《科学》杂志评出2013十大科研成果
○译者 温莎
《
青年参考
》（
2014年01月08日
34
版）
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发现宇宙粒子的加速器 |
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CLARITY成像令大脑透明 |
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最强大的免疫原 |
每年，美国《科学》杂志的编辑都会聚在一起，评选出年度最优秀科研成果，并颁发最具突破性大奖。2013年的获奖者是癌症免疫疗法——利用免疫系统对抗癌症。
1.癌症免疫疗法夺冠
几十年来，科学家一直认为这种做法能治疗癌症，但将想法付诸实践的过程非常艰难。现在，癌症专家欣喜地取得了突破性进展——两种技术的交叠已开始帮助患者度过难关：其一是通过抗体技术，给予T细胞阻截癌症的能量；另一种是关于基因改造个体T细胞的技术，该技术在患者体外进行，改造后的T细胞被输送回体内，对癌症更具针对性。
目前该技术仍在探索阶段，通过免疫系统治疗癌症的患者也只占很小一部分，多数人尚未因此受益。关于怎样最大限度地发挥该疗法的作用，仍有许多问题需要研究。但部分研究成果已被多家研究中心运用于各种癌症，这也给了人们希望——免疫疗法将在未来让越来越多的人远离病痛。
此外，《科学》杂志还挑选出了另外9名“亚军”获得者：
2.基因组的显微外科手术
诞生仅一年的CRISPR基因编辑技术，在2013年引发了科学界的震动。
CRISPR是“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”的缩写。细菌经过进化，可使DNA重复延伸，就像形成了一把切割病毒基因组的“刀”，而“手术刀”是名为Cas9的蛋白质。研究人员发现，他们可以用细菌的这种特质对基因进行显微外科手术。
2013年，这项新技术在科学领域蹿红，几十支团队争相将之实践于白鼠、细菌、酵母、斑马鱼、线虫、果蝇、植物和人体细胞上，以便深入了解这些基因的功能，为寻找提升人类健康的方法铺平道路。
3.CLARITY成像令大脑透明
2013年，研究人员发明了新的脑成像方法，不少人认为这将从根本上改变实验室研究复杂器官——大脑的方式。
CLARITY是种能令脑组织变透明的方法，消除了传统脑成像的最大障碍：脂肪中的光散射分子。该物质被称作脂质，可以构成细胞膜。
用单分子透明凝胶更换脂质，可以在呈现透明脑组织的同时，保留所有神经元、其他脑细胞及其细胞器。这令研究人员能够渗透到大脑内部，为特定细胞类型、神经递质或蛋白质贴“标签”，或是去除标签后再贴上不同的记号。
这令一些研究任务的完成速度提高了100倍，比如清点大脑特定区域的所有神经元。
4.克隆人技术的最新突破
经过十余年的失败，研究人员宣布，他们已从克隆人胚胎中获得了干细胞。
这些干细胞可以发育成人体内任何类型的细胞，研究人员希望利用它们研究和治疗疾病。使用克隆羊多莉的技术，研究人员已成功复制了鼠、猪、狗等动物，但克隆人细胞仍是相当棘手的工作。
2013年的“新配方”——包含少量咖啡因，似乎能稳定人类卵细胞中的关键分子——解决了这个问题。现在，相较于如何诱导多功能干细胞，研究人员更需确定的是来自克隆胚胎的干细胞如何堆积。
5.制造迷你器官
理论上，多能干细胞具有成为任何一种细胞的可能，但如何令其长成特定组织仍是挑战。2013年，研究人员通过种植获得了“类器官”：肝脏芽、小型肾脏甚至是初级的人类大脑。
虽然这种大脑达到苹果种子大小时，若停止供血就不再增长，但它与发育中大脑的组织和结构有着惊人的相似。研究人们已经利用它获得了对小头畸形病的新见解，这种病体现为大脑生长达不到标准尺度。
6.发现宇宙粒子的加速器
来自外太空的高能质子和其他粒子——宇宙射线，在100年前第一次被检测到。2013年，研究人员终于找到了它们来自何方的确凿证据。
理论家早就怀疑，大部分宇宙射线是巨大的恒星或超新星爆炸后，冲击波中的粒子加速形成的。如果是这样，理论成立的基础便是一些颗粒必须与原子在空间形成碰撞，产生所谓π介子的亚原子粒子，随后将其衰变为γ射线。
2013年，费米伽马射线太空望远镜发现了两个超新星残骸中π介子衰变的记号。
7.新材料提高太阳能利用率
新型太阳能材料在2013年风头正劲。这种被称为钙钛矿的材料价格便宜、制作简单，并且能将阳光中15%的能量转化为电力。
虽然这一比例仍低于商用硅太阳能电池，但钙钛矿发展神速。其格外有价值的特征是，可以分层涂在硅太阳能电池材料顶部，令其波长延长，从而利用以前无法捕获的太阳光。
8.睡觉能清洁大脑
科学家长期以来推测，睡眠的功能之一是修复大脑，但这是否是睡眠的“核心”宗旨，仍具有争议。
2013年的实验表明，小鼠在睡眠中清洁了大脑。睡眠令神经元扩张，使脑脊液涌入，脑脊液将大脑中的碎屑，例如淀粉样蛋白积聚形成的、可引发阿尔茨海默症的斑块冲洗掉。当小鼠睡觉时，其清洗速度比清醒时快两倍。
9.你的微生物，你的健康
超过100万亿个细胞承载着300万种不同的基因。2013年，研究人员全面评估了细胞和基因，更准确地验证了它们如何在从营养不良到癌症治疗的各个方面起作用。
结果显示，制定个性化医疗方案需要重视寄宿于我们身体的微生物。接下来，细菌如何加重病情或帮助抵抗疾病——尤其是通过免疫系统和炎症——将是2014年研究的重点。
10.最强大的免疫原
研究人员一直希望结构生物学，也就是对生命分子的研究，可以帮助他们设计出更好的疫苗。这方面的成果在2013年开始显现。
呼吸道合胞病毒（RSV）每年导致数百万婴幼儿入院治疗。进行结晶和分析后，科学家根据人体中对抗RSV感染的抗体设计了疫苗的主要成分：免疫原。
专家称，这是结构生物学第一次创造出如此强大的免疫原，其他研究人员正尝试以同样的方法开发抵抗人类免疫缺陷病毒（HIV）的新药，以治疗艾滋病。
□美国《科学》杂志
每年，美国《科学》杂志的编辑都会聚在一起，评选出年度最优秀科研成果，并颁发最具突破性大奖。2013年的获奖者是癌症免疫疗法——利用免疫系统对抗癌症。
1.癌症免疫疗法夺冠
几十年来，科学家一直认为这种做法能治疗癌症，但将想法付诸实践的过程非常艰难。现在，癌症专家欣喜地取得了突破性进展——两种技术的交叠已开始帮助患者度过难关：其一是通过抗体技术，给予T细胞阻截癌症的能量；另一种是关于基因改造个体T细胞的技术，该技术在患者体外进行，改造后的T细胞被输送回体内，对癌症更具针对性。
目前该技术仍在探索阶段，通过免疫系统治疗癌症的患者也只占很小一部分，多数人尚未因此受益。关于怎样最大限度地发挥该疗法的作用，仍有许多问题需要研究。但部分研究成果已被多家研究中心运用于各种癌症，这也给了人们希望——免疫疗法将在未来让越来越多的人远离病痛。
此外，《科学》杂志还挑选出了另外9名“亚军”获得者：
2.基因组的显微外科手术
诞生仅一年的CRISPR基因编辑技术，在2013年引发了科学界的震动。
CRISPR是“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”的缩写。细菌经过进化，可使DNA重复延伸，就像形成了一把切割病毒基因组的“刀”，而“手术刀”是名为Cas9的蛋白质。研究人员发现，他们可以用细菌的这种特质对基因进行显微外科手术。
2013年，这项新技术在科学领域蹿红，几十支团队争相将之实践于白鼠、细菌、酵母、斑马鱼、线虫、果蝇、植物和人体细胞上，以便深入了解这些基因的功能，为寻找提升人类健康的方法铺平道路。
3.CLARITY成像令大脑透明
2013年，研究人员发明了新的脑成像方法，不少人认为这将从根本上改变实验室研究复杂器官——大脑的方式。
CLARITY是种能令脑组织变透明的方法，消除了传统脑成像的最大障碍：脂肪中的光散射分子。该物质被称作脂质，可以构成细胞膜。
用单分子透明凝胶更换脂质，可以在呈现透明脑组织的同时，保留所有神经元、其他脑细胞及其细胞器。这令研究人员能够渗透到大脑内部，为特定细胞类型、神经递质或蛋白质贴“标签”，或是去除标签后再贴上不同的记号。
这令一些研究任务的完成速度提高了100倍，比如清点大脑特定区域的所有神经元。
4.克隆人技术的最新突破
经过十余年的失败，研究人员宣布，他们已从克隆人胚胎中获得了干细胞。
这些干细胞可以发育成人体内任何类型的细胞，研究人员希望利用它们研究和治疗疾病。使用克隆羊多莉的技术，研究人员已成功复制了鼠、猪、狗等动物，但克隆人细胞仍是相当棘手的工作。
2013年的“新配方”——包含少量咖啡因，似乎能稳定人类卵细胞中的关键分子——解决了这个问题。现在，相较于如何诱导多功能干细胞，研究人员更需确定的是来自克隆胚胎的干细胞如何堆积。
5.制造迷你器官
理论上，多能干细胞具有成为任何一种细胞的可能，但如何令其长成特定组织仍是挑战。2013年，研究人员通过种植获得了“类器官”：肝脏芽、小型肾脏甚至是初级的人类大脑。
虽然这种大脑达到苹果种子大小时，若停止供血就不再增长，但它与发育中大脑的组织和结构有着惊人的相似。研究人们已经利用它获得了对小头畸形病的新见解，这种病体现为大脑生长达不到标准尺度。
6.发现宇宙粒子的加速器
来自外太空的高能质子和其他粒子——宇宙射线，在100年前第一次被检测到。2013年，研究人员终于找到了它们来自何方的确凿证据。
理论家早就怀疑，大部分宇宙射线是巨大的恒星或超新星爆炸后，冲击波中的粒子加速形成的。如果是这样，理论成立的基础便是一些颗粒必须与原子在空间形成碰撞，产生所谓π介子的亚原子粒子，随后将其衰变为γ射线。
2013年，费米伽马射线太空望远镜发现了两个超新星残骸中π介子衰变的记号。
7.新材料提高太阳能利用率
新型太阳能材料在2013年风头正劲。这种被称为钙钛矿的材料价格便宜、制作简单，并且能将阳光中15%的能量转化为电力。
虽然这一比例仍低于商用硅太阳能电池，但钙钛矿发展神速。其格外有价值的特征是，可以分层涂在硅太阳能电池材料顶部，令其波长延长，从而利用以前无法捕获的太阳光。
8.睡觉能清洁大脑
科学家长期以来推测，睡眠的功能之一是修复大脑，但这是否是睡眠的“核心”宗旨，仍具有争议。
2013年的实验表明，小鼠在睡眠中清洁了大脑。睡眠令神经元扩张，使脑脊液涌入，脑脊液将大脑中的碎屑，例如淀粉样蛋白积聚形成的、可引发阿尔茨海默症的斑块冲洗掉。当小鼠睡觉时，其清洗速度比清醒时快两倍。
9.你的微生物，你的健康
超过100万亿个细胞承载着300万种不同的基因。2013年，研究人员全面评估了细胞和基因，更准确地验证了它们如何在从营养不良到癌症治疗的各个方面起作用。
结果显示，制定个性化医疗方案需要重视寄宿于我们身体的微生物。接下来，细菌如何加重病情或帮助抵抗疾病——尤其是通过免疫系统和炎症——将是2014年研究的重点。
10.最强大的免疫原
研究人员一直希望结构生物学，也就是对生命分子的研究，可以帮助他们设计出更好的疫苗。这方面的成果在2013年开始显现。
呼吸道合胞病毒（RSV）每年导致数百万婴幼儿入院治疗。进行结晶和分析后，科学家根据人体中对抗RSV感染的抗体设计了疫苗的主要成分：免疫原。
专家称，这是结构生物学第一次创造出如此强大的免疫原，其他研究人员正尝试以同样的方法开发抵抗人类免疫缺陷病毒（HIV）的新药，以治疗艾滋病。
□美国《科学》杂志
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