022年度中国生命科学十大进展公布

生命就像一部充满奥秘的“天书”,而揭示其新奥秘,是生命科学研究的目标,这些研究能促进新技术的开发、医学新突破和生物经济的发展。19日,中国科协生命科学学会联合体公布了2022年度中国生命科学十大进展。十项原创性突出、社会意义重大的科研成果入选,它们聚焦新冠病毒奥密克戎株是怎么在人体实现免疫逃逸的;全球变暖,水稻怎么才能抗高温、不减产;心脑血管、糖尿病等疾病的治疗有什么新进展等面向人民生命健康、世界科研热点的问题,将对“生命天书”的解码,又推进一步。

破解新冠免疫逃逸、水稻抗高温、认识细胞等热点难题

新冠病毒奥密克戎株不断突变,在全球引起多轮疫情,这是当前每个人都关心的热点问题。当前,解析新冠突变株的体液免疫逃逸机制,对于广谱新冠疫苗和抗体药物的研发而言,十分重要。在此次公布的十大进展中,北京大学谢晓亮、曹云龙团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队和中国食品药品检定研究院王佑春团队的研究,增进了对世界新冠疫情防控的科学认识。

他们率先报道了新冠奥密克戎及其亚型变异株的体液免疫逃逸特征与分子机制。首次解析了多种突变株的结构特征和感染特性,并详细刻画了新冠中和抗体的全表位分布和逃逸图谱。

粮食安全关乎国之根本,水稻是我国的主粮之一,对水稻的研究历来备受关注。随着全球气候变暖,极端高温天气会使水稻大量减产,加剧粮食安全问题。中科院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣团队与上海交通大学林尤舜团队合作揭示水稻高温抗性的新机制,又挖掘出水稻抗高温基因,为作物抗高温育种提供珍贵基因资源,有助于解决培育抗高温作物品种这个当前亟待解决的问题。

我国科学家对小小细胞的研究,竟能吸引来自25个国家的190余个科研团队参与?没错,这就是来自华大生命科学研究院汪建、徐讯团队的研究。他们基于自主DNA纳米球测序技术,研发了高精度大视场空间转录组技术,将认识生命的分辨率推进到了500nm的亚细胞级,相比过去同类技术,分辨率提升了200倍,视野大小提升了483倍。他们还联合国内多个科研团队,在国际上首次绘制了小鼠、果蝇、斑马鱼、拟南芥和蝾螈等重要模式生物迄今为止最高精度、最全面的时空基因表达数据集,并发现了过程中起关键调控作用的全新细胞类型,在国际上引起热烈反响。

给心脑血管疾病和糖尿病患者带来福音

对疾病的研究和治疗历来是生命科学研究的重点。在此次公布的十大进展中,多项研究分别聚焦心血管、脑血管、糖尿病等疾病的治疗,给这些患者带来福音。

我国心血管疾病患者有3.3亿,而血液中胆固醇过多是主要危险因素。现有降脂药虽能不同程度降低血脂,但存在一定的副作用和局限性。胆固醇在生物体内很难被降解,因而发现怎样将胆固醇外排到体外,对于研发新的降脂药具有重要意义。武汉大学泰康生命医学中心宋保亮团队研究发现,糖蛋白受体ASGR1缺失后,胆固醇被外排到胆汁内,进一步通过粪便离开机体。该发现为研发促胆固醇外排的新型降脂药物指明方向。

在脑血管疾病治疗方面,高复发是缺血性脑血管病防治的世界难题,但各国指南推荐的阿司匹林单一抗血小板治疗效果有限,而叠加其他药物的联合抗血小板治疗的临床研究均因无效或增加严重出血风险而失败,因此联合治疗曾被国际指南禁用于缺血性脑血管病。首都医科大学附属北京天坛医院王拥军团队在国际上首次提出的阿司匹林叠加氯吡格雷的短程双通道双效应联合治疗方案改写了欧美等多国指南。该方案可使复发风险相对降低23%,被评价为开启了脑血管病基因指导治疗的新时代。

糖尿病患者对二甲双胍这种药物都不陌生,它不仅是治疗二型糖尿病的一线药物,还具有抗肿瘤、延缓衰老等神奇功效。但其上市65年来,作用靶点始终是一个谜。厦门大学林圣彩团队发现了一种被称为PEN2的蛋白质是二甲双胍的靶蛋白。重要的是,该研究不仅发现了二甲双胍的直接作用靶点,而且还从分子角度勾画出了二甲双胍行使功能的路线图。他们还筛选到一个能模拟辟谷效应(卡路里限制)的化学药物(俗称“辟谷精”),具有降糖、治疗脂肪肝、延长寿命的效果。

人类早期胚胎发育、基因组等研究取得新进展

人类自身蕴藏着数不尽的生命科学奥秘——早期胚胎的发育如何启动?人体的每个基因组都有什么功能?细胞如何清理错误折叠的蛋白质、损伤的细胞器等“垃圾”?对于这些问题,此次入选的科研成果取得了一些新进展。

在人类卵子受精后,早期胚胎起初基本处于转录沉默状态,翻译调控对于卵子成熟、受精及胚胎基因组激活都起到了重要作用。合子基因组激活作为生命的第一次基因表达,是胚胎发育启动的标志性事件。然而人类合子基因组是如何激活的,长久以来一直是一个未解之谜。清华大学颉伟教授、山东大学陈子江院士与赵涵教授课题组,首次绘制了人类早期胚胎发育的翻译图谱。该工作解决了人类胚胎程序第一次是如何启动的这一重大基础科学问题,并且为未来治疗不孕不育、改善辅助生殖技术提供了重要的理论基础和研究工具。

人类基因组早被测序,但其功能至今鲜为人知,这严重妨碍了疾病诊治。上海科技大学池天团队,研发出颠覆性的“高通量、泛组织”基因功能解码技术iMAP,能将小鼠基因的解码速度提高至少100倍,并成功描绘了世界首张“扰动图谱”,它展示了小鼠90个蛋白编码基因分别在39种组织细胞的基本功能,未来会催生覆盖全部基因和组织、解码整部“生命天书”的“全景扰动图”,后者将成为未来人们探索生命奥秘时必不可少的“世界地图”。

细胞清理自身内部的“垃圾”,自噬起到了“清道夫”的功能——通过把细胞内错误折叠的蛋白质、损伤的细胞器等“垃圾”包裹在一个称作自噬体的双层膜结构,它们被运送到溶酶体,从而得以降解及回收。寻找决定自噬体形成的信号是自噬领域一个长期悬而未决的难题。中国科学院生物物理研究所张宏团队发现,自噬诱导时,内质网表面发生钙瞬变,并触发一系列相关反应。这项研究极大地促进了人们对自噬分子机制的理解,并对探究内质网钙失调导致的神经退行性疾病等有重要意义。

在漫长的生命进化过程中,每百万年啮齿类动物就会积累3.2至3.5种染色体重排,而灵长类动物也会积累1.6种染色体重排。这类事件如何在实验室模式动物中进行模拟和研究?中国科学院动物研究所李伟、周琪团队与中科院分子细胞科学创新中心李劲松团队等首次实现了哺乳动物完整染色体的可编程连接,创建出一系列具有19对染色体的全新核型的实验小鼠,在实验室以人工设计的方式实现了自然界中经过数百至数万年才能实现的核型演化事件,这项研究开启了哺乳动物染色体遗传改造的新领域。

(记者 詹媛)

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