Nature公布2020十大科学发现

医疗健康 来源:医谷网
2020
12/16
13:54
医谷网 医疗健康

近日,顶尖学术期刊《Nature》公布了2020年度十大科学发现,包括HIV治疗、新冠病毒研究、冷冻电镜突破、物质-反物质对称性研究等,其中有5项重要发现来自生物医学领域。

1、激活并杀死潜伏的HIV病毒

HIV病毒可以以“潜伏”的形式隐藏在病毒库细胞中,很少或几乎不进行转录,而难以被人体免疫系统检测到,这也是长期以来根治艾滋病的主要障碍。不过目前,研究人员正在通过促进病毒基因表达激活HIV而使免疫系统识别并消灭病毒的策略来改变这一状况。


美国北卡罗莱纳大学的科学家通过一种名为AZD5582的药物来激活转录因子NF-κB,从而促进HIV基因表达。埃默里大学的科学家结合了两种免疫干预措施——抗体介导的CD8+ T细胞清除以及名为N-803的药物激活HIV-1转录。两组研究人员在小鼠和恒河猴等动物模型中进行了相关实验,结果显示,这两种干预手段对潜伏病毒的破坏可能是迄今为止最强烈的,并且可重复。

基于以上策略,科学家们将继续探索其应用于治疗HIV的潜力。

2、干扰素缺乏导致重症新冠

干扰素(IFN)是人体内一类重要的抗病毒信号分子,具有抗病毒、抑制细胞增殖、调节免疫及抗肿瘤作用。研究发现,I型干扰素缺失是感染新冠病毒后发展为重症的一个关键因素。

在一项研究中,研究人员通过分析近千名重症新冠患者的血液样本,发现约10%的患者体内存在针对 I 型干扰素自身发起攻击的抗体。另一项研发现,约有3.5%的重症患者存在与 I 型干扰素有关的基因位点突变,这导致基因产物无法合成或应答干扰素。

IFN-I缺乏会导致不受控制的病毒复制和扩散,也可能对免疫系统功能产生其他后果。另一方面, 在IFN-I诱导途径中,具有基因突变的个体将得益于干扰素治疗,具有IFN-α和IFN-ω中和抗体的人,可能会受益于其他类型干扰素(例如IFN-β和IFN-λ)的治疗方法。

这一发现新冠重症患者的筛查以及治疗干预提供了一个参考。

3、低温电子显微镜达到原子分辨率,帮助药物开发

结构生物学的一个基本原理是,一旦研究人员能够直接观察到足够详细的大分子,就有可能理解它们的三维结构是如何赋予它们生物功能的。颗粒冷冻电子显微镜是解析生物大分子三维结构的一种有力方法,随着相关技术的发展,低温电磁图像信噪比的提高扩大了该技术的适用性。来自牛津大学和剑桥大学的研究人员报道了迄今为止使用单粒子冷冻电子显微镜(cryo-EM)的方法获得的最清晰的图像,该方法首次确定了蛋白质中单个原子的位置。Nature 称之为“打开全新宇宙”。

这一里程碑式的突破,有助于研究人员了解蛋白质的生理和病理机制,并有助于开发出副作用更少,效果更好的药物。

4、CRISPR技术揭秘挑食之谜

Drosophila sechellia果蝇只以有毒的诺丽果(气味强烈,又被称为“呕吐果”)为食,而它的亲戚黑腹果蝇却并非如此,是什么让这个物种如此挑食?洛桑大学和美国犹他大学的研究人员通过CRISPR-Cas9基因编辑技术,破解了这一谜题。

研究人员发现,有一类表达气味受体22a的感觉神经元在Drosophila sechellia果蝇中格外丰富,要比其他果蝇多的多,而这正是它们品味与众不同的关键原因,Or22a氨基酸序列的微小变化导致了这种果蝇的挑食行为,同时研究人员还发现了其他一些可能导致这种简单行为转变的进化。

看来,即使是喜欢臭水果的小果蝇也能为大脑如何进化以塑造复杂行为提供强有力的证据。

5、压力如何让头发变白

头发的颜色是由黑素细胞决定的,这些黑素细胞来源于位于毛囊凸起部分的黑素细胞干细胞。研究发现,压力下,去甲肾上腺素——一种参与对压力做出“战斗或逃跑”反应的神经递质分子——会从交感神经系统的神经元中释放出来,从而促使静态的黑素细胞干细胞迅速增殖、分化、迁移并从生态位永久性耗尽,而黑素细胞干细胞快速耗竭后并无其他干细胞可替代它们,从而最终导致头发变白。


这一发现有助于研究压力对各种器官和组织的广泛影响,也为寻找阻止和逆转压力破坏性作用的方法指出方向。

6、打破物质-反物质对称性

日本T2K中微子合作组的研究人员发现,轻子、中微子、电子及其更奇特的类似物种,可能不会遵循粒子-反粒子镜相对称性(即CP对称性),这可能是首次观测到宇宙中物质-反物质不对称性起源。

7、首次观测到银河系内快速射电暴

三项最新观测首次确定了快速射电暴(FRB)——一种来自外太空、持续时间只有几毫秒的无线电波——的起源,这是科学家首次第观测到位于银河系内的快速射电暴。值得一提的是,其中一项的观测结果来自中国射电望远镜(FAST)——天眼。

8、南极臭氧空洞的恢复

研究发现目前大气中臭氧消耗物质的浓度正在下降,臭氧层恢复的初步迹象已经出现。研究认为,南半球臭氧层的恢复是履行《蒙特利尔议定书》等禁止生产和使用臭氧消耗物质法案实行的直接结果。

9、利用卫星绘制树木地图

通过对覆盖西撒哈拉和西非萨赫勒地区超过 130 万平方公里的高分辨率卫星图像的分析,研究人员绘制了超过 18 亿棵树木的位置和大小。这将推动人类对全球陆地生态系统的思考,让地面遥感领域迎来根本性飞跃。

10、爱尔兰史前贵族坟墓中发现乱伦证据

通过对一座位于爱尔兰且具有大约 5000 年历史的史前陵墓中埋葬的人类遗骸进行基因测序,研究人员发现了一级血缘关系的亲属发生乱伦的证据,研究团队推测他们是将乱伦作为维持贵族血统的方式。

来源:医谷网

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