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裸眼看红外线?鼻咽癌新疗法?这些生命科学进展千万别错过!

2020年01月14日 22:16   来源:经济日报-365bet体育在线-【官网授权】:经济网   

  曾几何时,一则“基因编辑婴儿”的新闻引起了全球范围内的关注,同时引发了法律和伦理方面的争议。

  未来的生物技术将把世界引向何方?此时此刻,我们比以往任何时候都更需要了解生命科学。

  近日,由365bet体育在线-【官网授权】:科协生命科学学会联合体评选出的2019年度“365bet体育在线-【官网授权】:生命科学十大进展”发布,这些研究进展也许在不远的将来都将真实的作用在我们每一个人身上。快跟小编一起涨姿势吧!(排名不分先后)

  01.破解硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜

  *人工模拟光合作用将照进现实*

  光合作用为地球上几乎所有生物的生存提供了能源和氧气。硅藻是一种重要的水生光合生物,贡献了地球每年20%的原初生产力,在全球生态变化和碳循环中起重要作用, 这与硅藻光合膜系统和捕光蛋白的结构与功能密切相关。

  中科院植物研究所沈建仁、匡廷云研究团队与清华大学隋森芳研究团队合作,率先破解了硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜,阐明了硅藻高效捕获蓝绿光、高效传递和转化光能以及光保护的机理,为人工模拟光合作用、指导设计新型高光效作物提供了新思路和新策略。

  研究成果得到国内外专家的高度评价,《科学》杂志(Science)专题评论这两项工作对于理解光合生物捕光系统的结构和功能具有里程碑意义。

  02.反刍动物基因组进化及其对人类健康的启示

  *能不能好好睡觉,就靠这些牛和羊了!*

  包括牛、羊在内的反刍动物是环境适应能力最强的陆生大型哺乳动物之一,其独特的进化特征对人类健康和现代食品安全有着重要启示意义。

  西北工业大学王文研究团队联合国内外多家单位,阐明了长期有争议的反刍动物进化历史,解析了反刍动物独特性状的遗传基础;探究了鹿角快速再生和鹿抗癌能力的遗传基础;揭示了驯鹿昼夜节律丧失、高效维生素D和钙代谢等的分子机制。该研究探索开拓了研究重大生命现象的新途径,阐明了反刍动物进化和极端环境适应的机制,对器官再生、抗肿瘤、睡眠障碍、节律紊乱和骨质疏松等健康医学的研究具有重要启示意义。

  03.实现哺乳动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力

  *红外线是什么颜色?未来靠裸眼也能看*

  人和动物的感知觉能力受到生命体自身物理化学条件限制,拓展感知的极限一直是人类追求探索的目标。哺乳动物感知光的波谱范围在390-760 nm,一旦波长大于760nm的近红外光是无法被哺乳动物感知,比如人类自己,同时色盲也是感光光谱缺陷导致的疾病。

  尽管我们想到各种办法去感知红外光,但除了带上笨重的夜视仪,目前还想不到有什么好方法能够实现裸眼感知。

  不过,365bet体育在线-【官网授权】:科学技术大学薛天研究组与美国马塞诸塞州州立大学韩钢研究组合作,结合视觉神经生物医学与创新纳米技术,利用可吸收红外光并转化为可见光的上转换纳米材料,导入动物视网膜中使其靶向锚定在感光细胞上,首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。该研究在加密、安全、人机交互以及视觉疾病(如色盲等)治疗和眼科药物递送等方面具有应用潜力。

  04.单碱基基因编辑造成大量脱靶效应及其优化解决方法

  CRISPR/Cas9及其衍生工具单碱基编辑器已广泛应用于生命科学和医学研究。然而,基因编辑造成的脱靶风险阻碍着该类技术应用于临床。

  研究组建立了新一代基因编辑工具脱靶检测技术—GOTI,并使用该技术发现之前普遍认为安全的单碱基基因编辑技术存在严重的、无法预测的DNA脱靶问题。该技术通过对单碱基编辑工具进行改造,筛选到既保留高效的单碱基编辑活性又不会造成额外脱靶的新一代高保真单碱基编辑工具,为单碱基编辑应用于临床治疗提供了重要的基础。

  05.提高中晚期鼻咽癌疗效的新方案

  365bet体育在线-【官网授权】:是鼻咽癌的高发区,年新发病例占全球一半,其中南方地区,特别是华东地区尤为高发,且治疗效果差,多以40岁左右的中青年为主,五年生存率较低。亟需研究出新的治疗方案以提高患者的生存率。

  中山大学肿瘤防治中心马骏研究团队开展的“吉西他滨+顺铂”新方案前沿技术研究,在放疗前患者体质较好、能顺利完成化疗的最佳时机进行治疗,建立了“吉西他滨+顺铂”两药联合化疗的新策略。目前,马骏教授牵头全国12家分中心,通过一项前瞻性临床试验发现,该疗法可将复发风险降低49%,3年无瘤生存率提高8.8%(76.5%提高到85.3%),且未增加毒性。该方案经济简单,病人普遍用得起,由此建立鼻咽癌高效低毒的用药新体系,形成国际领先的前沿技术新标准。

  06.揭示抗结核新药的靶点和作用机制及潜在新药的发现

  结核病是由结核分枝杆菌感染而引发的一种致命性疾病,在传染性疾病中堪称“头号杀手”,全球每年都有约150万人因它丧命。因此针对结核杆菌的新药靶点研究和新药研发迫在眉睫。膜蛋白MmpL3在分枝杆菌细胞壁合成过程起关键作用,是一个抗结核新药研发的重要靶点。

  在中科院院士饶子和的领导下,上海科技大学研究团队的张兵、杨海涛以及李俊等历经六年时间,率先在国际上解析了药靶MmpL3和“药靶-药物”复合物的高分辨率晶体结构,揭示了MmpL3的工作机理以及新药SQ109杀死细菌的全新分子机制。该研究为新型抗生素的研发、解决全球日趋严重的细菌耐药问题开辟了一条全新途径,也为365bet体育在线-【官网授权】:研发具有自主知识产权的抗结核新药奠定了重要的基础。研究设计的抗结核先导药物已申请PCT专利。

  07.LincGET不对称表达引发小鼠2-细胞期胚胎细胞的命运选择

  *这一次,让我们好好思考下生命的起源吧……*

  在受精卵向拥有超过200种细胞类型的哺乳动物个体的发育过程中,第一次细胞命运的选择发生在什么时期?这一选择是如何发生的?这是生命科学研究一个非常基本的问题。

  365bet体育在线-【官网授权】:科学院动物研究所周琪研究组和李伟研究组合作,首次将第一次细胞命运分化的选择推到了2-细胞胚胎时期,为探索早期胚胎的全能性调控以及第一次细胞命运分化机理奠定重要基础。同时,该研究也为研究早期胚胎中内源逆转录病毒序列和长非编码RNA的功能提供了新的思路。

  08.小鼠早期胚胎全胚层时空转录组及三胚层细胞谱系建立的分子图谱

  胚胎发育起始于早期胚胎的外、中、内三个胚层,但这三个胚层的来源及其分子调控机制一直不清楚。

  研究组通过构建小鼠早期胚胎的高分辨率时空转录组图谱,揭示了三胚层分化的细胞谱系和多能性在时间和空间上的动态变化及其调控网络;建立了早期胚胎三胚层细胞谱系分化的新理论。这项工作是对经典发育生物学层级谱系理论的重大修正和补充,将极大推动早期胚胎发育和干细胞再生医学相关领域的发展。

  “假如我们想在人体外‘制造’肝脏、胰腺、肺等器官,要有足够的细胞,而细胞的来源正是这些胚层,当摸清了胚层的分化路径时,将来就可以在体外培养出所需要的胚胎。”中科院生物化学与细胞生物学研究所研究员景乃禾说。

  09.植物抗病小体的结构与功能研究

  *抗击病虫害,植物有一手*

  作物病虫害是365bet体育在线-【官网授权】:和全球农业生产的重大威胁。自从上世纪90年代植物抗病基因首次被分离鉴定以来,抗病基因如何使得植物抗病这一重大问题一直未能得到解答。“只有明白这其中的作用机制,才能帮助植物实现免疫反应。”清华大学生命科学学院教授柴继杰说。

  为此,清华大学柴继杰、王宏伟研究团队与中科院遗传与发育生物学研究所周俭民研究团队开展密切合作,阐明了抗病蛋白在发现病原细菌信号后,如何从静息状态迅速转变为激活状态的机制;在国际上率先发现植物抗病小体这一蛋白质机器,首次揭示了抗病蛋白作为一个分子开关,在细胞膜上控制植物防卫系统的机制。研究成果获得了国内外专家的高度评价,认为是植物免疫领域的里程碑事件,为设计广谱、持久的新型抗病蛋白,发展绿色农业奠定了关键理论基础。

  10.利用单细胞多组学技术解析人类胚胎着床过程

  北京大学汤富酬研究组与北京大学第三医院乔杰研究组合作,首次利用高精度单细胞转录组和DNA甲基化组图谱重构了人类胚胎着床过程,系统揭示了这一重要发育过程的核心生物学特征和关键调控机制。

  “人类是由一个单细胞进化而来。人类胚胎着床过程到底为胚胎发育造成了什么样的影响?我们通过对这样重要的生物过程进行研究,以期在发育过程中遇到的不同病症,找到相应的治疗方法。”汤富酬说(经济日报-365bet体育在线-【官网授权】:经济网记者 郭静原)

(责任编辑:冯虎)

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