1月13日，中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體公布2020年度中國生命科學(xué)十大進展。

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十大進展由生命科學(xué)、生物技術(shù)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的資深專家評選，并經(jīng)中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體主席團審核產(chǎn)生。此次共有8個知識創(chuàng)新類和2個技術(shù)創(chuàng)新類項目成果入選。

在參評成果中，新冠病毒相關(guān)成果占比最大，相關(guān)工作均發(fā)表在國際頂級期刊上，展現(xiàn)了我國生命科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家在面對全新課題時招之能戰(zhàn)的快速反應(yīng)能力，相關(guān)科學(xué)探索引領(lǐng)人類更加深了對于新冠病毒的認知。最終入選十大進展的知識創(chuàng)新類項目“首個新冠病毒蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的解析及兩個臨床候選藥物的發(fā)現(xiàn)”和技術(shù)創(chuàng)新類項目“新冠肺炎動物模型的構(gòu)建”，對防控當(dāng)前全球面臨的新冠肺炎疫情有重大意義。

本次入選項目原創(chuàng)性突出、社會意義重大。知識創(chuàng)新類項目“蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘：4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的群聚信息素”，在全球范圍內(nèi)首次揭示了蝗蟲群聚成災(zāi)的奧秘，對世界蝗災(zāi)的控制和預(yù)測以及解決糧食問題具有重要意義。技術(shù)創(chuàng)新類項目“小麥抗赤霉基因Fhb7的克隆、機理解析及育種利用”和知識創(chuàng)新類項目“進食誘導(dǎo)膽固醇合成的機制及降脂新藥靶發(fā)現(xiàn)”則聚焦國計民生和全民健康等熱點問題。

據(jù)介紹，該評選活動自2015年以來已開展6屆，此次聯(lián)合體成員學(xué)會推薦的項目較往年數(shù)量明顯增加，體現(xiàn)了“中國生命科學(xué)十大進展”評選日臻完善，社會影響力與關(guān)注度不斷擴大；獲獎項目中非院士主導(dǎo)項目所占比例較往年大，體現(xiàn)了我國生命科學(xué)研究領(lǐng)域后備力量強大。

2020年度中國生命科學(xué)十大進展

蝗蟲聚群，靠什么聯(lián)絡(luò)？

康樂院士團隊鑒定出4VA，是蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘。

蝗災(zāi)對農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟和環(huán)境構(gòu)成重大威脅。中國科學(xué)院動物研究所康樂院士團隊鑒定到一種由群居型蝗蟲特異性揮發(fā)的氣味分子4-乙烯基苯甲醚（4VA），并從化學(xué)分析、行為驗證、神經(jīng)電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除、野外驗證等多個層面證明4VA是飛蝗群聚信息素。實驗室合成的低劑量4VA能夠吸引到大量野生蝗蟲種群。

該研究不僅揭示了蝗蟲群聚成災(zāi)的奧秘，還被認為是昆蟲學(xué)和化學(xué)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的一個重大突破，對世界蝗災(zāi)的控制和預(yù)測具有重要意義。研究中提出的基于昆蟲化學(xué)感受操控的4種防治策略被認為是未來害蟲綠色防控的新方向。《自然》雜志（Nature）配發(fā)編者按和專門評述文章，F1000 Prime評價推薦系統(tǒng)給予最高推薦，世界主要媒體均報道了這一重大發(fā)現(xiàn)。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2020，584：584-588）。

飛蝗群居型與散居型蝗蝻（幼蟲）

首次解析新冠病毒的“邪惡之心”——主蛋白酶

新冠疫情對人類社會造成了巨大影響。解析新冠病毒關(guān)鍵藥物靶點的三維結(jié)構(gòu)，揭示藥靶的重要特征，開發(fā)特效藥迫在眉睫。饒子和院士團隊解析了首個新冠病毒蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)兩個臨床候選藥物。

新冠病毒的主蛋白酶在病毒生活周期中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，是一個備受矚目的藥物靶點。上海科技大學(xué)等單位組成抗新冠聯(lián)合攻關(guān)團隊，在國際上率先解析了新冠病毒關(guān)鍵藥靶主蛋白酶與抑制劑復(fù)合物的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，這也是世界上首個被解析的新冠病毒蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)；闡明了抑制劑精確靶向主蛋白酶的作用機制；發(fā)現(xiàn)依布硒和雙硫侖等老藥或臨床藥物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子，且二者已被美國FDA批準進入臨床II期試驗，用于新冠肺炎的治療。上述成果為抗新冠藥物的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2020，582：289-293）。

新冠病毒主蛋白酶（紅色）與抑制劑（黃色）的復(fù)合物結(jié)構(gòu)

揭示器官衰老的機制及調(diào)控

積極應(yīng)對人口老齡化是我國的重大戰(zhàn)略舉措，而科學(xué)研究衰老是應(yīng)對老齡化的重要基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究組及北京大學(xué)湯富酬研究組合作，系統(tǒng)解析了靈長類動物重要器官衰老的標(biāo)記物和調(diào)控靶標(biāo)；揭示了老年個體易感新冠病毒的分子機制；在系統(tǒng)生物學(xué)水平闡明熱量限制通過調(diào)節(jié)機體免疫炎癥通路延緩衰老的新機制；發(fā)現(xiàn)基于核心節(jié)律蛋白過表達的基因治療可緩解增齡性小鼠骨關(guān)節(jié)變性并促進關(guān)節(jié)軟骨再生。這些研究成果加深了人們對器官衰老機制的理解，為建立衰老及相關(guān)疾病的早期預(yù)警和科學(xué)應(yīng)對策略奠定了重要基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果發(fā)表于《細胞》（Cell，2020，180：585-600；Cell，2020，180：984-1001）和《細胞研究》（Cell Research，2020，10：1-18）等雜志。

系統(tǒng)解析靈長類動物器官衰老的標(biāo)記物和調(diào)控靶標(biāo)

構(gòu)建新冠肺炎動物模型

在新冠疫情防控中，動物模型是科研攻關(guān)五大主攻方向之一，是闡明致病機制和傳播途徑、篩選藥物和評價疫苗的基礎(chǔ)研究工作。發(fā)現(xiàn)與鑒定對新冠病毒敏感的動物、研制檢測動物體內(nèi)病毒的試劑、使動物準確模擬疾病臨床表現(xiàn)，是造模的三個關(guān)鍵難題。

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗動物研究所秦川團隊與中國疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所武桂珍、譚文杰團隊，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所王健偉團隊合作，通過比較醫(yī)學(xué)分析，培育了病毒受體高度人源化的動物，建立了模型特異的檢測技術(shù)，證實了病毒入侵受體，遵循科赫法則證實了致病病原體，揭示了新冠肺炎免疫特征和病理特征，再現(xiàn)了病毒感染、復(fù)制、宿主免疫和病理發(fā)生過程，系統(tǒng)模擬了新冠肺炎的不同臨床特征，在國際上第一個構(gòu)建了動物模型。

應(yīng)用動物模型，闡明了系列疾病機理，篩選到了系列有效藥物，完成了國家部署的80%以上疫苗評價，模型研制方法和標(biāo)準提供給世界衛(wèi)生組織（WHO），供國際研究使用。

該成果發(fā)表于《自然》（Nature，2020 Jul；583：830-833）和《動物模型與實驗醫(yī)學(xué)》雜志（Animal Model & Experimental Medicine，2020 Mar 30；3：93-97）。

不同年齡恒河猴感染新冠病毒后影像學(xué)及病理學(xué)改變

人腦發(fā)育關(guān)鍵細胞與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

腦是人類智能活動的物質(zhì)載體，研究發(fā)育過程中腦結(jié)構(gòu)功能的建立，將揭示智能形成的細胞和分子機制，同時為相關(guān)醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供理論線索與技術(shù)方案。

中國科學(xué)院生物物理研究所王曉群課題組、北京師范大學(xué)吳倩課題組和北京大學(xué)湯富酬課題組展開合作，通過高通量單細胞組學(xué)分析對人類胚胎發(fā)育關(guān)鍵期的海馬體、下丘腦、大腦皮層多亞區(qū)以及視網(wǎng)膜進行了細胞構(gòu)成圖譜及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究，對關(guān)鍵細胞類型的功能發(fā)育進行了追蹤，揭示了多個腦區(qū)發(fā)育的關(guān)鍵時間節(jié)點與基因，詳細繪制了人腦的動態(tài)發(fā)育藍圖，為相關(guān)疾病的診療提供了堅實基礎(chǔ)。

多篇研究成果相繼發(fā)表在《自然》（Nature, 2020, 577：531-536）、《自然-通訊》（Nature communications，2020，11：4063）等雜志。

人腦海馬體發(fā)育過程中的細胞構(gòu)成及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

冥想和鍛煉可增強免疫力？機制來了

在生活中，從冥想到體育鍛煉等行為可能增強免疫力。然而，大腦活動是否可以直接控制發(fā)生在脾臟等淋巴器官內(nèi)的免疫反應(yīng)，長久以來并沒有嚴格的實驗證據(jù)支持。清華大學(xué)、上海科技大學(xué)等聯(lián)合研究團隊發(fā)現(xiàn)行為調(diào)控抗體免疫的腦-脾神經(jīng)通路。

清華大學(xué)免疫學(xué)研究所祁海課題組、上海科技大學(xué)胡霽課題組以及清華大學(xué)麥戈文腦科學(xué)研究所鐘毅課題組通力合作，在小鼠模型里發(fā)現(xiàn)，脾臟如果喪失神經(jīng)支配，疫苗接種后機體就不能正常產(chǎn)生抗體。進一步實驗表明，這是因為大腦內(nèi)被稱為中央杏仁核和室旁核的區(qū)域有一類CRH神經(jīng)元與脾神經(jīng)相連。激活CRH神經(jīng)元，會增加脾神經(jīng)活動，進而可以增進疫苗接種產(chǎn)生的抗體；反之，抑制CRH神經(jīng)元會降低疫苗的效力。進而他們還設(shè)計出了一種小鼠的行為范式，可以通過激活這一新發(fā)現(xiàn)的腦-脾神經(jīng)通路來達到增強抗體產(chǎn)生的效果。這些發(fā)現(xiàn)，首次建立了大腦活動可以增進抗體產(chǎn)生的一條神經(jīng)通路，指出了將來利用鍛煉、冥想等行為增強疫苗效果、加強人體免疫力的可能。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2020，581：204-208）。

“勤動”與增強免疫的大腦神經(jīng)核團與通路

吃飯后膽固醇合成才開啟？和肝臟中的一類蛋白密切相關(guān)

膽固醇是生命活動必不可少的脂質(zhì)，但太多會引起心腦血管疾病。人在進食碳水化合物時，膽固醇主要靠自身合成獲得。合成膽固醇需要消耗很多能量，因此哺乳動物只在進食后才上調(diào)合成，饑餓時則抑制，這其中的機制長期不清楚。

武漢大學(xué)宋保亮實驗室在膽固醇領(lǐng)域取得新的突破，該團隊發(fā)現(xiàn)進食碳水化合物后，血液中升高的葡萄糖和胰島素促使肝臟中USP20蛋白被磷酸化修飾，USP20穩(wěn)定膽固醇合成途徑限速酶HMGCR，從而上調(diào)膽固醇合成。抑制USP20，降低血脂、減肥及增加胰島素敏感性。該發(fā)現(xiàn)不僅揭示了人體的營養(yǎng)感應(yīng)機制，還證明USP20可以作為新的降脂藥物研發(fā)靶點。這一研究成果及其應(yīng)用將惠及全民健康。

該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2020，588：479-484）。

進食誘導(dǎo)膽固醇合成的機制

綠色革命“加碼”！減少氮肥仍能高產(chǎn)的秘密被揭開

面向國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東研究團隊在水稻高產(chǎn)和氮高效協(xié)同調(diào)控機制領(lǐng)域獲得重要突破。研究發(fā)現(xiàn)了赤霉素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑新組分NGR5通過介導(dǎo)組蛋白甲基化修飾來調(diào)控植物響應(yīng)土壤氮素水平的變化，同時與生長阻遏因子DELLA蛋白競爭性結(jié)合赤霉素受體GID1，實現(xiàn)赤霉素調(diào)控植物生長發(fā)育。在高產(chǎn)水稻品種中增加NGR5的表達可在減少氮肥的條件下，仍可獲得高產(chǎn)。該發(fā)現(xiàn)找到了一條既能保證高產(chǎn)提高又能降低氮肥投入、減少環(huán)境污染的育種新策略，為培育“少投入、多產(chǎn)出、保護環(huán)境”的綠色高產(chǎn)高效新品種奠定了理論基礎(chǔ)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有廣闊的應(yīng)用前景，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

該成果以封面論文形式發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science 367 eaaz2046, 2020）。

NGR5協(xié)同調(diào)控水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的新機制

小麥抗赤霉基因Fhb7的克隆、機理解析及育種利用

鐮孢菌引起的小麥赤霉病被稱為小麥“癌癥”，抗源稀缺，是威脅糧食安全的重大國際性難題。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)孔令讓研究團隊歷時20年，從小麥近緣屬植物長穗偃麥草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7并闡明其功能、抗病機理和水平轉(zhuǎn)移進化機制。同時，利用遠緣雜交將Fhb7轉(zhuǎn)移到推廣小麥品種中，赤霉病抗性表現(xiàn)穩(wěn)定，且對產(chǎn)量沒有顯著負面影響。目前團隊選育的多個抗赤霉病小麥新品系已進入國家及省級區(qū)域試驗或生產(chǎn)試驗，并被納入我國小麥良種聯(lián)合攻關(guān)計劃，為解決小麥赤霉病世界性難題提供了“金鑰匙”。另外，Fhb7對鐮孢菌分泌的單端孢霉稀族毒素的廣譜解毒功能，有望應(yīng)用于其他作物抗鐮孢菌病害的遺傳改良，以及解決糧食和飼料中的霉菌毒素污染問題。

該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science，2020，368：eaba5435）。

鐮孢菌（Fusarium）侵染小麥籽粒后導(dǎo)致減產(chǎn)毀質(zhì)

抗原受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制及其在CAR-T治療中的應(yīng)用

CAR-T細胞治療已經(jīng)成功地應(yīng)用于腫瘤的臨床治療，但面臨細胞因子釋放綜合癥和細胞持續(xù)性低等挑戰(zhàn)。CAR的信號元件來自抗原受體TCR的CD3ζ鏈以及共刺激分子如CD28。目前對CAR的改造主要集中在共刺激信號元件，而忽視了抗原信號元件。

中國科學(xué)院上海生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所許琛琦研究組、北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部黃超蘭研究組和美國加州大學(xué)圣地亞哥分校惠恩夫研究組合作，通過定量質(zhì)譜和生化方法發(fā)現(xiàn)TCR的CD3ζ鏈具有特殊的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，可以同時招募抑制性分子Csk和活化性分子PI3K。將CD3ζ胞內(nèi)區(qū)加入臨床使用的CAR序列中，可使得CAR-T細胞持續(xù)性更好，抗腫瘤功能更強，并且細胞因子釋放綜合癥的風(fēng)險降低。

該成果發(fā)表于《細胞》雜志（Cell，2020，182：855-871）

嵌合性抗原受體（CAR）的信號原件改造

—THE END—

編輯?∑Gemini

來源：科技日報 文中圖片由作者提供

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總結(jié)

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