Science:2015年十大科学突破公布
发布时间:2016-01-08 浏览次数:

    每年年底,Science杂志都会评选出十大科学突破。1217Science杂志公布了该刊评选出的2015年度十大科学进展,今年的Science十大科学突破之首是红得发紫的CRISPR基因编辑技术,这也是继2013CRISPR技术荣登Science十大科学突破榜单后的第二次上榜,也是首个后来居上的科学突破,对此Science表示“前所未有”。

之所以CRISPR技术如此受热捧,这与今年该领域取得的多项突破密切相关,这些突破包括:

CRISPR精确广泛遗传改变——今年10月,哈佛大学等处的研究人员在猪细胞中应用CRISPR编辑方法破坏了猪基因组62个位点的潜在有害DNA序列。这是有可能是迄今为止通过CRISPR实现精确、广泛遗传改变最极端的例子。它也为人们带了希望:这一技术最终可让猪器官适合于人体。

这些潜在有害DNA序列是指猪内源性逆转录病毒(PERV)PERV在培养皿中可从猪细胞移动至人类细胞,及感染移植到免疫系统薄弱小鼠体内的人类细胞。研究人员设计gRNA靶向了猪肾细胞DNA62PERV序列共有的一个基因。在一小部分细胞中,CRISPR系统除去了每一个靶基因——是迄今为止通过单次CRISPR达到的最大数量基因改变。

基因驱动”灭蚊可不可取?——所谓的基因驱动技术则是一个能够快速将特定性状扩散到群体中去的系统——这里的快速是相对于经典孟德尔遗传而言。这种技术目前主要以CRISPR为基础,具有非常广阔的前景,如根除疟疾、登革热等蚊媒疾病,恢复害虫对杀虫剂的敏感性,消灭或控制入侵物种等等。然而也有不少人担心,这样的基因修饰会“找到出路”逃出设计好的体系,为生态系统带来难以估量的危害。

为此美国国家科学院、工程院和医学院(NAS)组织了一个委员会评估这一技术,该委员会组织了4次关于基因驱动研究的科学、伦理和监管信息研讨会。

首次编辑人类胚胎DNA——中山大学的一组研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将CRISPR/Cas9酶复合物注入胚胎中,这会在特异的位点结合并拼接DNA,用于改造了导致一种潜在致命血液疾病——β-地中海贫血的基因。研究人员说,他们的研究结果表明将这种方法应用于医学用途存在一些重大的障碍。

不少科学家认为这是第一次报告将CRISPR/Cas9应用于人类植入前胚胎,就其本身而论这项研究是一个里程碑及引人警戒的故事。对于那些认为已做好准备测试这一技术来清除致病基因的医生而言,这一研究应该是向他们发出的一个严正警告……

除了这些成果,今年以来CRISPR技术实现了系统不断更新改善,可以实现更简单、更精确的基因组工程操作,Science杂志执行新闻编辑John Travis表示,“夸张点说,科学家们如果想要什么,CRISPR就能帮他们实现”。

除了CRISPR基因编辑技术以外,此次公布的年度十大科学突破还包括(生物类):

埃博拉病毒疫苗

201312月埃博拉在西非暴发并引发该病有史以来最大规模疫情时,并没有已被证实在人群中安全有效的疫 苗或药物。

今年由世界卫生组织以及多所科研院校成员组成的联合研究团队在几内亚实施了一次大规模的埃博拉病毒疫苗 临床试验,试验结果非常理想,给人们控制这一严重传染病带来了一线曙光。试验结果于731日被发表在医 学期刊《柳叶刀》的网站上。

研究人员这次实验的疫苗是通过基因工程技术,将埃博拉病毒表面的一种主要糖蛋白的基因转移到了另一种对 人体相对无害的病毒——疱疹性口腔炎病毒(VSV)中所制成的。重组后的病毒便能够激发人体的免疫反应,起到免疫的作用。本次试验的疫苗由加拿大公共卫生局授权默克(Merck)公司所生产。

肯纳威克人的争议

肯纳威克人(Kennewick Man)是什么?从一开始,所谓的肯纳威克人骨骼就受到争议,这具近乎完整的骨骼 化石于1996年出土于华盛顿州,最初被认为属于欧洲移民。随后,借助放射性碳年代测定法,人们发现这个骨骼样本可以追溯到8500年以前。而通常用于推断饮食的化学分析则表明,肯纳威克人并非来自当地,而是从北边过来的。在解剖学方面,特别是对颅骨形状的研究又把他与日本和玻里尼西亚的亚裔族群联系到了一起。

科学家也尝试过研究受损的DNA片段,但一开始并没有成功。随着DNA测序方面的技术突飞猛进,今年哥本哈根 大学的研究人员可以比较手骨中的基因物质和全世界的基因标记数据库。匹配度最高的是北方部落的印第安 人。

心理学重复性

今年一项重现100项心理学研究发现的雄心勃勃的计划刚刚结束,但实验数据有些令人担心。数据表明仅有39 项公开发表的研究可以再现。

实际情况比这一高比例的数字更加琐碎。对于61项未能再现的研究,科学家认为其中24项至少产生了与原始实验“比较类似”的结果,尽管它们并没有达到预先设定的视为成功再现的标准。

这个名为“可再现性项目:心理学”的研究项目是一批旨在通过合作,再现此前发表的研究成果的一个最大检测项目,因为此前有报告指出当前存在许多学术欺骗和错误统计分析,另一个原因是人们对经典心理学的研究 结论是否坚实也产生了许多热议。

酵母工程生产阿片类药物

今年来自美国的生物学家对酵母进行了基因工程改造,将糖转化为了阿片类止痛药。这一合成生物学的壮举将有利于生产更多的药物,或者从黑暗面来说,自产吗啡和海洛因毒品。

斯坦福大学的工程师们重新设定了面包酵母的遗传机制,这样,这些快速生长的细胞可在三到五天的时间内,把糖转换成氢可酮。其中的关键是(R- reticuline,这个分子可使植物生产出减轻疼痛的分子。

淋巴血管:隐藏在大脑最深处的秘密

对于那些自认为已经很了解人体系统的解剖生物学家来说,今年夏天的一项发现可谓是新大陆:一项意外的发现表明淋巴系统这一被认为终止于脖子的脉管网络,实际上延伸到了大脑中。

来自弗吉尼亚大学医学院的研究人员发现大脑是通过从前认为不存在的一些脉管直接与免疫系统相连。文章作者表示,“不要再问‘我们要如何研究大脑的免疫反应?’‘为什么多发性硬化症患者会受到免疫攻击?’现在我们可以从机制上解答这些问题。因为大脑像所有其他的组织一样,通过脑膜淋巴管与外周免疫系统连接。这完全改变了我们认识神经—免疫互作的方式。在此之前我们一直将其视作是无法进行研究的深奥的东西。”