Объявлены лауреаты самой "дорогостоящей" научной премии в мире

Премию присудили за достижения в области наук о жизни, физики и математики.

Фото Global Look Press.

Новый инструмент облегчит анализ данных, полученных в результате секвенирования РНК.

Фото Dennis Wise/University of Washington.

Изменение числа хромосом в ядре чревато тяжёлыми заболеваниями.

Фото Global Look Press.

Обычный оптический микроскоп ограничен по разрешающей способности, но хитроумные методы помогают обойти это препятствие.

Фото Global Look Press.

ДНК является своего рода "красной тряпкой" для иммунных клеток.

Иллюстрация ColiN00B/pixabay.com.

Вещества обычно бывают либо проводниками, либо изоляторами, но есть и более экзотические варианты.

Фото Global Look Press.

Гипотеза Римана включена в список семи величайших задач, из которых пока решена только одна.

Иллюстрация Global Look Press.

На фотографии Крабовидная туманность, содержащая один из самых знаменитых пульсаров. Честь открытия этого класса объектов в значительной мере принадлежит Джоселин Белл.

Фото NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF, G. Dubner (University of Buenos Aires).

Стали известны имена лауреатов 2019 года премии Breakthrough Prize, учреждённой российским бизнесменом Юрием Мильнером совместно с Марком Цукербергом и Сергей Брином. Девять основных лауреатов разделят между собой 22 миллиона долларов США. Кроме того, будет вручена дополнительная премия и премия "Новые горизонты".

Премия в области наук о жизни присуждена Франку Беннетту (Frank Bennett) из компании Ionis Pharmaceuticals и Адриану Крайнеру (Adrian Krainer) из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор "за разработку эффективной антисмысловой олигонуклеотидной терапии для детей с нейродегенеративным заболеванием спинальная мышечная атрофия". "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали про этот генетический недуг и разработку способов его лечения.

В той же номинации награждена Анжелика Амон (Angelika Amon) из Массачусетского технологического института и Медицинского института Говарда Хьюза "за определение последствий анеуплоидии – аномального количества хромосом, возникающего в результате неправильного разделения хромосом".

В этой же области награду получила Сяовэй Чжуан (Xiaowei Zhuang) из Гарвардского университета и Медицинского института Говарда Хьюза "за открытие скрытых структур в клетках путём разработки визуализации со сверхвысоким разрешением — метода, превысившего фундаментальный предел пространственного разрешения оптической микроскопии".

Наконец, последним из биологов премии удостоился Чжицзянь Чэнь (Zhijian Chen) из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса и Медицинского института Говарда Хьюза "за выяснение того, как ДНК вызывает иммунные и аутоиммунные реакции изнутри клетки, путём открытия ДНК-чувствительного фермента cGAS".

Награда в области фундаментальной физики присуждена Чарльзу Кейну (Charles Kane) и Юджину Меле (Eugene Mele) из Университета Пенсильвании "за новые идеи о топологии и симметрии в физике, приведшие к прогнозированию [существования] нового класса материалов, которые проводят электричество только своей поверхностью".

В области математики приза удостоился Винсент Лаффорг (Vincent Lafforgue) из Национального центра научных исследований Франции и Университета Гренобля "за фундаментальный вклад в несколько областей математики, в частности, в программу Ленглендса по части полей функций".

Кратко расскажем о работах, отмеченных премией.

Новый инструмент облегчит анализ данных, полученных в результате секвенирования РНК.
Новый инструмент облегчит анализ данных, полученных в результате секвенирования РНК.
Фото Dennis Wise/University of Washington.

Франк Беннетт и Адриан Крайнер. "За разработку эффективной антисмысловой олигонуклеотидной терапии для детей с нейродегенеративным заболеванием спинальная мышечная атрофия".

Спинальная мышечная атрофия – редкое генетическое заболевание, которое ещё недавно считалось абсолютно смертельным. Дети с этой патологией редко проживали больше года. Так было, пока лауреаты не разработали свой препарат, в 2016 году одобренный для применения в США.

В основе его работы лежит антисмысловая терапия. Под этим понятием подразумевается подавление синтеза белка, отвечающего за развитие патологии. Оно происходит за счёт того, что к матричной РНК (мРНК), играющей роль инструкции по синтезу белка, цепляются короткие фрагменты РНК, так называемые олигонуклеотиды. В результате "инструкция" меняется и утрачивает свой смысл, отсюда и название терапии.

Революционная работа биологов также подготовила почву для новых методов лечения заболеваний Паркинсона и Альцгеймера и других патологий.

Изменение числа хромосом в ядре чревато тяжёлыми заболеваниями.
Изменение числа хромосом в ядре чревато тяжёлыми заболеваниями.
Фото Global Look Press.

Анжелика Амон. "За определение последствий анеуплоидии – аномального количества хромосом, возникающего в результате неправильного разделения хромосом".

Изменения числа хромосом в клетке обычно приводит к тяжёлым последствиям. Если такое происходит на стадии эмбрионального развития, результатом может быть выкидыш, синдром Дауна и так далее. Не лучше обстоит дело и с соматическими клеткам: в 80% видов онкологии раковые клетки имеют ненормальное число хромосом.

Амон продемонстрировала, почему так происходит. Она обнаружила, что нарушение, которое приводит к изменению числа хромосом, разрушает систему исправления ошибок при копировании ДНК в процессе деления клетки. В результате клетки быстро накапливают мутации и "сходят с ума": погибают, становятся раковыми или приобретают другие патологии.

Возможно, работа лауреата станет ключом к новым методам лечения онкологических заболеваний.

Обычный оптический микроскоп ограничен по разрешающей способности, но хитроумные методы помогают обойти это препятствие.
Обычный оптический микроскоп ограничен по разрешающей способности, но хитроумные методы помогают обойти это препятствие.
Фото Global Look Press.

Сяовэй Чжуан. "За открытие скрытых структур в клетках путём разработки визуализации со сверхвысоким разрешением — метода, превысившего фундаментальный предел пространственного разрешения оптической микроскопии".

Как известно, разрешение, или способность различить мелкие детали, обычного оптического микроскопа ограничено по фундаментальным причинам (свет имеет отличную от нуля длину волны). А учёным очень нужно в подробностях рассмотреть процессы, происходящие внутри живой клетки. На помощь приходит семейство хитроумных методик, объединённых под общим названием микроскопия со сверхвысоким разрешением (super-resolution microscopy).

Один из таких методов и придумала Чжуан. Он основан на сложном поведении флуоресцентных веществ. Особым образом управляя процессом, можно добиться того, чтобы разные группы молекул "вспыхивали" в разные моменты времени. Таким образом можно различить между собой мелкие детали, которые сливаются при наблюдении в обычный микроскоп.

Детище Чжуан позволило открыть внутриклеточные структуры, размер которых в десять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. В частности, таким образом были выявлены периодические "решётки" в мембранах нервных клеток головного мозга.

ДНК является своего рода "красной тряпкой" для иммунных клеток.
ДНК является своего рода "красной тряпкой" для иммунных клеток.
Иллюстрация ColiN00B/pixabay.com.

Чжицзянь Чэнь. " За выяснение того, как ДНК вызывает иммунные и аутоиммунные реакции изнутри клетки, путём открытия ДНК-чувствительного фермента cGAS".

Исследование этого лауреата связано с работой наших природных защитников – иммунных клеток. Он показал, как запускается их реакция на появление чужеродного микроорганизма и другие воздействия.

Выяснилось, что Т-лимфоциты и лейкоциты "включают боевой режим", наткнувшись на молекулу ДНК. Для этого у них есть специальный чувствительный белок. Однако иногда эта ДНК принадлежит не вирусу или другому незваному гостю, а собственным клеткам организма. При таких сбоях развиваются аутоиммунные заболевания, такие как волчанка.

Работы Чэня могут помочь, с одной стороны, эффективнее "сотрудничать" с иммунитетом при лечении заболеваний, в том числе онкологических, а с другой – обуздать его, когда он "нападет на своих".

Вещества обычно бывают либо проводниками, либо изоляторами, но есть и более экзотические варианты.
Вещества обычно бывают либо проводниками, либо изоляторами, но есть и более экзотические варианты.
Фото Global Look Press.

Чарльз Кейн и Юджин Меле. "За новые идеи о топологии и симметрии в физике, приведшие к предсказанию нового класса материалов, которые проводят электричество только своей поверхностью".

В природе существуют материалы проводники, которые проводят электричество, а есть диэлектрики, которые его не проводят. Бывают и более сложные варианты вроде полупроводников. Класс топологических изоляторов – веществ, которые являются проводниками на поверхности и диэлектриками внутри, – в своё время оказался для физиков неожиданностью.

Это открытие важно для разработки квантовых компьютеров, демонстрирующих огромную эффективность при вычислениях.

Кроме того, оно позволяет изучать и фундаментальные свойства материи. Дело в том, что топологические изоляторы позволяют создавать квазичастицы (мы рассказывали о том, что это такое) , во многом подобные электрону или фотону, но гораздо более "послушные". Получается модель, на которой можно исследовать поведение этих частиц в состояниях, в которые сами электроны или фотоны привести практически невозможно.

Гипотеза Римана включена в список семи величайших задач, из которых пока решена только одна.
Гипотеза Римана включена в список семи величайших задач, из которых пока решена только одна.
Фото Global Look Press.

Винсент Лаффорг. "За фундаментальный вклад в несколько областей математики, в частности, в программу Ленглендса по части полей функций"

"Вести.Наука" подробно рассказывали о том, что такое программа Ленглендса. Вкратце напомним, что это поиск определённых взаимосвязей между целым набором областей математики, которые долгое время считались совершенно различными. Лауреат доказал несколько важных теорем, устанавливающих такие взаимосвязи.

Также он является одним из мировых лидеров в арифметической геометрии – разделе математики, который применяется при создании технологий криптографии и информационной безопасности.

На фотографии Крабовидная туманность, содержащая один из самых знаменитых пульсаров. Честь открытия этого класса объектов в значительной мере принадлежит Джоселин Белл.
На фотографии Крабовидная туманность, содержащая один из самых знаменитых пульсаров. Честь открытия этого класса объектов в значительной мере принадлежит Джоселин Белл.
Фото NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF, G. Dubner (University of Buenos Aires).

Специальная премия по фундаментальной физике и премия "Новые горизонты"

Помимо основных премий, вручённых девяти победителям, были присуждена специальная премия по фундаментальной физике. Её получила Джоселин Белл (Jocelyn Bell) из Университета Данди и Оксфордского университета "за фундаментальный вклад в открытие пульсаров и вдохновляющее лидерство в научном сообществе в течение всей жизни". Напомним, что именно Белл в 1967 году открыла пульсары, о которых "Вести.Наука" постоянно рассказывают.

Кроме того, была вручена премия "Новые горизонты" по физике. Её получил Брайан Мецгер (Brian Metzger) из Университета Колумбии за новаторские расчёты электромагнитного излучения от слияния нейтронных звёзд и лидерство в зарождающейся области мультиканальной астрономии. Поясним, что имеется в виду астрономия, опирающаяся на регистрацию как электромагнитного излучения, так и гравитационных волн.

Кроме того, премии в той же номинации удостоились Рана Адхикари (Rana Adhikari) из Калифорнийского технологического института, а также Лиза Барсотти (Lisa Barsotti) и Мэттью Эванс (Matthew Evans) из Массачусетского технологического института за разработку действующих и будущих наземных детекторов гравитационных волн.

Наконец, такую же премию получили Даниэль Харлоу (Daniel Harlow) из Массачусетского технологического института, Даниэль Джафферис (Daniel Jafferis) из Гарвардского университета и Арон Уолл (Aron Wall) из Стэнфордского университета. Им премия досталась за фундаментальные открытия в области квантовой информации, квантовой теории поля и гравитации.

Премия "Новые горизонты" была вручена и за математические достижения. Здесь первым лауреатом стал Чэнян Сюй (Chenyang Xu) из Массачусетского технологического института и Пекинского международного центра математических исследований. Ему премия досталась за крупные достижения в программе минимальных моделей и приложениях к модулям алгебраических многообразий.

Также премию получили Карим Адипрасито (Karim Adiprasito) из Еврейского университета в Иерусалиме и Джун Хух (June Huh) из Института перспективных исследований в Принстоне, США. Они были награждены за совместную с Эриком Кацем разработку комбинаторной теории Ходжа, приведшую к разрешению проблемы лог-вогнутости Роты.

Наконец, лауреатами премии стали Каиса Матомаки (Kaisa Matomaki) из Университета Турку и Максим Радзивилл (Maksym Radziwill) из Калифорнийского технологического института. Они были награждены за фундаментальные прорывы в понимании локальных корреляций значений мультипликативных функций.

Ожидается, что награждение всех лауреатов состоится 4 ноября 2018 года.

Напомним, что упомянутые премии были учреждены в 2012–2013 годах. Ранее "Вести.Наука" писали о лауреатах 2018 года и предыдущих лет.