2008年世界科技发展回顾·生物技术

2008年世界科技发展回顾·生物技        美国 获得多项突破性进展，重大成果迭出。利用活细胞成功使死心脏恢复跳动，创造世界最大人工合成DNA，首次直接将一种体细胞转变成另一种体细胞，提出细胞统一分子观，造出“假”病毒管住真病毒，培植出红血球细胞等。

　　毛黎（本报驻美国记者）2008年1月伊始，美国生物学家就获得两项重大突破：通过给“脱细胞化”处理后的动物尸体心脏注入活细胞，成功使死心脏恢复跳动；通过合成生殖支原体细菌JCVI－1.0中的58.297万个碱基对，成功制造出该细菌的完整基因组，创造了世界最大人工合成DNA组织。

　　1月取得的其他重要生物研究成就包括：

　　培育出变异炭疽热毒素，能更有效杀灭黑色素瘤，也能抗击结肠癌和肺癌等其他癌症。

　　发现感染禽类和感染人类的病毒之间的关键性差异———受体形状，流感病毒必须与伞形受体结合才能感染人类。这有助于监视禽流感毒株的进化，开发流感疫苗。

　　利用RNA干扰技术识别出与艾滋病感染密切相关的273个基因，制定出相关的蛋白质列表，可据此预测艾滋病病毒繁殖所需的特殊蛋白质，开发与这种蛋白质进行相互作用的新药物。

　　在人类细胞表面确定蛋白质分子teth鄄erin，可将艾滋病病毒颗粒附着在母细胞的外膜上，阻止病毒突变株扩散。该发现有望为病毒学研究开启全新领域，为未来的药物研究铺平道路。

　　成功地在不伤害人类胚胎情况下获取胚胎干细胞，可回避相关的伦理争议，有望加速胚胎干细胞的临床医疗研究。

　　采用体细胞核移植技术，用捐献卵子及男性皮肤细胞成功克隆出5个人体胚胎，这一突破将使制造患者匹配型干细胞成为可能。

　　将控制破伤风毒素合成的基因植入实验鼠神经细胞，通过调节毒素活动，开发出可自由开关实验鼠脑神经回路的技术。这将成为探究大脑记忆和学习能力的重要研究手段。

　　3月，发现在细胞内转移核糖核酸（tRNA）分子的结构中保存有进化史上某些早期和最重要的信息，支持了病毒起源于细胞域的理论。

　　发现能决定乳腺癌是否会扩散及演变成致命性癌症的蛋白———SATB1，它能改变乳腺癌细胞中1000多种基因的表达水平。

　　4月，美国斯坦福大学揭示了不同物种的胎盘进化渊源，再现了形成和调控胚胎的基因进化史，表明胎盘基因不断进化调整自身，形成物种特异性基因，以适应老鼠、大象、人类等各个物种的不同繁殖需要。这是全球首次关注胚胎中的基因表达，填补了一个被忽略领域的空白。

　　中美科学家联手发布番木瓜的首张基因组草图，这将为研究开花植物的进化提供新信息。

　　美国得克萨斯大学与澳大利亚同行将从70多年前就被正式宣布灭绝的动物袋狼（亦称塔斯马尼亚虎）标本中分离提取出的基因植入老鼠胚胎并显现功能，这是已灭绝种类的基因首次在另一个活的有机体上发挥功能，证明灭绝动物的DNA有可能被激活。

　　5月，美国洛克菲勒大学采用新型特殊显微镜，首次实时和直观地目睹了来自单一活细胞的无数分子在细胞表面组合形成艾滋病病毒颗粒的过程，有望帮助科学家开发艾滋病治疗方法，重新审视有关艾滋病病毒的研究。

　　美国研究人员研究证实，携带靶标核酸分子的微球能对树突状细胞再编程，关闭免疫系统对制造胰岛素的β细胞的攻击，该研究有望用于Ⅰ型糖尿病患者的临床试验。

　　6月，美国怀特黑德生物医学所发现，有些癌细胞可以释放“骨桥蛋白”，这种蛋白质会“唤醒”体内休眠的癌细胞。这一发现有助于了解并预防癌细胞在体内的扩散。

　　美国研究人员成功获得一种能刺激神经干细胞发育成神经细胞的小分子Isx-9，为神经再生医学和脑癌症化学疗法提供了重要基础。

　　美国约翰霍普金斯大学发现，个体DNA序列的遗传外标记会随时间推移而发生改变，这种后天性的变化可能会解释迟发性疾病如癌症出现的原因。

　　美国宾夕法尼亚大学开发出的新型“DNA疫苗”成功地使实验动物同时对多种禽流感病毒毒株产生大范围免疫反应，抵御多种禽流感病毒的入侵。7月，美国纽约州立大学石溪分校通过重

　　新排列脊髓灰质炎病毒的遗传密码，制造出界没有的“假”脊髓灰质炎病毒。动物实验表明，该“假”病毒可发挥灭活疫苗作用，使实验鼠提高对真病毒的免疫力。这一成果有望用于开发新疫苗。

　　美国科学家首次成功绘制出第一张完整的高分辨率人类大脑皮层神经系统图，可形象显示人类大脑皮层的各种活动和神经元构成，将为解开人类大脑活动之谜提供最直接的工具和手段。

　　美国能源部阿贡国家实验室与中国和新加坡同行合作，成功获得H5N1禽流感病毒中最重要的一种蛋白———RNA聚合酶的晶体和特征结构，并发现如能阻断该蛋白中的PB1和PA这两种亚单元的结合，就能防止H5N1病毒进行复制，从而有望找到对付禽流感病毒的新药或疫苗。

　　美国得克萨斯大学医学院研制出带有酶活性的抗体，可辨识几乎所有不同形式的HIV，解决了HIV的多变性问题。8月，美国先进细胞技术公司利用胚胎干细胞培植出红血球细胞，人类将有可能从此结束献血。

　　美国科学家利用X射线晶体成像技术，成功获得流感病毒蛋白关键部位———甲型流感病毒NS1蛋白上与人体蛋白目标相结合部分的三维结构图，该成果有望帮助开发应对包括致命性禽流感在内的多种流感的药物。

　　美国哈佛大学与日本鹿儿岛大学成功地使一只移植了猪肾脏的狒狒生存了83天，刷新了异种动物间器官移植成活的最高纪录，使得利用猪内脏为人类进行器官移植的梦想又向前推进一步。

　　通过使用“直接重组”技术，美国科学家将小鼠体内构成胰腺约95%%的、原本分泌酶类的外分泌细胞成功转变成为可生产胰岛素的胰岛β细胞，这是首次无需借助胚胎干细胞，直接将一种体细胞转变成另外一种体细胞。

　　美国科学家破解了在大多数癌症生长过程中起关键作用的端粒酶的秘密，为研发新型抗癌药物开辟了新途径。

　　美国和瑞典科学家发现管控癌细胞侵入性和存活能力的转化生长因子b（TGF－b）的一个全新信号通道，为依赖于TGF的乳腺癌和前列腺癌等癌症的研究开辟了全新方向。

　　9月，美国提出细胞统一分子观———只有68个分子构建模块被用来构造细胞的4个基本组成部分：核酸（DNA和RNA）、蛋白质、聚糖和脂质，并以图示法标示了所有细胞的主要组成部分。就像门捷列夫元素周期表对化学研究的重要作用一样，这个细胞可视化图示将为生物学家提供新的研究框架。

　　美国科学家完成丝盘虫的完整基因组测序。丝盘虫是自然界最原始的多细胞生物之一，该成果将给所有高等动物的进化研究提供新的借鉴。

　　美国研究人员研发出从肿瘤中分离出癌症干细胞的方法，并发现癌症干细胞的标识蛋白。该成果有助于锁定癌症细胞靶标并将其杀死，以开发以癌症干细胞为目标的新疗法。

　　美国科学家绘制出详细的基因突变图谱，用以深入了解两种最致命的疾病：胰腺癌和胶质母细胞瘤。

　　美国太平洋生物科学公司9月30日展示了最新研发成功的个人基因组测序样机，大小类似家用微波炉，可在15分钟内完成基因组测序，费用只需1000美元。

　　10月，美国科学家利用纳米粒子成功地运送具有致命毒素的白喉基因，“以毒攻毒”彻底杀死了胰腺癌细胞。

　　美国得克萨斯大学发现，横向基因跳跃也发生在哺乳动物和两栖动物身上，即hAT转座子通过捎带病毒的方式，在数百万年前横向传递给了某些物种。

　　11月，美国生物学家首次发现一类新的马达蛋白质HARP，其能“重绕”双链DNA分子某些未被缠绕的部分，阻止关键基因被表达。该发现有助于理解造成罕见的席姆克免疫性多骨发育不良遗传障碍的分子机制。

　　美国科学家首次解码了一个急性骨髓性白血病癌症病人的完整基因组，找出一系列“新”基因，该发现有助于更好理解癌症遗传病理，为更好治疗癌症扫清道路。

　　美国科学家成功重建非典病毒。今后可对重建的非典病毒进行试验，进而找到有效的非典疫苗和疗法。美国神经生物学家发现，成人的大脑神经

　　元可重塑自身连接，推翻了一个世纪以来的传统认知，为了解大脑皮层回路的潜在灵活性以及探索大脑与认知相关的高级区域点燃新希望。

　　12月，美国科学家在研究中发现，记忆很可能并不全由大脑完成，而是存储在DNA中，即“细胞记忆”。当DNA受损时，一些细胞的“记忆”会慢慢丢失，这可解释人类记忆为何会随年龄增大而衰减。

　　美国克利夫兰医院实施美国第一例面部移植手术，为一名女性更换了80%%左右的面部皮肤，并移植了骨头、牙齿、肌肉和神经，也是迄今世界规模最大、最复杂的面部移植手术。

　　美国加州理工学院捕捉和录下了果蝇胚胎细胞迁移的“复杂舞蹈”，解释了关键基因突变如何影响胚胎的正常发育，使科学家对基因突变特征的诠释成为现实。

　　美国科学家破译了长毛猛犸象80%%的基因组，这将有助于重建灭绝动物的基因组，或能使其重返自然界。

　　美国和捷克遗传学家分别在老鼠和果蝇身上鉴别出两个物种形成基因———Prdm9和分离变相因子，它们能抑制不同物种后代的繁殖能力，驱动新物种的产生。其中，Prdm9是造成小鼠亚种杂交所生的雄性后代不育的“罪魁祸首”，这是首次在哺乳动物身上发现这种基因，证实了基因外改变在物种形成中起重要作用的猜测。分离变相因子则导致两个亚种果蝇杂交时制造出的后代为雄性。这两项研究将为未来发现更多物种形成基因铺平道路。

　　美国怀特海德生物医学研究所成功地将在基因重组过程中所需病毒的数目从4个减少到1个，极大简化了诱导多能干细胞（iPS）的生成，在用单一病毒获得iPS的新技术领域，消除潜在的有害病毒方面取得重要进展。

　　　英国 获得多项重大进展，培育出人兽混合胚胎，发现细菌细胞中的“危险指挥中心”———“压力分子”，首例定制器官的“再造气管”手术成功，首例排除乳癌隐患的“设计婴儿”孕育出世。 

　　何屹（本报驻英国记者）2008年，英国纽卡斯尔大学从人的皮肤细胞中提取出细胞核，植入牛的空卵细胞，成功培育出英国首个人兽混合胚胎。培育这种胚胎有望解决治疗性克隆研究中人类卵细胞缺乏问题，为寻找治疗早老性痴呆症、帕金森病等多种疑难疾病的方法创造条件。此后不久，英国下议院以336票对176票否决了禁止培育人兽混合胚胎的提案。

　　英国科学家发现，完整的双股DNA分子无需任何物理接触或化学物质帮助，就能识别出远处与它相似的链并相互聚集在一起，从而增加同源基因重组的精确度与效率。这项发现对于研究癌症、早老性痴呆症等由类似错误引发的遗传性疾病非常重要。

　　英国科学家首次发现细菌细胞中的“危险指挥中心”———“压力分子”，它能发出行动指令，使细胞在遇到危险时能立即采取“行动”，避免伤害。该发现有助于进一步认识微生物的基本生存机理。

　　由英国、意大利和西班牙三国科学家组成的研究小组利用部分由成人干细胞技术培养的气管，为一位西班牙女患者成功实施器官移植。这是全球第一个成功移植用患者自身干细胞再造器官的病例，是干细胞技术的重大突破，具有重要的里程碑意义，有望于20年内展开心脏等器官的完整培植，彻底改变传统外科手术方式。

　　伦敦大学发明全球首颗电脑三维心脏，能“复制”心血管动脉堵塞等心脏病，有望为心脏手术带来变革，帮助缩短心脏手术时间、提高手术准确性，研究手术治疗方案。

　　英、美等国科学家发现，如果吸入足量的石棉状碳纳米管，有可能引发罕见的恶性间皮瘤。此项研究首次显示碳纳米管可能会伤害生物的间皮细胞。

　　英国Oxitec生物技术公司对“昆虫不育技术”加以改进，培育出需要四环素才能维持寿命的转基因雄蚊，其后代也含有致命基因。利用这项技术可将蚊子繁育的后代预先设定成突发性早亡，从而控制登革热的蔓延。

　　英国医生给两名失明者进行了“仿生眼”移植手术，无线信号会通过电极刺激视网膜的视觉神经，使信号沿视神经向大脑传送，从而使患者恢复视力。

　　12月底，英国伦敦大学利用基因诊断和胚胎筛选技术，使得一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的“设计婴儿”。这是英国政府放宽对人体胚胎筛选方面的限制后，首例防止乳腺癌遗传的“设计婴儿”。

　　德国 从男性睾丸细胞中成功提取出干细胞，绘出脊椎动物胚胎发育蓝图，找到在心力衰竭中起关键作用的遗传物质。

　　顾钢（本报驻德国记者）2008年，德国科学家在世界上首次从男性睾丸细胞中成功提取出干细胞，为获得可培育人体器官和组织的人体干细胞找到新途径。

　　德国莱比锡马普进化生物学研究所分析发现，地球上所有的生命有机体，都被同一种遗传疾病影响，暗示遗传疾病同生命最初的进化过程有关。

　　德国科学家首次对斑马鱼胚胎发育期间的细胞活动进行实时摄录、观察和分析，并据此首次绘制出脊椎动物胚胎发育的蓝图。该成果有助于深刻理解脊椎动物进化过程，对发育生物学研究大有裨益。入选美国《科学》杂志2008十大科学突破。

　　德国维尔茨堡大学找到在心力衰竭中起关键作用的遗传物质———名为miR—21的微RNA，其碎片可对基因变成蛋白质的制造过程进行调整，并证明微RNAs靶向治疗对患心力衰竭的动物具有疗效。

　　此外，有德国参与的由14国64个科研小组组成的国际科研团队发布了首个甲虫全基因组序列，该甲虫名为赤拟谷盗，是农业上的一大害虫。对其进行基因组测序对农业除害具有重要意义，有助于找到更好的灭虫方法，同时有助于理解其它甲虫种类的生物学机制，在进化研究上也有较重要意义。

　　日本 获得可喜成果，合成人造DNA分子，显微技术、克隆技术获进展，发现DNA核小体结构影响DNA变异。

　　陈超（本报驻日本记者）2008年，日本国立遗传学研究所开发出能清晰观察活体细胞中单个分子的显微镜新技术，可长时间对分子进行连续观察。

　　日本研究人员首次发现啮齿类动物具有使用工具抓取食物的技能，6只原产于智利的灌丛八齿鼠在60天内全都学会了使用耙子获取食物。

　　日本富山大学化学家通过将4种人造核苷酸构件缝合于DNA分子的糖基中，形成稳定的双螺旋结构，首次成功合成出近乎完全人造的DNA分子，其具备特有的化学性质及异常的稳定性，将为生物材料应用领域提供前所未有的可能性。

　　日本理化学研究所使用从死后冷冻保存16年的小鼠身上提取出的细胞，成功地克隆出小鼠，有助于推进冷冻再生医学研究。

　　东京大学开发出利用荧光物质使活体癌细胞发光的新技术，可用肉眼观察毫米级的癌细胞，使得用肉眼观察癌细胞组织、进行癌症手术成为可能。

　　美日两国科学家通过分析青鳉鱼脱氧核糖核酸（DNA）的全部信息，发现DNA核小体结构影响着DNA变异，从而影响生物进化。证

　　实在自然进化过程中，DNA变异或许会因核小体结构的不同而有差别的猜测。

　　日本科学家通过实验模拟确认，陨石高速坠入海洋时引发的化学反应，可以很容易地合成地球生命不可缺少的氨基酸等有机物质，这是世界上首次成功地根据目前掌握的原始地球大气构成合成生命物质。

　　法国 在糖尿病、癌症以及病毒性疾病研究等方面成果显著，发现能抑制丙肝病毒的蛋白质，找出能促使细胞吸收糖的特殊激素。

　　李钊（本报驻法国记者）2008年，法国国家农艺研究所成功鉴别出一种存在于人体消化道内的细菌，可将胆固醇分解为无法被吸收的代谢物，随粪便排出体外。这一发现将有助于研制降低胆固醇的新方法。

　　法国和美国科学家发现一种能够抑制丙肝病毒的蛋白质EWI－2Wint，它能阻止丙肝病毒表面的糖蛋白与CD81蛋白质发生反应，从而起到抑制丙肝病毒的作用。

　　法国巴斯德研究所与法国健康与医学研究所合作发现一种痢疾杆菌志贺氏菌侵入人体免疫系统的机制，将有助于开发研究治疗细菌性痢疾的新方法。

　　法国国家科研中心发现此前为治疗艾滋病而合成的一种分子HB－19能清除肿瘤细胞表面的核仁素，阻断肿瘤细胞的生长，并破坏其周围血管的生成，这一研究为肿瘤治疗提供了新思路。

　　法国科学家在单细胞生物阿米巴变形虫体内发现两种新型病毒Mamavirus和Sputnik，其中Mamavirus是目前体积最大的病毒，几乎与小型细菌相仿，用普通显微镜就能观察到。这些病毒通常都存在于浮游生物中，因此可能在海洋营养循环等方面起重要作用。

　　比利时和法国科学家将胚胎干细胞分化为大脑皮层神经元，并成功移植到实验鼠大脑中，从而有望以此为基础开发出针对神经性疾病的新疗法。

　　法国国家健康与医学研究所发现一种特殊激素Apelin，能促使细胞吸收糖，有助于开发出治疗糖尿病的新方法。

　　韩国 生命科学领域取得的进展多而广泛，培育出适合人体器官移植的转基因猪，绘出第一个完整的韩国人基因组图谱。 

　　邰举（本报驻韩国记者）2008年韩国科学家培育出适合人体器官移植的转基因猪，开发出利用猪软骨细胞分泌物治疗人体软骨组织损伤的药物“Artifilm”，利用人类骨髓中提取的间叶干细胞恢复豚鼠的听觉的试验也获得成功。

　　另一项引人注目的进展是，第一个完整的韩国人基因组图谱绘制成功。在基因及遗传领

　　域，韩国开发出安全引导胚胎干细胞分化的纳米和生物工程融合技术，以硒溶液处理人体底层脂肪细胞，使其逆分裂为功能强而致癌风险低的诱导型多功能干细胞（iPS）。此外，韩国研究者查明了维持胚胎干细胞多能性的Rap2GTPase基因在控制脊椎动物背腹轴结构形成的Nodal蛋白质信号调节过程中的作用机理。

　　韩国还启动了“人体资源综合管理项目”，计划在5年内建立韩国人血液、组织等遗传学信息的数据库，以找出韩国人疾病和基因信息间的联系。

　　巴西 证明蛋白质可以决定记忆在大脑中持续时间的长短，运用基因技术降低血吸虫病害，干细胞研究获得国家法律更大支持。

　　张新生（本报驻巴西记者）2008年2月，巴西科学家与阿根廷同行合作，在对老鼠投喂了超剂量的蛋白质脑源性神经营养因子后发现，老鼠记忆力从7倍提高到10倍，证明蛋白质可以决定记忆在大脑中持续时间的长短。

　　3月，巴西圣保罗州坎皮纳斯州立大学运用转移核糖核酸（tRNA）方法，灭活曼氏血吸虫致病幼虫的核心基因，从而降低血吸虫病害。这种方法也可用于其他类似疾病的防治。

　　5月，巴西联邦最高法院通过裁决，同意在国内继续进行胚胎干细胞科学研究。此项裁决使巴西成为拉美第一个，世界第26个允许对干细胞进行科研的国家。

　　加拿大 发现抗艾滋病病毒的蛋白质，开发新技术快速检测疟疾感染，找到具有控制排卵功能的神秘基因。

　　杜华斌（本报驻加拿大记者）2008年，加美两国研究人员共同研究发现，人体DNA中的FOX03a蛋白质可以保护人体免遭艾滋病病毒等免疫系统疾病的伤害。

　　加拿大麦吉尔大学开发出一种探测疟疾感染的新方法。该方法采用激光和非线性光学技术，可以使血液中的疟疾寄生虫检验工作更加简化、快捷、省力。

　　加拿大和法国科学家联合研究发现，一种取名Lrh1的神秘基因，具有控制排卵的功能。该成果有助于研发新型避孕药物，也有助于开发出可以激活Lrh1基因的药物，治疗不育症。

　　此外，2008年俄罗斯在太空生物实验取得进展，发现在宇宙中孕育的蟑螂比地面上的同类生长速度快，并且承受能力也较强。南非成功实施世界首例艾滋病感染者之间的器官移植手术，把一名艾滋病病毒感染者捐献的两个肾脏分别移植给两名同样感染艾滋病病毒的男子。以色列“医疗导航”公司开发出医疗定位系统（MPS），能帮助医生进行不同的微创外科手术、跟踪治疗过程，还可获得有关身体的实时三维影像，提高诊疗效果。以色列希伯来大学开发出利用唾液诊断病情的新技术，有效提高了对与疾病有关的不同低密度生物标记蛋白的检测质量，可对癌症、心脏病、糖尿病、艾滋病及其他一些疾病进行检测。乌克兰则在农业品种改良、新型手术技术方面有斩获：乌科学院巴顿电焊研究所研制出动物及人体软组织连接技术，可使手术时间缩短30%、出血量降低50%、愈合时间缩短30%至50%。乌克兰农科院遗传育种研究所利用新的籽粒蛋白质和淀粉合成系统，培育出专用于糖果制造业的小麦和大麦品种。 （本报国际部）自然