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  • 2018年度“中国生命科学十大进展”公布

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-11-18

    作者:田辉资料来源:科学网发布日期:2019/1/2 11:5336047

    Select商品名:萧中

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    2018“中国生命科学十大进展”发布

    为了促进生命科学研究和技术创新,充分展示和宣传中国生命科学领域的重大科技成果,中国科学技术协会生命科学协会组织了22个会员协会进行推荐。经过生命科学、生物技术和临床医学领域同行专家的评选和评审,2018年“中国生命科学十大进步”评选结果现已公布于众(排名不分先后)。

    中国科学技术协会生命科学协会

    自然免疫反应和炎症反应新调节机制

    人体自然免疫反应是一个“阴阳平衡”的动态过程。什么样的分子激活自然免疫反应并及时终止免疫炎症反应是免疫学研究前沿的热点话题。

    北京协和医科大学基础医学研究所、中国医学科学院、海军军医大学医学免疫学国家重点实验室和南开大学曹雪涛院士的研究团队发现了几种调节免疫启动和炎症消退的新分子,并揭示了它们的相关作用机制。他们发现核糖核酸lnc-Lsm3b是一种新型长链非编码核糖核酸,通过负反馈平衡及时终止病毒诱导干扰素产生的信号途径,以避免炎症损伤。干扰素产生后,作用于相应的受体。干扰素受体干扰素γR2通过膜易位在细胞膜上形成功能性干扰素受体,从而有效介导干扰素效应。然而,核分子RNF2通过STAT1泛素化修饰适当防止抗病毒免疫反应过度。此外,脱氧核糖核酸甲基化氧化酶TET2通过调节Socs3基因的去甲基化修饰激活造血因子信号通路,促进骨髓免疫细胞的增殖和体内病原体清除。这些研究为预防和治疗病毒感染和炎症性疾病提供了新的思路和新的靶点。

    上述成就发表在杂志上,如《细胞》 (Cell,2018,173: 634-648,173: 906-919,175: 1336-1351),《自然》 (Nature,2018,554: 123-127)和《自然-免疫学》 (Nature免疫学,2018,19: 41-52)。

    参与自然免疫反应和炎症的新分子及其调节机制示意图

    第一个国际人工单染色体真核细胞

    真核细胞一般含有多条染色体,例如,人46条,小鼠40条,果蝇8条,水稻24条等。

    分子植物科学卓越中心/中国科学院植物生理生态研究所覃重军研究团队使用自然界中含有16条染色体的真核酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为研究材料,并使用合成生物学的“工程”方法和高效使能技术,在世界上首次人工创造自然界中不存在的简化生命只含有一条染色体的真核细胞。研究表明,自然复杂的生命系统可以通过人工干预得到简化,甚至可以人工创造自然界中不存在的全新生命。继上个世纪人工合成牛胰岛素和tRNA后,中国学者再次运用合成科学策略回答生命科学的主要基本问题,为人类研究生命本质开辟了新的方向。

    这项成就发表在《自然》杂志上(《自然》,2018,560: 331-335)。

    人工单染色体酵母具有与天然酵母细胞相似的正常功能

    构建世界上第一只体细胞克隆猴

    非人灵长类动物是一种与人类遗传关系最密切的实验动物。由于具有一致遗传背景且无嵌合现象的动物模型可以在短时间内大量生产,体细胞克隆技术被认为是构建非人灵长类转基因动物模型的最佳方法。

    自从1997年多利羊被报道以来,许多实验室试图用体细胞克隆猴子,但是没有成功。中国科学院神经科学研究所/卓越脑科学与智能技术中心的孙强和刘真研究团队经过五年的研究,成功获得两只健康、有活力的体细胞克隆猴,从而从零开始在这一领域取得重大突破。该技术将为非人灵长类动物的基因编辑操作提供更加方便、准确的技术手段,使非人灵长类动物成为可以广泛应用的动物模型,从而促进灵长类动物生殖发育、生物医学、脑认知科学、脑部疾病机制等研究的快速发展。

    这一成果发表在《细胞》杂志(Cell,2018,172: 881 C887)

    克隆猴“中”和“花”。《细胞》杂志封面上的母因子葫芦娃(Huluwa)诱导脊椎动物胚胎体轴的形成

    各种组织和器官主要由人和动物体沿着头、尾和背腹轴发育而成。这些轴的形成取决于胚胎组织中心的功能。如何形成组织中心是发育生物学领域广泛关注的一个重大科学问题。

    清华大学孟安明院士的研究团队和陶的研究团队发现并命名了一个新的母体因子葫芦娃。葫芦花的缺失导致胚胎无法形成组织中心、体轴和头部组织,其异位表达可诱导额外体轴的形成。揭示了葫芦花蛋白募集Axin蛋白和Tankyrase末端锚定聚合酶促进Axin蛋白降解和保护β-连环蛋白的新机制。发现母体Wnt配体和受体介导的信号不影响受精后胚胎组织中心和体轴的形成。因此,葫芦娃是发育生物学家几十年来一直在寻找的组织中心的关键决定因素。

    这项成果以在线研究文章的形式发表在《《科学》》(科学,2018,362: EAAT 1045)杂志上。

    斑马鱼huluwa基因突变导致组织中心(箭头)缺失和体轴缺失。葫芦娃基因在爪蛙中的过度表达可诱导额外的体轴(红色箭头)

    中国被子植物区系进化史研究

    中国是世界上植物多样性最丰富的国家之一,有近3万种开花植物。现存物种和植物区系的起源、进化和分布一直是一个备受关注的科学问题。

    陈之端的研究团队和中国科学院植物研究所的合作者经过多年的研究和积累,重建了中国被子植物的生命树。发现约66%的属出现在中新世早期(2300万年前),这是中国被子植物多样性形成的关键时期。根据140多万种植物的分布资料,发现中国东部和西部植物区系的演化历史有很大差异。东部低海拔和茂密的森林为古属提供了避难所。西部地区海拔高,地形复杂,已成为年轻属快速分化的中心。该研究确定了中国被子植物属种两级应保护的重点领域,填补了中国当前生物多样性保护战略中的一个空白,即生物多样性不仅要保护物种丰富度,还要保护系统发育多样性。自然保护区的建设应充分考虑植物区系的演化历史,为我国生物多样性保护和保护区建设提供坚实的科学基础。

    这项成就发表在《自然》杂志上(《自然》,2018,554: 234-238)。

    中国被子植物时空分化模式

    (平均分化时间约2000万年的分界线将中国分为东方和西方。东方植物区系古老,保存了生命树的早期分枝;西方植物区系很年轻,是最近生命树晚期分枝分化的中心。)

    参与大脑学习和记忆的新谷氨酸合成途径

    谷氨酸在大脑中具有许多重要的生理功能,如参与细胞内蛋白质合成、能量代谢和兴奋性神经信号传递。因此,其生物合成途径的发现将对理解大脑的工作机制和探索相关疾病的发病机制起到非常重要的作用。

    中国科技大学熊伟研究组和黄光明研究组与自主开发的单细胞质谱技术合作,发现了大脑谷氨酸生物合成的新途径,并成功分析了这种谷氨酸生物合成途径在阳光照射下改善学习记忆的机制。这项研究从20世纪70年代到80年代又在大脑中发现了一条新的谷氨酸生物合成途径,对这条途径的深入研究进一步拓展了人们对谷氨酸在大脑中生理功能的理解。

    这项成就发表在《细胞》杂志上(Cell,2018,173: 1716-1727)。

    通过阳光照射改善学习和记忆的分子和神经回路机制

    开发一种新型荧光探针,对神经递质进行遗传编码

    如何准确检测具有数十亿神经元和数万亿突触连接的大脑中神经递质的释放一直是科学家们的难题。

    北京大学的李玉龙团队在分子水平上巧妙地融合和修饰了荧光蛋白和特定的人类神经递质受体,开发出一种新的具有高灵敏度、分子特异性、精确空间分辨率和亚秒响应速度的基因编码乙酰胆碱和多巴胺荧光探针,能够实时检测活体果蝇、斑马鱼和小鼠大脑中各种行为模式中相关神经递质的变化。此外,该团队正在积极开发更多新的神经递质和调质荧光探针。目前,去甲肾上腺素、血清素、腺苷、三磷酸腺苷和神经肽的探针开发取得了重要进展,为研究脑功能提供了重要工具。

    相关成果已发表在杂志上,如《细胞》 (Cell,2018,174: 481-496)和《自然-生物技术》 (Nature Biotechnology,2018,36: 726-737)。

    新型遗传编码神经递质荧光探针的研制和应用

    灵长类动物发育和寿命调控的关键途径揭示

    衰老是一个身体生理功能随时间逐渐退化的过程,是人类慢性病的最大危险因素。尽管基于低等模式生物的研究发现了一系列调节衰老和长寿的基因,但这些基因在灵长类动物中的作用却鲜为人知。

    中国科学院生物物理研究所刘光辉研究组与中国科学院动物研究所胡宝阳研究组和李伟研究组合作,实现了非人灵长类动物“长寿基因”SIRT6的系统敲除,获得了世界上第一个长寿基因敲除的食蟹猴模型,进一步揭示了SIRT6基因在调节灵长类动物胚胎发育中的新作用。这项研究首次解释了灵长类动物和啮齿类动物在衰老和寿命调节途径上的差异,为人类发育和衰老机制的研究以及相关疾病的治疗奠定了重要基础。

    这项成就发表在《《自然》》(自然杂志,2018,560: 661 C665)上。具有

    SIRT6基因缺失的食蟹猴的特征是出生前发育迟缓

    疱疹病毒装配和发病机制

    疱疹病毒感染可引起多种人类疾病,包括口腔和生殖器疱疹、水痘、带状疱疹,甚至多种严重的免疫系统疾病、脑炎和癌症。

    中国科学院生物物理研究所饶何姿院士研究团队首席研究员王祥喜等人共同解决关键问题,首次报道了疱疹病毒2型核衣壳的原子分辨结构,阐明了核衣壳蛋白复杂的相互作用模式和精细的结构信息,提出了疱疹病毒核衣壳的组装机制和致病机制,为有效预防疱疹病毒感染和开发新一代高效溶瘤病毒技术提供了新的策略。此外,这项工作在技术方法上取得了重大突破。“大尺度粒子”重建方法的应用进一步扩大了冷冻电镜结构分析的应用范围,从而推动了结构生物学的进步和发展。

    这项成就发表在《科学》杂志上(科学,2018,360:eaao7283)。

    疱疹病毒核衣壳颗粒整体结构信息

    多维基因组大数据指导下继发性胶质母细胞瘤的精确治疗

    胶质瘤是成人颅内最常见的高致残率和死亡率恶性肿瘤。继发性胶质母细胞瘤(sGBM)恶性进展的分子机制仍不清楚,目前尚无有针对性的临床治疗方案。

    首都医科大学北京神经外科研究所和首都医科大学附属北京天坛医院江涛团队致力于胶质瘤恶性进展的基础和临床转化研究。2018年,他们与香港科技大学的王继光团队和北京师范大学的范小龙团队共同建立了MET基因序列变异首次成为胶质瘤恶性进展的关键机制。首次从基因变异全景的角度提出了继发性胶质母细胞瘤克隆进化模型。我们还开发了一种高效的单靶点抑制剂PLB-1001,它通过血脑屏障和高特异性MET完成了一期临床试验,开辟了从融合基因的角度研究脑胶质瘤恶性进展机制的新领域,充分体现了“来自临床,走向临床”的研究理念和理念。

    这项成果发表在《细胞》杂志上(Cell,2018,175: 1665-1678)

    Met基因系列变异驱动胶质瘤恶性进展的关键机制和一期临床试验

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