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“2018中國十大生命科學進展”解讀:克隆猴等成果入選
2019-01-08 08:17:37 來源: 科技日報
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  近日,中國科協發布“2018年中國生命科學進展”,克隆猴、天然免疫的“陰陽平衡”機制等成果入選。十大成果年年有,2018年的又有哪些特點呢?

  幾佔半壁江山 4項神經科學領域成果入選

  在十大成果中,有4項進展與神經科學領域相關,它們分別是:發現了曬太陽增強學習記憶能力的分子機制;開發了讓人們看得見興奮信號的神經遞質熒光探針;找到了讓腦膠質瘤“惡魔化”的基因係列;而克隆猴的誕生,為未來神經科學對于特定疾病的研究提供了最接近人類的動物模型。

  “神經科學領域是目前生命科學中問題最多的地方,産生多個優秀的成果並不為怪。”復旦大學醫學神經生物學國家重點實驗室研究員黃志力認為,目前的神經科學領域研究並不像其他一些領域那樣成熟,未知的邊界還很多,可攻克的方向和有收獲的課題也可能相對集中。

  進展中充滿了奇思妙想。此前的一些設計實驗表明,人經常曬太陽會有更強的學習記憶能力,但究竟是為什麼呢?太陽究竟激活了哪段細胞通路,刺激神經係統的記憶功能呢?中國科學技術大學熊偉研究組和黃光明研究組合作,依托自主開發的單細胞質譜技術,發現了一條腦內谷氨酸生物合成的新途徑,並成功解析了該谷氨酸合成途徑在日光照射改善學習記憶中的作用機制。該研究是自上世紀70至80年代之後,再度在大腦內發現新的谷氨酸生物合成通路,對該通路的深入研究可進一步拓展人們對于腦內谷氨酸生理功能的認知。

  其中用到的單細胞質譜技術令人拍手稱奇,且是團隊自主研發。它能夠實現對單個神經元內的數千種化學小分子快速質譜檢測,並同步採集電生理信號,在單細胞層次上成功地完成了對神經元功能、代謝物組成及其代謝通路的研究。

  “隨著研究方法學的逐步改進,神經科學領域將有越來越多的突破。”黃志力認為,此前神經係統研究多年難有很大進展的原因,一方面是神經係統復雜性遠遠高于其他係統,另一方面是由于技術手段限制了人們獲取和研究的能力。隨著影像手段、探測手段和精度的提升,神經科學將慢慢揭開面紗,當然現在所掌握的仍不及滄海一粟。

  首次分類評選 工具方法創新受重視

  “這次是首次進行分類評選。我們希望引導科學家認識到:創新的工具和方法,和創新的理論同等重要。”中國科協生命科學學會聯合體輪值秘書長王曉民教授表示,中國生命科學十大進展評選已開展多年,這是首次分為知識創新類和技術創新類,十大成果中有8個是知識創新類、2個是技術創新類。

  工具和方法在科學探索中起到“架橋鋪路”的作用,為科學家在未知的揭秘中提供趁手的“探秘神器”。但由于常處于“為人做嫁衣”的幕後,且需要多學科交叉推動技術落地,在科學研究中常常“遇冷”。

  “為響應國家政策,鼓勵技術創新類項目參評,中國科協生命科學學會聯合體決定,今後開始進行分類評選,以期為科研工作者給出一個導向——鼓勵科研人員重視工具和方法的創新。”王曉民向科技日報記者介紹了分類規范:知識創新類主要為基礎研究項目,要求在探索生命科學現象方面有重要發現、在科學理論或學説上有突破性創見或在研究方法上有原始性創新;技術創新類相目在涉及生命科學領域的技術思路、原理和方法方面有創新,技術上有實質特色性和顯著先進性,或已形成具有自主知識産權的創新性技術、工藝、材料、産品和生物品種等。

  此次入選的2個技術創新類成果分別為“克隆猴”和“新型可遺傳編碼神經遞質熒光探針的開發”。前者能夠使研究者獲得想要的基因型模型動物,不僅可以“快速復制”還可“自行設計”。這樣的“神器”是腦認知科學、腦疾病機理等研究快速發展中不可或缺的。

  後者將水母中的熒光基因和人源G蛋白偶聯受體(GPCR)基因聯合在一起,將活的神經活動“可視化”。借助探針,傳遞興奮及開心等情緒就能“看得見”,這將大大便利神經科學研究。主要完成人、北京大學生命科學學院研究員李毓龍向科技日報記者表示:“基礎研究進展離不開研究工具的發展,希望我們發展的熒光探針能助力大腦功能的研究及神經係統疾病機制的解析。”

  事實上,知識創新與技術創新也並非涇渭分明,二者多是“你中有我我中有你”,例如,此次十大進展中的“皰疹病毒的組裝和致病機理”,就在“大尺度顆粒”的重構方法中實現突破。結構生物學家清華大學生命科學學院楊茂君教授表示:單顆粒冷凍電鏡計算在2013年取得重大突破之後,計算方法上還存在很大欠缺,這一研究中的“大尺度顆粒”的重構算法為後來者提供了思路和方法。他認為,“科學研究的新技術、新方法、新思路是生命科學研究的重要基石,評選方法的創新能夠鼓勵科研人員靜下心來開發新技術、新方法。”

  深入生命本質 “三劍客”上演續集

  人類基因組計劃實施初期,人們相信解碼了DNA這本天書,一些生命現象的疑問就有了答案。若幹年過去了,DNA的戰場猶在,RNA的隱秘戰場卻逐步浮出水面,而水下更是深不可測。

  十大進展中的天然免疫應答與炎性反應的新型調控機制中,南開大學校長曹雪濤院士研究團隊正是首次證明了長鏈RNA在不編碼蛋白時也是有功能的,並能對生命活動實施調控。這項研究填補了學界此前的認知黑洞,刷新了RNA在生命中扮演的角色,一直被視為無用的非編碼長鏈RNA竟起著決定性作用。

  如果將DNA、RNA、蛋白質視為生命大分子物質的“三劍客”,那麼在開篇不久的“續集”中,DNA不再是唯一主角,RNA很可能從“跑龍套”直接晉級為“幕後主政”,蛋白質也絲毫沒有“減少戲份”。

  一個發育生物學家幾十年來一直在尋找的組織中心關鍵決定因子——Huluwa(葫蘆娃)蛋白被清華大學孟安明院士研究組和陶慶華研究組合作發現,Huluwa(葫蘆娃)的缺失將導致胚胎不能形成組織中心和體軸、不能形成頭部組織,其異位表達可誘導形成額外的體軸。

  當然,DNA層面的研究也熱度不減,且逐漸開啟非人靈長類動物的研究序幕。中國科學院的科學家們跨單位合作實現“長壽基因”SIRT6在非人靈長類動物中的全身敲除,獲得了世界上首例長壽基因敲除的食蟹猴模型,進而揭示SIRT6基因在調節靈長類胚胎發育方面的全新作用。該研究首次闡釋了靈長類和嚙齒類動物在衰老和壽命調節通路方面的差異,為開展人類發育和衰老的機制研究以及相關疾病的治療奠定了重要基礎。

  “這十項重大成果將讓世界更好地了解中國生命科學的現狀和突飛猛進發展的勢頭。2018年我國生命科學領域的研究取得了由量變到質變的突破,僅僅在CNS(《細胞》《自然》《科學》雜志簡稱)頂級雜志上就發表了一百多篇論文,很多工作在激烈的國際競爭中脫穎而出。”楊茂君説。(記者 張佳星)

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