生命科學(xué)是一門發(fā)展迅速、多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科，與人民健康、經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展有著密切關(guān)系，也被我國學(xué)術(shù)界視為在國際上最有影響力的學(xué)科之一，是最有可能實現(xiàn)從“跟跑”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;并跑”和“領(lǐng)跑”的學(xué)科。
為推動生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，充分展示和宣傳我國生命科學(xué)領(lǐng)域的重大科技成果，中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體以“公平、公正、公開”為原則開展2023年度“中國生命科學(xué)十大進展”項目評選工作，并現(xiàn)將擬入選項目予以公示。
2023年度“中國生命科學(xué)十大進展”入選項目
2023年度“中國生命科學(xué)十大進展”入選項目
通用型嫁接策略開發(fā)神經(jīng)膚熒光探針工具包
2023年11月17日，北京大學(xué)李毓龍實驗室在Science雜志在線發(fā)表了題為A tool kit of highly selective and sensitive genetically encoded neuropeptide sensors的研究論文報道了一種利用包含熒光報告模塊的第三胞內(nèi)環(huán)嫁接的策略，高效可通用地開發(fā)了一系列神經(jīng)肽熒光探針工具包。
利用此策略，論文中開發(fā)了一系列GRAB探針用于實時監(jiān)測常見研究的神經(jīng)肽的動態(tài)變化，并展示了GRAB SST1.0和CRF1.0探針能夠以優(yōu)良的靈敏度、選擇性和時空分辨率在體外和體內(nèi)監(jiān)測神經(jīng)肽的動態(tài)變化。這種靈活的工程策略和經(jīng)過優(yōu)化的神經(jīng)肽探針工具包為研究多種神經(jīng)肽在生理和病理狀態(tài)下的釋放、調(diào)控和功能鋪平了道路。
核孔復(fù)合體成熟度調(diào)控合子基因組激活
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/膜生物學(xué)國家重點實驗室/清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心孟安明院士課題組在《細胞》期刊在線發(fā)表題為“核孔復(fù)合體綜合成熟度調(diào)控合子基因組激活”的研究長文。該研究以斑馬魚為模式動物，首次提出了核孔復(fù)合體綜合成熟度是合子基因組激活的分子時鐘這一嶄新調(diào)控機制。
該研究通過定量
質(zhì)譜結(jié)合細胞生物學(xué)和生物
化學(xué)實驗驗證，發(fā)現(xiàn)斑馬魚早期胚胎發(fā)育過程中，與ZGA相關(guān)的母源轉(zhuǎn)錄因子的入核逐漸增加，在MBT之后達到最大值，并且mRNA翻譯積累、出核轉(zhuǎn)運或被動擴散等并不是關(guān)鍵的調(diào)控因素。該研究為ZGA的發(fā)生機制提供了全新的解釋機制；同時也為核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)與功能研究提供了新的著手點。
衰老驅(qū)動力解碼及靶向干預(yù)策略
2023年10月12日，中國科學(xué)院動物研究所劉光慧課題組、曲靜課題組和中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺課題組、任捷課題組合作，在 Cell Stem Cell 期刊發(fā)表了題為：Genome-wide CRISPR activation screening in senescent cells reveals SOX5 as a driver and therapeutic target of rejuvenation 的研究論文。
該研究首次通過基于人間充質(zhì)前體細胞(human mesenchymal precursor cell，hMPC)的全基因組功能增益(Gain-of-Function)篩選，鑒定出一系列促更生因子(rejuvenation factor)，其中轉(zhuǎn)錄因子SOX5為篩選名單中全新、強效的更生因子，它可通過靶向激活HMGB2的表達來重塑衰老細胞，重啟細胞活力。基于SOX5的基因療法或有望實現(xiàn)器官衰老的干預(yù)，助力延長健康壽命。
干預(yù)帕金森病的新型靶向神經(jīng)調(diào)控技術(shù)
11月2日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院路中華、戴輯、鮑進團隊在《細胞》發(fā)表最新研究，他們提出了一種用于治療帕金森病的新型神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，即向大腦的黑質(zhì)腦區(qū)遞送可高效感染神經(jīng)元軸突的逆向AAV病毒，用以標(biāo)記上游紋狀體D1神經(jīng)元的軸突，而紋狀體D2神經(jīng)元的軸突遠在蒼白球，因此在結(jié)構(gòu)上杜絕了被標(biāo)記的可能。隨后，用化學(xué)遺傳學(xué)手段對D1神經(jīng)元所在的“直接通路”進行精準(zhǔn)活動調(diào)控，從而實現(xiàn)對帕金森癥運動癥狀的靶向干預(yù)。
該技術(shù)重要的創(chuàng)新優(yōu)勢在于，這種策略可以高選擇性調(diào)控‘直接通路’，又不會干擾全腦和全身多種多樣的，且未受帕金森癥影響的多巴胺通路和相關(guān)功能，從而實現(xiàn)疾病干預(yù)的高度靶向性。在前期非人靈長類動物上的實驗表明，該療法在不影響大腦其他神經(jīng)環(huán)路的情況下，對帕金森病累及的關(guān)鍵神經(jīng)環(huán)路進行精準(zhǔn)靶向干預(yù)，為帕金森病臨床治療提供了潛在的全新策略。
解碼靈長類基因天書，破譯生命演化謎題
為了填補靈長類遺傳資源和進化生物學(xué)機制方面的不足，中國科學(xué)院昆明動物研究所研究員吳東東在2018年攜手國內(nèi)外多家科研單位，發(fā)起靈長類基因組計劃(PGP)。幾年來，圍繞靈長類大尺度比較基因組學(xué)和復(fù)雜性狀演化、基因組多樣性、社會系統(tǒng)復(fù)雜性、物種形成、疾病變異位點演化等重大科學(xué)問題，聯(lián)合研究團隊開展了系列原創(chuàng)性研究，并取得了重大成果。11篇重磅論文于6月2日發(fā)表在《科學(xué)》《科學(xué)·進展》《自然·生態(tài)與演化》等國際期刊上。
聯(lián)盟成立以來，克服了數(shù)據(jù)龐大、算力不足、疫情中樣本采集難等重重難題，調(diào)用全國范圍內(nèi)的5個超算中心，新產(chǎn)生了來自11個科26個屬27個靈長類物種的高質(zhì)量參考基因組，同時整合另外23個物種已公布的參考基因組，開展了迄今為止規(guī)模最大、物種最全的靈長類比較基因組學(xué)研究。
揭開靈長類早期胚胎發(fā)育黑匣子
利用食蟹猴胚胎體外培養(yǎng)模型，中外科研人員成功揭示靈長類胚胎中晚期原腸運動至早期神經(jīng)胚發(fā)育階段胚胎的形態(tài)、細胞組分、轉(zhuǎn)錄組、DNA甲基化和染色質(zhì)可及性等特征。相關(guān)研究成果5月11日以封面文章的形式在線發(fā)表于《細胞》雜志。
中科院動物所/北京干細胞與再生醫(yī)學(xué)研究院研究員王紅梅表示，這項研究為靈長類胚胎體外培養(yǎng)和基于干細胞構(gòu)建的“類胚胎”的體外培養(yǎng)提供了參考體系，為深入了解人類早期胚胎發(fā)育機制，以及早期胚胎發(fā)育異常相關(guān)疾病的病理研究提供了技術(shù)平臺。
腸道菌源宿主同工酶是調(diào)控代謝性疾病的新靶點
北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究院姜長濤教授團隊與多個研究團隊合作，于2023年8月4日在Science雜志在線發(fā)表了題為Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target的研究論文，首次提出了腸道菌源宿主同工酶新概念，發(fā)現(xiàn)菌源宿主同工酶在腸道中的廣泛存在，可以模擬宿主酶的功能，并參與疾病的發(fā)生發(fā)展。
其中，菌源DPP4是一種重要的同工酶，可以在腸屏障損傷條件下進入腸組織，降解宿主活性GLP-1，誘導(dǎo)糖耐量異常。宿主DPP4抑制劑西格列汀無法有效抑制菌源DPP4活性，是西格列汀臨床治療響應(yīng)性個體差異大的重要原因。進一步，通過高通量藥物篩選以及深入的功能驗證，研究團隊發(fā)現(xiàn)了首個對菌源DPP4具有高活性和強選擇性的小分子抑制劑Daurisoline-d4，可以通過特異性抑制菌源DPP4，改善糖耐量異常。
創(chuàng)立鼻咽癌"減毒增效"的治療新策略
中山大學(xué)腫瘤防治中心馬駿教授團隊牽頭完成并發(fā)布的一項研究給出了權(quán)威答案——通過創(chuàng)新“減毒”技術(shù)，使鼻咽癌患者內(nèi)側(cè)組咽后淋巴結(jié)區(qū)豁免放療，可確保療效并顯著改善生活質(zhì)量。
該研究創(chuàng)新性地提出了鼻咽癌患者內(nèi)側(cè)組咽后淋巴結(jié)區(qū)的豁免放療“減毒”新技術(shù)，有效減少了咽縮肌等吞咽相關(guān)結(jié)構(gòu)的照射，確保了患者治療效果不降低的同時，明顯減少毒副反應(yīng)，提高了患者生活質(zhì)量，將使99%鼻咽癌患者從中受益，今后有望改寫臨床鼻咽癌治療指南。
植物遠緣雜交過程中"花粉蒙導(dǎo)效應(yīng)"的分子機制
2023年10月7日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、新基石科學(xué)實驗室瞿禮嘉/鐘聲團隊在Cell期刊在線發(fā)表了題為“Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas”的研究論文，在分子水平上解析了擬南芥柱頭識別并接受自己花粉以及近緣花粉而不接受遠緣花粉的機制，提出了柱頭-花粉間識別與信號交流的“鎖-鑰模型”，闡明了柱頭處的種間/屬間生殖障礙形成的機理，完美解釋了“花粉蒙導(dǎo)效應(yīng)”。
該項發(fā)現(xiàn)是植物生殖生物學(xué)和植物遠緣雜交領(lǐng)域的重大突破，不僅揭示了植物在柱頭處關(guān)鍵生殖雜交屏障建立的分子基礎(chǔ)，還清楚地解析了上世紀(jì)提出的“花粉蒙導(dǎo)效應(yīng)”，從而找到了一種簡單、有效的方法打破植物柱頭處的關(guān)鍵生殖障礙。這對于未來我們打破植物種間/屬間生殖隔離、實現(xiàn)植物遠緣雜交、為農(nóng)業(yè)、園藝等領(lǐng)域創(chuàng)制全新的種質(zhì)資源具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。
人體器官芯片及多模態(tài)精準(zhǔn)測量方法構(gòu)建
東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長、數(shù)字醫(yī)學(xué)工程全國重點實驗室主任、江蘇運動健康研究院院長顧忠澤教授代表團隊作了《用“芯”呵護生命——全球首個人體器官芯片醫(yī)藥大模型》專題分享，向外界發(fā)布了全球首個人工智能和人體器官芯片結(jié)合的大模型成果。
目前，團隊在器官芯片的高精度跨尺度三維打印、功能性細胞外支架材料、細胞力成像、人工智能算法等關(guān)鍵核心技術(shù)上已實現(xiàn)自主可控。團隊成功構(gòu)建了腫瘤、皮膚、心臟、血管等多種器官芯片，芯片和
成像系統(tǒng)目前已在恒瑞醫(yī)藥、江蘇省疾控中心和江蘇省腫瘤醫(yī)院等多家單位使用。團隊研發(fā)了中國第一個進入空間站的血管芯片，提交了中國第一例基于心臟芯片的新藥臨床試驗申請，牽頭了中國第一個器官芯片標(biāo)準(zhǔn)立項，建立了中國第一個器官芯片數(shù)據(jù)庫。
(資料參考來源：中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體、科技日報等)
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