曾幾何時，一則「基因編輯嬰兒」的新聞引起了全球範圍內的關注，同時引發了法律和倫理方面的爭議。

未來的生物技術將把世界引向何方？此時此刻，我們比以往任何時候都更需要了解生命科學。

近日，由中國科協生命科學學會聯合體評選出的2019年度「中國生命科學十大進展」發布，這些研究進展也許在不遠的將來都將真實的作用在我們每一個人身上。快跟小編一起漲姿勢吧！（排名不分先後）

01

破解硅藻光合膜蛋白超分子結構和功能之謎

＊人工模擬光合作用將照進現實＊

光合作用為地球上幾乎所有生物的生存提供了能源和氧氣。硅藻是一種重要的水生光合生物，貢獻了地球每年20%的原初生產力，在全球生態變化和碳循環中起重要作用, 這與硅藻光合膜系統和捕光蛋白的結構與功能密切相關。

中科院植物研究所沈建仁、匡廷雲研究團隊與清華大學隋森芳研究團隊合作，率先破解了硅藻光合膜蛋白超分子結構和功能之謎，闡明了硅藻高效捕獲藍綠光、高效傳遞和轉化光能以及光保護的機理，為人工模擬光合作用、指導設計新型高光效作物提供了新思路和新策略。

研究成果得到國內外專家的高度評價，《科學》雜誌（Science）專題評論這兩項工作對於理解光合生物捕光系統的結構和功能具有里程碑意義。

02

反芻動物基因組進化及其對人類健康的啟示

＊能不能睡好覺，靠這些牛和羊了！＊

包括牛、羊在內的反芻動物是環境適應能力最強的陸生大型哺乳動物之一，其獨特的進化特徵對人類健康和現代食品安全有著重要啟示意義。

西北工業大學王文研究團隊聯合國內外多家單位，闡明了長期有爭議的反芻動物進化歷史，解析了反芻動物獨特性狀的遺傳基礎；探究了鹿角快速再生和鹿抗癌能力的遺傳基礎；揭示了馴鹿晝夜節律喪失、高效維生素D和鈣代謝等的分子機制。該研究探索開拓了研究重大生命現象的新途徑，闡明了反芻動物進化和極端環境適應的機制，對器官再生、抗腫瘤、睡眠障礙、節律紊亂和骨質疏鬆等健康醫學的研究具有重要啟示意義。

03

實現哺乳動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力

＊紅外線是什麼色？未來裸眼也能看＊

人和動物的感知覺能力受到生命體自身物理化學條件限制，拓展感知的極限一直是人類追求探索的目標。哺乳動物感知光的波譜範圍在390-760 nm，一旦波長大於760nm的近紅外光是無法被哺乳動物感知，比如人類自己，同時色盲也是感光光譜缺陷導致的疾病。

儘管我們想到各種辦法去感知紅外光，但除了帶上笨重的夜視儀，目前還想不到有什麼好方法能夠實現裸眼感知。

不過，中國科學技術大學薛天研究組與美國馬塞諸塞州州立大學韓鋼研究組合作，結合視覺神經生物醫學與創新納米技術，利用可吸收紅外光並轉化為可見光的上轉換納米材料，導入動物視網膜中使其靶向錨定在感光細胞上，首次實現動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。該研究在加密、安全、人機互動以及視覺疾病（如色盲等）治療和眼科藥物遞送等方面具有應用潛力。

04

單鹼基基因編輯造成大量脫靶效應及其優化解決方法

CRISPR/Cas9及其衍生工具單鹼基編輯器已廣泛應用於生命科學和醫學研究。然而，基因編輯造成的脫靶風險阻礙著該類技術應用於臨床。

研究組建立了新一代基因編輯工具脫靶檢測技術—GOTI，並使用該技術發現之前普遍認為安全的單鹼基基因編輯技術存在嚴重的、無法預測的DNA脫靶問題。該技術通過對單鹼基編輯工具進行改造，篩選到既保留高效的單鹼基編輯活性又不會造成額外脫靶的新一代高保真單鹼基編輯工具，為單鹼基編輯應用於臨床治療提供了重要的基礎。

05

提高中晚期鼻咽癌療效的新方案

我國是鼻咽癌的高發區，年新發病例占全球一半，其中南方地區，特別是華東地區尤為高發，且治療效果差，多以40歲左右的中青年為主，五年生存率較低。亟需研究出新的治療方案以提高患者的生存率。

中山大學腫瘤防治中心馬駿研究團隊開展的「吉西他濱+順鉑」新方案前沿技術研究，在放療前患者體質較好、能順利完成化療的最佳時機進行治療，建立了「吉西他濱+順鉑」兩藥聯合化療的新策略。目前，馬駿教授牽頭全國12家分中心，通過一項前瞻性臨床試驗發現，該療法可將復發風險降低49%，3年無瘤生存率提高8.8%（76.5%提高到85.3%），且未增加毒性。該方案經濟簡單，病人普遍用得起，由此建立鼻咽癌高效低毒的用藥新體系，形成國際領先的前沿技術新標準。

06

揭示抗結核新藥的靶點和作用機制及潛在新藥的發現

結核病是由結核分枝桿菌感染而引發的一種致命性疾病，在傳染性疾病中堪稱「頭號殺手」，全球每年都有約150萬人因它喪命。因此針對結核桿菌的新藥靶點研究和新藥研發迫在眉睫。膜蛋白MmpL3在分枝桿菌細胞壁合成過程起關鍵作用，是一個抗結核新藥研發的重要靶點。

在中科院院士饒子和的領導下，上海科技大學研究團隊的張兵、楊海濤以及李俊等歷經六年時間，率先在國際上解析了藥靶MmpL3和「藥靶-藥物」複合物的高解析度晶體結構，揭示了MmpL3的工作機理以及新藥SQ109殺死細菌的全新分子機制。該研究為新型抗生素的研發、解決全球日趨嚴重的細菌耐藥問題開闢了一條全新途徑，也為我國研發具有自主智慧財產權的抗結核新藥奠定了重要的基礎。研究設計的抗結核先導藥物已申請PCT專利。

07

LincGET不對稱表達引發小鼠2-細胞期胚胎細胞的命運選擇

＊這一次，讓我們好好思考下生命的起源吧……＊

在受精卵向擁有超過200種細胞類型的哺乳動物個體的發育過程中，第一次細胞命運的選擇發生在什麼時期？這一選擇是如何發生的？這是生命科學研究一個非常基本的問題。

中國科學院動物研究所周琪研究組和李偉研究組合作，首次將第一次細胞命運分化的選擇推到了2-細胞胚胎時期，為探索早期胚胎的全能性調控以及第一次細胞命運分化機理奠定重要基礎。同時，該研究也為研究早期胚胎中內源逆轉錄病毒序列和長非編碼RNA的功能提供了新的思路。

08

小鼠早期胚胎全胚層時空轉錄組及三胚層細胞譜系建立的分子圖譜

胚胎髮育起始於早期胚胎的外、中、內三個胚層，但這三個胚層的來源及其分子調控機制一直不清楚。

研究組通過構建小鼠早期胚胎的高解析度時空轉錄組圖譜，揭示了三胚層分化的細胞譜系和多能性在時間和空間上的動態變化及其調控網絡；建立了早期胚胎三胚層細胞譜系分化的新理論。這項工作是對經典發育生物學層級譜系理論的重大修正和補充，將極大推動早期胚胎髮育和幹細胞再生醫學相關領域的發展。

「假如我們想在人體外『製造』肝臟、胰腺、肺等器官，要有足夠的細胞，而細胞的來源正是這些胚層，當摸清了胚層的分化路徑時，將來就可以在體外培養出所需要的胚胎。」中科院生物化學與細胞生物學研究所研究員景乃禾說。

09

植物抗病小體的結構與功能研究

＊抗擊病蟲害，植物有一手＊

作物病蟲害是我國和全球農業生產的重大威脅。自從上世紀90年代植物抗病基因首次被分離鑑定以來，抗病基因如何使得植物抗病這一重大問題一直未能得到解答。「只有明白這其中的作用機制，才能幫助植物實現免疫反應。」清華大學生命科學學院教授柴繼傑說。

為此，清華大學柴繼傑、王宏偉研究團隊與中科院遺傳與發育生物學研究所周儉民研究團隊開展密切合作，闡明了抗病蛋白在發現病原細菌信號後，如何從靜息狀態迅速轉變為激活狀態的機制；在國際上率先發現植物抗病小體這一蛋白質機器，首次揭示了抗病蛋白作為一個分子開關，在細胞膜上控制植物防衛系統的機制。研究成果獲得了國內外專家的高度評價，認為是植物免疫領域的里程碑事件，為設計廣譜、持久的新型抗病蛋白，發展綠色農業奠定了關鍵理論基礎。

10

利用單細胞多組學技術解析人類胚胎著床過程

北京大學湯富酬研究組與北京大學第三醫院喬傑研究組合作，首次利用高精度單細胞轉錄組和DNA甲基化組圖譜重構了人類胚胎著床過程，系統揭示了這一重要發育過程的核心生物學特徵和關鍵調控機制。

「人類是由一個單細胞進化而來。人類胚胎著床過程到底為胚胎髮育造成了什麼樣的影響？我們通過對這樣重要的生物過程進行研究，以期在發育過程中遇到的不同病症，找到相應的治療方法。」湯富酬說。

經濟日報經點科學工作室出品

記者：郭靜原