、香烟烟雾或吸收阳光时，自由基就会进入我们的身体。抗氧化剂存在于水果、蔬菜和坚果中。

自由基是生存所必需的，具有从消灭病原体和肿瘤到控制血液流动和神经活动等一系列功能。但由于自由基有一个未配对的电子，它们也会从我们体内的细胞中窃取电子，造成被认为会导致多种疾病的损害。抗氧化剂可以将电子提供给自由基，中和它们，使它们不再与细胞发生反应。

哈利维尔的研究帮助确定了自由基会造成什么样的损害，以及自由基和抗氧化剂是如何与包括阿尔茨海默氏症和痴呆症在内的脑部疾病联系起来的。他还研究了人类饮食中哪些抗氧化剂是最重要的，为什么抗氧化剂补充剂在很大程度上是无效的，以及新抗氧化剂的开发。

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