12月(yuè)17日，《科學》網站公布了(le)2021年度十大(dà)科學突破評選結果。讓我們一起來(lái)看看今年科學界都有哪些重大(dà)成果。
今年7月(yuè)，世界知名人(rén)工智能團隊深度思維宣布，已經利用(yòng)AI智能軟件程序——阿爾法折疊預測了(le)人(rén)類表達的(de)幾乎所有蛋白質的(de)結構，以及其他(tā)20種生物(wù)幾乎完整的(de)蛋白質組。AI預測蛋白質結構将實現廣泛應用(yòng)，提供對(duì)基礎生物(wù)學的(de)見解并揭示潛在的(de)藥物(wù)靶點。
8月(yuè)，中國研究人(rén)員(yuán)使用(yòng)阿爾法折疊2繪制了(le)近200種與DNA結合的(de)蛋白質結構圖。11月(yuè)，德國和(hé)美(měi)國的(de)研究人(rén)員(yuán)利用(yòng)阿爾法折疊2和(hé)冷(lěng)凍電鏡繪制了(le)核孔複合物(wù)的(de)結構圖。現在，科學家正使用(yòng)阿爾法折疊2來(lái)模拟奧密克戎變體刺突蛋白突變的(de)影(yǐng)響。通(tōng)過在蛋白質中插入更大(dà)的(de)氨基酸，突變改變了(le)它的(de)形狀——也(yě)許足以阻止抗體與其結合并中和(hé)病毒。
人(rén)工智能預測了(le)兩種蛋白質如何形成參與酵母DNA修複的(de)複合體。
最近，科學家們從洞穴地面的(de)土壤中解鎖了(le)一個(gè)更大(dà)的(de)古代DNA寶庫。研究人(rén)員(yuán)使用(yòng)這(zhè)種“泥土DNA”來(lái)重建世界各地穴居人(rén)的(de)身份。
在西班牙的(de)Estatuas洞穴，核DNA揭示了(le)8萬至11.3萬年前生活在那裏的(de)人(rén)類的(de)遺傳特征和(hé)性别，并表明(míng)尼安德特人(rén)的(de)一個(gè)譜系在10萬年前結束的(de)冰川期之後取代了(le)其他(tā)幾個(gè)譜系。在美(měi)國佐治亞州Satsurblia洞穴有2.5萬年曆史的(de)土壤中，科學家們發現了(le)來(lái)自以前未知的(de)尼安德特人(rén)系的(de)女(nǚ)性人(rén)類基因組，以及野牛和(hé)現已滅絕的(de)狼的(de)遺傳痕迹。通(tōng)過将墨西哥(gē)奇基維特洞穴中1.2萬年前的(de)黑(hēi)熊DNA與現代熊DNA進行比較，科學家們發現，在最後一個(gè)冰河(hé)時(shí)代之後，洞中黑(hēi)熊的(de)後代向北(běi)遷徙至阿拉斯加。
一名研究人(rén)員(yuán)記錄了(le)墨西哥(gē)奇基維特洞穴中沉積物(wù)樣本的(de)位置。
8月(yuè)，美(měi)國國家點火裝置 (NIF) 産生了(le)一種聚變反應，這(zhè)種反應産生的(de)能量比點燃它所需的(de)激光(guāng)能量更多(duō)。NIF使用(yòng)來(lái)自世界上最高(gāo)能量激光(guāng)的(de)脈沖來(lái)壓縮胡椒粒大(dà)小的(de)氫同位素氘和(hé)氚膠囊。這(zhè)種方法每次發射産生170千焦的(de)聚變能量——遠(yuǎn)低于1.9兆焦的(de)激光(guāng)輸入。但在8月(yuè)8日記錄顯示，該能量飙升至1.35兆焦耳。研究人(rén)員(yuán)認爲這(zhè)是燃燒等離子體的(de)結果，這(zhè)意味著(zhe)聚變反應産生了(le)足夠的(de)熱(rè)量，可(kě)以像火焰一樣通(tōng)過壓縮燃料傳播。
爲了(le)産生美(měi)國國家點火裝置（NIF）的(de)聚變反應，192束激光(guāng)束會聚在一個(gè)微小的(de)燃料芯塊周圍。
數據顯示，美(měi)國默克公司的(de)抗病毒藥物(wù)莫奈拉韋可(kě)将未接種疫苗的(de)高(gāo)危人(rén)群的(de)住院或死亡風險降低30%；而輝瑞公司的(de)抗病毒藥物(wù)PF-07321332，如果在出現症狀的(de)3天内開始服用(yòng)，則可(kě)使住院率降低89%。科學家們強調，抗病毒藥物(wù)不能取代疫苗接種，但它們仍然至關重要。如果新的(de)奧密克戎變體導緻突破性感染激增，它們的(de)重要性将更加突出。
美(měi)國默克制藥公司的(de)莫奈拉韋将未接種新冠疫苗的(de)高(gāo)危人(rén)群因病住院或死亡的(de)風險降低了(le)30%。
一項多(duō)中心、随機、對(duì)照(zhào)試驗發現，3,4-亞甲基二氧基甲基苯丙胺(MDMA) ，也(yě)就是我們常說的(de)“搖頭丸”的(de)主要成分(fēn)，顯著減輕了(le)創傷後應激障礙(PTSD)患者的(de)症狀。76名受試者，部分(fēn)接受了(le)3次MDMA治療，部分(fēn)接受了(le)安慰劑指導治療課程。2個(gè)月(yuè)後，67%的(de)接受MDMA治療的(de)患者不再有PTSD症狀，而安慰劑組則僅有32%。
研究人(rén)員(yuán)對(duì)創傷後應激障礙（PTSD）使用(yòng)MDMA治療。
今年單克隆抗體 (mAb)開始在對(duì)抗新冠病毒和(hé)其他(tā)威脅生命的(de)病原體，包括呼吸道合胞病毒 (RSV)、HIV 和(hé)瘧疾寄生蟲等方面顯現出效果。到今年年底，已有3種用(yòng)于治療新冠病毒的(de)單克隆抗體獲得(de)FDA緊急使用(yòng)授權。科學家還(hái)正在開發針對(duì)流感、寨卡病毒和(hé)巨細胞病毒的(de)單克隆抗體。兩個(gè)旨在預防所有嬰兒(ér)呼吸道合體病毒(RSV)的(de)候選藥物(wù)被寄予厚望。單克隆抗體或将成爲傳染病武器庫中的(de)“标配”。
藝術家描繪的(de)單克隆抗體（紅色和(hé)藍色）攻擊新冠病毒（紫色）的(de)概念圖。
自“紮根”火星以來(lái)，美(měi)國國家航空航天局（NASA）的(de)“洞察”号火星探測器在其著(zhe)陸點測量了(le)大(dà)約733次地震。科學家基于其中35次地震的(de)數據，揭示了(le)火星的(de)内部結構，估計了(le)火星地核的(de)大(dà)小、地幔的(de)結構和(hé)地殼的(de)厚度。這(zhè)也(yě)是科學家第一次使用(yòng)地震數據來(lái)探測地球以外行星的(de)内部，這(zhè)是了(le)解火星形成和(hé)熱(rè)演化(huà)的(de)重要一步。
地震波顯示火星有一層薄薄的(de)地殼、淺層的(de)地幔和(hé)一個(gè)異常大(dà)的(de)液體核心。
4月(yuè)7日，美(měi)國費米國家加速器實驗室進行的(de)缪子反常磁矩實驗顯示，缪子的(de)行爲與标準模型理(lǐ)論預測不相符。研究報告稱，巨大(dà)的(de)、不穩定的(de)類電子粒子——缪子，比最初預測的(de)更具磁性。此外，費米實驗室裏的(de)質子加速器也(yě)可(kě)以大(dà)量制造缪子。研究人(rén)員(yuán)現在正在仔細檢查今年的(de)計算(suàn)結果，如果成立，并且理(lǐ)論和(hé)實驗結果之間的(de)差異持續存在，可(kě)能将标志著(zhe)有50年曆史的(de)粒子物(wù)理(lǐ)标準模型的(de)預言失敗，或打開物(wù)理(lǐ)學變革之門。
在美(měi)國費米國家加速器實驗室的(de)這(zhè)個(gè)環内，缪子像指南(nán)針一樣在磁場(chǎng)中旋轉，精确度爲十億分(fēn)之三十。
首次證明(míng)
基因編輯工具CRISPR于2020年首次顯現出或可(kě)治愈鐮狀細胞病和(hé)β—地中海貧血患者的(de)功能。今年，科學家們更進一步，直接在人(rén)體内部署CRISPR-Cas9。在小型研究中，該策略減少了(le)一種有毒的(de)肝髒蛋白質，并适度改善了(le)遺傳性失明(míng)患者的(de)視力。6月(yuè)26日，美(měi)國Intellia醫藥公司和(hé)再生元公司科學家在6名患有一種名爲轉甲狀腺素澱粉樣變性病的(de)罕見疾病的(de)患者身上測試了(le)他(tā)們的(de)治療方法。結果顯示，所有參與者的(de)畸形蛋白質水(shuǐ)平均下(xià)降，其中兩名接受高(gāo)劑量注射的(de)人(rén)的(de)蛋白質水(shuǐ)平平均下(xià)降了(le)87%。
來(lái)自CRISPR注射的(de)引導。RNA（藍色）将DNA切割酶（白色）引導至其目标（橙色）。
打開新窗(chuāng)戶
通(tōng)常，老鼠胚胎在母鼠體外生長(cháng)的(de)時(shí)間爲3到4天。但在3月(yuè)，一個(gè)團隊報告了(le)一個(gè)将這(zhè)一期限延長(cháng)到11天的(de)方案。該研究進展有望爲子宮外孕育人(rén)類鋪平道路。此外，還(hái)有科學家設計了(le)被稱爲“胚泡”的(de)關鍵胚胎階段的(de)替代品。一個(gè)研究小組從人(rén)類胚胎幹細胞中複制了(le)胚泡，并誘導了(le)多(duō)能幹細胞(IPS)。另一項研究發現，轉化(huà)爲誘導性多(duō)能性細胞的(de)皮膚細胞會産生囊胚狀結構。這(zhè)些人(rén)造胚泡并不是真正的(de)胚胎，但其中一些可(kě)作爲某些研究的(de)替代方案以減少倫理(lǐ)争議(yì)。5月(yuè)，國際幹細胞學會宣布放寬人(rén)類胚胎培養“14天規則”，進一步提振了(le)該領域的(de)研究。
一隻老鼠胚胎在一個(gè)旋轉的(de)罐子裏生長(cháng)。這(zhè)樣的(de)胚胎可(kě)以幫助研究人(rén)員(yuán)更好地了(le)解人(rén)類發育的(de)早期階段。
PS:關注文章(zhāng)底部“知識星球-醫前沿寶藏俱樂(yuè)部”，搜索相關内容可(kě)以直接獲取。每天僅需0.4元；目前已經同步上傳同步文件500+，視頻(pín)200G+，未來(lái)一年新增額外500篇。
----------THE END----------
免責聲明(míng)：本文系轉載分(fēn)享，文章(zhāng)觀點、内容、圖片及版權歸原作者所有，如涉及侵權請聯系删除！