ונקטסן סונדרסאן

חתן פרס וולף בחקלאות 2024

ונקטסן סונדרסאן

 

שייכות בעת הענקת הפרס:

אוניברסיטת קליפורניה, דיוויס, ארה”ב

 

נימוק למתן הפרס:

“על גילויים מרכזיים בביולוגיה התפתחותית של צמחים התורמים לשיפור יבולים”.

 

שותפים לפרס:

ונקטסן סונדרסאן

ג’ואן קורי

אליוט מ. מאירוביץ

 

ונקטסן “סונדר” סונדרסאן Venkatesan “Sundar” Sundaresan (יליד 1952 , הודו), השלים תואר ראשון ושני בפיזיקה באוניברסיטת פון, המכון ההודי לטכנולוגיה-קנפור ואוניברסיטת קרנגי-מלון. את מחקרו בדוקטורט ערך בנושא בקרה על ביטוי גנים לקיבוע חנקן בחיידקים סימביונטים עם קטניות, באוניברסיטת הרווארד בהדרכתו של פרד אוסובל. לאחר מכן השתלם בפוסט-דוקטורט בגנטיקה של צמחים במעבדתו של מייק פרילינג באוניברסיטת קליפורניה-ברקלי. מינויו הראשון כחוקר עצמאי היה ב Cold Spring Harbor Laboratory בניו יורק. היה המנהל המייסד של המכון לאגרוביולוגיה מולקולרית (כיום המעבדות למדעי החיים של Temasek) באוניברסיטה הלאומית של סינגפור. החל מ-2001, הוא חוקר באוניברסיטת קליפורניה-דייוויס. במהלך תקופה זו, כיהן כיו”ר המחלקה לביולוגיה של צמחים וכמנהל תוכנית BREAD (שיתוף פעולה בין הקרן הלאומית למדע וקרן ביל ומלינדה גייטס). סונדרסאן שימש כחבר מערכת בכתבי העת Genetics, Plant Reproduction ,The Plant Cell ו- Trends in Plant Science.
זרעים הם מקור המזון העיקרי של האנושות. ניתן להגדיל במידה ניכרת את תפוקת הזרעים באמצעות יצירת מכלואים בגנים נבחרים, אך שילובים אלה אינם מנוצלים ברחבי העולם. שילובי גנים התורמים ליבולים גבוהים אובדים לאחר רבייה מינית, כך שחקלאים אינם יכולים לשתול מחדש זרעים מצמחי מכלוא. לכן, יש לייצר באופן מתמיד זרעים היברידיים באופן מסחרי על ידי הכלאות, בתהליך יקר הדורש עבודה רבה. עבור רוב הגידולים, ההוצאה הגבוהה על זרעים היברידיים מרחיקה אותם מהישג ידם של חקלאים רבים.
זרעים נוצרים בעקבות הפריה והתחברות גמטות (תאי מין) צמחיות. ברבייה מינית, שני תאי מין (גמטות) מתלכדים לתא אחד, זיגוטה, אשר תכונותיו מורכבות מתכונות שני תאי המין. לעומת זאת רבייה אל-זוויגית (או א-מינית) היא תהליך של יצירת העתק של הורה יחיד, הזהה לו מבחינה גנטית (למעט מוטציות), מבלי שיהיה מעורב בתהליך חומר גנטי מהורה נוסף.

בשני העשורים האחרונים, ד”ר סונדרסאן חשף מסלולים מולקולריים וגנים מרכזיים המבקרים יצירת גמטות צמחיות ויצירת עוברים לאחר הפריה. בין היתר, מחקריו חשפו את האופן בו תאים מיוטיים מוגדרים וכיצד גמטות נקביות רוכשות את הזהות הייחודית שלהן. באמצעות מחקר שיטתי ודייקני, סונדרסאן הסיק שגן הפעיל בתאי זרע (BBM1 (Babyboom1 , פועל כמווסת ראשי של יצירת עוברים. הוא הראה שהפעלה מלאכותית של גן זה בתאי ביצית של צמח האורז יכולה לייצר צמחי צאצא בצורה א-מינית. הגילוי, שגן בודד מצמח רבייה מינית יכול לעקוף את ההפריה, פתח את הדלת ליישומים נרחבים.
הוא שילב הפעלה מלאכותית של הגן BBM1 בתאי ביצית של אורז יחד עם עריכה גנומית של גנים מיוטיים ידועים על מנת לבטל את תהליך המיוזה, וקיבל זרעים דיפלואידים משובטים זהים גנטית להורה. הקלונים שמרו על ההטרוזיגוטיות של צמחי האב והניבו צאצאים שהיו גם הם זהים להורה.

השיטה נוסתה לאחר מכן באורז היברידי מסחרי כדי לייצר דורות מרובים של צאצאים היברידיים משובטים, ביעילות המתאימה לשימוש בשטח על ידי חקלאים. לאחרונה, על ידי יצירת צאצאים א-מיניים בתירס, הם הוכיחו את ישימות הגישה גם לגידולים מרכזיים נוספים. תגלית חלוצית זו סוללת את הדרך לעמידה בדרישות מזון מוגברות מבלי להגדיל את השימוש בקרקע על ידי שתילת גידולים היברידיים.
פרס וולף מוענק לונקטסן סודרסאן על גילויים חלוציים בגנטיקה ובביולוגיה מולקולרית של רביית צמחים ויצירת זרעים ועל יישום ידע זה לפיתוח גידולים היברידיים מתרבים עצמאית אשר ישנו את החקלאות, ויהפכו גידולים בעלי יבול גבוה לשימושיים על ידי חקלאים.

אליוט מ. מאירוביץ

חתן פרס וולף בחקלאות 2024

אליוט מ. מאירוביץ

 

שייכות בעת הענקת הפרס:

קאלטק (Caltech) והמכון הרפואי האוורד יוז, ארה”ב

 

נימוק למתן הפרס:

“על גילויים מרכזיים בביולוגיה התפתחותית של צמחים התורמים לשיפור יבולים”.

 

שותפים לפרס:

אליוט מ. מאירוביץ

ג’ואן קורי

ונקטסן סונדרסאן

 

אליוט מאירוביץ Elliot Meyerowitz (נולד ב-1951 , ארה”ב) הוא פרופסור חוקר במכון הרפואי הווארד יוז ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה.

מאירוביץ נמשך באופן טבעי למדע כשגדל מוקף קרובי משפחה בעלי רקע מדעי, ונחשף לספרות מדעית מגיל צעיר. עוד בלימודי התיכון השתתף מאירוביץ בתוכנית מחקרית של הקרן הלאומית למדע. בעידודה של המורה שלו לכימיה, גברת דיימונד, מיד עם סיום התיכון החל ללמוד באוניברסיטת קולומביה, שם סיים תואר ראשון ושני בביולוגיה. מחקרו התמקד בגנטיקה התפתחותית, וחקר המנגנונים המורכבים של התפתחות תאים, תוך שילוב שיטות גנטיות קלאסיות עם טכניקות מולקולריות מתפתחות. לאחר מכן המשיך ללימודי דוקטורט בביולוגיה באוניברסיטת ייל. עבודת הפוסט-דוקטורט שלו בסטנפורד בהנחיית פרופ’ דיוויד הוגנס חידדה עוד יותר את כישוריו, והניחה את הבסיס לתרומתו פורצת הדרך לתחום. סקרנותו של מאירוביץ והחשיפה לסביבות מדעיות מגוונות הזינו את מחויבותו לפענח את המורכבות של הביולוגיה ההתפתחותית. ב-1980, הצטרף כחבר סגל במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech), שם הוא עובד עד היום. בין השנים 2000-2010 כיהן כיו”ר המחלקה לביולוגיה ב- Caltech. בשנים 2011 עד 2012, בזמן חופשתו מ- Caltech, שימש כמנהל מייסד של מעבדת סיינסברי באוניברסיטת קיימברידג’ ופרופסור למורפודינמיקה של צמחים בקיימברידג’. מעבדתו ב- Caltech מתמקדת בפענוח המנגנונים העומדים בבסיס התפתחות הצמח.
למאירוביץ תגליות חשובות ופורצות דרך בהתפתחות צמחים וביולוגיה של הורמונים. מעבדתו של מאירוביץ חלוצה בשימוש בצמח האראבידופסיס (Arabidopsis thaliana) כצמח מודל למחקר בביולוגיה מולקולרית, גנטיקה וביולוגיה התפתחותית. מאירוביץ ועמיתיו פיתחו את מודל ה- ABC , המתאר את הבסיס המולקולרי וההתפתחותי למבנה הפרח, בעיקר על ידי אפיון מוטציות גנטיות. המודל הפשוט להפליא הזה עדיין מחזיק אחרי יותר מ 30- שנה והוכח שהוא תקף בכל מגוון הצמחים הפורחים, כולל דגנים. פיתוח מודל זה יחד עם השיבוט המולקולרי של גנים הומאוטיים (השולטים בדפוס היווצרות הפרח במהלך התפתחות עוברית מוקדמת) – גם כן בהובלתו של מאירוביץ, הביא לכך שכיום ניתן לשנות את המבנה והארכיטקטורה של פרחים באופן צפוי.
מאירוביץ ועמיתיו גילו ואפיינו את הקולטן הראשון להורמון צמחי, הקולטן להורמון אתילן, גילוי שהקנה למדענים העוסקים בחקלאות ובתורשה צמחית, דרך לשליטה בהזדקנות צמחים ובהבשלת הפירות. מאירוביץ היה הראשון שסיפק תיאור ומודל מכני של קשר בין- תאי בקודקודי הצמיחה של צמחים. הם הראו שאוכלוסיית תאי הגזע בקודקוד הצמיחה מתקשרים עם התאים שמתחתם באמצעות חלבוני קישור חוץ תאיים, המאותתים לאינזים קינאז של קולטן חוצה ממברנה. כיום ידוע כי חלבוני איתות אלו הם אמצעי עיקרי לתקשורת בין-תאית בצמחים. תגליות אלו היוו את פריצת הדרך לפיתוח יבולים משופרים וברי קיימא.
פרס וולף מוענק לאליוט מאירוביץ על תרומות רבות ויוצאות דופן לתחום הגנטיקה ולהבנתנו את הבסיס המולקולרי של צמיחה והתפתחות צמחים. הוא פתר את התעלומה בת המאה על האופן שבו צמחים יוצרים דפוסי עלים ופרחים ספציפיים, והמעבדה שלו שיבטה ואפיינה רבים מהגנים הללו. הוא מצא את הקולטן הראשון אי פעם להורמון צמחי והיה הראשון לשבט ולרצף גן מצמח הארבידופסיס. הוא סייע בקידום אראבידופסיס כ”אורגניזם מודל” המשמש במחקר ביולוגי וגנטי של צמחים ברחבי העולם. תרומותיו הקונספטואליות החלוציות לתחום הגנטיקה המולקולרית והמורפוגנזה של הצמח פתחו את תחום מדעי הצמח המודרני.

Venkatesan Sundaresan

Wolf Prize Laureate in Agriculture 2024

Venkatesan Sundaresan

 

Affiliation at the time of the award:

University of California, Davis, USA

 

Award citation:

“for key discoveries on plant developmental biology of relevance to crop improvement”.

 

Prize share:

Venkatesan Sundaresan

Joanne Chory

Elliot M. Meyerowitz

 

Venkatesan “Sundar” Sundaresan (born in 1952, India) majored in Physics, receiving undergraduate and graduate degrees from the University of Pune, the Indian Institute of Technology-Kanpur, and Carnegie-Mellon University. He switched to life sciences for his doctoral studies and obtained his Ph.D. in Biophysics from Harvard University for work on the regulation of nitrogen fixation genes in bacterial symbionts of legumes, under the guidance of Fred Ausubel. This was followed by postdoctoral research in plant genetics in the lab of Mike Freeling at the University of California-Berkeley. His first faculty appointment was at the Cold Spring Harbor Laboratory in New York. He subsequently became the founding Director of the Institute of Molecular Agrobiology (now the Temasek Life Sciences Laboratories) at the National University of Singapore. Since 2001, he has served on the faculty of the University of California-Davis. During this period, he has also held appointments as Chair of the Department of Plant Biology and as Program Director of the BREAD program (a collaboration between the National Science Foundation and the Bill & Melinda Gates Foundation). He has served on the editorial boards of Genetics, Plant Reproduction, The Plant Cell, and Trends in Plant Science.
Seeds are a major food source for humankind. Seed yields can be greatly increased using hybrids with favorable gene combinations, yet hybrids are underutilized worldwide. The gene combinations contributing to high yields are lost after sexual reproduction so that farmers cannot replant seeds from hybrids. Instead, hybrid seeds must be produced commercially by cross-pollination, a labor-intensive and costly process. For most crops, the high expense of hybrid seeds puts them out of reach for subsistence farmers.
Seeds arise from the fertilization and fusion of plant gametes (reproductive cells). Sexual reproduction is the production of new organisms by combining the genetic information of two individuals of different sexes. Conversely, Asexual reproduction is a mode of reproduction in which a single parent produces a new offspring. The new individuals produced are genetically and physically identical to each other, i.e., they are the clones of their parents.
In a series of seminal papers over the past two decades, Dr. Sundaresan has uncovered molecular pathways and key genes that control the formation of plant gametes and initiate embryos after fertilization. These include discoveries of how meiocytes are specified and how female gametes acquire their distinct identity. Through systematic and meticulous investigations, his lab deduced that a gene active in sperm cells, BBM1 (Babyboom1), acts as a master regulator of embryo initiation. They showed that artificially switching on this gene in rice egg cells can produce progeny plants asexually. The discovery that a single gene from a sexual plant can bypass fertilization, opened the door to important applications. They combined egg cell activation of rice BBM1 with gene editing of known meiotic genes to abolish meiosis and obtained diploid clonal seeds genetically identical to the parent. The clones maintained the heterozygosity of the parent plants and produced descendants that were also clones. The method was then tested in commercial hybrid rice to produce multiple generations of clonal hybrid progeny, at efficiencies suitable for field use by farmers. Recently, they generated asexual progeny in maize, demonstrating the applicability of their approach to other major crops. This pioneering discovery paves the way for meeting increased food demands without increasing land use by planting hybrid crops.
Venkatesan Sundaresan is awarded the Wolf Prize for pioneering discoveries in the genetics and molecular biology of plant reproduction and seed formation and for the application of this knowledge to develop self-reproducing hybrid crops that will transform agriculture, making sustainably increased crop yields accessible to subsistence farmers.

Noga Alon

Wolf Prize Laureate in Mathematics 2024

Noga Alon

 

Affiliation at the time of the award:

Princeton University, USA

 

Award citation:

“for his fundamental contributions to Combinatorics and Theoretical Computer Science”.

 

Prize share:

Noga Alon

Adi Shamir 

 

“for their pioneering contributions to mathematical cryptography, combinatorics, and the theory of computer science”.

 

Noga Alon (born in Israel, 1956) is a Professor of Mathematics at Princeton University, a Baumritter Professor Emeritus of Mathematics and Computer Science at Tel Aviv University, and one of the most influential mathematicians worldwide. His research and developments changed the face of the field, created new concepts and original methods, and contributed greatly to the development of theoretical research and their applications in discrete mathematics, information theory, graph theory, and their uses in the theory of computer science. He is one of the most prolific mathematicians in the world, published hundreds of articles, and trained many research students in mathematics and computer science.

Alon showed a profound interest in mathematics from an early age, drawn to its objectivity and pursuit of absolute truth. Encouraged by his parents and his math teacher to follow his passions, Alon delved into mathematics and participated in math competitions. After graduating in mathematics at the Technion, he continued to earn his master’s and doctoral degrees at the Hebrew University of Jerusalem in 1983 and held visiting positions in various research institutes, including MIT, Harvard, the Institute for Advanced Study in Princeton, IBM Almaden Research Center, Bell Laboratories, Bellcore and Microsoft Research (Redmond and Israel). He joined Tel Aviv University in 1985, served as the head of the School of Mathematical Sciences in 1999-2000, retired from Tel Aviv, and moved to Princeton in 2018, where he works until today, and supervised many PhD students. He serves on the editorial boards of more than a dozen international professional journals and has given invited lectures at many conferences. He was the head of the scientific committee of the World Congress of Mathematics (Madrid, 2006) and a member of various prestigious prize committees worldwide. He published more than six hundred research papers and one book.

Alon’s contributions to mathematics are broad and have influenced many related areas in the theoretical and applied sciences. With his collaborators he established the tight connection between the expansion properties of a graph and its spectral properties and found numerous applications of expanders in Combinatorics and Theoretical Computer Science. His results stimulated a great amount of further work and are cited in essentially all subsequent extensive work in the area. In related work, he pioneered the application of spectral methods in the study of algorithmic problems. Alon proved the Combinatorial Nullstellensatz (1995), a powerful algebraic technique that yielded highly significant applications in Graph Theory, Combinatorics, and Additive Number Theory, including an extension of the Four-Color Theorem. With Nathanson and Ruzsa (1996) he obtained generalizations of the Cauchy-Davenport Theorem. In joint work with Kleitman (1992), he settled a problem of Hadwiger and Debrunner in Combinatorial Geometry raised in 1957, proving a far-reaching generalization of Helly’s Theorem. The method has proven to be highly influential and is described in most recent books and survey articles on the subject. Alon (1998) disproved a conjecture of Shannon, raised in 1956, proving the surprising fact that the Shannon capacity of a disjoint union of two channels can be much bigger than the sum of their capacities or even than any fixed power of this sum.

Alon played a major role in the development of probabilistic methods in Combinatorics, and his book with Spencer on the subject (first edition in 1992, fourth edition in 2016) is the undisputed leading text in this central area. His Color-Coding method, developed with Yuster and Zwick (1995), found applications in several other fields including the theory of Fixed Parameter Tractability and Bioinformatics. His joint work with Matias and Szegedy (1999) initiated the study of streaming algorithms investigating which statistical properties of a stream of data can be sampled and estimated on the fly. This has literally created a new active area of streaming and sketching algorithms and has numerous theoretical and applied applications.

Alon with his collaborators (1994) developed an algorithmic version of Szemerédi’s Regularity Lemma, discovered its connection to a classical inequality of Grothendieck, and used it to settle essentially all major open problems in the theory of Property Testing for dense graphs. This generated extensive research and played an important role in the subsequent development of Lovasz and his collaborators’ theory of convergent graph sequences.

Some of Noga Alon’s most influential works deal with “expander graphs”. These are sparse networks with strong connectivity properties. They were originally conceived as a way to build economical, robust networks (phone or computer) and have found extensive applications in computer science, in designing algorithms, error-correcting codes, pseudorandom generators, and more. Alon, in part with Milman, established a tight connection between the expansion properties of a graph and its “spectral” properties, reminiscent of a relation between classical and quantum mechanics, and found numerous applications of expanders in combinatorics and in theoretical computer science. Alon’s results stimulated a great amount of further work and are cited in essentially all subsequent extensive work in the area.
Noga Alon is being awarded the 2024 Wolf Prize for his profound impact on Discrete Mathematics and related areas. His seminal contributions include the development of ingenious techniques in Combinatorics, Graph Theory, and Theoretical Computer Science, and the solution of long-standing problems in these fields as well as in Analytical Number Theory, Combinatorial Geometry, and Information Theory.

Adi Shamir

Wolf Prize Laureate in Mathematics 2024

Adi Shamir

 

Affiliation at the time of the award:

The Weizmann Institute of Science, Israel

 

Award citation:

“for his fundamental contributions to Mathematical Cryptography”.

 

Prize share:

Adi Shamir

Noga Alon

 

“for their pioneering contributions to mathematical cryptography, combinatorics, and the theory of computer science”.

 

Adi Shamir (born in Israel in 1952), a professor in the Department of Computer Science and Applied Mathematics at the Weizmann Institute of Science, is one of the most senior computer scientists globally. He is a top expert in the fields of information encryption and decryption. Shamir was among the developers of the RSA method that changed the face of computer communication in the world and was a fundamental pillar in electronic commerce and information security.
From a young age, Shamir showed an interest in science and participated in youth academic programs and science summer camps at the Weizmann Institute of Science. After graduating with high honors with his bachelor’s degree in mathematics at Tel Aviv University (1973), Shamir furthered his studies at the Weizmann Institute, focusing on computer science and earning an MSc in 1975, followed by a PhD in 1977. In his doctoral thesis, he examined the properties of certain mathematical functions that are relevant to the semantics of programming languages. Following the completion of his doctoral studies, he pursued a short-term postdoctoral position at the University of Warwick in Coventry, England, and continued his academic journey at the Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA, where he began to study the theory of encryption and the theory of decoding.
In traditional encryption, a key is crucial for both message encryption and decryption, posing a security challenge in key distribution. Seeking a solution, in 1977, MIT researchers Ron Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adelman devised a groundbreaking public-key encryption method known as RSA (initials of Rivest, Shamir, and Adelman – its three developers). This method utilized a one-way mathematical function based on the multiplication of prime numbers, ensuring that the original solution couldn’t be retrieved. RSA employs two distinct but mathematically linked keys: a public key for encryption and a private key for decryption, eliminating the need for key distribution. Recognized globally, RSA Cryptography is a cornerstone in securing online communication, e-commerce, and confidential data in transactions. Its significance extends beyond practical use, garnering attention from mathematicians, companies, governments, and intelligence agencies. The RSA method has become a fundamental and nearly exclusive element in safeguarding computer information and electronic commerce.
Among his numerous additional contributions to information security, Shamir introduced the groundbreaking secret-sharing method. This technique transforms secrets into sets of random numbers, requiring a specific combination to reconstruct the original secret, forming the basis for secure computations. Collaborating with peers, he advanced identification and signature methods through zero-knowledge proofs and devised the ring signature for group-based encryption. Shamir’s ingenuity extended to TV broadcast encryption, allowing encrypted transmissions exclusively for paying recipients. In recent years, his research delved into T-functions, intricate mathematical tools for information encryption. Shamir’s impact also extends to exposing vulnerabilities in encryption systems, developing general mathematical methods for attacks, and pioneering Side Channel Attacks on hardware and software implementations. Beyond information security, his contributions resonate in core computer science, notably shaping the theory of computational complexity.
Adi Shamir is awarded the Wolf Prize for being a truly exceptional scientist and has been the leading force in transforming cryptography into a scientific discipline that is heavily based on Mathematics. His foundational discoveries combine mathematical ingenuity with a range of analytical tools. They had a huge impact on several mathematical areas, advancing both mathematics and society in an unparalleled manner.

 

 

עדי שמיר

חתן פרס וולף במתמטיקה 2024

עדי שמיר

 

שייכות בעת הענקת הפרס:

מכון ויצמן למדע, ישראל

 

נימוק למתן הפרס:

“על תרומותיו החלוציות לקריפטוגרפיה מתמטית”.

 

שותפים לפרס:

עדי שמיר

נוגה אלון

 

“על תרומותיהם החלוציות לקריפטוגרפיה מתמטית, לקומבינטוריקה ולתיאוריה של מדעי המחשב”.

 

עדי שמיר Adi Shamir (נולד בישראל ב-1952), פרופסור במכון ויצמן במחלקה למדעי המחשב ולמתמטיקה שימושית, מומחה בתחומי הצפנת ופיענוח מידע ומדען בכיר בעל שם עולמי.
מגיל צעיר גילה שמיר עניין במדע והשתתף בתכניות אקדמיות לנוער ובמחנות הקיץ של מכון ויצמן למדע. לאחר שסיים בהצטיינות יתרה את התואר הראשון במתמטיקה באוניברסיטת תל אביב (1973), המשיך שמיר את לימודיו במכון ויצמן, התמקד במדעי המחשב וקיבל תואר שני ב-1975, ולאחריו תואר דוקטור ב-1977. בעבודת הדוקטורט שלו, הוא בחן את תכונותיהן של פונקציות מתמטיות מסוימות שהן רלוונטיות לסמנטיקה של שפות תכנות. לאחר השלמת הדוקטורט, עבר לאוניברסיטת ווריק באנגליה ואחר כך המשיך במסעו האקדמי במכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס (MIT) בארה”ב, שם התעמק בתורת ההצפנה ותורת הפענוח.
בשיטות ההצפנה המסורתיות נדרש מפתח מסוים גם כדי להצפין מסר וגם כדי לקרוא אותו. החולשה העיקרית בשיטות הצפנה מאובטחות אלה הוא הצורך בהפצת המפתח. מדענים ניסו למצוא שיטת הצפנה שבה יוכל כל אחד להצפין מסר בלי צורך במפתח אך רק בעל המפתח יוכל לפענח אותו. יחד עם שותפיו ב- MIT – רון ריבסט ולאונרד אדלמן, הם הגיעו לפריצת דרך ומצאו שיטת הצפנה במפתח פומבי- הם זיהו פונקציה מתמטית חד כיוונית- פונקציה שאי אפשר לשחזר את נקודת המוצא שלה לאחר פתרונה, המבוססת על הכפלתם של שני מספרים ראשוניים.
לשיטה החדשה ניתן השם RSA על שם ראשי התיבות של ריווסט, שמיר ואדלמן. בשל חשיבותה העצומה היא עוררה גם את עניינם של מתמטיקאים, של חברות, של ממשלות ושל ארגוני ביון. עם העלייה בחשיבות תקשורת המחשבים ופריצת האינטרנט, והיא מיושמת כמעט בכל העסקאות המקוונות כדי להגן על מידע סודי כמו מספרי כרטיסי אשראי. כדי להגן על המידע, השיטה משתמשת בשני מפתחות שונים המקושרים מתמטית- מפתח ציבורי שמשמש להצפנת ההודעה ומפתח פרטי ושונה לחלוטין המשמש לפיענוחה.
בין שלל תרומותיו הנוספות לאבטחת מידע, הציג שמיר את שיטת “חלוקת הסודות” פורצת הדרך. שיטה זו הופכת סודות לאוסף של מספרים אקראיים, המחייבת שילוב ספציפי כדי לשחזר את הסוד המקורי, והיא מהווה את הבסיס לחישובים מאובטחים. בשיתוף פעולה עם עמיתים, הוא קידם שיטות הזדהות וחתימה המבוססות על הוכחות אפס מידע והגה את “חתימת הטבעת” להצפנת מידע ופענחו בתוך קבוצה מוגדרת של משתתפים. כושר ההמצאה של שמיר התרחב להצפנת שידורי טלוויזיה, ואיפשר שידורים מוצפנים אך ורק למי ששילמו בעבורם. בשנים האחרונות מחקרו התעמק בפונקציות T, שהנן פונקציות מתמטיות מורכבות להצפנת מידע.

ההשפעה של שמיר משתרעת גם על חשיפת נקודות תורפה במערכות הצפנה, פיתוח שיטות מתמטיות כלליות שמשמשות לתקיפה ישירה של מערכות הצפנה וכן לתקיפה עקיפה על יישומי חומרה ותוכנה של צפנים. מעבר לאבטחת מידע, תרומותיו מהדהדות בנושאי ליבה רבים במדעי המחשב, ובפרט בתורת המורכבות החישובית.
עדי שמיר זוכה בפרס וולף במתמטיקה, על היותו מדען יוצא דופן, אשר היה הכוח המוביל בהפיכת הקריפטוגרפיה לדיסציפלינה מדעית, המבוססת במידה רבה על מתמטיקה. לתגליותיו, המשלבות כושר המצאה מתמטי עם מגוון כלים אנליטיים, השפעה עצומה על תחומים מתמטיים רבים, והן קידמו את המתמטיקה ופיתוחה של החברה האנושית באופן חסר תקדים.

נוגה אלון

חתן פרס וולף במתמטיקה 2024

נוגה אלון

 

שייכות בעת הענקת הפרס:

אוניברסיטת פרינסטון, ארה”ב

 

נימוק למתן הפרס:

“על תרומותיו הבסיסיות לקומבינטוריקה ולתיאוריה של מדעי המחשב”.

 

שותפים לפרס:

נוגה אלון

עדי שמיר

 

“על תרומותיהם החלוציות לקריפטוגרפיה מתמטית, לקומבינטוריקה ולתיאוריה של מדעי המחשב”.

 

נוגה אלון Noga Alon (נולד בישראל, 1956) הוא פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת פרינסטון ופרופסור אמריטוס למתמטיקה ומדעי המחשב באוניברסיטת תל אביב, מחשובי החוקרים בעולם בתחום הקומבינטוריקה. מחקריו ופיתוחיו שינו את פני התחום, יצרו מושגים חדשים ושיטות מקוריות, ותרמו רבות לפיתוח המחקר התיאורטי ויישומיהם במתמטיקה בדידה, בתורת האינפורמציה, בתורת הגרפים, ובשימושיהם בתאוריה של מדעי המחשב. הוא אחד המתמטיקאים הפוריים בעולם, פרסם מאות מאמרים והעמיד תלמידי מחקר רבים במתמטיקה ובמדעי המחשב. ספרו “השיטה ההסתברותית” (בשיתוף עם ג’ואל ספנסר) הופיע ב 4 מהדורות. הרביעית (2016) מכילה 50 אחוז יותר חומר מהראשונה (1992), וכל המהדורות זכו להצלחה רבה בקרב החוקרים במתמטיקה בדידה, עם אלפי ציטוטים.
אלון גילה עניין עמוק במתמטיקה ופתרון חידות מתמטיות מגיל צעיר, הוא נמשך לאובייקטיביות שבה ולחתירה לאמת אבסולוטית; אל הקסם של המתמטיקה המתבטא בקשרים בלתי צפויים בין תחומים שונים, בהוכחות קצרות ואלגנטיות, בוודאות המוחלטת הנובעת מנכונותה של הוכחה ובאתגר האינטלקטואלי במציאתה. את אהבתו למתמטיקה מימש בעידודם של הוריו ומורו למתמטיקה בתקופת התיכון, השתתף וזכה בתחרויות רבות.

אלון סיים בהצטיינות יתרה את לימודי התואר הראשון במתמטיקה בטכניון, והמשיך ללימודי תואר שני בתורת הגרפים ופיתח נוסחה לחישוב מקורב של מספר העותקים המרבי של גרף כלשהו בגרף בעל מספר נתון של קשתות. בעבודת הדוקטור באוניברסיטה העברית בירושלים (1983), המשיך אלון לעסוק בבעיות קיצון קומבינטוריות שלהן שימושים בשטחים רבים כמו הנדסה, מדעי המחשב ותקשורת מחשבים. לאחר הדוקטורט יצא אלון להשתלם במכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס, MIT, בארה”ב. במחקריו המשיך לעסוק בעיקר בקומבינטוריקה, ושיתף פעולה עם המתמטיקאי ההונגרי הנודע פאול ארדש, אשר השפיע מאוד על כיווני המחקר שלו והניבו במשך השנים כמה מאמרים משותפים. אלון היה שותף למחקרים רבים במעבדות המחקר החשובות בעולם, ביניהם, הרווארד, המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון, מרכז המחקר IBM Almaden , מעבדות בל, בלקור ומחקר במייקרוסופט (ברדמונד ובישראל). ב-1985 הצטרף לאוניברסיטת תל אביב, שם כיהן כראש בית הספר למתמטיקה. ב-2018 עבר לאוניברסיטת פרינסטון שם הוא ממשיך לעבוד עד היום. אלון הנחה עשרות סטודנטים לדוקטורט, הוא מכהן במערכות של יותר מתריסר כתבי עת בינלאומיים. פרופסור אלון נשא מאות הרצאות מוזמנות והרצאות מליאה בכנסים ברחבי העולם, היה ראש הוועדה המדעית של הקונגרס העולמי למתמטיקאים (מדריד, 2006) וחבר בוועדות פרסים יוקרתיים בעולם. הוא פרסם יותר משש מאות מאמרי מחקר וספר אחד.
קומבינטוריקה היא המתמטיקה של מבנים סופיים, ויש לה חשיבות עליונה בשטחים רבים במתמטיקה ובמדעי המחשב. רוב רובם של האלגוריתמים המשמשים בתכנות מחשבים, בתקשורת מחשבים ואפילו בטיפול במידע ביולוגי מבוססים על שיטות קומבינטוריות. פרופ’ אלון עוסק במתמטיקה בדידה ובמדעי המחשב תוך התמקדות בקומבינטוריקה ובתורת הגרפים ובשימושיהם בתיאוריה של מדעי המחשב. עבודותיו הרבות בתחום שינו את פני הקומבינטוריקה המודרנית והכניסו מושגים, מבנים ושיטות חשובות לתחום. הוא הוכיח את ה- Combinatorial Nullstellensatz, טכניקה אלגברית רבת עוצמה שהניבה יישומים משמעותיים ביותר בתורת הגרפים וקומבינטוריקה, כולל הרחבה של משפט ארבעת הצבעים, והכללות של משפט קושי-דאוונפורט בתורת המספרים האדיטיבית.
פרופ’ אלון הוא המדען המוביל בשיטה ההסתברותית במתמטיקה בדידה. ספרו שכתב עם ג’ואל ספנסר הוא ללא עוררין הטקסט המוביל בתחום מרכזי זה. בשיטה ההסתברותית משתמשים באקראיות – ברנדומיזציה – ככלי עזר לחקור גם בעיות שאין בהן מרכיב הסתברותי, ופרופ’ אלון מצא שימושים מורכבים ומפתיעים לשיטה זו. למשל, בעבודה עם מטיאס ועם סגדי מצאו החוקרים דרך לטיפול יעיל בכמויות אדירות של מידע שאין אפשרות לאכסן אותו .הצד השני של המטבע בשיטה ההסתברותית הוא הדה-רנדומיזציה: התורה המנסה לתת בניות מפורשות שיחליפו שיטות הסתברותיות במתמטיקה ובמדעי המחשב. פרופ’ אלון תרם תרומות חשובות לבניות מפורשות ולתחום הדה-רנדומיזציה; בין השאר הוא פיתח שיטות לבניית מרחבי מדגם קטנים התומכים במשתנים כמעט בלתי-תלויים. דוגמאות שמצא לפתרון בעיות שונות מפתיעות ביופיין ובעומקן.
אלון פיתח את “השיטה הפולינומיאלית” – כלי אלגברי רב עוצמה, בעל שימושים רבים בקומבינטוריקה, בתורת הגרפים, בתורת המספרים האדיטיבית ובתורת האינפורמציה. לשיטה זו המבוססת על הבנת מבנים קומבינטוריים באמצעות מרחבים של פולינומים המתאימים להם, מצא אלון שימושים מפתיעים בבעיות צביעה של גרפים, בבעיות קיצוניות הנוגעות לגרפים ולהיפר-גרפים ובבעיות בתורת המספרים החיבורית. אלון השתמש בכלי זה לפתרון בעיה שהעלה קלוד שאנון, אבי תורת האינפורמציה, והטרידה את המדענים במשך יותר מחמישים שנה. בניגוד להשערתו של שאנון הראה אלון שהקיבולת של צירוף שני ערוצים יכולה להיות גדולה בהרבה מסכום הקיבולות של כל ערוץ בנפרד. בעבודה משותפת עם קלייטמן, פתר אלון את הבעיה של הדוויגר ודברונר בגיאומטריה קומבינטורית שעמדה פתוחה כחמישים שנה, מה שהוכיח הכללה מרחיקת לכת של משפט הלי. פרופ’ אלון פיצח בעיות חשובות שעמדו פתוחות עשרות שנים גם בתורת הגרפים ובתורת רמזי.
שיטת הקידוד בצבעים שפיתח יחד עם יוסטר וזוויק, מצאה יישומים בכמה תחומים אחרים, כולל התיאוריה של עקיבות פרמטרים קבועים (Fixed Parameter Tractability) וביואינפורמטיקה. עבודתו המשותפת עם מטיאס וסזגדי יזמה את המחקר של אלגוריתמי סטרימינג הבודקים אילו מאפיינים סטטיסטיים של נתונים של סטרימנינג ניתן לדגום ולהעריך תוך כדי תנועה. מחקרו זה הווה את הבסיס לתחום פורץ הדרך של אלגוריתמי סטרימינג ואלגוריתמי שרטוטים ויש לו יישומים תיאורטיים ויישומיים מעשיים רבים.
מחקריו של אלון תרמו משמעותית להבנת תכונות ספקטרליות ותכונות הרחבה של גרפים ולשימושים של גרפים מרחיבים במתמטיקה ובמדעי המחשב. אלון חלוץ ביישום שיטות ספקטרליות בחקר בעיות אלגוריתמיות והקשר שהוא מצא, בשיתוף עם ויטאלי מילמן, בין תכונות הפרדה לתכונות ספקטרליות של גרפים עוררו מחקר רב והן מצוטטות בכל העבודה הנרחבת שבאה לאחר מכן בתחום.
יחד עם שותפיו פיתח אלון גרסה אלגוריתמית ללמת הרגולריות של סמרדי Szemerédi , גילה את הקשר שלה לאי-שוויון קלאסי של גרותנדיק, והשתמש בה כדי ליישב בעצם את כל הבעיות הפתוחות העיקריות בתיאוריה של בדיקת מאפיינים עבור גרפים צפופים. עבודה זו פתחה מחקר נרחב ומילאה תפקיד חשוב בפיתוח שלאחר מכן של התיאוריה של רצפי גרפים מתכנסים על ידי לובאסז ושותפיו.
פרס וולף מוענק לנוגה אלון על השפעתו העמוקה על מתמטיקה בדידה ותחומים קשורים נוספים. תרומותיו המכוננות כוללות פיתוח טכניקות גאוניות בקומבינטוריקה, תורת הגרפים ותיאוריה של מדעי המחשב, ופתרון בעיות ארוכות שנים בתחומים אלה וכן בתורת המספרים האנליטית, גיאומטריה קומבינטורית ותורת המידע.

בוטונד רוסקה

חתן פרס וולף ברפואה 2024

בוטונד רוסקה

 

שייכות בעת הענקת הפרס:

המכון לאופטלמולוגיה מולקולרית וקלינית בבאזל (IOB), שוויץ

 

נימוק למתן הפרס:

“על שמירה על הראייה ושיקום הראייה בעיוורים באמצעות אופטוגנטיקה”.

 

שותפים לפרס:

בוטונד רוסקה

ז’וזה-אלן סאהל

 

פרופסור ז’וזה-אלן סאהל (נולד ב-1955, אלג’יריה) הוא יו”ר המחלקה לרפואת עיניים בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת פיטסבורג, מנהל מכון הראייה UPMC, ויו”ר לאופטלמולגיה בקרן לרפואת העיניים והאוזן בפיטסבורג, ופרופסור לרפואת עיניים באוניברסיטת סורבון.

מסעו של סאהל הוא עדות לכוחה של תשוקה ומסירות. הוריו, שניהם מחנכים, הנחילו בו עקרונות הומניסטיים וטיפחו בו סקרנות אינטלקטואלית רחבה. עוד בתקופת בית הספר סאהל הצטיין במקצועות שונים והפגין כישרון טבעי למתמטיקה ופיזיקה ומוריו עודדו אותו לעסוק במדע מתקדם. לצד תשוקתו למדעים, הוא פיתח זיקה לשירה ולפילוסופיה. מיזוג תחומי העניין הייחודי הביא אותו לעסוק ברפואה.

ד”ר סאהל למד רפואה באוניברסיטת דניס דידרו, פריז VII, ורפואת עיניים באוניברסיטת לואי פסטר שטרסבורג. את תואר הרפואה סיים בהצטיינות עם מדליה של הפקולטה של פריז. סאהל השלים התמחות ברפואת עיניים בבית החולים האוניברסיטאי לואי פסטר בשטרסבורג. לאחר מכן היה עמית מחקר במרפאת העיניים והאוזניים של מסצ’וסטס וחוקר אורח במחלקה לביולוגיה מולקולרית ותאית באוניברסיטת הרווארד. ד”ר סאהל ייסד וניהל את מכון הראיה בפריז (2008-2020) וכיום מכהן כיו”ר המחלקה לרפואת עיניים בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת פיטסבורג ופרופסור בבית הספר לרפואה בסורבון.

פרופסור בוטונד רוסקה (נולד ב-1969, הונגריה), חוקר באוניברסיטת באזל ומנהל במכון לרפואת עיניים מולקולרית וקלינית בבאזל (IOB), הוא מומחה בעל שם עולמי במבנה ובתפקוד של מעגלי רשתית בבריאות ובמחלות.

רוסקה הוא בנם של מוזיקאית ומדען מחשבים. מסעו החל בקריירה מוזיקלית, הוא למד צ’לו באקדמיה למוזיקה של פרנץ ליסט (1985-1989). עם זאת, פציעה מצערת בידו שיבשה את קריירת הצ’לו שלו, והובילה אותו לשינוי כיוון לעיסוק בתחומי הרפואה והמתמטיקה.

רוסקה השלים לימודי רפואה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת סמלווייס, הונגריה, ודוקטורט בנוירוביולוגיה באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. לאחר מכן המשיך את לימודיו בגנטיקה ווירולוגיה בבית הספר לרפואה של הרווארד. ב-2005 הקים קבוצת מחקר במכון פרידריך מישר בבאזל, וב- 2010 התמנה לפרופסור בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת באזל. כיום הוא משמש כמנהל מייסד במכון לרפואת עיניים מולקולרית וקלינית בבאזל (IOB).

217 מיליון אנשים בעולם סובלים מליקוי ראייה בינוני עד חמור, ו-36 מיליון עיוורים. בתהליך הראייה התקין כאשר קרני האור מגיעים לרשתית, שהיא רקמה בחלק האחורי של העין, המכילה גם תאים מיוחדים המשמשים כקולטני אור (תאי פוטורצפטורים) הממירים את האור לאותות חשמליים. האותות החשמליים הללו עוברים מהרשתית דרך עצב הראייה אל המוח, שם הם הופכים לתמונות שאנו רואים. ניתן לייחס את רוב הפרעות הראייה לפגמים תורשתיים או תלויי גיל ברשתית. רטיניטיס פיגמנטוזה, מחלת רשתית תורשתית הגורמת לדרדור הדרגתי של הראייה עד ניוון מלא של הרשתית ועיוורון,  יכולה להיות מופעלת על ידי פגמים בכ-70 גנים שונים ונחשבה חשוכת מרפא עד כה. יתכן כי ניתן לטפל במחלה בשלב מוקדם על ידי שימוש בטיפול גן חלופי מבוסס וירוס או על ידי עריכת גנים. עם זאת, זה כבר לא אפשרי לאחר שהעיוורון הפך מוחלט. ומחקר רב נעשה למציאת פתרון טיפולי.

ד”ר סאהל ידוע במומחיותו בטכניקות לשיקום ראייה. מחקריו מתמקדים במחלות כמו רטיניטיס פיגמנטוזה וניוון מקולרי תלוי גיל, הגורמות למוות של תאי קולטני האור ומובילות לאובדן ראייה בלתי הפיך. סאהל וצוותו הדגימו את היתכנות השימוש באופטוגן הלורודופסין, המועבר באמצעות וקטור ויראלי לתא עצב ששרד ברשתית, לשיקום ראייה חלקית במקרים של ניוון רשתית בבעלי חיים ובני אדם.

במקביל, ד”ר רוסקה פיתח טכניקות מתקדמות לטיפול גנטי ממוקד שמטרתן שיקום הראייה. המעבדה שלו יצרה את מפת ביטוי הגנים המפורטת הראשונה של הרשתית והכורואיד האנושית ופיתחה שיטות לייצור תאי רשתית אנושיים מתפקדים בכמויות גדולות. תאים אלו משמשים לשיפור גישות הריפוי הגנטי. כבר ב-2008 הצליח רוסקה באמצעות וקטורים ויראלים – להזריק חלבונים רגישים לאור מאצות ירוקות לתאי רשתית של עכברים עיוורים, ובכך להעניק לאותם עכברים ראייה ראשונית. הוא פיתח טכנולוגיה המאפשרת לתאים ספציפיים בעין להגיב לאור קרוב לאינפרא אדום באמצעות האופטוגן Channelrhodopsin ChrimsonR. טכניקה זו שיחזרה בהצלחה תגובות אור ברשתית של עכברים עיוורים.

שני המדענים נפגשו ב-2001 בזמן שרוסקה אשר למד לתואר דוקטור בברקלי, ארה”ב, הגיע לחודש לאוניברסיטת לואי פסטר בשטרסבורג, צרפת, שם סאהל היה אז מנהל מעבדה. מאז החל שיתוף פעולה ארוך ופורה בין השניים – רוסקה, חוקר מדע בסיסי וד”ר לרפואה, מנהל מחקר מעבדתי בטיפולים אופטוגנטיים, בעוד שסאהל – קלינאי מוכשר ומומחה במחקר בסיסי ותרגומי – העומד בראש הפיתוח והגישה לחולים לניסויים קליניים. השניים פעלו יחד בנסיון להפעיל מחדש את תאי הרשתית שנפגעו ולשחזר את תפקודם.

במחקרם פורץ הדרך שפורסם ב-Nature Medicine במאי 2021, דיווחו רוסקה וסאהל על החולה העיוור הראשון שראייתו חזרה באופן חלקי- הם הדגימו את ההיתכנות של שיקום ראייה חלקי באמצעות טיפול אופטוגנטי ומשקפי מגן מהונדסים. חולה רטיניטיס פיגמנטוזה שראייתו הוגבלה לקליטת אור ראשונית השתקמה וחזרה יכולתו לזהות, לספור, לאתר ולגעת בחפצים שונים.

בעוד שלאופטוגנטיקה היסטוריה של כ- 20 שנה במדעי המוח, עבודתם של סאהל ורוסקה סימנה את ההוכחה הראשונה לאופטוגנטיקה בכל מחלה אנושית ואבן דרך בתחום טיפול בעיוורון המשפיע על מיליוני אנשים ברחבי העולם.

פרס וולף מוענק לבוטונד רוסקה וז’וזה-אלן סאהל על היותם חלוצים בפיתוח גישה חדשנית לשיקום ראייה על ידי תכנון ויישום טכנולוגיה אופטוגנטית להפיכת תאי עצב ששרדו ברשתית העין לתאים הרגישים לאור, ובכך מחליפים תפקודית קולטני אור שנפגמו או אבדו כתוצאה מנזק ומחלות גנטיות.  בשיטה זו הצליחו השניים להשיב חלקית את חוש הראייה לאדם עיוור, על ידי יצירת חלבונים לוכדי אור באחת מעיניו ובכך פרצו דרך בטיפול בעיוורון.

José-Alain Sahel

Wolf Prize Laureate in Medicine 2024

José-Alain Sahel

 

Affiliation at the time of the award:

University of Pittsburgh School of Medicine, USA

Sorbonne Université, France

 

Award citation:

“for sight-saving and vision restoration to blind people using optogenetics”.

 

Prize share:

José-Alain Sahel

Botond Roska

 

Jose-Alain Sahel (born in 1955, Algeria) is the chair and Distinguished Professor of the Department of Ophthalmology at the University of Pittsburgh School of Medicine, director of the UPMC Vision Institute, and the Eye and Ear Foundation Endowed Chair of Ophthalmology and Exceptional Class Professor of Ophthalmology – Sorbonne Université.

Professor Sahel’s journey is a testament to the power of passion and dedication. He was deeply influenced by his parents, both educators, who instilled in him humanist principles and fostered a broad intellectual curiosity. Excelling across various subjects at school, Sahel displayed a natural aptitude for mathematics and physics, guided by his teachers toward the most advanced scientific pursuits. Alongside his scientific acumen, he harbored a profound appreciation for poetry and philosophy. It was this unique blend of interests that led him to choose a career in medicine.

Dr. Sahel studied medicine at the University Denis Diderot, Paris VII, and Ophthalmology at Louis Pasteur Strasbourg University. He received his medical degree with a Medal of the Faculty of Paris and obtained his specialty certification in ophthalmology. He completed a residency in Ophthalmology at the Louis Pasteur University Hospital in Strasbourg. He also was a research fellow at the Massachusetts Eye and Ear Infirmary and a visiting scholar in the Department of Molecular and Cellular Biology at Harvard University.  Dr. Sahel founded and directed the Vision Institute in Paris (2008- 2020) and is currently chair of the Department of Ophthalmology at the University of Pittsburgh School of Medicine and professor at the Sorbonne’s Medical School.

Botond Roska (born in 1969, Hungary), professor at the University of Basel and director at the Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB), is a world-renowned expert in the structure and function of retinal circuits in health and disease.

Roska is the son of a musician and a computer scientist. Initially, he pursued a musical path, learning the cello and enrolling at the Franz Liszt Academy of Music from 1985 to 1989. However, an unfortunate hand injury disrupted his cello career, leading him to redirect his focus toward medicine and mathematics.

Roska earned his M.D. degree from the Semmelweis University Medical School. He pursued a Ph.D. in neurobiology at the University of California, Berkeley, and furthered his studies in genetics and virology at Harvard University Medical School. In 2005, he established a research group at the Friedrich Miescher Institute in Basel. By 2010, Roska became a Professor at the Medical Faculty of the University of Basel. Currently, he serves as a founding director at the Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB).

The global scale of visual impairment is staggering, with 217 million people having moderate to severe vision impairment and 36 million are blind. When light hits the retina (a layer of light-sensitive cells at the back of the eye), special cells in the retina known as photoreceptors, convert the light into electrical signals. These electrical signals travel from the retina through the optic nerve to the brain, where they are transformed into the images we see. Most visual disorders can be traced back to inherited and age-dependent defects in the retina. Retinitis pigmentosa (RP) is a genetic eye disease where loss of photoreceptors can lead to complete blindness. It can be triggered by defects in approximately 70 different genes and has been considered incurable until now. It is possible that the illness can be treated at an early stage by employing virus-based gene replacement therapy or by gene editing. However, this is no longer possible once blindness has become complete. Blind people lost their eye photoreceptors making the search for a solution a complex task.

Dr. Sahel is renowned for his studies on retinal genetic and complex age-related diseases leading to photoreceptor cell death and irreversible vision loss, including retinitis pigmentosa (RP) and age-related macular degeneration (AMD). His team demonstrated the feasibility of using the photoactivatable optogene halorhodopsin delivered by a viral vector for partial vision restoration in animal and human models of retinal degeneration.

Roska developed a robust technology for cell-type targeted gene therapy and vision restoration in retinas. His laboratory generated the first single-cell transcriptome-based gene expression atlas for the human retina and choroid and then created human retinal organoids from induced pluripotent stem cells, establishing methods to generate large quantities of functional human retinal cells for optimizing gene therapy approaches ex vivo. In 2008, Roska—using gene ferries—succeeded in injecting light-sensitive channel proteins from green algae into the retinal cells of blind mice, thus giving the rodents a rudimentary form of sight.  He customized a technology to sensitize specific cell types in the eye to near-infrared light using the photoactivatable optogene channelrhodopsin ChrimsonR and demonstrated restoration of light responses in blind mice.

The two scientists met in 2001 while Roska was studying for a Ph.D. in cell and molecular biology in Berkeley, US. He had come to Strasbourg, France, to spend a month at Louis Pasteur University, where Sahel was then a laboratory director. This meeting began a long and complementary collaboration trying to reactivate photoreceptor cells in blind human retina and restore their functionality.

In a breakthrough study published in Nature Medicine in May 2021, Roska and Sahel reported the first blind patient who partially regained vision. They demonstrated the feasibility of partial vision restoration using optogenetic therapy and engineered goggles. A retinitis pigmentosa patient whose vision had been limited to rudimentary light perception regained the ability to recognize, count, locate, and touch different objects using the treated eye, following dedicated rehabilitation protocols.

While optogenetics has a nearly 20-year history in neuroscience, Sahel and Roska’s work marked the first proof-of-concept for optogenetics in any human disease and a milestone in the treatment of blinding conditions that affect millions of people worldwide.

Botond Roska and José-Alain Sahel are awarded the Wolf Prize for collectively pioneering a novel vision restoration approach by designing and applying optogenetic technology to render surviving neurons in the eye light-sensitive, functionally replacing photoreceptors lost to damage and genetic disease. This combination of powerful fundamental human neurobiological discovery research of Roska, with a deep knowledge of the clinical and translational ophthalmology of Sahel, has led to a major milestone in the fight against blindness and in the field of optogenetics more broadly.