调节性T细胞：免疫系统的“安保队”
2025年的斯德哥尔摩来电率先惊动了我们免疫系统的“安保队”，因为此届生理学或医学奖花落“外周免疫耐受”领域。
发现主导外周免疫耐受机制的调节性T细胞并揭示其免疫调控原理的三位获奖学者，玛丽 · E ·
布兰科（Mary E. Brunkow）、弗雷德 · 拉姆斯德尔（Fred Ramsdell）和坂口志文（Shimon Sakaguchi），赢得了全行业的肯定。
通俗来讲，调节性T细胞能管控全身（胸腺以外）免疫系统的“安保”成员，防止其他具备杀伤力的免疫细胞攻击自身组织。诸如效应性T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞等皆受调节性T细胞的约束。
外周免疫耐受功能失常，会引发乳糜泻、多发性硬化症和1型糖尿病等自身免疫性疾病。若免疫耐受过度，则可能导致机体错失遏制癌症萌芽的良机，因为免疫系统的重要职责之一，便是于肿瘤失控前及时识别并摧毁它们。
1980年代是这场免疫新发现旅程的起点。当时曾有个很矛盾的实验结果引发关注：切除小鼠的胸腺（中枢免疫器官）后，机体免疫活性反而增强了。按理说，胸腺作为T细胞分化成熟的场所，它的离去应使免疫活性受抑制而非强化。
此现象深深吸引了任职于名古屋爱知县癌症中心的坂口志文，他开始调查胸腺内的免疫部队，试图摸清其中各成员的身份和职能。最终，他确证了调节性T细胞的存在。
时间来到2001年，供职于英国生物技术公司Celltech Chiroscience的布兰科与拉姆斯德尔对患有自身免疫疾病的小鼠展开研究。这些小鼠的病症非常严重、足以致命。实验结果表明，病因是Foxp3基因突变。
此发现相当关键，因为患严重自身免疫疾病IPEX综合征（免疫失调、多内分泌腺病、肠癌、X连锁）的人类，也存在类似突变。两年后，坂口志文串联起线索，证明Foxp3基因调控着调节性T细胞的发育。
外周免疫耐受现已成为药物研发的热门领域。针对这种耐受机制的精细调控能力，驱动着药物研发，展示出巨大潜力。
癌症治疗要求降低免疫耐受，即减少调节性T细胞。怎么降低呢？一种策略是开发能标记调节性T细胞的抗体，使其被免疫系统其他细胞清除。与此相对的，自身免疫疾病患者需要增强免疫耐受，这又如何实现呢？可以是提取患者自身的调节性T细胞，经体外扩增后再输注回体内。
或许能这样说，布兰科、拉姆斯德尔与坂口志文三人的科学成果，有望为两大类截然相反的疾病带来终极疗法，而这完美诠释了“生理学或医学奖”的一层深意，即生理学引领医学发展。
隧穿的量子如何进入你我的视野
本届物理学奖让我们聚焦量子世界的边界。量子计算机被不少人视作革命性的未来科技，但制造量子计算机所需的芯片，虽在人类眼中无比微小，却远超量子力学常规作用的亚原子尺度。那有没有可能，打造突破亚原子级别、肉眼可见的“宏观”量子系统呢？
答案是肯定的。给出答案的约翰 · 克拉克（John Clarke）、约翰 · M · 马丁尼斯（John M. Martinis）与米歇尔 · 德沃雷特（Michel Devoret）则收获学界最高荣誉。
1980年代，任职于加州大学伯克利分校的克拉克与其博士生马丁尼斯和博士后研究员德沃雷特证实，量子隧穿现象并非微观世界独有，也能在宏观尺度上运作，且可编码成量子计算的基本单元“量子比特”——对应传统计算中，状态非1即0的比特。不过量子比特的状态不是非此即彼的，而是1与0的叠加态，因此能解决传统比特无法处理的复杂计算。
量子隧穿是指微观粒子（如电子）无需真正跃过或穿透势垒（常为某种能量屏障），即可出现于屏障另一侧的神奇现象。此现象的典型案例有：放射性衰变中的α衰变本质上就是α粒子（氦原子核）通过量子隧穿逃出有能量屏障包围的原子核。
而当物质冷却至接近绝对零度时，这类量子效应可于更大尺度上显现。极度低温令材料进入超导状态，这意味着电子能无阻穿行；更有趣的是，电子会配对形成玻色子，玻色子又凝聚成更大结构，即所谓的玻色-爱因斯坦凝聚体。该凝聚体可以实现量子隧穿，比方穿越铜线间隙。
能发生隧穿的间隙叫作约瑟夫森结。克拉克、马丁尼斯与德沃雷特的突破性贡献在于，他们通过填充铜粉的铜管连接约瑟夫森结（该结构被其称为“人造原子”），证明穿越间隙的电流本身是量子化的，呈现逐级跃变，而非连续变化。
上述理论成果曾沉寂多年，直至1999年，日本研究人员意识到：若能精准控制此类阶梯式量子跃迁，便有望构建能处理量子比特的量子设备。这催生了新发明“相位量子比特”。它利用超导电路中的约瑟夫森结，通过控制超导电流的“相位”这一宏观量子变量来编码量子信息。在相位的激发下，又出现了更稳健的新设计，即“传输子量子比特”——德沃雷特为此作出重要贡献。
量子计算机的能量有多大？目前无法预见。密码学家担心它将摧毁眼下无解的密码。生物学家则希望借助它照亮蛋白质分子折叠的幽深秘径。科学史总在告诉我们，科学发现的影响难以预测，一座暂无出口的理论楼阁或许终会通达多元应用的广域。
分子你好，欢迎入住MOF酒店
在诺贝尔化学奖评委会主席海纳 · 林克（Heiner Linke）看来，金属有机框架（MOF）材料犹如一座“专为化学分子开放的酒店”。另有评委将它比作“自组装房屋”，比作《哈利波特》女主赫敏的魔法手提包——内有洞天，不可限量。
京都大学的北川进（Susumu Kitagawa）、墨尔本大学的理查德 · 罗布森（Richard Robson）与加州大学伯克利分校的奥马尔 · M · 亚吉（Omar M. Yaghi）因开创MOF魔法而共享本届化学奖。
所谓金属有机框架，是指由间距规则的金属簇通过细长有机分子连接构成的“框架结构”。（化学中“有机”指分子至少含一个碳原子和一个氢原子。）这种结构最吸引人之处是其内部的巨大空腔；只要空间大小合适，MOF就能如酒店般塞进大量化学分子“客人”。因此它具备广泛的应用前景，比如去除工业废气里的二氧化碳，再如从干燥的沙漠空气中提取水分。
罗布森是金属有机框架研究的先驱。受球棍模型启发，他找到方法使铜离子与四氰基四苯基甲烷自组装，组装形成的物质具有与钻石相同的金字塔形晶体结构，不过其晶格内的空腔要大得多。可以这么说，该物质不仅是容纳化学分子的屋宇，更属于能在恰当条件下自我构建的智能建筑。
北川进的贡献令整个化学界认识到MOF的巨大潜力。实际上，自然界就有具备能捕获各种分子的大空腔结构的物质，比如沸石——同样具有多孔结构，进而能捕获其他物质。化学家也早已对这种天然矿石了如指掌。但北川进让学界认识到，MOF相比沸石具有显著优势。
一方面，沸石是刚性固体，而北川进证明MOF材料可根据需要制成柔性结构。另一方面，由于MOF是从零开始设计的，其化学性质易作针对性调整，故捕获特定目标分子的效率很理想。近乎无限的有机分子组合，意味着连接单元可被设计出各种各样的功能：某些MOF的框架结构中整合了催化剂，能将吸附的物质分解为更简单的组分。
亚吉是将MOF潜能真正推入现实世界的先锋。评委会特别表彰了亚吉于1999年发明的MOF-5，赞其为“整个领域的典范与标杆”。沸石与MOF材料的中空结构使它们如赫敏的手提包，看似体积小巧，内表面积却极为庞大：1克沸石可能内有数百平方米的表面积，而MOF-5竟可达到近3000平方米/克的比表面积。而且MOF-5材料在300摄氏度高温下仍保持稳定，其空腔尺寸通过调控容纳得下各类分子宾客。
如今，金属有机框架材料已成为学界热点。研究人员开发出各式MOF，它们能高效吸附水中油污，储存大量氢气或甲烷，给饮用水去除污染物全氟和多氟烷基物质（PFAS），在人体内精准递送释放药物，对环境里的抗生素进行吸收与酶促降解……诺贝尔奖委员会成员之奥洛夫 · 拉姆斯特罗姆（Olof Ramstrom）相信，内部空间丰富的MOF充满了创新空间。
资料来源 The Economist
