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Author:admin / Posted in:2019年03月12日 / Category:国外 / Views:17 / Comments:0

北京,2月27日(记者孙子发)中国科学技术部基础研究管理中心于27日在北京宣布2018年中国科学进步十大。他们是:成功克隆基于体细胞的猕猴核转移技术,创造了第一个人工单染色体真核细胞,揭示了氯胺酮的抑郁和快速抗抑郁作用机制,开发了一种用于肿瘤治疗的智能DNA纳米机器人,测量迄今为止最高精度的引力常数G值,并直接测量第一次检测电子世界。 1 TeV射线能谱的变化,揭示了水合离子的原子结构和幻数效应,创造了纳米和毫米级成像技术,可以检测细胞内结构相互作用,调节植物生长 - 代谢平衡,实现农业可持续发展,黄土高原的人类生活史被推进到了212万年前。

“中国科学十大进步”评选活动由科技部基础研究管理中心牵头,成功举办了14届。 2018年中国科学十大进步选拔过程分为三个部分:推荐,初选和最终选择。 《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》5个编辑部推荐353项科研进展,推荐科学进展必须从2017年12月1日至2018年11月30日正式公布研究成果。

2018年12月,科技部基础研究管理中心组织召开了中国科学十大进步初级会议,分为数学和天文科学,化学与材料科学,地球与环境科学,生命与医学等。推荐科学进步的学科分布。科学和其他四个小组邀请专家从推荐的科学进展中选出30个项目进入最终选举。 在最终选举中,采用了在线投票方式,包括中国科学院,中国工程院,973计划咨询小组和咨询小组,国家973计划首席科学家等2600多位专家学者邀请了重点实验室主任和一些国家重点研发项目负责人。 30项候选科学进展的在线投票,选票数量排名前十的科学进展被选为“2018年中国科学十大进步”——

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第1张

1. 基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴

非人类灵长类动物是最接近人类的动物。 体细胞克隆技术被认为是构建非人灵长类动物转基因动物模型的最佳方法,因为短期生产具有一致遗传背景且无嵌合体的动物模型。 自1997年克隆羊“多莉”报告以来,尽管许多实验室已经尝试过体细胞克隆猴研究,但它们并没有成功。 中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越中心孙强和刘震的研究团队经过五年的研究,成功获得了两只健康且存活的体细胞克隆猴。 他们发现,组蛋白H3K9me3去甲基化酶Kdm4d和TSA联合应用可以显着提高克隆胚胎的体外胚泡发育率和移植后受者的妊娠率。 在此基础上,他们使用胎儿成纤维细胞作为供体细胞进行核移植,并将克隆胚胎移植到替代受体,成功获得两只健康存活的克隆猴;并且使用积云颗粒细胞作为供体细胞核在核移植实验中,虽然也获得了两个足月个体,但这两只猴子很快就死了。 遗传分析证实,在上述两种情况下产生的克隆猴的核DNA来源于供体细胞,线粒体DNA来源于卵母细胞供体猴。 体细胞克隆猴的成功是该领域的突破。该技术将为非人灵长类动物基因编辑操作提供更方便,更精确的技术手段,使非人灵长类动物可以广泛使用。反过来,动物模型促进灵长类动物生殖发育,生物医学科学,脑认知科学和脑疾病机制的快速发展。 德国科学院院士Nikos K. Logothetis评论了“克隆猴子:基础和生物医学研究的重要里程碑”这一主题。这项工作证明了使用体细胞核克隆来克隆猕猴,打破技术障碍和创造的可行性使用非人类灵长类动物作为实验模型的新时代是生物医学研究领域真正令人兴奋的里程碑。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第2张

2. 创建出首例人造单染色体真核细胞

真核细胞通常含有多个染色体,例如46个人,40只小鼠,8个果蝇和24个水稻。 这些天然进化的真核生物的染色体数量是否可以人为改变,是否可以人工创造具有正常功能的单染色体真核生物是生命科学领域的前沿科学问题。 植物与植物科学研究所卓越创新/中国科学院植物生理生态研究所,隋忠军,薛晓莉研究组,赵国平研究组,生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究组,武汉弗雷泽基因信息有限公司含有16条染色体的真核酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一种研究材料。它采用合成生物学的“工程”方法和高效的使能技术。这是世界上第一次人为地创造一种自然界中不存在的简单生活。——只包含一条染色体。真核细胞。 研究表明,通过人为干预可以将自然复杂的生命系统简化为简单,甚至人为地创造自然界中不存在的新生命。 Nature,The Scientist和其他人评论说,这可能是迄今为止最大的基因组重塑,这些基因工程酵母菌株是研究染色体生物学重要概念的有力资源,包括染色体复制,重组和分离。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第3张

3. 揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制

抑郁症严重损害了患者的身心健康,是现代社会自杀的重要原因,给社会和家庭带来了巨大的损失。 然而,传统的抗抑郁药起效缓慢(6-8周),仅在约20%的患者中起作用,这表明目前对抑郁症机制的理解尚未触及其核心。 近年来,临床上已发现麻醉剂氯胺酮在低剂量下具有快速(在1小时内)和高效率(在70%难治性患者中有效)抗抑郁作用,并且被认为是最好的。近半个世纪的精神疾病领域。重要发现。 然而,氯胺酮上瘾并且具有大的副作用并且不能长时间使用。 因此,了解氯胺酮快速抗抑郁药的作用机制已成为抑郁症研究领域的“圣杯”,因为它将提出抑郁症的核心脑机制,为快速,高效,无毒的发展提供科学依据。抗抑郁药。2018年,胡海燕浙江大学医学院的研究小组在这一领域取得了突破:在抑郁症神经回路的研究中,研究小组在大脑的反奖励中心——的侧核中发现了神经元。活动是抑郁症的根源。 该区域的神经元通过其特殊的高频密集“集束放电”抑制大脑中“奖励中心”的活动。 通过光遗传学技术,他们直接证明了细胞核中的簇排出是诱发动物绝望和失去行为表现的充分条件。 针对抑郁症的分子机制,研究小组发现这种类似簇的放电是由NMDAR型谷氨酸受体介导的。作为NMDAR的阻断剂,氯胺酮的药理机制是通过抑制核神经元。集束放电高速且有效地释放其对下游“奖励中心”的抑制,从而实现在非常短的时间内改善情绪的效果。 与此同时,研究团队对产生集群放电的细胞和分子机制进行了更深入的解释。 通过高通量定量蛋白质分析技术,他们发现抑郁症的形成伴随着神经胶质细胞中钾通道Kir4.1的过度表达。 Kir4.1通道中抑郁症的调节根植于细胞核中神经胶质细胞密集包裹神经元的组织学基础。 在神经元 - 神经胶质相互作用的狭窄界面中,Kir4.1在神经胶质细胞上的过表达引发神经元细胞外钾浓度的降低,其诱导神经元细胞T-VSCC钙的超极化。通道活化最终导致NMDAR介导的簇排放。 上述研究系统地解释了抑郁症这一主要疾病的机制,它颠覆了流行的“单胺假说”对抑郁症的核心机制,并为开发氯胺酮替代品和避免成瘾提供了副作用。一个新的科学基础。 同时,该研究所鉴定的NMDAR,Kir4.1钾通道,T-VSCC钙通道可作为快速抗抑郁药物的分子靶点,为开发更多更好的抗抑郁药物提供了新的更好的方法,干预技术。这个想法在对抗抑郁症的最终斗争中具有重要意义。“科学与科学”杂志等期刊报道了这项工作,称“这是一个惊人的发现”。

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4. 研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人

使用纳米医学机器人来??实现对主要人类疾病的准确诊断和治疗是科学家追求的一个伟大梦想。 国家纳米科学中心聂光军,丁宝泉,赵玉良研究组和亚利桑那州立大学兖州研究小组等,在体内运输药物的纳米机器人研究方面取得了突破,实现了体内纳米机器人(小鼠和猪)血管内稳定工作和有效完成固定药物输送功能。 研究人员建立了一个基于DNA纳米技术的自动化DNA机器人,装载了凝血蛋白酶——凝血酶。 纳米机器人通过特定的DNA适体功能化,可以与肿瘤相关内皮细胞上特异性表达的核仁结合,精确靶向肿瘤血管内皮细胞;开放式DNA纳米机器人在肿瘤部位释放凝血酶,激活其凝血功能,诱导肿瘤血管栓塞和肿瘤组织坏死。 这种创新方法的治疗效果已经在多种肿瘤中得到验证,包括乳腺癌,黑素瘤,卵巢癌和原发性肺癌。 用小鼠和巴马小型猪进行的实验表明,这种纳米机器人具有良好的安全性和免疫惯性。 上述研究表明,DNA纳米机器人是未来精确人体药物设计的新模式,为恶性肿瘤等疾病的治疗提供了一种新的智能策略。 自然评论癌症,自然生物技术和其他评论认为,这项工作是一个里程碑;美国的美国杂志和同性繁殖,液体活检,人工智能,以及2018年世界四大技术进步的选择。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第5张

5. 测得迄今最高精度的引力常数G值

牛顿的万有引力常数G是人类认知的第一个基本物理常数,它在物理学乃至整个自然科学中起着非常重要的作用。两个世纪以来,实验物理学家为精确测量重力常数的g值做了巨大而艰苦的努力,但它们的测量精度仍然是所有物理常数中最低的。 根据牛顿万有引力定律,G应该是一个固定常数,它不会根据测量位置和测量方法而改变。 但是,不同国家不同研究组测量的当前G值不匹配。 为了深入研究这个问题,华中科技大学重力中心研究小组罗军,杨善清,邵成刚在2009年开始采用两种独立的方法.——扭转平衡循环法和扭转平衡角加速度反馈方法用于测量G.值。 经过多年的努力,这两种方法在2018年都达到了最高的国际G值测量精度,更重要的是,两种结果在3倍的标准偏差内是一致的。 “自然杂志”评论了“引力常数的测量精度”,并得出结论,这项工作是通过两种独立方法测量的引力常数最小不确定性的结果,以揭示引力常数测量的差异。提供一个非常好的机会,但也提供了进一步衡量引力常数的真实价值的机会;并将此项工作评估为“精密测量方面卓越的典范”。

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6. 首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折

高能宇宙射线中的负电子和正电子在行进过程中会迅速失去能量,因此它们的测量数据可用作高能物理过程的探测器,甚至用于暗物质粒子的猝灭或衰变。 通过间接检测基于地面的Cherenkov伽马射线望远镜阵列获得的电子宇宙射线能谱具有接近1 TeV(1 TeV=1000 GeV=1万亿电子伏特)的拐点,但其系统误差很大。 中国第一颗天文卫星Wumbo(DAMPE)的能量测量范围明显高于国外太空探测设备(如AMS-02,Fermi-LAT),扩大了人类对太空空间观测的窗口。 基于悟空前530天的在轨测量数据,DAMPE团队准确测量了25GeV-4.6TeV能量范围的电子宇宙射线谱,具有前所未有的高能量分辨率和低背景。悟空获得的能谱可以很好地拟合分段幂律模型而不是单个幂律模型,清楚地表明在0.9 TeV附近存在拐点,证实了地面间接测量的结果。 这种变形反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力,其精确的下降行为在确定某些电子宇宙射线是否来自暗物质方面起着关键作用。 此外,悟空获得的能谱显示1.4 TeV附近的异常流动迹象,需要进一步的数据来确认是否存在精细结构。 瑞典皇家科学院院士兼诺贝尔物理学奖秘书Lars Bergstrom教授证实,这是对这一转折点的第一次直接衡量。 美国约翰霍普金斯大学的Marc Kamionkowski教授评论说,这是今年最激动人心的科学进步之一。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第7张

7. 揭示水合离子的原子结构和幻数效应

离子和水分子的组合形成水合离子是自然界中最常见和最重要的现象之一,并且在许多物理,化学和生物过程中起重要作用。 早在19世纪末,人们就意识到离子水合作用的存在并开始进行系统研究。 一个多世纪以来,水合离子的微观结构和动力学一直是学术争论的焦点,目前还没有结论。 原因是缺乏原子尺度的实验表征方法和准确可靠的计算模拟方法。 北京大学物理学院量子材料科学中心研究团队,江英,王恩格,徐丽梅,化学与分子工程学院高一勤研究组开发了一种新的扫描探针技术。高阶静电力,刷新扫描探针显微镜。空间分辨率的世界纪录使氢原子的直接成像和定位成为可能。世界上第一次获得了各个钠离子水合物的原子级分辨率图像,并且已经发现特定数量的水分子可以增加水合离子的迁移率。一个数量级,这是一种新的动态幻像效果。 结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟,他们发现这种神奇的数字效应来源于离子水合物与表面晶格之间的对称匹配程度,并且仍然存在于室温下并具有一定的普遍性。 。这项工作首次澄清了界面处离子水合物的原子结构,并建立了离子水合物微观结构和传输性质之间的直接关联,颠覆了对受限系统中离子传输的传统理解。 这对许多应用具有重要的潜在影响,例如离子电池,腐蚀保护,电化学反应,海水淡化和生物通道。 Nature Reviews Chemistry的主编David Schilter评论说,这项研究产生了“完美的水合离子结构和动力学信息”。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第8张

8. 创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术

在真核细胞内,细胞器和细胞骨架经历高度动态和有组织的相互作用以协调复杂的细胞功能。 观察这些相互作用需要非侵入性,长期,高时间和空间分辨率,细胞内环境的低背景噪声成像。 为了在正常情况下实现这些目标,中国科学院生物物理研究所李东研究小组和美国霍华德休斯医学研究所的Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig发现了放牧发生率。结构光照明显微镜(GI-SIM)技术,以97纳米分辨率和266帧/秒的速度连续成像细胞基底膜附近的数千个动态事件。 利用多色GI-SIM技术,研究人员揭示了细胞器,细胞器和细胞器 - 细胞骨架之间的各种新的相互作用,加深了对这些结构的复杂行为的理解。 准确测量微管生长和收缩事件有助于区分不同的微管动态不稳定模式。 分析内质网(ER)与其他细胞器或微管之间的相互作用揭示了内质网重塑的新机制,例如移动细胞器上的内质网。 此外,研究发现内质网 - 线粒体接触点促进线粒体分裂和融合。 中国科学院和美国杜克大学的王晓凡教授评论说,这项工作开发了一项新技术,可视化活细胞中细胞器和细胞骨架的动态相互作用和运动,将细胞生物学带入新时代有助于更好地了解活细胞条件下的分子事件,并从机制中提供关键生物过程的窗口,这可能对整个生命科学学科产生重大影响。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第9张

9. 调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展

通过增加施用的无机氮肥来提高作物产量可以确保全球粮食安全,但也会加剧对生态环境的破坏。因此,提高作物氮利用效率很重要。 这需要更深入地了解协同调节机制,例如植物生长和发育,氮吸收和利用以及光合碳固定。 中国科学院遗传与发育生物学研究所研究组和合作者傅向东的研究表明,水稻生长调节剂GRF4和生长抑制剂DELLA之间的反向平衡调节赋予植物生长和碳氮代谢之间的稳定性。国家调整。 GRF4促进和整合植物氮代谢,光合作用和生长,而DELLA抑制这些过程。 DELLA蛋白的高水平积累是“绿色革命”品种的典型特征,导致半矮化农艺性状,但氮利用效率降低。 通过将GRF4-DELLA平衡倾向于GRF4丰度的增加,可以提高“绿色革命”品种的氮利用效率,并在保持半矮化性状的同时提高谷物产量。 因此,植物生长和代谢的协调调控是未来可持续农业和粮食安全的新的育种策略。 “自然杂志”发表了一篇评论文章,称育种战略宣称“一场新的绿色革命即将到来”。

2018年中国科学十大进展揭晓克隆猴的选择(组图) 国外 第10张

10. 将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年

人类的起源和演变是一个重要的世界前沿科学问题。非洲以外最受认可的古老石头地点是格鲁吉亚的Demanisi遗址,其历史可追溯至185万年。 由中国科学院广州地球化学研究所的朱兆宇带领的为期13年的研究,黄伟文和埃克塞特大学的罗宾丹尼尔在陕西省蓝田县建立了一个新的旧石器时代遗址。——在陈网站上。 研究人员采用多学科交叉技术方法,如黄土 - 古地层,沉积学,矿物学,地球化学,古生物学,岩石磁学和高分辨率古地磁测年法来测试数千个样本并建立新样本。黄土 - 古生代年代地层序列,以及早更新世17层黄土或古土壤层中的96块旧石器时代墓葬,包括石芯,石块,刮刀,钻头,磨刀器,石锤等,其年龄为大约126万年到212万年。随着团队早期重新建立蓝田公王岭直立人,从最初的115万年固定日期到163万年,在2.12百万年前陈氏遗址发现最古老的石器,推动了蓝田古人类活动时代的到来。 。大约有一百万年的历史,这个年龄比Demanisi遗址大27万年,使尚陈成为非洲以外最古老的古代遗骸之一。 这将促使科学家重新审视诸如早期人类起源,迁移,扩散和路径等重大问题。 此外,发现世界上包含20多层旧石器时代文化层的连续黄土 - 古土壤剖面将为中国黄土研究开辟一个新的研究方向,该研究已处于世界领先地位,并将为古老的人类生存环境和石头文化技术。演变提供了计时码表和环境标记。 澳大利亚国立大学的Andrew P. Roberts教授评论说,这项轰动性的工作确定了非洲以外最古老的人类相关遗址的年龄和气候环境,这对我们对人类进化的理解产生了巨大影响。它是中国科学的一项重大成就,也是2018年全球科学的一大亮点。 (完)