中新網(wǎng)北京1月13日電 (記者 孫自法)中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體13日發(fā)布2020年度“中國生命科學十大進展”評選結(jié)果，共有8個知識創(chuàng)新類和2個技術(shù)創(chuàng)新類項目成果入選，其中包括“首個新冠病毒蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的解析及兩個臨床候選藥物的發(fā)現(xiàn)”“新冠肺炎動物模型的構(gòu)建”這兩項新冠疫情研究。
最新出爐的2020年度中國生命科學十大進展具體內(nèi)容如下：
——蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘：4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的群聚信息素。中國科學院動物研究所康樂院士團隊鑒定到一種由群居型蝗蟲特異性揮發(fā)的氣味分子4-乙烯基苯甲醚(4VA)，并從化學分析、行為驗證、神經(jīng)電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除、野外驗證等多個層面證明4VA是飛蝗群聚信息素。實驗室合成的低劑量4VA能夠吸引到大量野生蝗蟲種群。該研究不僅揭示了蝗蟲群聚成災(zāi)的奧秘，還被認為是昆蟲學和化學生態(tài)學領(lǐng)域的一個重大突破，對世界蝗災(zāi)的控制和預(yù)測具有重要意義。研究中提出的基于昆蟲化學感受操控的4種防治策略被認為是未來害蟲綠色防控的新方向。該成果發(fā)表于《自然》雜志，《自然》配發(fā)編者按和專門評述文章，F(xiàn)1000Prime評價推薦系統(tǒng)給予最高推薦。
進展一：飛蝗群居型與散居型蝗蝻(幼蟲)。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——首個新冠病毒蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的解析及兩個臨床候選藥物的發(fā)現(xiàn)。新冠病毒的主蛋白酶在病毒生活周期中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，是一個備受矚目的藥物靶點。上?？萍即髮W等單位組成抗新冠聯(lián)合攻關(guān)團隊，在國際上率先解析了新冠病毒關(guān)鍵藥靶主蛋白酶與抑制劑復(fù)合物的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，這也是世界上首個被解析的新冠病毒蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)；闡明了抑制劑精確靶向主蛋白酶的作用機制；發(fā)現(xiàn)依布硒和雙硫侖等老藥或臨床藥物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子，且二者已被美國FDA批準進入臨床II期試驗，用于新冠肺炎的治療。上述成果為抗新冠藥物的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。該成果發(fā)表于《自然》雜志。
進展二：新冠病毒主蛋白酶(紅色)與抑制劑(黃色)的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——器官衰老的機制及調(diào)控。中國科學院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組及北京大學湯富酬研究組合作，系統(tǒng)解析了靈長類動物重要器官衰老的標記物和調(diào)控靶標；揭示了老年個體易感新冠病毒的分子機制；在系統(tǒng)生物學水平闡明熱量限制通過調(diào)節(jié)機體免疫炎癥通路延緩衰老的新機制；發(fā)現(xiàn)基于核心節(jié)律蛋白過表達的基因治療可緩解增齡性小鼠骨關(guān)節(jié)變性并促進關(guān)節(jié)軟骨再生。這些研究成果加深了人們對器官衰老機制的理解，為建立衰老及相關(guān)疾病的早期預(yù)警和科學應(yīng)對策略奠定了重要基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《細胞》和《細胞研究》等雜志。
進展三：系統(tǒng)解析靈長類動物器官衰老的標記物和調(diào)控靶標。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——新冠肺炎動物模型的構(gòu)建。在新冠疫情防控中，動物模型是科研攻關(guān)五大主攻方向之一，是闡明致病機制和傳播途徑、篩選藥物和評價疫苗的基礎(chǔ)研究工作。發(fā)現(xiàn)與鑒定對新冠病毒敏感的動物、研制檢測動物體內(nèi)病毒的試劑、使動物準確模擬疾病臨床表現(xiàn)，是造模的三個關(guān)鍵難題。中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所的研究團隊與中國疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所、中國醫(yī)學科學院病原生物學研究所合作，通過比較醫(yī)學分析，培育了病毒受體高度人源化的動物，建立了模型特異的檢測技術(shù)，證實了病毒入侵受體，遵循科赫法則證實了致病病原體，揭示了新冠肺炎免疫特征和病理特征，再現(xiàn)了病毒感染、復(fù)制、宿主免疫和病理發(fā)生過程，系統(tǒng)模擬了新冠肺炎的不同臨床特征，在國際上第一個構(gòu)建了動物模型。應(yīng)用動物模型，闡明了系列疾病機理，篩選到了系列有效藥物，完成了國家部署的80%以上疫苗評價，模型研制方法和標準提供給世界衛(wèi)生組織(WHO)，供國際研究使用。該成果發(fā)表于《自然》和《動物模型與實驗醫(yī)學》雜志。
進展四：不同年齡恒河猴感染新冠病毒后影像學及病理學改變。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——人腦發(fā)育關(guān)鍵細胞與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。腦是人類智能活動的物質(zhì)載體，研究發(fā)育過程中腦結(jié)構(gòu)功能的建立，將揭示智能形成的細胞和分子機制，同時為相關(guān)醫(yī)學應(yīng)用提供理論線索與技術(shù)方案。中國科學院生物物理研究所王曉群課題組、北京師范大學吳倩課題組和北京大學湯富酬課題組展開合作，通過高通量單細胞組學分析對人類胚胎發(fā)育關(guān)鍵期的海馬體、下丘腦、大腦皮層多亞區(qū)以及視網(wǎng)膜進行了細胞構(gòu)成圖譜及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究，對關(guān)鍵細胞類型的功能發(fā)育進行了追蹤，揭示了多個腦區(qū)發(fā)育的關(guān)鍵時間節(jié)點與基因，詳細繪制了人腦的動態(tài)發(fā)育藍圖，為相關(guān)疾病的診療提供了堅實基礎(chǔ)。多篇研究成果相繼發(fā)表在《自然》、《自然-通訊》等雜志。
進展五：人腦海馬體發(fā)育過程中的細胞構(gòu)成及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——發(fā)現(xiàn)行為調(diào)控抗體免疫的腦-脾神經(jīng)通路。人們的生活經(jīng)驗暗示，從冥想到體育鍛煉等行為可能增強免疫力。然而，大腦活動是否可以直接控制發(fā)生在脾臟等淋巴器官內(nèi)的免疫反應(yīng)，長久以來并沒有嚴格的實驗證據(jù)支持。清華大學免疫學研究所祁海課題組、上?？萍即髮W胡霽課題組以及清華大學麥戈文腦科學研究所鐘毅課題組通力合作，在小鼠模型里發(fā)現(xiàn)，脾臟如果喪失神經(jīng)支配，疫苗接種后機體就不能正常產(chǎn)生抗體。進一步實驗表明，這是因為大腦內(nèi)被稱為中央杏仁核和室旁核的區(qū)域有一類CRH神經(jīng)元與脾神經(jīng)相連。激活CRH神經(jīng)元，會增加脾神經(jīng)活動，進而可以增進疫苗接種產(chǎn)生的抗體；反之，抑制CRH神經(jīng)元會降低疫苗的效力。進而他們還設(shè)計出了一種小鼠的行為范式，可以通過激活這一新發(fā)現(xiàn)的腦-脾神經(jīng)通路來達到增強抗體產(chǎn)生的效果。這些發(fā)現(xiàn)，首次建立了大腦活動可以增進抗體產(chǎn)生的一條神經(jīng)通路，指出了將來利用鍛煉、冥想等行為增強疫苗效果、加強人體免疫力的可能。該成果發(fā)表于《自然》雜志。
進展六：“勤動”與增強免疫的大腦神經(jīng)核團與通路。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——進食誘導膽固醇合成的機制及降脂新藥靶發(fā)現(xiàn)。膽固醇是生命活動必不可少的脂質(zhì)，但太多會引起心腦血管疾病。人在進食碳水化合物時，膽固醇主要靠自身合成獲得。合成膽固醇需要消耗很多能量，因此哺乳動物只在進食后才上調(diào)合成，饑餓時則抑制，這其中的機制長期不清楚。武漢大學宋保亮實驗室在膽固醇領(lǐng)域取得新的突破，該團隊發(fā)現(xiàn)進食碳水化合物后，血液中升高的葡萄糖和胰島素促使肝臟中USP20蛋白被磷酸化修飾，USP20穩(wěn)定膽固醇合成途徑限速酶HMGCR，從而上調(diào)膽固醇合成。抑制USP20，降低血脂、減肥及增加胰島素敏感性。該發(fā)現(xiàn)不僅揭示了人體的營養(yǎng)感應(yīng)機制，還證明USP20可以作為新的降脂藥物研發(fā)靶點。這一研究成果及其應(yīng)用將惠及全民健康。該成果發(fā)表于《自然》雜志。
進展七：進食誘導膽固醇合成的機制。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——提高綠色革命作物品種氮肥利用效率的新機制。面向國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所傅向東研究團隊在水稻高產(chǎn)和氮高效協(xié)同調(diào)控機制領(lǐng)域獲得重要突破。研究發(fā)現(xiàn)了赤霉素信號轉(zhuǎn)導途徑新組分NGR5通過介導組蛋白甲基化修飾來調(diào)控植物響應(yīng)土壤氮素水平的變化，同時與生長阻遏因子DELLA蛋白競爭性結(jié)合赤霉素受體GID1，實現(xiàn)赤霉素調(diào)控植物生長發(fā)育。在高產(chǎn)水稻品種中增加NGR5的表達可在減少氮肥的條件下，仍可獲得高產(chǎn)。該發(fā)現(xiàn)找到了一條既能保證高產(chǎn)提高又能降低氮肥投入、減少環(huán)境污染的育種新策略，為培育“少投入、多產(chǎn)出、保護環(huán)境”的綠色高產(chǎn)高效新品種奠定了理論基礎(chǔ)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有廣闊的應(yīng)用前景，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。該成果以封面論文形式發(fā)表于《科學》雜志。
進展八：NGR5協(xié)同調(diào)控水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的新機制。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——小麥抗赤霉基因Fhb7的克隆、機理解析及育種利用。鐮孢菌引起的小麥赤霉病被稱為小麥“癌癥”，抗源稀缺，是威脅糧食安全的重大國際性難題。山東農(nóng)業(yè)大學孔令讓研究團隊歷時20年，從小麥近緣屬植物長穗偃麥草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7并闡明其功能、抗病機理和水平轉(zhuǎn)移進化機制。同時，利用遠緣雜交將Fhb7轉(zhuǎn)移到推廣小麥品種中，赤霉病抗性表現(xiàn)穩(wěn)定，且對產(chǎn)量沒有顯著負面影響。目前團隊選育的多個抗赤霉病小麥新品系已進入國家及省級區(qū)域試驗或生產(chǎn)試驗，并被納入中國小麥良種聯(lián)合攻關(guān)計劃，為解決小麥赤霉病世界性難題提供了“金鑰匙”。另外，F(xiàn)hb7對鐮孢菌分泌的單端孢霉稀族毒素的廣譜解毒功能，有望應(yīng)用于其他作物抗鐮孢菌病害的遺傳改良，以及解決糧食和飼料中的霉菌毒素污染問題。該成果發(fā)表于《科學》雜志。
進展九：鐮孢菌(Fusarium)侵染小麥籽粒后導致減產(chǎn)毀質(zhì)。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
——抗原受體信號轉(zhuǎn)導機制及其在CAR-T治療中的應(yīng)用。CAR-T細胞治療已經(jīng)成功地應(yīng)用于腫瘤的臨床治療，但面臨細胞因子釋放綜合癥和細胞持續(xù)性低等挑戰(zhàn)。CAR的信號元件來自抗原受體TCR的CD3鏈以及共刺激分子如CD28。目前對CAR的改造主要集中在共刺激信號元件，而忽視了抗原信號元件。中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所許琛琦研究組、北京大學醫(yī)學部黃超蘭研究組和美國加州大學圣地亞哥分校惠恩夫研究組合作，通過定量質(zhì)譜和生化方法發(fā)現(xiàn)TCR的CD3?鏈具有特殊的信號轉(zhuǎn)導功能，可以同時招募抑制性分子Csk和活化性分子PI3K。將CD3?胞內(nèi)區(qū)加入臨床使用的CAR序列中，可使得CAR-T細胞持續(xù)性更好，抗腫瘤功能更強，并且細胞因子釋放綜合癥的風險降低。該成果發(fā)表于《細胞》雜志。
進展十：嵌合性抗原受體(CAR)的信號原件改造。中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體 供圖
中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體介紹說，2020年度“中國生命科學十大進展”評選延續(xù)了將項目成果進行知識創(chuàng)新類和技術(shù)創(chuàng)新類分類推薦和評選的方式，組織成員學會推薦，由生命科學、生物技術(shù)和臨床醫(yī)學等領(lǐng)域同行資深專家評選，并經(jīng)中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體主席團審核最終確定。
此次評選，該聯(lián)合體成員學會推薦的項目較往年數(shù)量明顯增加，體現(xiàn)“中國生命科學十大進展”評選日臻完善，社會影響力與關(guān)注度不斷擴大；獲獎項目中非院士主導項目所占比例較往年大，體現(xiàn)中國生命科學研究領(lǐng)域后備力量強大。更為顯著的是，本次入選項目具有原創(chuàng)性突出、社會意義重大的特點，其中知識創(chuàng)新類項目“蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘：4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的群聚信息素”，在全球范圍內(nèi)首次揭示了蝗蟲群聚成災(zāi)的奧秘，對世界蝗災(zāi)的控制和預(yù)測，解決世界糧食問題具有重要意義。知識創(chuàng)新類項目“首個新冠病毒蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的解析及兩個臨床候選藥物的發(fā)現(xiàn)”和技術(shù)創(chuàng)新類項目“新冠肺炎動物模型的構(gòu)建”對解決當前全球面臨的新冠肺炎疫情有重大意義。技術(shù)創(chuàng)新類項目“小麥抗赤霉基因Fhb7的克隆、機理解析及育種利用”和知識創(chuàng)新類項目“進食誘導膽固醇合成的機制及降脂新藥靶發(fā)現(xiàn)”聚焦國計民生和全民健康等熱點問題。
中國科協(xié)生命科學學會聯(lián)合體自2015年起開展年度“中國生命科學十大進展”評選工作，旨在推動生命科學研究和技術(shù)創(chuàng)新，充分展示和宣傳中國生命科學領(lǐng)域的重大科技成果。目前評選活動已連續(xù)開展6個年度，每年公布評選結(jié)果后，將邀請入選項目專家編寫和出版科普書籍，并舉辦交流會暨面向青少年的科普報告會，向公眾揭示生命科學的新奧秘，為生命科學新技術(shù)的開發(fā)、醫(yī)學新突破和生物經(jīng)濟的發(fā)展提供新的思路，極大提高了生命科學的社會影響力。(完)
