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2021年度中国生命科学十大进展发布

陈皮网
2022-01-11 10:21:08 阅读数:75786
中国科学技术协会生命科学学会联合体发布了2021年度“中国生命科学十大进展”

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正在迁徙的候鸟。新华社发

科研人员展示人工合成淀粉样品。新华社发

方兴未艾的脑科学技术。新华社发

  本报讯(记者 詹 媛)2021年,有哪些生命科学的新奥秘被中国科学家破解?有哪些关于新冠病毒的秘密被揭示?有哪些医学新突破为癌症治疗带来希望?10日,中国科学技术协会生命科学学会联合体发布了2021年度“中国生命科学十大进展”,人工合成淀粉、新冠肺炎疫情防控、鼻咽癌治疗等成果入选。与以往的评选相比,本次入选成果原创性更为突出,为生命科学新技术的开发、医学新突破和生物经济的发展提供了新思路,显示出生命科学和相关技术的社会影响力。

  食 为粮食生产带来颠覆性革命

  民以食为天。吃得饱吃得好是人们共同的追求,然而目前的粮食生产,仍离不开“靠天吃饭”,生命科学技术能有哪些变革,从而为“食”提供新方案呢?此次的十大进展中,就有两项与“食”相关。

  淀粉是粮食最主要的成分,也是重要的工业原料。能不能跳过农业种植,直接在实验室合成淀粉呢?此次入选的“从二氧化碳到淀粉的人工合成”,就在国际上首次实现了淀粉的人工全合成,该成果将在下一代生物制造和农业生产中带来变革性影响。这项由中国科学院天津工业生物技术研究所联合大连化物所等单位开展的研究,颠覆了植物合成淀粉的复杂过程,能效和速率超越玉米等农作物,为淀粉的车间制造打开了一扇窗。这项研究在国际上引起强烈反响,被认为是一项里程碑式突破。

  水稻作为我国的主食之一,对其改良从而提高产量历来备受重视。在2021年,我国科学家在水稻育种方面又有新突破。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队首次提出异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,并成功创制了改良落粒性、芒性、株高、粒长、茎秆粗度、生育期等不同类型的四倍体水稻新材料,突破了全部技术瓶颈。该成果开辟了全新的育种方向,对应对未来粮食危机提供了新的可行路径,有望对世界粮食生产带来颠覆性的革命。

  抗疫 给预防、治疗新冠肺炎带来希望

  有关抗击疫情的两项研究,“新型冠状病毒逃逸宿主天然免疫和抗病毒药物的机制研究”与“冠状病毒的跨种识别和分子机制”对当今国际社会复杂的抗疫形势有重大意义。

  当前,新冠病毒肺炎疫情已持续两年,不断出现的突变株对发展广谱药物提出急迫需求。由病毒复制酶组成“转录复制复合体”,负责病毒转录复制的全过程,在各突变株中高度保守,是开发广谱药物的核心靶点。清华大学饶子和院士、娄智勇教授课题组,在国际上首次发现和重构了新冠病毒转录复制机器的完整组成形式,为发展新型、安全的广谱抗病毒药物提供了全新靶点,为优化针对聚合酶的抗病毒药物提供了关键科学依据。

  近20年,人类遭受了三次由冠状病毒引发的重大疫情。大多数感染人的冠状病毒来源于动物,而病毒在人际传播往往是滞后的,疾病防控的关口需要在“时间”上前移。因此,此次入选的十大进展中,另外一项有关抗疫的研究,着重于预防新的冠状病毒引发疫情。

  这项由中国科学院微生物研究所高福院士团队开展的研究,建立了高效评估冠状病毒跨种识别能力的方法,利用这些方法对蝙蝠源性冠状病毒和穿山甲源性冠状病毒的跨种传播潜在风险进行评估,发现上述三种冠状病毒存在跨种传播的潜在风险,提示我们要持续对动物源性冠状病毒进行监测。

  解谜 远古生物如何进化、鸟儿迁徙为何不迷路

  远古时期的鱼类如何进化登上陆地?地球上的鸟儿为什么远途迁徙不会迷路?2021年,中国的科学家又向解开更多生命的奥秘迈进一步。

  西北工业大学生态环境学院王文、王堃团队与中科院水生生物研究所何舜平、昆明动物所张国捷等团队合作,发现硬骨鱼祖先已进化出了适应陆地的相关初步遗传基础,并在肉鳍鱼内得到进一步加强,最终进化为四足动物而成功登上陆地。这为破解4亿多年前,脊椎动物如何从水生进化到陆生这一重大事件的遗传创新机制,提供了关键认知和数据。

  鸟类迁徙路线的形成过程、维持机制和在气候变化下的未来趋势,以及迁徙策略的遗传基础,一直是学界的研究热点和难点。中国科学院动物研究所詹祥江团队历时12年,通过整合多年卫星追踪数据和种群基因组信息,建立了一套大陆尺度的北极游隼迁徙研究系统。不仅阐明了气候变化在鸟类迁徙路线形成、维持及未来变化趋势中的驱动作用,还揭示了长时记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础。该研究全面结合遥感卫星追踪、基因组学、神经生物学等新型研究手段,展现了学科交叉型的创新性研究在回答重大科学问题中的关键作用。

  抗癌 鼻咽癌有了新治疗方法

  鼻咽癌是“中国特色”肿瘤,年新发病例占全球一半。放疗后的全身微小残留肿瘤是其治疗失败的根源,而由于放疗后患者身体状况差,难以耐受既往高强度的传统化疗(完成率仅约40%~50%),成为制约疗效提高的瓶颈。

  生命科学研究能够为抗击癌症提供新的治疗方法。中山大学肿瘤防治中心马骏研究团队提出了小剂量、长时间口服细胞毒药物卡培他滨的节拍化疗模式。这种治疗方法,可通过抗血管生成、杀伤肿瘤干细胞等机制持续抑制肿瘤,同时提高机体耐受性。临床研究发现,在放疗后使用这种方法可将失败风险显著降低45%,且严重毒副作用发生率减少了3/5,完成率达74%。同时这种方法方便可及,易于向基层推广。由此,该研究打破了传统化疗的疗效瓶颈,建立了鼻咽癌国际领先、高效低毒且简单易行的治疗新标准。

  前沿 基因调控、纳米尺度显微镜、脑科学相关成果入选

  还有三项入选的十大成果,均聚焦国际生命科学研究的核心和前沿问题。

  复旦大学徐彦辉团队的研究成果,揭示了转录为何发生在几乎所有基因的启动子上,颠覆了关于启动子识别和转录起始复合物组装的传统认识,对理解基因表达调控和相关生理病理过程具有重要意义。

  中国科学院生物物理研究所徐涛院士组和纪伟研究组组成的技术攻关团队,一直聚焦于突破光学显微成像分辨率的研究,他们的研究成果可解析纳米尺度的亚细胞结构,为生命科学研究提供了有力工具。该研究表明光学显微镜已经步入纳米分辨率时代,我国科学家在该领域具备多学科交叉技术创新能力,研制的具有自主知识产权的新型超分辨成像设备处于国际领先地位。

  东南大学脑科学与智能技术研究院彭汉川、顾忠泽、谢维团队建立了世界上首个完整的全脑单神经元分辨率大数据和信息学平台并应用于全鼠脑研究,他们的研究对大脑细胞分型和功能、脑连接环路、全脑大规模模拟、类脑计算、基于生物脑的新型人工智能算法和系统等会持续产生重要作用。

  据了解,中国科协生命科学学会联合体自2015年起开展评选以来,每年的评选都由生命科学、生物技术和临床医学等领域资深专家评选,并经中国科协生命科学学会联合体主席团审核,推动了我国生命科学研究和技术创新,让更多人了解了我国生命科学领域的重大科技成果。(来源:光明日报)

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