2019诺贝尔医学奖:历史资料和深度分析
2019-10-08 15:48:27
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来源: 古墓派李莫愁

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  五、各缔约单位应建立健全内部管理制度,加强人员培训,杜绝不良信息传播,自觉接受政府监管和公众监督。广发证券也指出,险资举牌的上市公司通常有以下特征:行业上,偏好地产、金融和稳定增长类公司;股权方面,喜欢股权分散、高分红、中等市值公司;财务特点方面,偏好现金流充沛、高ROE、低估值公司。用户最爱看什么?电影内地电视剧综艺  本次调查结果显示,网络视频用户最爱看的节目类型是电影,其次是内地电视剧、综艺、新闻资讯节目。12月8日新闻看点:近日,福布斯公布了2016年度YouTube主播吸金排行榜,PewDiePie以1500万美元(折合人民币超过一亿元)的身价高居榜首,再次蝉联冠军。

”  11月人民币兑美元汇率贬值1.7%,小于同期美元指数3.3%的涨幅。2016-11-3017:25:45銆€銆€涓€銆佽垎鎯呯患杩般€€銆€鏈湡锛岄摱琛屽崱鏂拌钀藉湴鍦ㄥ嵆锛屽惛寮曞獟浣撹仛鐒︼紝澶鍦ㄦ柊瑙勮惤鍦板墠澶曪紝绱ф€ュ彂鏂囷紝鍐嶅害鎺ㄩ珮璇濋鑸嗘儏鐑害锛屾柊瑙勫皢濡備綍褰卞搷灞呮皯鐨勨€滈挶琚嬪瓙鈥濇垚涓哄競鍦哄叧娉ㄧ劍鐐广€傛澶栵紝閾剁洃浼氬畬鍠勮〃澶栦笟鍔$洃绠$粏鍒欙紝鎴愪负琛屼笟鐑偣璇濋锛岃〃澶栦笟鍔℃墿鍥寸殑绉瀬鎰忎箟鍗氬緱鑸嗚骞挎硾濂借瘎銆傞櫎浠ヤ笂涓ゆ柟闈㈠唴瀹瑰锛屽競鍦哄寲鈥滃€鸿浆鑲♀€濆啀浼犳柊杩涘睍...  从2016年上半年中国网民各类手机互联网应用的使用率来看,手机即时通信(包括微信和QQ等)的用户规模最大,达6.03亿人,使用率高达91.9%,紧随其后的是手机网络新闻(用户规模5.18亿、使用率78.9%),手机搜索(用户规模5.24亿、使用率79.8%),手机网络音乐(用户规模4.43亿、使用率67.6%)、手机网络视频(用户规模4.40亿、使用率67.1%)等。但是,说过的就必须做到。

吃饱了,喝足了,莫愁来写一段话的深度分析。诺贝尔奖只发给有重要发现的科学家,发现以后对本领域能产生重大影响的蛋白分子。莫愁找了一下最近的一些年的牛比哄哄的大发现,包括:

1. MCU mitochondiral uniporter (2011 Mootha et al.)

2. PYLs as ABA receptor (2009 Cutler et al.)

3. HIF hydroxylases as O2 sensors (2001 Kaelin et al.)争取莫愁这几天采访一些20多年以前的做实验的中国科学家。获奖的基础论文之一的第一作者是杭大生物系79级的王广良,第二作者是江秉华。

4. LSD/JMJD enzymes as histone demethylases (2004 Shi et al.)

5. Orail channels as CRAC (2006 Rao et al.)

6. TET enzymes as 5mC hydroxylase (2009 Rao et al.)

7. Piezo as mechanosensory channels (2010 Patapoutian et al.) 看看这些original的发现历史和来龙去脉很有启发性,虽然很多其他发现比如microRNA是完全出乎意料的。今年HIF,Kaelin等人可以那到了奖金买几个tesla了。莫愁有空会讲讲这些story背后的故事吧。里面有几个我感觉简直像石头缝里蹦出来的,不知道奥秘在哪里。paper还是看的不够广泛莫愁俺个人感兴趣的分子但是还不知道identity的2020年不知道搞定了没。一个是plasma membrane amino acid transporter, mTOR的上游开关;一个是真正的itch receptor,non-histominergic的;一个是乙肝病毒HBV的human receptor,一个是生物活性气体的细胞内受体(非嗅觉系统的),Co2(现在找的不知道是不是真正的受体),H2S, H2, etc. 一个是megnetosensory molecule,cryptochrome看着很可疑。这些都是一串的诺贝尔奖,莫愁看好30年后可以搞出的东西是一半。

了开封羊肉汤以后,坐了11个小时的飞机,刚刚睡醒,莫愁发现今日,2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓获奖名单出来了。William G. Kaelin教授、Peter J. Ratcliffe教授、以及Gregg L. Semenza教授摘得殊荣。诺贝尔奖的评语指出,这三名科学家发现了对人类以及大多数动物的生存而言,至关重要的氧气感知通路。莫愁在的各个群里都已经欢呼一片,这里面有很多中国科学家的贡献。

▲William G. Kaelin教授(左)、Peter J. Ratcliffe教授(中)、以及Gregg L. Semenza教授(右)(图片来源:参考资料[1])

找到调控基因

众所周知,包括人类在内,绝大多数的动物离不开氧气。但我们对于氧气的需求,却又必须达到一个微妙的平衡。缺乏氧气,我们会窒息而死;氧气过多,我们又会中毒。为此,生物也演化出了诸多精妙的机制,来控制氧气的平衡。譬如对于深埋于组织深处的细胞来说,红细胞能为它们送上氧气。而一旦氧气含量过低,机体就会促进红细胞的生成,保持氧气的浓度在合理的范围内。

在上世纪90年代,Ratcliffe教授和Semenza教授想要理解这一现象背后的机制。他们发现,一段特殊的DNA序列看似和缺氧引起的基因激活有关。如果把这段DNA序列安插在其他基因附近,那么在低氧的环境下,这些基因也能被诱导激活。也就是说,这段DNA序列其实起到了低氧环境下的调控作用。后续研究也表明,一旦这段序列出现突变,生物体就对低氧环境无所适从。

后续研究发现,这段序列在细胞内调控了一种叫做HIF-1的蛋白质,而这种蛋白由HIF-1α与HIF-1β组合而成。在缺氧的环境下,HIF-1能够结合并激活许多哺乳动物细胞内的特定基因。有趣的是,这些基因都不负责生产促红细胞生成素。这些结果表明,缺氧引起的红细胞生成,背后有着更为复杂的原因。而在人们后续阐明的调控通路中,HIF-1扮演了核心的地位,调控了包括VEGF(能促进血管生成)的诸多关键基因。

一下飞机参加了女儿的一个Party,看着这些孩子,希望他们未来可以成为科学家。

作为一种关键的调控蛋白,在缺氧环境下,HIF-1会启动基因表达。而在富氧环境中,这一蛋白又会被降解。这背后有着怎样的机制呢?谁也没有想到,答案竟然藏在一个看似完全无关的联系。莫愁来谈谈成功和伟大,前几天的一篇文章。

成功和伟大

所有的成功都离不开硬实力比如屠呦呦女排,所有的伟大都是因为八卦无论是人类的诞生还是诺贝尔奖的崛起。珍惜自己羽毛的人是鸟人,珍惜fact的人是科学家,科学家只关心事实和逻辑不关心羽毛,这是诺贝尔会成为千年伟人的必然。吃是活着的第一逻辑,莫愁写完这个就去吃饭了。运气是世界快乐运转的底层逻辑,意外的都是美好的。但,女排3:0灭阿根廷队十一战全胜卫冕十冠王,不是运气!多年前,国人对女排就像情窦初开的郭襄对杨过:在风陵渡口,听一帮江湖人士讲述神雕大侠的事迹,情根暗种。国庆一起来西溪和莫愁吃饭、交流Science和跑步绝对是白吃白喝,好日子无边。说起跑步,诺贝尔奖得主中有有三位完成过马拉松。2001年,沃尔夫冈·克特勒狂魔赢得了诺贝尔物理学奖,去斯德哥尔摩领奖时他还专门往行李箱里塞了双跑鞋,绕着斯城港口跑了一圈。莫愁知道跑步并不会解决问题,但是跑步可以放松,让人有时间思考问题。读过的书,经历过的事,时间长了,那些细枝末节都忘了,剩下来的,就成了你的素质,莫愁吃过的菜,经历过的饭局,时间长了,哪些 人和具体的菜都忘了,剩下的都是脂肪。为了庆祝国庆,莫愁今天看来罗马帝国,感觉到一个21世纪伟大共和国的崛起,实力说话

这是公元n年前的第一个连续机器,罗马帝国发明了水泥,透明玻璃

怎么知道的?因为诺贝尔总是被用来表现其他奖项有多重要:比如图灵奖是“计算机界的诺贝尔奖”,阿贝尔奖和菲尔兹奖总在为谁更衬得上诺贝尔级别而挣得头破血流。但它是怎么拥有这个地位的呢?一个诺奖就已经很牛逼了,竟然从世纪40年代初,某一个行业逐渐展露并最终获得了“诺贝尔奖专业户”属性!虽然有时候会有偶然因素,比如幽门螺杆菌的发现。但机遇总垂青有准备的头脑。不一定什么都根据protocol来,一种新事物为什么非要遵循寻常事物的规律呢,不打破stereotype就很可能发现不了新事物。今天我们来讲讲诺贝尔奖崛起的八卦。

昨天,诺贝尔医学奖得主屠呦呦获得最高荣誉!今天,莫愁收到了粉丝顺丰快递过来的内蒙古羊肉10斤。明天开始的一周时间,2019年诺奖就将陆续揭晓。诺贝尔奖历史上,PCR,CT,MRI这三个奖属于发明3年后必须得到的奖,因为所有的医院,实验室都用到了。青蒿素得奖也是意料之中,拯救了几百万,几千万人的生命。传说中的张磊说过,某人的主要贡献是把磁共振信号(也就是一组组不易判读的波形),利用梯度磁场的转换,真正实现了空间定位,通过傅里叶转换变成成了可以判读的数字化解剖图像,这也是他为什么获得诺贝尔医学奖的主要原因。

2019年诺奖揭晓时间

根据诺贝尔奖官网的信息,2019年度诺贝尔奖揭晓时间已经确定,相关奖项的具体时间如下:

诺贝尔生理医学奖揭晓时间:2019年10月7日星期一,最早是上午11:30;

诺贝尔物理学奖揭晓时间:2019年10月8日星期二,最早是上午11:45;

诺贝尔化学奖揭晓时间:2019年10月9日星期三,最早是上午11:45;

诺贝尔文学家揭晓时间:2019年10月10日星期四,最早是下午1:00;到时瑞典学院(Swedish Academy)将同时宣布2018和2019年度文学奖获奖结果;

诺贝尔和平奖揭晓时间:2019年10月11日星期五,最早是上午11:00;

诺贝尔经济学奖揭晓时间:2019年10月4日星期一,最早是上午11:45;

让我们一起期待!

01
诺奖是怎样变厉害的?

好玩和残酷是硬币的正反两面。科学很好玩,但是诺奖很残酷。比如Madison的Thomson,被一帮疯子给搞没了诺贝尔奖。话说回来,诺奖如何获得江湖地位?有多种因素,莫愁先从起源给大家讲讲“一则错误的新闻报道引发的故事”。1888年,一家法国报纸错误地刊登了炸药发明人阿尔佛雷德?诺贝尔(Alfred Nobel)go die的消息。其实去世的是他哥哥,路德维格?诺贝尔(Ludvig Nobel)。但是这家报纸不但在事实核对上不怎么用心,还火上浇油来了篇诋毁:“阿尔佛雷德?诺贝尔博士,因找到了以史无前例的速度杀死更多人的方法而发财的人,昨天去世了。”据说,诺贝尔想到自己可能要以“死亡商人”的称号被后人铭记,十分痛心;为了重新掌控他的名声流传,他决心用自己的财产设立一个奖项,颁发给那些对人类作出积极贡献的人,但是不包括抢走他女人的人。哥伦比亚大学Harriet Zuckerman撰写了一本关于诺贝尔奖历史的著作《科学精英》(Scientific Elite),他认为,和十项全能的冠军一样,诺贝尔奖的优势来自多种因素的结合,首当其冲的也是诺奖的八卦。

莫愁认为阿尔弗雷德?诺贝尔是个名人,其名声不光来自他毁灭性的发明,还来自他的孤僻。诺贝尔的遗嘱直到去世一年之后才公诸于众。这份令莫愁惊讶的声明从一开始就引发了大量的外界兴趣,因为发明炸药的人竟然把他的钱用来创立一个和平奖,这一事实——还有很多别的事情——让大批人对这个奖项产生了兴趣。诺贝尔奖也因巨额奖金而引发了大批关注。至少自文艺复兴早期起,科学家们就被授予勋章、金钱乃至贵族头衔作为奖励。为什么没有数学?因为,诺贝尔的女人和一个数学家之间的绯闻八卦点燃了吃瓜群众的热情。

人类天生具有绯闻倾向。绯闻是维系内群体交流和稳定的工具,并且是“情商高”的一种表现具有维系群体稳定和繁荣的崇高功能。并且他提出了,在进化的过程中,群体对“个人”的关注(绯闻和八卦其实是对群体感兴趣的一个人的全方位分析)。人类更擅长对“个人”的关注和分析,因为个人化的东西能引起深层的共情,这在很多的以煽情为主的媒体报道和政客演讲上屡见不鲜,相反来说那些大众的,数据化的东西可能不太讨巧。斯大林的一句名言:一人死去是悲剧,一百万人死去只是数字。(one death is a trageday; a million deaths is a statistic.)残忍的指出了这一事实。

但这些奖励跟诺贝尔奖的奖金比起来都差远了。在早期,一份诺贝尔奖奖金相当于学者20年的薪水。有些工作注定永远拿不到诺贝尔奖,但是非常非常伟大。下图的这位女性挂在半山坡上,小心翼翼的每天给一株草儿滴水,莫愁忘记的这种植物的名字,太平洋上的一个岛上的植物被200年前的带上岛屿的羊给吃没了,最后在一个半山坡上发现了世界上最后一株发芽的草,然后这位美女拯救了这个种。非常的伟大。

奖金也可以给公众提供一种具体的方式,帮助他们理解那些艰深难懂的科学发现,诺贝尔博物馆的馆长古斯塔夫?凯尔斯特兰德(Gustav K?llstrand)说。他曾写过一篇论文,讨论诺贝尔奖怎样变成了沟通科学和社会的桥梁。这些钱告诉公众们这些奖项十分重要,他说,那么奖项的得主也一定是举足轻重并且值得关注的。

黄金光环为它带来最初的口碑,但诺奖最终也因选出了著名的得奖者而获得了声望。就比如以色列第一位科学类诺贝尔奖得主, 2004年诺奖获得者, 以色列人阿龙·切哈诺沃博士,演讲、分享了个性化医学的革命:所有疾病都可以治愈了吗?需要付出什么样的代价?干货满满。

莫愁也受邀参会,在广州和大家分享过去三年如何建立人工智能算法,如何建立数据库,如何建立训练集,如何用人工智能的方法把每个药和每个病人变成一副围棋图片进行计算,帮助制药公司指数级地加快研发效率。

莫愁有幸和以色列的诺贝尔奖获得者一起获得了CBA颁发的奖状。复旦伯克利毕业的余博士会长见证了莫愁开心的一刻。

莫愁与诺奖Aaron、天才余国良博士会前合影

言归正传,这种声望是由1901年第一届诺贝尔奖项评审团建立的方法取得的。凯尔斯特兰德说,当时学院成员对于成为世界关注的焦点而感到紧张。1897年,诺贝尔的遗嘱公布之后,纽约时报曾预言这个奖项给瑞典带来的麻烦远多于荣誉——一定会陷入各种偏心的指责中。为了避免选出错误的人选遭嘲笑,评审团决定从国际科学界征集推荐。

那一年,以及接下来的每一年,每个奖项都有一个五人委员会,征求并评审数千份提名。“非常清楚的是,他们会做出仔细的调查,并从给出提名的人那里获得大量信息,”祖克曼说。经过严密删减,委员会将一小批甄选结果移交给瑞典皇家科学院(负责化学奖和物理学奖)或者卡罗林斯卡学院(负责生理学或医学奖),由他们最终决定这一年的奖项归属。这个系统让委员会能够清楚地感受到科学界的想法,同时也允许委员会成员在设立选择标准时尽可能诚实。

其实莫愁认为是严格的保密措施使得委员会成员能够选择时尽可能诚实。评估结果保密50年,所以他们可以放心写下自己的真实想法,不担心别人看到而引起不必要的争端。这一套制度虽然不完美,但是100多年来证明,非常不错。

显然,并不是每一次都能弄对。就算不管那些学科里的小争论,委员会也犯过一些事后看来相当明显的错误——比如有一次医学奖颁给了发明脑叶切除术的人,另一次物理奖委员会不知怎么觉得改良了灯塔设计就足以获得科学界最高奖。但是,大多数时候,获得诺奖的发现还是堪当科学界的标杆。早先做出的出色选择让奖项本身也带上了光彩,所以这些声明也可以传递到后来那些本身名气不大的人身上,很多时候我们失败,是由于我们试图用一个简单的线性逻辑去理解一个网状的现实世界。很多时候的预测都是赌博。

另一个因素是,评选委员会通常会在发现做出很久之后才颁奖,唯一的限制是奖项只能给活着的人。这让委员会有时间观察一项发现究竟有多大的影响力,是否在起初的浪潮过去后还能保留价值。

祖克曼和凯尔斯特兰德指出,也有其他一些次要的因素。比如,科学奖项是与和平奖、文学奖联系在一起的。以及,奖项是由挪威和瑞典颁发,这两个国家总的来说并不处在科学发现的中心地位。“如果你审视那些让奖项重要的因素,我想传统已经取代了金钱,而这一传统是基于过去百年来优秀的选择。”凯尔斯特兰德说。但这不意味着诺奖委员会选择货真价实赢家的压力就变小了。“在过去,委员会成员把奖颁给了爱因斯坦和海森堡。而今,他们必须担起责任,把奖项授予同样值得获奖的人。”凯尔斯特兰德说。莫愁还要说一句,获得这奖的人,没有一个是专门为了这奖而奋斗的。获得这奖的每一个科学家都是对人类进步做出了贡献!

02
诺奖专业户的来龙去脉

2017年2月8日,大批媒体在这一天报道了曼斯菲尔德爵士逝世的消息,他被誉为“磁共振成像的创始人”,不过莫愁并不完全认同这一观点,曼斯菲尔德爵士的确为磁共振的发展做出了巨大贡献,比如提出了EPI平面回波法,拓展了图像重建算法等,但莫愁更愿意把磁共振这一伟大的发明,归功于多位科学家的智慧!他们也依靠各自的研究成果摘下了诺贝尔奖的桂冠。接下来我们共同回顾一下,MR是如何在诺贝尔奖的见证下一点一点被发明出来。很多时候八卦也是一点一点起作用的。莫愁大学时候的一个学姐,班上的同学莫名其妙地传她和一个学长的八卦。两人都是一脸懵,因为他们根本不熟,但八卦不止,久而久之都习惯了。

孩子今年16岁了……

16年前911事件的时候,我们人类刚刚大踏步进入互联网的大门,老牌高科技磁共振的“诺贝尔奖专业户”属性早已出现了60年,比较公认的说法是自美国科学家Rabi发明了研究气态原子核磁性的共振方法起,共有5位(组)科学家因磁共振相关的技术获得诺贝尔奖,但在莫愁看来,在Rabi之前,还有两位科学为磁共振的诞生做出了不可磨灭的重要贡献。说起这个话题,就不得不提及“那个男人”,传说中的“暗黑科技掌门人”——尼古拉·特斯拉(Nikola · Tesla),特斯拉一生传奇,拥有700多项发明,拒绝了11次诺贝尔奖,他在1882年发明了可逆磁场(又称旋转磁场),这个发明是人类开始针对电磁场设计及应用的基础,磁共振成像也是在这个基础上被开发出来,磁场强度也因此以他的名字命名。

特斯拉的漫画形象,手中用水果刀切开地球的形象源自于他在1898年,利用震荡波切开铁块实验后所说的:“我可以把地球像苹果一样一切两半”的豪言。

另一位必须提及的,是量子物理学开山鼻祖,哥本哈根学派创始人——尼尔斯 · 亨利克 · 戴维 · 玻尔(丹麦文:Niels · Henrik · David · Bohr),他确定了原子核的光谱和原子核能量跃迁的基本理论,为未来进行氢原子成像打下了理论基础。玻尔也因发现了原子理论,获得了1922年的诺贝尔物理学奖,所以从宏观角度来看,这才是磁共振的第一个诺贝尔奖项。

尼尔斯 · 亨利克 · 戴维 · 玻尔(丹麦文:Niels · Henrik · David · Bohr)肖像

磁共振的物理学原理

美国科学家伊西多 · 艾萨克 · 拉比(Isidor · lsaac · Rabi)因发明了研究气态原子核磁性的共振方法,获得了1944年的诺贝尔物理学奖,他也因此被誉为磁共振成像的理论奠基人。

伊西多 · 艾萨克 · 拉比(Isidor · lsaac · Rabi)肖像

1952年,瑞士物理学家费利克斯 · 布洛赫(Felix · Bloch)和美国物理学家爱德华 · 米尔斯 · 珀塞尔(Edward · Mills · Purcell)共同分享了那一年的诺贝尔物理学奖,他们分别用感应法和吸收法各自独立地发现宏观核磁共振现象,并发明了可行的能够进行磁共振的设备(此时他们发明的核磁共振测量设备主要用于工业测定物质含量,并非医用),彻底把拉比的核磁共振的理论付诸实践。

费利克斯 · 布洛赫(Felix · Bloch)肖像

爱德华 · 珀塞尔(Edward · Mills · Purcell)肖像,签字和人一样牛逼

1946年,珀塞尔和他在哈佛大学的同事成功地利用“核磁共振”( NMR - Nuclear Magnetic Resonance) 来量度某一频率的电磁辐射被放置在强磁场中的原子核吸收的程度。珀塞尔认为,氢原子中的质子和电子,由于有自旋,其行为就像磁铁。在吸收或发射一定的能量时,这两个小磁体只能向某一确定的方向变化。为了测量这些能量的转移,珀塞尔将原子置于高频线圈的中心,再将这一线圈置于一个磁铁的强磁场中,并通过无线电波的作用改变强磁场中整齐排列的微小磁体方向,通过记录允许原子吸收能量的无线电波的频率来寻找使原子核重新排列所需的能量,因此准确得出核的磁矩。

同样在1946年,布洛赫设想,在共振条件下,原子核的总磁矩与交变磁场成一有限的角度并绕恒定磁场作进动,他把观察到的信号看作是感应电动势。如此一来,原子核就成了“微型无线电发报机”,而布洛赫收到了它发射的信号。通过观察示波器屏幕上的条纹方向,布洛赫能够准确得知核的旋转方向,进而便可推算出核的磁矩。这是人类首个高精度测量核磁矩的方法,其数学公式被称为“布洛赫方程”。

时间来到1991年,瑞士科学家理查德 · 恩斯特(Richard · R. Ernst)凭借在NMR波谱方法、傅里叶变换、二维谱技术等领域的突出贡献,斩获了该年的诺贝尔化学奖。

理查德 · 恩斯特(Richard · R. Ernst)肖像

核磁共振能得到化学家的青睐,源于一种叫“化学位移”(chemical shift)的现象。产生这种现象的原因,是因为围绕原子核旋转的电子改变了原子核周围的磁场强度,因而使原子核的共振频率发生了位移。于是,通过检测原子核的共振频率,就可以推算出其所处的电子也就是化学环境,核磁共振波谱学便应运而生。

波谱成像对于磁共振人体成像的关键技术之一,这项技术可以帮助人们更好的区分人体内的物质。虽然早在1950年厄尔文 · 哈恩(Erwin · Hahn)就发现了双脉冲下磁共振自旋回波现象,但直到1968年,恩斯特团队才真正做到改良激发脉冲序列和分析算法。

厄尔文 · 哈恩(Erwin · Hahn)肖像

恩斯特的想法始于1966年,这一年他与同事合作发现,用短促的强脉冲取代核磁共振谱管用的缓慢扫描无线电波,能显著地提高核磁共振技术的灵敏度。他的发现使该技术能用于分析大量更多种类的核和数量较少的物质。波谱成像的出现大大提高信号的其灵敏度以及成像速度,磁共振技术终于自此逐步走向成熟。

另外,恩斯特还发明了二维核磁共振技术,这是一种以高分辨率,"二维"地研究大分子的技术。该技术可确定有机和无机化合物,以及蛋白质等生物大分子的三维结构,研究生物分子与其他物质,如金属离子、水和药物等之间的相互作用,鉴定化学物种,研究化学反应速率。现代的成像技术多是在傅立叶空间采集数据,然后通过二维傅立叶变换进行图像重建。

瑞士核磁共振波谱学家库尔特 · 维特里希(Kurt · Wüthrich)让波普成像的应用有了更加深远的引申,他发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”,即利用多维NMR技术在测定溶液中蛋白质结构的三维构象方面的开创性研究,而获2002年诺贝尔化学奖。同获此奖的还有美国科学家约翰·芬恩(John Bennett Fenn)、日本科学家田中耕一(たなかこういち)。

图中分别为(左)库尔特 · 维特里希(Kurt · Wüthrich)、(中)约翰·芬恩(John Bennett Fenn)肖像、(右)田中耕一(たなかこういち)肖像

如今核磁共振波谱学已经被广泛地应用于分析化学与结构化学的研究中,在关于蛋白质结构的研究上,开始和传统的X光晶体衍射的方法平分秋色。虽然核磁共振的方法在分辨率上尚不及X光晶体衍射,但因为核磁共振能直接对溶液中的蛋白质进行分析而不需要生成晶体,所以它在研究蛋白质三维结构的形成以及蛋白质之间的相互作用上,有其独到之处。2002年,诺贝尔化学奖的一半颁给了另一个在用核磁共振波谱学研究生物大分子结构方面有杰出工作的瑞士化学家库尔特 · 维特里希,也许是因为这次是和另外两个做质谱仪的科学家平分,或者是得奖多次产生了审美疲劳,这一次在医学界并没有掀起太大的波澜。

美国科学家保罗·劳特布尔(Paul · Lauterbur)于1973年发明在静磁场中使用梯度场,作用是能够获得磁共振信号的位置,从而可以得到物体的二维图像。被誉为“磁共振创始人”的英国科学家彼得 · 曼斯菲尔德(Peter · Mansfield)爵士在此时登场,他进一步发展了使用梯度场的方法,指出磁共振信号可以用数学方法精确描述,从而使磁共振成像技术成为可能,他发展的快速成像方法为医学磁共振成像临床诊断打下了基础。二人因此获得了2003年诺贝尔医学奖。

彼得 · 曼斯菲尔德(Peter · Mansfield)与早期磁共振合影

保罗·劳特布尔(Paul · Lauterbur)肖像

2003年的诺贝尔医学奖的评选十分具有戏剧色彩,戏剧性源自1969年的一个冬天,曼斯菲尔德、劳特布尔和一位名叫雷蒙德 · 达马迪安(Raymond · Damadian)的科学家在纽约的一个酒吧喝酒聊天,据当事人达马迪安描述,他提出了使用梯度场编码空间位置的设想,然后另外两位给了一些补充意见(主要是解决磁场不均匀的方法),他们的讨论内容被记录在了一个万宝路烟盒上。

雷蒙德·达马迪安(Raymond Damadian) 和他的磁共振

这次聚会以后,三个人走上了不同的路,达马迪安马上开发了人体成像的磁共振产品,并在1971年进行了扫描,并发现了良恶肿瘤的不同磁共振信号,相关研究发表在Science上,但是很快达马迪安走上了商业道路,成立了Fonar公司开始了磁共振商业应用的研究和开发。劳特布尔和曼斯菲尔德则在1974年做出了首张动物磁共振图像,并将论文发表在了Nature上,并将相关算法等公布出来。

1977年达马迪安开发出了第一台人用磁共振系统,并开始商业销售,但销量并不乐观。1983年,美国GE公司推出了商用1.5T磁共振,并成功进行了商业化推广,将磁共振市场推动起来;随后达马迪安带领Fonar公司同美国GE公司开始了专利诉讼,虽然双方律师对于使用技术细节上有各种解释,但是最后GE公司以赔偿1.39亿美金了结了这个官司。

November 23, 1985, Page 001035 资料来源:纽约时报1985年11月23日

而在诺贝尔奖评选方面,虽然可以三人共享一个奖项,但达马迪安坚持认为应该由他独享这一奖项,理由是他发表论文、制造出成品设备的时间最早。这个官司打了很久——一直到2003年,诺贝尔奖决定因为劳特布尔(拿奖时已74岁)和曼斯菲尔德公开了算法没有商业应用因此将生理和医学奖授予这二位,而将达马迪安排除在外。不过当时的美国总统布什,给达马迪安一个总统奖做为补偿,此事也发生在2003年。

磁共振进化史

一般的医学成像技术都使用单一的成像参数,如CT是用X射线照射人体不同的断层组织后会发生不同程度的衰减,通过测定衰减数值大小并将其转化成像,但磁共振成像技术是一种新型成像领域,是一种多参数的成像方法,即通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲,使机体组织中的质子(氢原子核)受到激发产生核磁共振,当中止射频脉冲后,质子在弛豫过程中发射出MRI信号成像。理论上而言,这种成像技术可以是多核种的成像,而每种核都有各自的成像参数。这一成像技术成功绘制了人体器官的三维图形,并且取代了很多过去使用活体穿刺的检查,大大降低了传统检查所造成的伤害并且减轻痛苦。

如今磁共振成像(MRI) 为医学领域带来了革命性的变化,通过这种技术可以诊断以前无法诊断的疾病,特别是脑部和脊髓的病变,而且可以准确定位手术部位,尤其是脑手术的精确定位,还可以准确跟踪患者体内癌症病变的变换。它已成为当今社会最为重要、且最强大的诊断工具之一,以至于许多科学家甚至用一生的时间来研究MR,从而造福人类,我们应该以崇敬的目光永远缅怀他们。

03
新一代神药已经浮现?

随着科技的发展、社会的进步,就和MR一样,各项医疗技术飞速发展,预告一下,国庆期间,莫愁下一篇来讲讲神药,他汀类药物的使用与原发性肝癌风险之间的关系。最后,莫愁用罗马帝国时代同一个美女的7套比基尼来结尾。

170公里的高架水渠


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