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2020年度中国生命科学十大进展公布欢乐屋

2020年度中国生命科学十大进展公布

本报北京1月13日电(记者詹媛)蝗虫为什么会聚群成灾?新冠病毒究竟长什么模样?人的器官怎么衰老?13日,中国科学技术协会生命科学学会联合体公布了2020年度“中国生命科学十大进展”评选结果,8个知识创新类和2个技术创新类项目成果入选,这些成果解答了这些生命科学的难题。据了解,本年度的获奖项目中,非院士主导项目所占比例较往年大,联合体认为这体现了我国生命科学研究领域后备力量强大。更为显著的是,本次入选项目具有原创性突出、社会意义重大的特点,其中“蝗虫聚群成灾的奥秘:4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的群聚信息素”,在全球范围内首次揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,对世界蝗灾的控制和预测,解决世界粮食问题具有重要意义。“首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现”和“新冠肺炎动物模型的构建”对解决当前全球面临的新冠肺炎疫情有重大意义。“小麦抗赤霉基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用”和“进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现”聚焦国计民生和全民健康等热点问题。中国科协生命科学学会联合体自2015年起开展“中国生命科学十大进展”评选,旨在推动生命科学研究和技术创新,充分展示我国生命科学领域的重大科技成果。目前评选活动已连续开展6年。每年公布评选结果后,会邀请入选项目专家编写和出版科普书籍,并举办报告会,向公众揭示生命科学的新奥秘,为生命科学新技术的开发、医学新突破和生物经济的发展提供新的思路,极大提高了生命科学的社会影响力。●链接:2020年度“中国生命科学十大进展”(排名不分先后)1.蝗虫聚群成灾的奥秘蝗灾对农业、经济和环境构成重大威胁。中国科学院动物研究所康乐院士团队鉴定到一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味分子4-乙烯基苯甲醚(4VA)。该研究不仅揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,还被认为是昆虫学和化学生态学领域的一个重大突破,对世界蝗灾的控制和预测具有重要意义。2.解析首个新冠病毒蛋白质三维结构,发现两个临床候选药物上海科技大学等单位组成抗新冠联合攻关团队,在国际上率先解析了新冠病毒关键药靶主蛋白酶与抑制剂复合物的高分辨率三维结构,这也是世界上首个被解析的新冠病毒蛋白质的三维空间结构,并发现了依布硒和双硫仑等老药或临床药物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子,且二者已被美国食品药品监督管理局批准进入临床II期试验,用于新冠肺炎的治疗。3.器官衰老的机制及调控科学研究衰老是应对老龄化的重要基础。中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组,中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组及北京大学汤富酬研究组合作,系统解析了灵长类动物重要器官衰老的标记物和调控靶标;揭示了老年个体易感新冠病毒的分子机制等。这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的理解,为建立衰老及相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。4.构建新冠肺炎动物模型在新冠肺炎疫情防控中,动物模型是科研攻关五大主攻方向之一。中国医学科学院医学实验动物研究所秦川团队与中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所武桂珍、谭文杰团队,中国医学科学院病原生物学研究所王健伟团队合作,通过比较医学分析,培育了病毒受体高度人源化的动物。在国际上第一个构建了动物模型。应用动物模型,阐明了系列疾病机理,筛选到了系列有效药物,完成了国家部署的80%以上疫苗评价,模型研制方法和标准提供给世界卫生组织,供国际研究使用。5.人脑的动态发育蓝图脑是人类智能活动的物质载体,研究发育过程中脑结构功能的建立,将揭示智能形成的细胞和分子机制,同时为相关医学应用提供理论线索与技术方案。中国科学院生物物理研究所王晓群课题组、北京师范大学吴倩课题组和北京大学汤富酬课题组展开合作,揭示了多个脑区发育的关键时间节点与基因,详细绘制了人脑的动态发育蓝图,为相关疾病的诊疗提供了坚实基础。6.锻炼、冥想等增强免疫力的科学依据我们的生活经验暗示,从冥想到体育锻炼等行为可能增强免疫力。然而,大脑活动是否可以直接控制发生在脾脏等淋巴器官内的免疫反应,长久以来并没有严格的实验证据支持。清华大学免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组以及清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组通力合作,在小鼠模型里发现,脾脏如果丧失神经支配,疫苗接种后机体就不能正常产生抗体。进一步实验表明,这是因为大脑内被称为中央杏仁核和室旁核的区域有一类CRH神经元与脾神经相连。他们的发现,首次建立了大脑活动可以增进抗体产生的一条神经通路,指出了将来利用锻炼、冥想等行为增强疫苗效果、加强人体免疫力的可能。7.发现胆固醇合成机制及降脂新药靶点合成胆固醇需要消耗很多能量,因此哺乳动物只在进食后才上调合成,饥饿时则抑制,其中的机制长期以来却不清楚。武汉大学宋保亮实验室在胆固醇领域取得新的突破,不仅揭示了人体的营养感应机制,还证明肝脏中的USP20蛋白可以作为新的降脂药物研发靶点。这一研究成果及其应用将惠及全民健康。8.绿色、高产、高效育种新策略面向国家粮食安全和农业可持续发展的重大战略需求,中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究团队在水稻高产和氮高效协同调控机制领域获得重要突破。他们找到了一条既能保证高产又能降低氮肥投入、减少环境污染的育种新策略,为培育“少投入、多产出、保护环境”的绿色高产高效新品种奠定了理论基础,在农业生产上有广阔的应用前景,能产生巨大的经济效益和社会效益。9.解决小麦赤霉病世界性难题的“金钥匙”镰孢菌引起的小麦赤霉病被称为小麦“癌症”,抗源稀缺,是威胁粮食安全的重大国际性难题。山东农业大学孔令让研究团队历时20年,从小麦近缘属植物长穗偃麦草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7并阐明其功能、抗病机理和水平转移进化机制。目前团队选育的多个抗赤霉病小麦新品系已进入国家及省级区域试验或生产试验,并被纳入我国小麦良种联合攻关计划,为解决小麦赤霉病世界性难题提供了“金钥匙”。10.使CAR-T细胞更好抗肿瘤CAR-T细胞治疗已经成功地应用于肿瘤的临床治疗,但面临细胞因子释放综合征和细胞持续性低等挑战。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许琛琦研究组、北京大学医学部黄超兰研究组和美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫研究组合作,使得CAR-T细胞持续性更好,抗肿瘤功能更强,并且细胞因子释放综合征的风险降低。

日出而作

新冠疫情将推动生命科学研究走向深入

“新冠疫情对我们人类社会发展的影响,我想是极其深远的。必须尽快在科技创新领域,采取重大的突破来解决这些问题。”4月18日下午,著名科技政策专家、清华大学中国科技政策研究中心主任薛澜教授在2020公益年直播课堂上,分享“新冠疫情后的中国科技创新”这一话题。薛澜说,人类社会面临的重大挑战,对科技创新来说就是重大的机遇。“这次新冠肺炎,一方面,其重大威胁会促进人类生命科学的深入研究。另一方面,生命科学的研究对人类认识和掌握新冠病毒的规律,探讨和解决问题提供了非常重要的基础。”破四唯,但别否认科学论文和专利的意义“人类知识的宝库是通过论文积累起来的。” 薛澜教授表示,在基础研究领域,论文非常重要。他说,钟南山以及很多抗击疫情的院士专家们在治疗病人的同时,也在进行科学研究和发表论文。恰恰是这些论文的发表,使他们在治疗过程中积累的经验,能够编码化,最后使其他各个国家的学者和医生能够从中去学习和改善。“所以我觉得从这一点来讲,科学论文始终是科学研究的非常重要的一个标志。”薛澜说。他表示,现在要破除“四唯”,但不能由此否认论文和专利本身的意义。不过,应避免毫无意义、只为充数的专利申请,以及为了发表论文而发表论文的做法。高校最核心的使命是人才培养“高校,尤其研究型大学,最核心的使命还是人才培养。”薛澜表示,研究型大学在科研方面也承担重要任务,但高校本身的这种组织形式,更加适合于基础研究,需要去发论文,偶尔可能也有专利。但他们本身并不应该集中太多的精力去做产品开发。薛澜说,过去,我国企业的研发能力比较弱的时候,很多高校在产品开发方面做了很多工作。今天,中国的企业研发能力日益增强,更应该成为产品开发应用研究的承担主体。当然在一些领域,如基础研究和应用开发之结合得非常紧密的情况下,应该鼓励高校和企业之间有更多合作和人员交流。科技创新领域,政府发挥怎样的作用?薛澜说,中国的科技创新政策分成三类,市场失灵型、市场发育不全型、追赶型。市场失灵,集中表现在基础研究领域,这是所有国家的政府都要解决的问题。“基础研究就是需要政府去支持的,这类知识生产出来是对大家共享的,很多企业不一定愿意去投入,这是政府一定要去做的。”薛澜说。市场发育不全,这类问题在发展中国家比较突出。政府要做采取一些措施去改善市场环境、市场生态,使得它更有利于创新的发展。如果已经做好了,政府就应该逐渐往后退,不要再去做更多。第三类追赶型的政策,那就是超常规地促进科技的发展。在这方面,如果说有明确的像这种国际封锁和限制,政府必须得要去推动(出台)相关政策,来推动相关产品和技术的开发。不过,薛澜认为,“一些超常规的想加速发展的领域,要特别小心。因为有时政府选择某些技术去推动它的发展,做得不好会适得其反。”农业有多少机会参与第四次工业革命?薛澜表示,大家历来觉得农业是一种低科技,其实农业也是有巨大机会的。他说,大家有机会可以看一看荷兰,在利用新兴科技推动农业生产效率的提高,推动优质农产品的生产方面,有大量鲜活的例子。另外,美国也运用现代科技推动农业生产的颠覆性发展,推动很多优质高效农产品的生产。“(我国农业)在这方面也是有机会的,关键是要能够让更多的有志于推动中国农村农业发展的大学生和相关专业人员,参与到农村农业的发展当中去。” 薛澜说。(科技日报记者 唐芳)来源:科技日报编辑:岳靓审核:王小龙终审:冷文生

必有真宰

生命科学研究取得突破!人体基因能被改写,专家:人造人或成现实

自从工业革命以来,社会的面貌就发生了翻天覆地的变化,各类新行业如雨后春笋般浮现。科技能够改变生活,这是一句至理名言,在科技的影响下,人们的衣食住行有了很大的改变。纵观近些年来的新闻报道,几乎每隔数天,便会传出某个国家的某个地域专家,突破了原来领域,在技术方面有了很大的创新的消息。这对人们来说,无疑是一次又一次的福音,所以希望这种消息越多越好。在此同时,人们惊讶地发现这十几年来所取得突破的科学领域总给人阳春白雪的感觉,让人感到这些离自己的实际生活非常遥远。确实,外星生物探寻计划、月球天宫一号的发射以及未来火星殖民地建设等等项目看起来非常高大上,与世人日常生活中的柴米油盐根本沾不上边,所以他们对这些都不会表示出多大的关注。那么人们最关心科学技术的哪个方面呢?根据世界历史的记载,不单单是中国,全球各地大部分地区都曾遭受过封建制度或是宗教迷信统治,在那种环境下,一种小农意识(即关注自身)便会根深蒂固。哪怕现在社会文明昌明,这种意识依然会在人们心中留下不可磨灭的痕迹。在这种意识的控制下,人们最关心的莫过于自身的问题。因而,生命科学研究是人们最关心的科学话题。可是生命科学并不像别的科学研究领域,要想在生命医学研究方面取得重大的突破,必须经过漫长时间的考验。倘若能获得杰出成就的话,那么便有很大的几率可以拿到诺贝尔奖。我国屠呦呦女士便是一位很好的榜样。最近,美国医学界便传出了一则好消息:未来人体基因或许能够改写。Grail公司首席品牌官肯·德拉赞在媒体发布会时解释道,随着电脑智能水平的逐步提高,它已经能够对人体基因进行解析。再作深一步研究的话,未来必能对人体基因机构进行改写,就如改写代码那般。当此则消息被发布后,在世界范围内引起了颇大的关注。对于基因编辑技术,世人早已有耳闻,只是没想到会成为真实存在而已。倘若这项基因编辑技术正式面世的话,无疑能够拯救很多疾病患者。镰状细胞性贫血,患上此病的患者的血细胞会呈现镰刀形,普通的药物无法根治。但若是利用基因编辑技术对人体DNA序列进行裁断、排列,便很有机会可以完全使得患者痊愈。如今,人们对身体健康问题看得极其重要,每一次生命科技的突破,都能解决许多疾病患者的烦恼。希望科学家们能够再接再厉,继续造福人类。对于科学研究团队这个群体,各政府部门也要多给予支持,帮助他们在研究的道路上继续走下去。

鼓宫宫动

挑战即机遇!新冠疫情将推动生命科学研究走向深入

“新冠疫情对我们人类社会发展的影响,我想是极其深远的。必须尽快在科技创新领域,采取重大的突破来解决这些问题。”4月18日下午,著名科技政策专家、清华大学中国科技政策研究中心主任薛澜教授在2020公益年直播课堂上,分享“新冠疫情后的中国科技创新”这一话题。薛澜说,人类社会面临的重大挑战,对科技创新来说就是重大的机遇。“这次新冠肺炎,一方面,其重大威胁会促进人类生命科学的深入研究。另一方面,生命科学的研究对人类认识和掌握新冠病毒的规律,探讨和解决问题提供了非常重要的基础。”破四唯,但别否认科学论文和专利的意义“人类知识的宝库是通过论文积累起来的。”薛澜教授表示,在基础研究领域,论文非常重要。他说,钟南山以及很多抗击疫情的院士专家们在治疗病人的同时,也在进行科学研究和发表论文。恰恰是这些论文的发表,使他们在治疗过程中积累的经验,能够编码化,最后使其他各个国家的学者和医生能够从中去学习和改善。“所以我觉得从这一点来讲,科学论文始终是科学研究的非常重要的一个标志。”薛澜说。他表示,现在要破除“四唯”,但不能由此否认论文和专利本身的意义。不过,应避免毫无意义、只为充数的专利申请,以及为了发表论文而发表论文的做法。高校最核心的使命是人才培养“高校,尤其研究型大学,最核心的使命还是人才培养。”薛澜表示,研究型大学在科研方面也承担重要任务,但高校本身的这种组织形式,更加适合于基础研究,需要去发论文,偶尔可能也有专利。但他们本身并不应该集中太多的精力去做产品开发。薛澜说,过去,我国企业的研发能力比较弱的时候,很多高校在产品开发方面做了很多工作。今天,中国的企业研发能力日益增强,更应该成为产品开发应用研究的承担主体。当然在一些领域,如基础研究和应用开发之结合得非常紧密的情况下,应该鼓励高校和企业之间有更多合作和人员交流。科技创新领域,政府发挥怎样的作用?薛澜说,中国的科技创新政策分成三类,市场失灵型、市场发育不全型、追赶型。市场失灵,集中表现在基础研究领域,这是所有国家的政府都要解决的问题。“基础研究就是需要政府去支持的,这类知识生产出来是对大家共享的,很多企业不一定愿意去投入,这是政府一定要去做的。”薛澜说。市场发育不全,这类问题在发展中国家比较突出。政府要做采取一些措施去改善市场环境、市场生态,使得它更有利于创新的发展。如果已经做好了,政府就应该逐渐往后退,不要再去做更多。第三类追赶型的政策,那就是超常规地促进科技的发展。在这方面,如果说有明确的像这种国际封锁和限制,政府必须得要去推动(出台)相关政策,来推动相关产品和技术的开发。不过,薛澜认为,“一些超常规的想加速发展的领域,要特别小心。因为有时政府选择某些技术去推动它的发展,做得不好会适得其反。”农业有多少机会参与第四次工业革命?薛澜表示,大家历来觉得农业是一种低科技,其实农业也是有巨大机会的。他说,大家有机会可以看一看荷兰,在利用新兴科技推动农业生产效率的提高,推动优质农产品的生产方面,有大量鲜活的例子。另外,美国也运用现代科技推动农业生产的颠覆性发展,推动很多优质高效农产品的生产。“(我国农业)在这方面也是有机会的,关键是要能够让更多的有志于推动中国农村农业发展的大学生和相关专业人员,参与到农村农业的发展当中去。”薛澜说。(科技日报记者唐芳)

其废起也

2020年度中国生命科学十大进展发布 两项新冠疫情研究入选

中新网北京1月13日电 (记者 孙自法)中国科协生命科学学会联合体13日发布2020年度“中国生命科学十大进展”评选结果,共有8个知识创新类和2个技术创新类项目成果入选,其中包括“首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现”“新冠肺炎动物模型的构建”这两项新冠疫情研究。最新出炉的2020年度中国生命科学十大进展具体内容如下:——蝗虫聚群成灾的奥秘:4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的群聚信息素。中国科学院动物研究所康乐院士团队鉴定到一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味分子4-乙烯基苯甲醚(4VA),并从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除、野外验证等多个层面证明4VA是飞蝗群聚信息素。实验室合成的低剂量4VA能够吸引到大量野生蝗虫种群。该研究不仅揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,还被认为是昆虫学和化学生态学领域的一个重大突破,对世界蝗灾的控制和预测具有重要意义。研究中提出的基于昆虫化学感受操控的4种防治策略被认为是未来害虫绿色防控的新方向。该成果发表于《自然》杂志,《自然》配发编者按和专门评述文章,F1000Prime评价推荐系统给予最高推荐。进展一:飞蝗群居型与散居型蝗蝻(幼虫)。中国科协生命科学学会联合体 供图——首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现。新冠病毒的主蛋白酶在病毒生活周期中起关键调节作用,是一个备受瞩目的药物靶点。上海科技大学等单位组成抗新冠联合攻关团队,在国际上率先解析了新冠病毒关键药靶主蛋白酶与抑制剂复合物的高分辨率三维结构,这也是世界上首个被解析的新冠病毒蛋白质的三维空间结构;阐明了抑制剂精确靶向主蛋白酶的作用机制;发现依布硒和双硫仑等老药或临床药物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子,且二者已被美国FDA批准进入临床II期试验,用于新冠肺炎的治疗。上述成果为抗新冠药物的研发奠定了重要基础。该成果发表于《自然》杂志。进展二:新冠病毒主蛋白酶(红色)与抑制剂(黄色)的复合物结构。中国科协生命科学学会联合体 供图——器官衰老的机制及调控。中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组,中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组及北京大学汤富酬研究组合作,系统解析了灵长类动物重要器官衰老的标记物和调控靶标;揭示了老年个体易感新冠病毒的分子机制;在系统生物学水平阐明热量限制通过调节机体免疫炎症通路延缓衰老的新机制;发现基于核心节律蛋白过表达的基因治疗可缓解增龄性小鼠骨关节变性并促进关节软骨再生。这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的理解,为建立衰老及相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。相关研究成果发表于《细胞》和《细胞研究》等杂志。进展三:系统解析灵长类动物器官衰老的标记物和调控靶标。中国科协生命科学学会联合体 供图——新冠肺炎动物模型的构建。在新冠疫情防控中,动物模型是科研攻关五大主攻方向之一,是阐明致病机制和传播途径、筛选药物和评价疫苗的基础研究工作。发现与鉴定对新冠病毒敏感的动物、研制检测动物体内病毒的试剂、使动物准确模拟疾病临床表现,是造模的三个关键难题。中国医学科学院医学实验动物研究所的研究团队与中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所、中国医学科学院病原生物学研究所合作,通过比较医学分析,培育了病毒受体高度人源化的动物,建立了模型特异的检测技术,证实了病毒入侵受体,遵循科赫法则证实了致病病原体,揭示了新冠肺炎免疫特征和病理特征,再现了病毒感染、复制、宿主免疫和病理发生过程,系统模拟了新冠肺炎的不同临床特征,在国际上第一个构建了动物模型。应用动物模型,阐明了系列疾病机理,筛选到了系列有效药物,完成了国家部署的80%以上疫苗评价,模型研制方法和标准提供给世界卫生组织(WHO),供国际研究使用。该成果发表于《自然》和《动物模型与实验医学》杂志。进展四:不同年龄恒河猴感染新冠病毒后影像学及病理学改变。中国科协生命科学学会联合体 供图——人脑发育关键细胞与调控网络。脑是人类智能活动的物质载体,研究发育过程中脑结构功能的建立,将揭示智能形成的细胞和分子机制,同时为相关医学应用提供理论线索与技术方案。中国科学院生物物理研究所王晓群课题组、北京师范大学吴倩课题组和北京大学汤富酬课题组展开合作,通过高通量单细胞组学分析对人类胚胎发育关键期的海马体、下丘脑、大脑皮层多亚区以及视网膜进行了细胞构成图谱及基因调控网络研究,对关键细胞类型的功能发育进行了追踪,揭示了多个脑区发育的关键时间节点与基因,详细绘制了人脑的动态发育蓝图,为相关疾病的诊疗提供了坚实基础。多篇研究成果相继发表在《自然》、《自然-通讯》等杂志。进展五:人脑海马体发育过程中的细胞构成及基因调控网络。中国科协生命科学学会联合体 供图——发现行为调控抗体免疫的脑-脾神经通路。人们的生活经验暗示,从冥想到体育锻炼等行为可能增强免疫力。然而,大脑活动是否可以直接控制发生在脾脏等淋巴器官内的免疫反应,长久以来并没有严格的实验证据支持。清华大学免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组以及清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组通力合作,在小鼠模型里发现,脾脏如果丧失神经支配,疫苗接种后机体就不能正常产生抗体。进一步实验表明,这是因为大脑内被称为中央杏仁核和室旁核的区域有一类CRH神经元与脾神经相连。激活CRH神经元,会增加脾神经活动,进而可以增进疫苗接种产生的抗体;反之,抑制CRH神经元会降低疫苗的效力。进而他们还设计出了一种小鼠的行为范式,可以通过激活这一新发现的脑-脾神经通路来达到增强抗体产生的效果。这些发现,首次建立了大脑活动可以增进抗体产生的一条神经通路,指出了将来利用锻炼、冥想等行为增强疫苗效果、加强人体免疫力的可能。该成果发表于《自然》杂志。进展六:“勤動”与增强免疫的大脑神经核团与通路。中国科协生命科学学会联合体 供图——进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现。胆固醇是生命活动必不可少的脂质,但太多会引起心脑血管疾病。人在进食碳水化合物时,胆固醇主要靠自身合成获得。合成胆固醇需要消耗很多能量,因此哺乳动物只在进食后才上调合成,饥饿时则抑制,这其中的机制长期不清楚。武汉大学宋保亮实验室在胆固醇领域取得新的突破,该团队发现进食碳水化合物后,血液中升高的葡萄糖和胰岛素促使肝脏中USP20蛋白被磷酸化修饰,USP20稳定胆固醇合成途径限速酶HMGCR,从而上调胆固醇合成。抑制USP20,降低血脂、减肥及增加胰岛素敏感性。该发现不仅揭示了人体的营养感应机制,还证明USP20可以作为新的降脂药物研发靶点。这一研究成果及其应用将惠及全民健康。该成果发表于《自然》杂志。进展七:进食诱导胆固醇合成的机制。中国科协生命科学学会联合体 供图——提高绿色革命作物品种氮肥利用效率的新机制。面向国家粮食安全和农业可持续发展的重大战略需求,中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究团队在水稻高产和氮高效协同调控机制领域获得重要突破。研究发现了赤霉素信号转导途径新组分NGR5通过介导组蛋白甲基化修饰来调控植物响应土壤氮素水平的变化,同时与生长阻遏因子DELLA蛋白竞争性结合赤霉素受体GID1,实现赤霉素调控植物生长发育。在高产水稻品种中增加NGR5的表达可在减少氮肥的条件下,仍可获得高产。该发现找到了一条既能保证高产提高又能降低氮肥投入、减少环境污染的育种新策略,为培育“少投入、多产出、保护环境”的绿色高产高效新品种奠定了理论基础,在农业生产上有广阔的应用前景,能产生巨大的经济效益和社会效益。该成果以封面论文形式发表于《科学》杂志。进展八:NGR5协同调控水稻产量和氮肥利用效率的新机制。中国科协生命科学学会联合体 供图——小麦抗赤霉基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用。镰孢菌引起的小麦赤霉病被称为小麦“癌症”,抗源稀缺,是威胁粮食安全的重大国际性难题。山东农业大学孔令让研究团队历时20年,从小麦近缘属植物长穗偃麦草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7并阐明其功能、抗病机理和水平转移进化机制。同时,利用远缘杂交将Fhb7转移到推广小麦品种中,赤霉病抗性表现稳定,且对产量没有显著负面影响。目前团队选育的多个抗赤霉病小麦新品系已进入国家及省级区域试验或生产试验,并被纳入中国小麦良种联合攻关计划,为解决小麦赤霉病世界性难题提供了“金钥匙”。另外,Fhb7对镰孢菌分泌的单端孢霉稀族毒素的广谱解毒功能,有望应用于其他作物抗镰孢菌病害的遗传改良,以及解决粮食和饲料中的霉菌毒素污染问题。该成果发表于《科学》杂志。进展九:镰孢菌(Fusarium)侵染小麦籽粒后导致减产毁质。中国科协生命科学学会联合体 供图——抗原受体信号转导机制及其在CAR-T治疗中的应用。CAR-T细胞治疗已经成功地应用于肿瘤的临床治疗,但面临细胞因子释放综合症和细胞持续性低等挑战。CAR的信号元件来自抗原受体TCR的CD3链以及共刺激分子如CD28。目前对CAR的改造主要集中在共刺激信号元件,而忽视了抗原信号元件。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许琛琦研究组、北京大学医学部黄超兰研究组和美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫研究组合作,通过定量质谱和生化方法发现TCR的CD3?链具有特殊的信号转导功能,可以同时招募抑制性分子Csk和活化性分子PI3K。将CD3?胞内区加入临床使用的CAR序列中,可使得CAR-T细胞持续性更好,抗肿瘤功能更强,并且细胞因子释放综合症的风险降低。该成果发表于《细胞》杂志。进展十:嵌合性抗原受体(CAR)的信号原件改造。中国科协生命科学学会联合体 供图中国科协生命科学学会联合体介绍说,2020年度“中国生命科学十大进展”评选延续了将项目成果进行知识创新类和技术创新类分类推荐和评选的方式,组织成员学会推荐,由生命科学、生物技术和临床医学等领域同行资深专家评选,并经中国科协生命科学学会联合体主席团审核最终确定。此次评选,该联合体成员学会推荐的项目较往年数量明显增加,体现“中国生命科学十大进展”评选日臻完善,社会影响力与关注度不断扩大;获奖项目中非院士主导项目所占比例较往年大,体现中国生命科学研究领域后备力量强大。更为显著的是,本次入选项目具有原创性突出、社会意义重大的特点,其中知识创新类项目“蝗虫聚群成灾的奥秘:4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的群聚信息素”,在全球范围内首次揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,对世界蝗灾的控制和预测,解决世界粮食问题具有重要意义。知识创新类项目“首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现”和技术创新类项目“新冠肺炎动物模型的构建”对解决当前全球面临的新冠肺炎疫情有重大意义。技术创新类项目“小麦抗赤霉基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用”和知识创新类项目“进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现”聚焦国计民生和全民健康等热点问题。中国科协生命科学学会联合体自2015年起开展年度“中国生命科学十大进展”评选工作,旨在推动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。目前评选活动已连续开展6个年度,每年公布评选结果后,将邀请入选项目专家编写和出版科普书籍,并举办交流会暨面向青少年的科普报告会,向公众揭示生命科学的新奥秘,为生命科学新技术的开发、医学新突破和生物经济的发展提供新的思路,极大提高了生命科学的社会影响力。(完)

幸矣

2020 中国生命科学研究工具行业之大变局,你准备好了吗?

前言生命科学研究工具行业是生物相关产业底层支撑,类似于芯片技术在半导体行业的地位,具有重要的投资价值和国家竞争战略价值。过去三十年间,进口品牌在中国市场一直处于高度垄断地位,而本土品牌则经历了从羸弱起步,到群雄混战,再到头部聚拢的三个发展阶段。2020 是本土品牌悄然弯道超车之年,从进口绝对垄断到本土局部领先的大变局,你看到了吗?你准备好迎接这种转变了吗?本期作者:李林川北京聚合美生物科技有限公司创始人一、定义生命科技研究工具行业是为生物相关科研实验室、生物医药企业、现代农业育种等应用领域提供仪器、试剂耗材以及相关服务的企业统称,主要包括以下方面:1)以基因组学技术为代表的分子生物学方向:PCR、qPCR、数字 PCR、测序技术(尤其是二代测序和三代测序)等;2)以蛋白质组学技术为代表的生物化学方向:蛋白质分离纯化、ELISA 和 WB 检测,蛋白质芯片,微流控等;3)以细胞培养和分析为代表的细胞生物学方向:培养基、血清和培养设备,流式细胞分析和分选、转染技术和显微分析技术等;新一轮科技革命,一定在生命科技领域产生;而生命科技革命的发生必须依赖研究工具行业的重大突破。二、国外行业现状和进口品牌发展历程国外生命科技研究工具行业集中在欧美日发达资本主义国家,从农业、食品、医药企业萌芽,经过几十上百年持续研发和市场投入,不断并购整合,到今天已经形成了非常牢固格局:品牌数量少但高度垄断,几乎都是上市公司,业务遍布全球,在各赛道中具有绝对的优势。1美国品牌Thermo Fisher:Qiagen(天根),Invitrogen,Appliedbiosystems,Iontorrent, Gibco,MolecularProbe 等品牌;Danaher(丹纳赫):Beckman Coulter Life Science、 SCIEX、Pall、 Leica Microsystems、IDT、Molecular Devices、Phenomenex 等品牌;Biotechne:R&D,Tocris,Novus,PrimeGene 等品牌;Corning 生命科学:Axygen 是其子品牌;VWR;GE 生命科学;Illumina;Agilent;Bio-Rad;NEB;CST,Santa,Promega 等品牌。2欧洲品牌Roche:Kapa 等;EMD Millipore(Sigma-Aldrich):Merck、Millipore、SigmaAldrich 等品牌;Eppendorf;Abcam;Lonza;Jena 耶拿等。3日本品牌Takara,Toyobo,岛津、MBL 等。当前,美国、欧盟和日本三大区域的品牌商,在中国占有 85% 以上的总体市场,不少领域是 100% 的垄断,拥有绝对的话语权。受 2020 年新冠疫情和中美贸易战影响,进口品牌的地位,正在经受本土品牌的挑战。三、国内行业现状和本土品牌发展历程中国本土生命科学研究工具行业,发轫于上世纪 90 年代初,随着中国政府引入海归报国,生物技术研究也从国外引进到国内,伴随的研究工具也逐步引入国内。经过近 30 年的发展,生物研究工具从完全依赖进口,到本土品牌萌芽诞生,逐步壮大,到今天形成了以多个代表性企业突围的格局。尤其是经历 2020 年新冠检测的洗礼,本土品牌有了巨大突破,展现出弯道超车的良好态势。1代理为主流的前二十年(1990-2010 年)进口品牌几乎都是上世纪 90 年代或者 2005 年前通过合资或者独资进入中国,这个阶段国内实验室都是通过代理公司获得进口产品。头 15 年是行业代理商发展的黄金年代,最早的「华美」,再到香港「老四家」,再到大家熟悉的「基因、晶美、中原、吉泰」等一批优秀代理品牌。2000-2010 年中国经济一路高歌,中国生物研究经费投入水涨船高。2008 年金融危机后,全球其他区域增长停滞变缓,而中国市场这边独好,进口品牌在中国连续多年都录得两位数的增长!以至于生物科研工具行业的整体规模超过日本,排在全球第二。由于行业经费充足,财富效应明显,代理公司不断裂变成更多小公司。同时,生物科研工具行业付款方式渐渐转变——实验室从拿钱去买试剂,到从试剂公司赊销——深刻影响着行业的发展。2010-2015 年随着进口品牌频繁收购整合,品牌集中度更高,逐步开展直销。不少代理公司失去代理权,被迫转型:深耕终端,加大物流配送,扩大代理数量。不少优秀代理公司(比如深圳达科为、上海优宁为、杭州联科等)逆势发展成功登陆新三板。这一阶段本土品牌处于萌发和探索阶段。2002 年王春香博士在北京创立天为时代,2005 年被 Qiagen 收购后变成天根品牌,这个成功案例激发了很多能人志士加入到探索本土化道路上,开始涌现出多个优秀的本土品牌:全式金(2005 年),康为世纪(2007 年),上海翊圣(2009 年),爱博泰克(2011 年),诺唯赞(2012 年),北京聚合美(2016 年),苏州莫纳(2018 年)等。2本土品牌崛起的近十年(2010 -2020 年,新冠疫情前)2019 年底前本土品牌尽管有了长足的进步,但是发展仍然比较缓慢,所占市场份额不到 5%-10%。生存压力倒逼技术创新,取得了一些经典的成功案例。比如,分子生物学基础试剂 2x Taq PCR mix。Takara 最先推出,2002 年天为时代推出相应产品,后面不断有本土品牌跟进,使得该产品价格从最初 150 元 1 mL 到现在的 10 元 1 mL。在这个单品上,目前已经几乎看不到进口品牌的身影。而且聚合美还在不断的改进这个产品,从光速 mix 到超光速 mix,让最普通的产品绽放出新花,极大提高了 PCR 效率。同样,荧光定量 PCR mix,随着本土品牌掌握了 Taq 酶抗体的制造,性能更优的荧光定量 mix 将市场逐步从进口品牌转移到本土品牌。耐高温快速反转录酶技术的本土化,反转录试剂盒市场(RT-PCR)也正从进口品牌转到本土品牌。可以预见不久的将来 qPCRmix 和 RT-PCR 市场将如同普通 PCRmix 市场一样实现本土市场国产化。此外,超保真酶和无缝克隆也取得了实质性的突破。本土品牌大大扩展了国内实验室的选择性,并能节约大量科研经费。3本土品牌弯道超车的 2020 年(新冠疫情后)2020 年新冠疫情是个分水岭,疫情前本行业知之甚少,新冠疫情后,几乎所有人都知道了 qPCR 核酸检测是确诊新冠的金标准。本行业技术从实验室到检验科,一步之遥,一证之遥!风险资本也看到了巨大价值,纷纷挖掘其他爆发技术或者可投赛道,二级市场新冠检测相关的股票不断翻番。今年中国率先从新冠疫情中复苏,借助新冠检测东风和国内新冠防控政策,本行业头部企业首次进入舞台中央。通过技术创新引领新冠检测手段更新迭代,比如,康为世纪的「瞬提」3 分钟柱法提取新冠 RNA,「飞磁」5 分钟磁珠法提取新冠 RNA 和「滴敏」一管化 15 分钟检测新冠等等。不断扩大的产能带来订单,也带了未来发展的资金和市场,不少企业筹备上市。本土品牌砥砺前行 15 年,或许终于等到了爆发期。随着头部企业即将上市成功,行业的游戏规则和未来或将随之而变!四、2020 年行业大变局的新思考1本土品牌发展的自身局限和外部障碍本土品牌在 2020 上半年依赖新冠检测产品取得了显著的成绩,但是,必须深刻认识到品牌的马太效应和长期效应,进口品牌或许在较长一段时期内,依然保持着绝对的优势,不少本土品牌还在同质化竞争中挣扎。带领企业真正走上自主创新道路,要从思维上做出转变,才能带动行动的转变,只有自我突破才能创新未来。国内科研环境对本土品牌认知还存在不足,在国外接受教育或有过工作经验的科研人员,因实验的延续性和使用习惯,倾向于选择进口品牌试剂作为参考出实验结果,不敢贸然更换。改变使用者对本土品牌认知,是个需要长期努力的过程,提升自身产品实力是必经之路!科研采购的平台化管理,以最大限度对科研经费的流向透明化,这是非常好的趋势。但受限于推广经费的本土品牌,在平台上的曝光机会很少,而新冠疫情导致线下几乎切断了发声渠道,品牌的推广成本会变动越来越高。所以,如何适应新冠疫情后,人们行为的变化和实验室管理措施的变化,是摆在每个品牌面前的难题。2全球生物科研工具行业的制造转移到中国是必然趋势从最初的玩具鞋帽等低端加工,到后来的电子电脑手机等产业转移,中国一直为世界制造质优价廉的产品,成为全球工业体系齐全国家。生物研究工具行业是否会发生转移呢?我们的发展是否能为全球制造出性价比可靠的产品呢?我们做好这个准备了吗?2020 年新冠疫情,从病毒采集管,到核酸提取纯化,到核酸荧光定量检测,再到胶体金抗体检测等等,本土品牌从原料到成品,无不发挥着中坚力量。这些或许标志着试剂领域的产业转移正在真实发生。新冠疫情后,NGS 建库试剂盒、IVD 原料酶和制剂等,本土品牌是否能继续突破呢?3「单点突破,人才集聚」仍是本土品牌创新发展的法宝生物科研工具行业覆盖面广,没有哪家能做全做好所有产品。必须承认,本土品牌无论从研发底蕴、品牌历史、资金实力上和进口品牌有非常大的差距,短期内不可能全面超越,单点或者局部超越是可能的。研发上必须根据自己专长,寻找最能发挥优势的突破点着力。每个本土品牌应该选择几个核心品类攻坚,减少内部冲突,最终实现联合突围。品牌推广上,利用各种「自媒体渠道」吸引专业粉丝,利用互联网打造爆款,以点带面找到突破口,如何跟平台方合作,渗透到真正的终端使用者,将是我们需要思考和行动的方向。最终的竞争,都是人才的竞争!在人才培养上,积极打破创新的掣肘。中国历来科研强,企业实业弱,企业环境无法吸引足够的科研人才,导致产业学术是脱节的。作为崛起的本土品牌,如何吸引人才,培养人才,弥补人才短板,一直都是亟待解决的大问题。五、写在最后中国生物相关市场规模等各项参数有了可喜的成绩,但本土行业中还没有一个真正 A 股上市公司,谁能成为本行业的第一股?我们拭目以待!缩小差距,需要科学家,企业,资本,政府等多方发力,在技术创新和人才培养方面的长时间高强度投入。中国生物行业这座大厦能建多高,当下基础和用料是关键「武功深厚则无畏,创新不断则自由」!中国生物科研工具的自由需要大家一起努力创新才能获得!申明:本文仅代表作者个人观点,限于所从事的分子生物学领域

蓝浮

中国科协生命科学学会联合体公布2020年度中国生命科学十大进展

中国科协生命科学学会联合体以“公平、公正、公开”为原则开展2020年度“中国生命科学十大进展”的评选,延续了将项目成果进行知识创新类和技术创新类分类推荐和评选的方式,组织成员学会推荐,由生命科学、生物技术和临床医学等领域同行资深专家评选,并经中国科协生命科学学会联合体主席团审核,最终确定8个知识创新类和2个技术创新类项目成果为2020年度“中国生命科学十大进展”。本年度的评选,联合体成员学会推荐的项目较往年数量明显增加,体现了“中国生命科学十大进展”评选日臻完善,社会影响力与关注度不断扩大;获奖项目中非院士主导项目所占比例较往年大,体现了我国生命科学研究领域后备力量强大。更为显著的是,本次入选项目具有原创性突出、社会意义重大的特点,其中知识创新类项目“蝗虫聚群成灾的奥秘:4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的群聚信息素”,在全球范围内首次揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,对世界蝗灾的控制和预测,解决世界粮食问题具有重要意义。知识创新类项目“首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现”和技术创新类项目“新冠肺炎动物模型的构建”对解决当前全球面临的新冠肺炎疫情有重大意义。技术创新类项目“小麦抗赤霉基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用”和知识创新类项目“进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现”聚焦国计民生和全民健康等热点问题。中国科协生命科学学会联合体自2015年起开展年度“中国生命科学十大进展”评选工作,旨在推动生命科学研究和技术创新,充分展示和宣传我国生命科学领域的重大科技成果。目前评选活动已连续开展6个年度。每年公布评选结果后,邀请入选项目专家编写和出版科普书籍,并举办交流会暨面向青少年的科普报告会,向公众揭示生命科学的新奥秘,为生命科学新技术的开发、医学新突破和生物经济的发展提供新的思路,极大提高了生命科学的社会影响力。中国科协生命科学学会联合体现向社会公布2020年度“中国生命科学十大进展”评选结果(排名不分先后)。中国科协生命科学学会联合体2021年1月13日2020年度“中国生命科学十大进展”评选结果(排名不分先后)蝗虫聚群成灾的奥秘:4-乙烯基苯甲醚是蝗虫的群聚信息素飞蝗群居型与散居型蝗蝻(幼虫)蝗灾对农业、经济和环境构成重大威胁。中国科学院动物研究所康乐院士团队鉴定到一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味分子4-乙烯基苯甲醚(4VA),并从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除、野外验证等多个层面证明4VA是飞蝗群聚信息素。实验室合成的低剂量4VA能够吸引到大量野生蝗虫种群。该研究不仅揭示了蝗虫群聚成灾的奥秘,还被认为是昆虫学和化学生态学领域的一个重大突破,对世界蝗灾的控制和预测具有重要意义。研究中提出的基于昆虫化学感受操控的4种防治策略被认为是未来害虫绿色防控的新方向。《自然》杂志(Nature)配发编者按和专门评述文章,F1000 Prime评价推荐系统给予最高推荐,世界主要媒体都争相报道了这一重大发现。该成果发表于《自然》杂志(Nature,2020,584:584-588)。首个新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现新冠病毒主蛋白酶(红色)与抑制剂(黄色)的复合物结构新冠疫情对人类社会造成了巨大影响。解析新冠病毒关键药物靶点的三维结构,揭示药靶的重要特征,开发特效药迫在眉睫。新冠病毒的主蛋白酶在病毒生活周期中起关键调节作用,是一个备受瞩目的药物靶点。上海科技大学等单位组成抗新冠联合攻关团队,在国际上率先解析了新冠病毒关键药靶主蛋白酶与抑制剂复合物的高分辨率三维结构,这也是世界上首个被解析的新冠病毒蛋白质的三维空间结构;阐明了抑制剂精确靶向主蛋白酶的作用机制;发现依布硒和双硫仑等老药或临床药物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子,且二者已被美国FDA批准进入临床II期试验,用于新冠肺炎的治疗。上述成果为抗新冠药物的研发奠定了重要基础。该成果发表于《自然》杂志(Nature,2020,582:289-293)。 器官衰老的机制及调控系统解析灵长类动物器官衰老的标记物和调控靶标积极应对人口老龄化是我国的重大战略举措,而科学研究衰老是应对老龄化的重要基础。中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组,中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组及北京大学汤富酬研究组合作,系统解析了灵长类动物重要器官衰老的标记物和调控靶标;揭示了老年个体易感新冠病毒的分子机制;在系统生物学水平阐明热量限制通过调节机体免疫炎症通路延缓衰老的新机制;发现基于核心节律蛋白过表达的基因治疗可缓解增龄性小鼠骨关节变性并促进关节软骨再生。这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的理解,为建立衰老及相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。相关研究成果发表于《细胞》(Cell,2020,180:585-600;Cell,2020,180:984-1001)和《细胞研究》(Cell Research,2020,10:1-18)等杂志。新冠肺炎动物模型的构建不同年龄恒河猴感染新冠病毒后影像学及病理学改变在新冠疫情防控中,动物模型是科研攻关五大主攻方向之一,是阐明致病机制和传播途径、筛选药物和评价疫苗的基础研究工作。发现与鉴定对新冠病毒敏感的动物、研制检测动物体内病毒的试剂、使动物准确模拟疾病临床表现,是造模的三个关键难题。中国医学科学院医学实验动物研究所的研究团队与中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所、中国医学科学院病原生物学研究所合作,通过比较医学分析,培育了病毒受体高度人源化的动物,建立了模型特异的检测技术,证实了病毒入侵受体,遵循科赫法则证实了致病病原体,揭示了新冠肺炎免疫特征和病理特征,再现了病毒感染、复制、宿主免疫和病理发生过程,系统模拟了新冠肺炎的不同临床特征,在国际上第一个构建了动物模型。应用动物模型,阐明了系列疾病机理,筛选到了系列有效药物,完成了国家部署的80%以上疫苗评价,模型研制方法和标准提供给世界卫生组织(WHO),供国际研究使用。该成果发表于《自然》(Nature,2020 Jul;583:830-833)和《动物模型与实验医学》杂志(Animal Model & Experimental Medicine,2020 Mar 30;3:93-97)。人脑发育关键细胞与调控网络人脑海马体发育过程中的细胞构成及基因调控网络脑是人类智能活动的物质载体,研究发育过程中脑结构功能的建立,将揭示智能形成的细胞和分子机制,同时为相关医学应用提供理论线索与技术方案。中国科学院生物物理研究所王晓群课题组、北京师范大学吴倩课题组和北京大学汤富酬课题组展开合作,通过高通量单细胞组学分析对人类胚胎发育关键期的海马体、下丘脑、大脑皮层多亚区以及视网膜进行了细胞构成图谱及基因调控网络研究,对关键细胞类型的功能发育进行了追踪,揭示了多个脑区发育的关键时间节点与基因,详细绘制了人脑的动态发育蓝图,为相关疾病的诊疗提供了坚实基础。多篇研究成果相继发表在《自然》(Nature, 2020, 577:531-536)、《自然-通讯》(Nature communications,2020,11:4063)等杂志。发现行为调控抗体免疫的脑-脾神经通路“勤動”与增强免疫的大脑神经核团与通路我们的生活经验暗示,从冥想到体育锻炼等行为可能增强免疫力。然而,大脑活动是否可以直接控制发生在脾脏等淋巴器官内的免疫反应,长久以来并没有严格的实验证据支持。清华大学免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组以及清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组通力合作,在小鼠模型里发现,脾脏如果丧失神经支配,疫苗接种后机体就不能正常产生抗体。进一步实验表明,这是因为大脑内被称为中央杏仁核和室旁核的区域有一类CRH神经元与脾神经相连。激活CRH神经元,会增加脾神经活动,进而可以增进疫苗接种产生的抗体;反之,抑制CRH神经元会降低疫苗的效力。进而他们还设计出了一种小鼠的行为范式,可以通过激活这一新发现的脑-脾神经通路来达到增强抗体产生的效果。这些发现,首次建立了大脑活动可以增进抗体产生的一条神经通路,指出了将来利用锻炼、冥想等行为增强疫苗效果、加强人体免疫力的可能。该成果发表于《自然》杂志(Nature,2020,581:204-208)。进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现进食诱导胆固醇合成的机制胆固醇是生命活动必不可少的脂质,但太多会引起心脑血管疾病。人在进食碳水化合物时,胆固醇主要靠自身合成获得。合成胆固醇需要消耗很多能量,因此哺乳动物只在进食后才上调合成,饥饿时则抑制,这其中的机制长期不清楚。武汉大学宋保亮实验室在胆固醇领域取得新的突破,该团队发现进食碳水化合物后,血液中升高的葡萄糖和胰岛素促使肝脏中USP20蛋白被磷酸化修饰,USP20稳定胆固醇合成途径限速酶HMGCR,从而上调胆固醇合成。抑制USP20,降低血脂、减肥及增加胰岛素敏感性。该发现不仅揭示了人体的营养感应机制,还证明USP20可以作为新的降脂药物研发靶点。这一研究成果及其应用将惠及全民健康。该成果发表于《自然》杂志(Nature,2020,588:479-484)。提高绿色革命作物品种氮肥利用效率的新机制NGR5协同调控水稻产量和氮肥利用效率的新机制面向国家粮食安全和农业可持续发展的重大战略需求,中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究团队在水稻高产和氮高效协同调控机制领域获得重要突破。研究发现了赤霉素信号转导途径新组分NGR5通过介导组蛋白甲基化修饰来调控植物响应土壤氮素水平的变化,同时与生长阻遏因子DELLA蛋白竞争性结合赤霉素受体GID1,实现赤霉素调控植物生长发育。在高产水稻品种中增加NGR5的表达可在减少氮肥的条件下,仍可获得高产。该发现找到了一条既能保证高产提高又能降低氮肥投入、减少环境污染的育种新策略,为培育“少投入、多产出、保护环境”的绿色高产高效新品种奠定了理论基础,在农业生产上有广阔的应用前景,能产生巨大的经济效益和社会效益。该成果以封面论文形式发表于《科学》杂志(Science 367 eaaz2046, 2020)。小麦抗赤霉基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用镰孢菌(Fusarium)侵染小麦籽粒后导致减产毁质镰孢菌引起的小麦赤霉病被称为小麦“癌症”,抗源稀缺,是威胁粮食安全的重大国际性难题。山东农业大学孔令让研究团队历时20年,从小麦近缘属植物长穗偃麦草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7并阐明其功能、抗病机理和水平转移进化机制。同时,利用远缘杂交将Fhb7转移到推广小麦品种中,赤霉病抗性表现稳定,且对产量没有显著负面影响。目前团队选育的多个抗赤霉病小麦新品系已进入国家及省级区域试验或生产试验,并被纳入我国小麦良种联合攻关计划,为解决小麦赤霉病世界性难题提供了“金钥匙”。另外,Fhb7对镰孢菌分泌的单端孢霉稀族毒素的广谱解毒功能,有望应用于其他作物抗镰孢菌病害的遗传改良,以及解决粮食和饲料中的霉菌毒素污染问题。该成果发表于《科学》杂志(Science,2020,368:eaba5435)。抗原受体信号转导机制及其在CAR-T治疗中的应用嵌合性抗原受体(CAR)的信号原件改造CAR-T细胞治疗已经成功地应用于肿瘤的临床治疗,但面临细胞因子释放综合症和细胞持续性低等挑战。CAR的信号元件来自抗原受体TCR的CD3z 链以及共刺激分子如CD28。目前对CAR的改造主要集中在共刺激信号元件,而忽视了抗原信号元件。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许琛琦研究组、北京大学医学部黄超兰研究组和美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫研究组合作,通过定量质谱和生化方法发现TCR的CD3z 链具有特殊的信号转导功能,可以同时招募抑制性分子Csk和活化性分子PI3K。将CD3z 胞内区加入临床使用的CAR序列中,可使得CAR-T细胞持续性更好,抗肿瘤功能更强,并且细胞因子释放综合症的风险降低。该成果发表于《细胞》杂志(Cell,2020,182:855-871)来源:中国科协生命科学学会 供稿

是以叹也

如果爱因斯坦当年研究生命科学,生命科学会提前多少?

爱因斯坦是上个世纪最伟大的科学家,也是有史以来最伟大的科学家之一。爱因斯坦的研究领域限于物理学,他在物理学中能够有辉煌的成就。若是爱因斯坦从事生命科学方面的研究,会不会也能取得伟大的成就?爱因斯坦聪明是聪明,但不会是全才,有一些物理学领域中的简单问题也能够让他无法完成。爱因斯坦能够成为伟大的物理学家与他勤奋刻苦、思想大胆有关,更重要的是他抓住了时代的机遇。19世纪末物理学天空中的两朵乌云告知着人类,物理学要迎来暴风骤雨的变革。爱因斯坦抓住了那个机遇,他成为了伟大的科学家。在他身后还有成百上千的科学家有望在那场暴风骤雨中给人类指引方向,不过爱因斯坦已经捷足先登。如果历史上没有爱因斯坦,那个时代里一定也会有物理学家站出来发现相对论。而在那个时期,生命科学领域可谓是风平浪静。我们站在今天回望上个世纪,上个世纪生命科学领域中的重大突破都是无法和相对论相提并论的。DNA双螺旋结构的发现可以算得上是上个世纪生命科学领域中的最重要发现,这一发现是在上个世纪50年代依靠X射线衍射完成的。没有技术的发展作铺垫,DNA双螺旋结构是不会被发现的,在爱因斯坦风华正茂的年代里,DNA双螺旋的结构绝对不会被发现。爱因斯坦当初选择了物理,对他个人而言这非常庆幸。对人类而言,我们应该感谢爱因斯坦当年发现相对论,提出光量子等概念。我们也没有必要将爱因斯坦神话,脱离了那个时代,英雄就无用武之地泯然众人矣。今天的生命科学领域虽然也变得越来越庞大,但是和物理学相比较还是要逊一筹的。物理学的规律可以定量化,而生命科学中的规律还难以做到定量化。待时机成熟的时候,生命科学中也能够出现爱因斯坦这样伟大的科学家。

今之人也

2020年生命科学领域最新榜单

在自然指数 (Nature Index) 最新发布的生命科学领域排名前十的亚太区大学 (Top 10 Asia-Pacific universities for life sciences) 榜单中,昆士兰大学荣膺第三!昆士兰大学以69.92的得分位列第三。排名前十的大学分别为东京大学、北京大学、昆士兰大学、清华大学、京都大学、浙江大学、复旦大学、上海交通大学、中山大学以及中国科学院大学。从宫颈癌疫苗到治疗慢性神经性疼痛的药物,昆士兰大学(UQ)因其研究成果而备受赞誉,并在过去的一个世纪成为生命科学研究领域的领头羊。在过去的五年里,昆士兰大学的研究人员获得的澳大利亚研究委员会“发现和早期职业研究资助金”多于任何其他大学。政府、行业和社区资助者为昆士兰大学的研究预算贡献了近5.834亿澳元。而在去年6月发布的自然指数年度榜单(Nature Index 2019 Annual Tables)中,昆士兰大学以高质量的研究成果位居澳大利亚院校榜首!这也是UQ连续第二年取得全澳第一名的佳绩。《自然指数》排名涵盖了所有类型的全球研究机构,包括中国科学院、马克斯普朗克研究所和法国国家科学研究中心。除了在澳大利亚整体排名第一外,昆士兰大学在地球、环境和生命科学领域的研究也名列前茅,而这些领域的科研成果都是可以对人们的生活、对我们周遭的世界以及我们如何帮助子孙后代应对未来的变化产生深远影响的。

傅玄

历史上最诡异的生命科学研究

有时候,科学简直是荒诞之极,但这就是我们热爱的东西!2019怪异的科学研究,你知道几个?用便便制成的刀? “手形”刀片的示例。“手形”刀片的示例。(图片来源:Eren等)许多学者都熟悉因纽特人的一个奇怪故事,他因暴风雨而被困,用自己的冰冻便便塑造了一把刀,然后用它来宰狗。尽管这个故事在人类学家中很出名,但没有人试图用冰冻的粪便来制造自己的刀片,直到今年,也就是一群研究人员在制造自己的便便刀时大吃一惊。主要研究作者梅汀·埃伦(Metin Eren)采用了八天的“北极饮食”来提供所需的原材料,然后研究小组将其冷冻并成型为带有金属锉刀的刀片。但是,当团队尝试用新刀切成猪皮时,刀片只会在肉上留下棕色条纹。“这个想法是人们用自己的冰冻粪便做成刀的。 —从实验上讲,它不受支持。” Eren告诉Live Science。 吃蝾螈的植物 两只幼小的蝾螈发现自己被困在北部捕虫草的酸性液体盆中,该捕虫草是北美常见的食肉植物。 一项新研究发现,接受调查的植物中大约有五分之一有脊椎动物的味道。(图片来源:Patrick D. Moldowan /阿尔冈金野生动物研究站)食肉的北方捕虫草(Sarracenia purpurea)将不长眼的粗心的昆虫捕获在杯状叶片中,并消化小虫的营养。但是在今年早些时候,一组研究人员在安大略省的阿尔冈金省立公园采样了数百个水生植物,发现其中约20%的植物至少含有一个幼体蝾螈,而许多植物同时捕获了几个两栖动物。蝾螈在酸性液中淹死,饿死或煮熟,一旦死亡,约10天就会分解。研究小组估计,每年草食植物可能会吞噬沼泽中幼小蝾螈的5%。 你的舌头闻起来像鼻子 女人伸出舌头(图片来源:Shutterstock)不,这并不意味着您应该停下来舔一下花朵-但是我们的味觉和嗅觉可能比我们曾经想像的更加纠结。在4月发表的一项研究中,科学家将实验室生长的人类味觉细胞暴露在气味分子中,发现这些细胞对气味的反应与鼻腔中嗅觉细胞的反应相同。当气味分子接触到其中一个味觉细胞时,该化学物质浸入细胞表面的受体中。在体内,气味和受体之间的相互作用通常会触发细胞内部的连锁反应,从而导致其向大脑发出信息。 那意思是不是就说鼻子舌头是一家了呗?吸血鬼树从邻居那里汲取养分 这树桩看起来像是一堵墙。 在土壤下面,但它还活着。(图片来源:Sebastian Leuzinger / iScience)在新西兰森林的深处,一个朴实无华的树桩紧贴着附近针叶树的根部,吸取了他们来之不易的水和养分。科学家在新西兰西奥克兰徒步旅行时偶然发现了这个植物性吸血鬼,因为它们周围有数百棵贝壳杉树-一种针叶树种,可以长到165英尺(50米)高。白天,参天的树木将水从其根部穿入树叶。到了晚上,这些诡异的树桩从邻居的根部抽出剩余的水和养分到自己的树根中。怪异的森林里其实还有很多超自然的现象每天都在发生,只是我们都很忙,忙,忙,都忙!声音如此之大,它会蒸发水 (图片来源:克劳迪·斯坦(Claudiu Stan)/罗格斯大学(Rutgers University)如果科学家在水流中发射微小的X射线激光,它会发出声音吗?哦,是的。今年,研究人员仅使用这种设置就创造了可能是最大的水下声音。装在真空室内的X射线激光脉冲束与稀薄的水射流相撞,瞬间将射流一分为二,并使两侧的流体汽化。压力波从接触点起荡,并发出270分贝的声音,这可能是有史以来最大声了,比火箭发射声还大。如果声音更大点,则可能把水“吵”沸腾到100度,直接饮用即可!饮水机估计以后就省了!黑洞会蒸发吗?著名的理论物理学家和宇宙学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)曾经预测,黑洞不仅将天体吸入其深度,而且还会向太空发射粒子。他的理论认为,这些粒子会慢慢消耗掉黑洞的质量和能量,最终使黑洞消失为止,但物理学家还没想到如何证明这点。 然而,今年,一组研究人员终于在实验室实验中发现了这种难以捉摸的霍金辐射。该团队从极冷的气体流中创建了“瀑布”,以模拟黑洞,即看不见的边界,没有东西可以越过该边界。注入气体中的量子声波如果插入附近的“水流”中,可能会从瀑布流走,但是瀑布本身中的声波却被无情的电流捕获。可以将逃逸的声波看作是逃避黑洞拉动的光粒子,这表明霍金的理论是正确的。其实我一直都同意霍老头的说法,宇宙本身就是一个巨人,它有自己的组织,细胞和灵魂!相对于我们知道的那点微不足道的可怜的知识,未知才是永恒的无限大!如果把人类的这点能耐比作宇宙中的星体那些所有看的见的东西,那用暗物质来形容人类的未知和无知一点都不为过!