盘点：2020年世界生物技术突破

来源：中国生物物理学会

责编 | 吉  佳

回顾2020年，生物领域取得了许多成绩，各国科学家在抗衰老、基因测序和细胞研究上进展显著。下面，让我们一起盘点2020年世界生物技术突破：

以色列

研究抗癌、抗衰老疑难杂症

超高分辨率显微镜看到活细胞

特拉维夫大学率先证明，通过CRISPR基因编辑技术能有效地破坏动物癌细胞DNA，同时保持周围其他细胞组织完好无损；舍巴医学中心在全球首次试验性采用“逆向个性化药物”（RPM）治疗癌症患者；特拉维夫大学研发出一种快速检测仪，可实时检测患者在接受恶性肿瘤切除后腹腔内是否还有癌细胞残留，还设计出治疗皮肤黑色素瘤的纳米载体药物系统，该系统有望扩展到其他疾病的治疗。

以色列理工大学结合质谱和计算两种方法，开发出快速且廉价地分析血液样本的新方法，将首先应用于恶性肿瘤的早期检测；他们还研发出新型自行微型机器能直接将药物、DNA和化学物质通过电穿孔技术进入特定的单细胞内。

基因编辑与细胞科研成果多

多种重大疾病研究有新进展

美国科学家不仅通过癌症试验研究证实CRISPR编辑免疫细胞的安全性，还首次开展了将CRISPR-Cas9基因疗法直接用于人体临床试验，治疗遗传性眼病——莱伯氏先天性黑蒙症（LCA10），并宣布借助CRISPR基因编辑技术治愈了3名遗传病患者。

关注生命进化理论与细胞机制

给蛋白质穿上二氧化硅“外衣”

2020年是英国科学家在生物技术研究领域成果倍出的一年。

在胚胎学研究领域，研究人员采用人体细胞，培养出人类早期胚胎发育三维组织模型，标志着在模拟人体发育方面迈出重要一步。

牛津大学科学家研究了大脑中细胞如何协同工作，将不同经历的记忆连接起来，使我们能够在日常生活中做出有根据的推测。

伦敦大学学院研究人员利用下一代测序（NGS）技术，在血液中发现了代表前列腺组织的“指纹”（早期循环生物标记物），可通过该“指纹”的变化判断癌细胞是否处于活跃和扩散状态。

英国与比利时两国科学家合作，绘制出首份人类胸腺组织图集，揭示了重要免疫细胞——T细胞的起源。

为攻克疫苗保存需要低温或超低温的缺点，研究人员巧妙地给蛋白质穿上一层二氧化硅“外衣”，即使加热到100℃或在室温下保存长达3年，疫苗的结构仍完好无损。

研究人员发现了35亿到25亿年前，生命进化过程中最早的两个代谢蛋白质，为地球早期生命形成提供了动力。这一发现还可充当化学信号，帮宇宙探索人员在其他星球上寻找生命。

剑桥大学发现，哺乳动物亚种在进化中发挥的作用比以前认为的更大，这项研究可帮助预测应重点保护的物种，以防止其濒临灭绝或消亡。

研究人员利用昆虫将浪费的食物变成可供饲养牲畜的口粮，这一项目接近尾声，将对解决人类粮食问题发挥积极作用。

德国

马普多家研究所脑科学成果显著

遗传学合成生物学取得长足进展

2020年，德国在脑科学领域取得丰硕成果，在遗传学和合成生物学领域也取得了长足进步。

马克斯·普朗克脑研究所绘制了抑制性神经元回路的发育图谱，并报告了独特的回路形成原理，使科学家能够监测神经元网络结构随时间的变化，从而捕捉到个体成长和适应环境的时刻。该研究所还发现，斑马鱼通过特定的机械刺激“感知”特定物种的存在，其大脑中神经肽Pth2的表达水平反映了该区域其它鱼类的存在和密度。

马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所成功破译了人类大脑的两个组织轴，这些轴主要是由遗传和进化形成的。马克斯·普朗克精神病研究所和魏兹曼科学研究所发现，神经细胞之间的稳定连接是记忆的基础。德国慕尼黑工业大学与马克斯·普朗克神经生物学研究所通过开发一种体内钙成像的3D成像新方法，发现多巴胺能神经元可敏锐地调节感官知觉，从而使动物的行为决策适应其内部行为状态。

开发新型慢性乙肝治疗药物

基因疗法与免疫疗法有进步

法国利用基因编辑技术在生物医药领域继续取得成果。2020年欧洲肝脏学术研究年会（EASL 2020）上，法国研究人员提出利用CRISPR-cas9开发治疗慢性乙肝的新型药物，通过基因编辑实现靶向乙肝病毒，可能产生乙肝表面抗原。

此外，基因疗法也在不断取得进展。法国巴黎视觉研究所与英、美团队合作，通过线粒体靶向技术将病毒载体注射到患者眼睛中，成功治疗了37名遗传性视神经病变（LHON）患者，78%接受治疗的患者双眼视力得到显著改善。

人们对免疫疗法抗击淋巴瘤的分子机制知之甚少。在一项新研究中，来自法国国家科学研究中心、巴斯德研究所和波尔多大学的研究人员首次观察到治疗性抗体与其靶蛋白之间的相互作用，揭示治疗性抗体结合人体CD20机制，从而为开发新的治疗方法开辟了道路。

俄罗斯

研发首个抗癌镍基化合物

肿瘤检测与治疗有新方案

2020年，俄罗斯在研发、治疗各类癌症方面取得了不少成绩。

最为突出的是俄罗斯秋明国立大学参与的国际科研团体研发出全球首个有抗癌效果的以镍为基础的化合物。该药更便宜，对患者的危害也较小，可代替该领域的铂衍生物，能改进药物研发，而不用担心癌细胞抗药性增加以及药物副作用。

此外，俄罗斯国家核研究大学“莫斯科工程物理学院”和莫斯科国立谢切诺夫第一医科大学科研人员，提出了宫颈癌前病变荧光诊断和光动力内科治疗（PDT）诊疗新方法，并在所有参与研究的女性患者身上证实了治疗的有效性。

俄罗斯奥廖尔国立大学还开发出基于光学技术诊断肝部肿瘤的方法。这种肿瘤检测方法更精确，能提高肝癌患者的治疗效率。

乌克兰

研发出生物监测荧光装置

可用于诊断多种器官疾病

2020年，乌克兰国家科学院物理与生物物理应用研究所研发出一种荧光装置，可用于监测呼出气体和生物蒸气中的超低浓度丙酮和氨分子。

氨指标可用于诊断肝肾功能不全和肺癌，丙酮可用于糖尿病、腺炎、心力衰竭等疾病的诊断。利用荧光信号对某些试剂高敏感性的特点，基于有机染料与丙酮和氨分子间相互作用并改变其荧光响应的能力，乌克兰研究人员研制出了这款用于检测超低浓度丙酮和氨分子的荧光装置。装置传感器的“心脏”是二氧化硅基质中的敏感膜，该基质引入了香豆素系列有机染料作为敏感成分，并引入了量子点作为荧光信号放大器。

日本

发现Pg菌可引发阿尔茨海默病

给猕猴移植子宫首次成功产子

日本九州大学、北京理工大学和吉林大学联合研究首次发现，长期向小鼠全身注入牙周病的病原菌——牙龈卟啉单胞菌（Pg菌），正常中年小鼠脑外产生的大脑老年斑成分淀粉样蛋白β（Aβ）会被输送至脑内，引发阿尔茨海默病。

日本庆应义塾大学等联合团队，利用食蟹猕猴进行了子宫移植，实现全球首次非人灵长类动物子宫移植后成功产子。

日本理化学研究所宣布，利用人工诱导多能干细胞（iPS细胞）技术，开发出以高灵敏度评估人体的心脏组织功能的仪器，有望用于心脏病的再生医疗及新药开发等。

大阪市立大学发现高血压药物“美通拉隆”能延长线虫寿命，其延寿效果是通过线粒体应激反应途径发挥出来的。

神户大学、东京大学等众多研究团队合作，首次发现正常胰腺细胞表达（P）RR是癌变的根本原因之一。

韩国

发现五个关键转录因子

助大肠癌细胞转为正常

韩国科学技术院与首尔三星医院共同宣布，成功开发出一种帮助大肠癌细胞向正常大肠细胞转化的原创技术。研究发现5个关键转录因子CDX2、ELF3、HNF4G、PPARG和VDR，可以将大肠癌细胞转化为正常大肠细胞。新发现的名为SETDB1的因子能够调节上述转录因子的活性。

巴西

新基因测序计划利用区块链

记录巴西人的独特遗传数据

巴西政府鼓励生物技术在人类健康、食品安全、工业产品和环境质量等领域的应用。

生物技术公司Portunus推出一项新的基因测序计划，旨在利用区块链技术。

项目研究人员介绍，这项研究不仅有可能为巴西制作准确的遗传图谱，而且还可能为巴西社会基于生理特征的自我组织带来重大影响。

南非

发现免疫力相关基因

帮助非洲人抵御疾病

南非生物学家的一项新研究发现，非洲大陆早期人类迁移改变了DNA并保护了非洲人免受疾病和病毒的侵害。

该研究分析了来自13个非洲国家的426人的全基因组，他们的祖先代表了来自整个非洲大陆的50个民族语言群体。

研究人员在讲班图语的人群中发现了62个以前未报道过的与病毒免疫力、DNA修复和代谢相关的基因，还发现了可能帮助非洲人抵抗疾病的基因组，其中很大一部分与免疫相关基因有关。

本文来源：《科技日报》1月7日 国际版

记者：毛黎、邰举、刘海英、李宏策、

董映璧、张浩、陈超、田学科、邓国庆

中国生物物理学会官方订阅号，为BSC会员及生物物理领域专业人士服务。

投稿及授权请联系：bscoffice@bsc.org.cn。

微信号：BSC-1979