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刚刚一项重磅“成绩单”发布了克隆猕猴DNA机器人……都在列
发表日期:2019-04-26 18:19| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:登录超时,稍后再试 免注册 快速登录 和讯网科技科技要闻注释 方才,一项重磅成就单发布了!克隆猕猴、DNA机械人都在列 2019-02-27 13:16:25 2019年2月27日,科技部根本研究办理核心召开2018年度中国科学十猛进展专家解读会, 发布了2018年度中国科学十猛进

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  和讯网科技科技要闻注释

  方才,一项重磅“成就单”发布了!克隆猕猴、DNA机械人……都在列

  2019-02-27 13:16:25

  2019年2月27日,科技部根本研究办理核心召开“2018年度中国科学十猛进展专家解读会”,

  发布了2018年度中国科学十猛进展。

  “中国科学十猛进展”遴选勾当由科技部根本研究办理核心牵头举办,至今已成功举办14届,旨在宣传我国严重根本研究科学进展,激励泛博科技工作者的科学热情和奉献精力,开展根本研究科普宣传,推进公家理解、关怀和支撑根本研究,在全社会营建优良的科学空气。

  中国科学十猛进展遴选法式分为保举、初选和终选3个环节。《中国根本科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学传递》5家编纂部保举了353项科学研究进展,所保举的科学进展须是在2017年12月1日至2018年11月30日期间正式颁发的研究功效。

  2018年12月,科技部根本研究办理核心组织召开了中国科学十猛进展初选会议,按照保举科学进展的学科分布,分成数理和天文科学、化学和材料科学、地球和情况科学、生命和医学科学等4个组,邀请专家从保举的科学进展中遴选出30项进入终选。终选采纳网上投票体例,邀请中国科学院院士、中国工程院院士、973打算参谋组和征询组专家、973打算项目首席科学家、国度重点尝试室主任、部门国度重点研发打算担任人等2600余名专家学者对30项候选科学进展进行网上投票,得票数排名前10 位的科学进展入选“2018年度中国科学十猛进展”。

  2018年度中国科学十猛进展简介,具体如下(滚动查看):

  2018年度中国科学十猛进展简介

  主办单元:科技部根本研究办理核心

  协办单元:《中国根本科学》编纂部、《科技导报》编纂部、《中国科学院院刊》编纂部、《中国科学基金》编纂部、《科学传递》编纂部

  非人灵长类动物是与人类亲缘关系比来的动物。因可短期内批量出产遗传布景分歧且无嵌合现象的动物模子,体细胞克隆手艺被认为是建立非人灵长类基因润色动物模子的最佳方式。自1997年克隆羊“多莉”报道以来,虽有多家尝试室测验考试体细胞克隆猴研究,却都未成功。中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能手艺杰出立异核心孙强和刘真研究团队颠末五年攻关最终成功获得了两只健康存活的体细胞克隆猴。他们研究发觉,结合利用组卵白H3K9me3去甲基酶Kdm4d和TSA能够显著提拔克隆胚胎的体外囊胚发育率及移植后受体的怀孕率。在此根本上,他们用胎猴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代孕受体后,成功获得两只健康存活克隆猴;而操纵卵丘颗粒细胞为供体细胞核的核移植尝试中,虽然也获得了两只足月出生个别,但这两只猴很快夭折。遗传阐发证明,上述两种环境发生的克隆猴的核DNA源自供体细胞,而线粒体DNA源自卵母细胞供体猴。体细胞克隆猴的成功是该范畴从无到有的冲破,该手艺将为非人灵长类基因编纂操作供给更为便当和精准的手艺手段,使得非人灵长类可能成为能够普遍使用的动物模子,进而鞭策灵长类生殖发育、生物医学以及脑认知科学和脑疾病机理等研究的快速成长。德国科学院院士Nikos K. Logothetis以“克隆猴:根本和生物医学研究的一个主要里程碑(Cloning NHP: A major milestone in basic and biomedical research)”为题颁发评论认为,这项工作证了然操纵体细胞核生殖克隆猕猴的可行性,打破了手艺壁垒并开创了利用非人灵长类动物作为尝试模子的新时代,是生物医学研究范畴真正出色的里程碑。

  真核生物细胞一般含有多条染色体,如人有46条、小鼠40条、果蝇8条、水稻24条等。这些天然进化的真核生物染色体数目能否可报酬改变、能否能够人造一个具有一般功能的单染色体真核生物是生命科学范畴的前沿科学问题。中国科学院分子动物科学杰出立异核心/动物心理生态研究所覃重军和薛小莉研究组、赵国屏研究组、生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究组、武汉菲沙基因消息无限公司等团队合作,以天然含有16条染色体的真核生物酿酒酵母为研究材料,采用合成生物学“工程化”方式和高效使能手艺,在国际上初次人工建立了天然界不具有的简约化的生命——仅含单条染色体的真核细胞。该研究表白天然复杂生命系统能够通过人工干涉变简约,以至能够人工缔造全新的天然界不具有的生命。Nature、The Scientist等颁发评论认为,这可能是迄今为止动作最大的基因组重构,这些遗传革新的酵母菌株是研究染色体生物学主要概念的强大资本,包罗染色体的复制、重组和分手。

  抑郁症严峻损害了患者的身心健康,是现代社会他杀问题的主要诱因,给社会和家庭带来庞大的丧失。然而保守抗抑郁药物起效迟缓(6—8周以上),而且只在20%摆布的病人中起效,这提醒目前对抑郁症机制的领会还没有触及其焦点。近年来在临床上不测发觉麻醉剂氯胺酮在低剂量下具有快速(1小时内)、高效(在70%难治型病人中起效)的抗抑郁感化,被认为是精力疾病范畴近半个世纪最主要的发觉。然而,氯胺酮具有成瘾性,副感化大,无法持久利用。因而,理解氯胺酮快速抗抑郁的机制已成为抑郁症研究范畴的“圣杯”,由于它将提醒抑郁症的焦点脑机制,并为研发快速、高效、无毒的抗抑郁药物供给科学根据。2018年,浙江大学医学院胡海岚研究组在这一范畴的研究取得了冲破性的进展:在抑郁症的神经环路研究中,该研究组发觉大脑中反奖赏核心——外侧缰核中的神经元勾当是抑郁情感的来历。这一区域的神经元细胞通过其特殊的高频稠密的“簇状放电”, 抑止大脑中发生愉悦感的“奖赏核心”的勾当。通过光遗传的手艺手段,他们间接证明缰核区的簇状放电是诱策动物发生失望和快感缺失等行为表示的充实前提。针对抑郁的分子机制,该研究组发觉这种簇状放电体例是由NMDAR型谷氨酸受体介导的,作为NMDAR的阻断剂,氯胺酮的药理感化机制恰是通过抑止缰核神经元的簇状放电,高速高效地解除其对下流“奖赏核心”的抑止,从而达到在极短时间内改善情感的功能。同时,该研究组对发生簇状放电的细胞及分子机制做出了更深切的阐释。通过高通量的定量卵白质谱手艺,他们发觉抑郁的构成伴跟着胶质细胞中钾离子通道Kir4.1的过量表达。而Kir4.1通道对抑郁的调控植根于缰核组织中胶质细胞对神经元的致密包绕这一组织学根本。在神经元-胶质细胞彼此感化的狭小界面中,Kir4.1在胶质细胞上的过表达激发神经元细胞外的钾离子浓度降低,从而诱发神经元细胞的超极化、T-VSCC钙通道活化,最终导致NMDAR介导的簇状放电。上述研究对于抑郁症这一严重疾病的机制做出了系统性的阐释,倾覆了以往抑郁症焦点计心情制上风行的 “单胺假说”,并为研发氯胺酮的替代品、避免其成瘾等副感化供给了新的科学根据。同时,该研究所判定出的NMDAR、Kir4.1钾通道、T-VSCC钙通道等可作为快速抗抑郁的分子靶点,为研发更多、更好的抗抑郁药物或干涉手艺供给了簇新的思绪,对最终打败抑郁症具有严重意义。Science、Scientific American等期刊对该工作进行了旧事报道,称“这是一项惊人的发觉”。

  操纵纳米医学机械人实现对人类严重疾病的精准诊断和医治是科学家们追逐的一个伟大的胡想。国度纳米科学核心聂广军、丁宝全和赵宇亮研究组与美国亚利桑那州立大学颜灏研究组等合作,在活体内可定点输运药物的纳米机械人研究方面取得冲破,实现了纳米机械人在活体(小鼠和猪)血管内不变工作并高效完成定点药物输运功能。研究人员基于DNA纳米手艺建立了主动化DNA机械人,在机械人内装载了凝血卵白酶——凝血酶。该纳米机械人通过特同性DNA适配体功能化,能够与特异表达在肿瘤相关内皮细胞上的核仁素连系,切确靶向定位肿瘤血管内皮细胞;并作为响应性的分子开关,打开DNA纳米机械人,在肿瘤位点释放凝血酶,激活其凝血功能,诱导肿瘤血管栓塞和肿瘤组织坏死。这种立异方式的医治结果在乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌及原发肺癌等多种肿瘤中都获得了验证。而且小鼠和Bama小型猪尝试显示,这种纳米机械人具有优良的平安性和免疫惰性。上述研究表白,DNA纳米机械人代表了将来人类精准药物设想的全新模式,为恶性肿瘤等疾病的医治供给了全新的智能化策略。Nature Reviews Cancer、Nature Biotechnology等评论认为该工作为里程碑式的工作;美国The Scientist期刊将该工作与同性繁衍、液体活检、人工智能一路,评选为2018年度世界四大手艺前进。

  牛顿万有引力常数G是人类认识的第一个根基物理常数,其在物理学甚至整个天然科学中饰演着十分主要的脚色。两个世纪以来,尝试物理学家们环绕引力常数G值的切确丈量付出了庞大而艰苦的勤奋,但其丈量精度目前仍然是所有物理学常数中最低的。按照牛顿万有引力定律,G该当是一个固定的常数,不因丈量地址和丈量方式的分歧而变化。可是,当前国际上分歧研究小组用分歧方式测得的G值却不吻合。为了深切研究这一问题,华中科技大学物理学院引力核心罗俊、杨山清和邵成刚研究组自2009年起头同时采用两种彼此独立的方式——扭秤周期法和扭秤角加快度反馈法来丈量G值。历经多年的艰辛勤奋,2018年两种方式均获得了迄今为止国际最高的丈量精度(G值别离为6.674184 ×10 11和6.674484 ×10 11m3/kg/s2,相对尺度误差别离为百万分之11.64和11.61),更为环节的是两个成果在3倍尺度差范畴内吻合。Nature期刊以“引力常数的创记载精度丈量(Gravity measured with record precision)”为题颁发评论认为,这项工作是迄今为止用两种独立的方式测定引力常数的不确定度最小的成果,为揭示形成万有引力常数丈量差别的缘由供给了很是好的机缘,同时也为进一步丈量获得引力常数的真值供给了机缘;并评价这项工作是“细密丈量范畴杰出工艺的典型”。

  高能宇宙射线中的负电子和正电子在其行进过程中会很快丧失能量,因而其丈量数据能够作为高能物理过程的一个探针,以至用于研究暗物质粒子的湮灭或衰变现象。基于地基切伦科夫伽玛射线千里镜阵列的间接探测获得的电子宇宙射线万亿电子伏特)附近具有有拐折的迹象,但其系统误差很大。我国首颗天文卫星悟空号(DAMPE)的电子宇宙射线的能量丈量范畴比起国外的空间探测设备(如AMS-02、Fermi-LAT)有显著提高,拓展了人类在太空中察看宇宙的窗口。DAMPE合作组基于悟空号前530天的在轨丈量数据,以史无前例的高能量分辩率和低本底对25GeV—4.6TeV能量区间的电子宇宙线能谱进行了切确的间接丈量。悟空号所获得能谱能够用分段幂律模子而不是单幂律模子很好地拟合,明白表白在0.9TeV附近具有一个拐折,证明了地面间接丈量的成果。该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加快能力,其切确的下降行为对于鉴定部门电子宇宙射线能否来自于暗物质起着环节性感化。此外,悟空号所获得的能谱在1.4TeV附近呈现出流量非常迹象,尚需进一步的数据来确认能否具有一个精细布局。瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评奖委员会秘书Lars Bergstrom传授必定了这是初次间接丈量到这一拐折。美国约翰霍普金斯大学Marc Kamionkowski传授评论认为,这是年度最令人冲动的科学进展之一。

  离子与水分子连系构成水合离子是天然界最为常见和主要的现象之一,在良多物理、化学、生物过程中饰演着主要的脚色。早在19世纪末,人们就认识到离子水合感化的具有并起头了系统的研究。一百多年来,水合离子的微观布局和动力学不断是学术界辩论的核心,至今仍没有定论。究其缘由,环节在于缺乏原子标准的尝试表征手段以及精准靠得住的计较模仿方式。北京大学物理学院量子材料科学核心江颖、王恩哥和徐莉梅研究组与化学与分子工程学院高毅勤研究组等合作,开辟了一种基于高阶静电力的新型扫描探针手艺,刷新了扫描探针显微镜空间分辩率的世界记载,实现了氢原子的间接成像和定位,在国际上初次获得了单个钠离子水合物的原子级分辩图像,并发觉特定命目标水分子能够将水合离子的迁徙率提高几个量级,这是一种全新的动力学幻数效应。连系第一性道理计较和典范分子动力学模仿,他们发觉这种幻数效应来历于离子水合物与概况晶格的对称性婚配程度,并且在室温前提下仍然具有,并具有必然的普适性。该工作初次澄清了界面上离子水合物的原子构型,并成立了离子水合物的微观布局和输运性质之间的间接联系关系,倾覆了人们对于受限系统中离子输运的保守认识。这对离子电池、防侵蚀、电化学反映、海水淡化、生物离子通道等良多使用范畴都具有主要的潜在意义。Nature Reviews Chemistry期刊主编David Schilter颁发评论文章认为,这项研究获得了“可谓完满的水合离子布局和动力学消息”。

  真核细胞内,细胞器和细胞骨架进行着高度动态而又有组织的彼此感化以协调复杂的细胞功能。观测这些彼此感化,需要对细胞内情况进行非侵入式、长时程、高时空分辩、低布景噪声的成像。为了实现这些一般环境下彼此对立的方针,中国科学院生物物理研究所李栋研究组与美国霍华德休斯医学研究所Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig等合作,成长了掠入射布局光照较着微镜(GI-SIM)手艺,该手艺可以或许以97纳米分辩率、每秒266帧对细胞基底膜附近的动态事务持续成像数千幅。研究人员操纵多色GI-SIM手艺揭示了细胞器-细胞器、细胞器-细胞骨架之间的多种新型彼此感化,深化了对这些布局复杂行为的理解。微管发展和收缩事务的切确丈量有助于区分分歧的微管动态失稳模式。内质网(ER)与其他细胞器或微管之间的彼此感化阐发揭示了新的内质网重塑机制,如内质网搭载在可活动细胞器上。并且,研究发觉内质网-线粒体接触点可推进线粒体的割裂和融合。中国科学院外籍院士、美国杜克大学Xiao-Fan Wang传授评论认为,这项工作成长了一项可视化活细胞内的细胞器与细胞骨架动态彼此感化和活动的新手艺,将会把细胞生物学带入一个新时代,有助于更好地舆解活细胞前提下的分子事务,也供给了一个从机制上洞察环节生物过程的窗口,可对生命科学整个学科发生严重影响。

  通过添加无机氮肥施用量来提高着物的出产力,虽能保障全球粮食平安,但也加剧了对生态情况的粉碎,因而提高着物氮肥操纵效率至关主要。这需要对动物发展发育、氮接收操纵以及光合碳固定等协同调控机制有更深切的领会。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组与合作者的研究显示,水稻发展调理因子GRF4和发展抑止因子DELLA彼此之间的反向均衡调理付与了动物发展与碳-氮代谢之间的稳态共调理。GRF4推进并整合了动物氮素代谢、光合感化以及发展发育,而DELLA抑止了这些过程。作为“绿色革命”品种典型特征的DELLA卵白高程度累积使其获得了半矮化优秀农艺性状,可是却伴跟着氮肥操纵效率降低。通过将GRF4-DELLA均衡向GRF4品貌的添加倾斜,能够在维持半矮化优秀性状的同时提高“绿色革命”品种的氮肥操纵效率并添加谷物产量。因而,对动物发展和代谢协同调控是将来可持续农业和粮食平安的一种新的育种策略。Nature期刊颁发评论文章认为,该育种策略宣布了“一场新的绿色革命即将到来”。

  人类的发源和演化是严重世界前沿科学问题,国际上公认的非洲以外最老旧石器地址是格鲁吉亚的德马尼西遗址,年代为距今185万年。由中国科学院广州地球化学研究所朱照宇、古脊椎动物与前人类研究所黄慰文和英国埃克塞特大学Robin Dennell带领的团队历经13年研究,在陕西省蓝田县发觉了一处新的旧石器地址——上陈遗址。研究人员分析使用黄土-古土壤地层学、堆积学、矿物学、地球化学、古生物学、岩石磁学和高分辩率古地磁测年等多学科交叉手艺方式测试了数千组样品,成立了新的黄土-古土壤年代地层序列,并在早更新世17层黄土或古土壤层中发觉了原地埋藏的96件旧石器,包罗石核、石片、刮削器、钻孔器、尖状器、石锤等,其春秋约126万年至212万年。连同该团队前期将蓝田公王岭直立人年代由原定距今115万年从头定年为163万年的成果,上陈遗址212万年前最陈旧石器的发觉将蓝田前人类勾当年代推前了约100万年,这一春秋比德马尼西遗址春秋还老27万年,使上陈成为非洲以外最老的前人类遗址地址之一。这将促使科学家从头审视晚期人类发源、迁移、扩散和路径等严重问题。此外,世界稀有的含有20多层旧石器文化层的持续黄土-古土壤剖面的发觉将为曾经处于世界领先地位的中国黄土研究拓展一个新研究标的目的,同时将对前人类保存情况及石器文化手艺的演进给出年代标尺和情况标识表记标帜。澳大利亚国立大学Andrew P. Roberts传授评论认为,这项惊动性工作确立了非洲以外已知的最陈旧的与前人类相关的遗址的春秋及天气情况布景,对于我们理解人类进化有着庞大的影响,不只是中国科学的严重功效,也是2018年全球科学的一大亮点。

  (义务编纂:崔晨 HX015)

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