2014年世界生物醫學科技發展回顧

　　生物 醫學

　　美 國

　　遺傳研究更深入掌控基因；細胞學攻克檢測與治療多項難題；腦科學研究記憶刺激技術幫助恢復記憶，發現大腦存在“意識開關”和“信息交換臺”。

　　田學科（本報駐美國記者）遺傳學方面，杜克大學繪制出綜合酵母菌基因脆弱位點圖，而脆弱位點所在區域正是DNA復制機變慢或停頓的地方，揭示了許多固體腫瘤中基因異常的源頭；冷泉港實驗室發現了除X、Y染色體以外的另一種決定性別的亞基因單位，失去它果蠅會變成雌雄雙性體；斯克里普斯研究所利用RNA分子首次在試管中造出具有“交叉手性”的酶，即以原始RNA鏈為模板復制出原版本的鏡像，也可以利用鏡像復制出原始RNA鏈。

　　在細胞學領域，加州大學圣克魯茲分校開發出一種機器人式的“納米生物間諜”，能從單個活細胞內提取出樣本進行RNA或DNA測序，而不會殺死細胞；該校舊金山分校不經過誘導多能干細胞轉化環節將人類皮膚細胞轉化為成熟的全功能肝細胞，移植到肝功能衰竭小鼠模型體內能自行蓬勃生長；索爾克研究所通過“間接譜系轉化”法將人類皮膚細胞直接變成可移植白細胞。先進細胞技術公司使用與克隆“多利羊”類似的體細胞核轉移技術，在實驗室中首次用成人皮膚細胞克隆出干細胞；紐約干細胞基金會研究所首次用糖尿病患者的DNA克隆出與其DNA匹配的胰島素分泌細胞；科學家還在實驗室引導人類干細胞發育成“微型胃”，具有腺體結構還能容納腸道菌。

　　在腦科學研究領域，國防部先進研究項目局(DARPA)計劃開展一項為期4年的記憶刺激技術研究，開發記憶植入體放入腦中幫受傷士兵或老年癡呆癥患者恢復記憶；DARPA還與威斯康辛大學麥迪遜分校合作，研發出探究人腦神經結構與功能之間聯系的腦研究技術；華盛頓大學發現大腦存在“意識開關”，并用電擊第一次關閉了人的意識；此外多家單位研究人員還發現，腦中一個特殊部位具有信息“交換臺”功能，能引導來自外部和內部記憶中的信號；塔夫茨大學成功創建出三維腦狀組織模型，功能和結構特征類似于大鼠腦組織，可用于研究腦功能，開發治療腦功能障礙新療法。

　　2014年諾貝爾化學獎得主埃里克·貝齊格的團隊研發出一種新型光學顯微鏡，能以近實時速度拍攝活細胞活動的三維高清圖，跟蹤觀察個體蛋白質運動、受精卵發育、細胞分裂時細胞骨架的生長和收縮。

　　在生物醫藥研究方面，波士頓大學與麻省總醫院共同開發出人工胰腺設備，可與智能手機連接幫助患者調節血糖，有望讓Ⅰ型糖尿病患者過上正常人的生活；國家衛生院開發出自體免疫疾病新療法，可在動物體內誘導出免疫調節細胞，有望最終攻克自體免疫疾病；伊利諾伊大學找到天然抗生素乳酸鏈球菌的功能結構，有望帶來上千種具有醫用價值的類似分子；南卡羅萊納州立大學發現了一種給抗生素“升級”的新方法，可制造“加強版”抗生素，能使青霉素重拾昔日風采，有效抑制超級細菌。

　　在艾滋病、癌癥和埃博拉等重大疾病研究領域，科學家完全弄清楚了艾滋病病毒表面突起的結構及其與人體細胞融合前后的動態變化，這些突起是它感染人體細胞的關鍵；坦普爾大學用CRISPR／Cas9基因剪輯技術首次成功地從人類細胞中徹底清除了潛在HIV-1病毒，朝永久治愈艾滋病方向邁出了重要一步；加州大學舊金山分校借助基因編輯技術，用誘導多能干細胞（iPS細胞）培育出能對抗艾滋病病毒感染的白細胞，還可以培育成其他血細胞，有望成為功能性治愈艾滋病的新方法。

　　哈佛大學韋斯仿生工程研究所開發出治療乳腺癌的新方法，無需手術、化療或放療，能在一定程度上逆轉小鼠乳腺腫瘤癌變；耶魯大學發現了一種由海洋細菌產生的物質lomaiviticin A能通過破壞DNA的方式殺滅癌細胞；其他研究人員還發現一種生活在土壤中的致病細菌能使實驗狗體內腫瘤縮小，且不會侵襲周圍健康的富氧組織。

　　在埃博拉病毒治療藥物和疫苗研發方面，多家生物制藥公司已研制出多種治療藥物，但進入市場還有待進一步臨床試驗；埃博拉病毒疫苗人體臨床一期試驗獲得成功，進入二期臨床試驗準備。

　　此外還有反面消息，科學家利用在野鴨中傳播的流感基因片段，制造出與“西班牙流感”極相似的致命病毒，盡管研究人員認為這有助于應對下一場流感大流行，但該實驗被一些人批評為“魯莽”“瘋狂”和“危險”。

　　英 國

　　對生物醫學領域的投資依然保持高位。基因研究、干細胞研究等領域成果不斷，疾病研究新成果有望造福人類。

　　劉海英（本報駐英國記者）在基因研究方面，科學家首次確認一個與智力有關的特定基因，該基因變異會影響到大腦皮質厚度，進而對智力造成影響，這一發現有助于科學家更好地理解某些智力障礙背后的生物機制；推出揭示人類遺傳史細節的交互式地圖，系統展示了過去4000年亞非歐及南美洲95個人類族群間的基因融合史，使人們看到重要歷史事件對人類遺傳歷史的影響；通過觀察健康細胞基因組的變異過程，重建單個細胞生命史。

　　在合成生物學方面，英科學家和國際同行一道歷時7年，用計算機模擬出酵母菌16個染色體中最小的一個染色體，標志著合成生物學向前邁出了重要一步。

　　在干細胞研究方面，英美科學家首次利用多功能干細胞在實驗室中培養出具有功能性滲透屏障的表皮組織，可作為測試藥物和化妝品的廉價替代模型，開發皮膚疾病新療法，并有望大量生產功能性人造表皮；劍橋大學科學家發現胚胎干細胞的細胞核具有擠壓收縮、拉伸膨脹的特性，有望為制造人工拉脹性材料提供替代性方法。

　　在疾病研究領域，諾丁漢大學科學家揭示了干擾素在免疫反應中的作用，明確了不同類型的干擾素在對抗感染時的獨特生物機制，為肝炎和癌癥等疾病的治療提供了新思路；研究人員操控單個蛋白實現了老年鼠的胸腺再造，首次實現哺乳動物活體器官再生，有望為免疫系統受損和胸腺發育相關的遺傳病患者提供新療法；英美聯合開發的cAd3-ZEBOV埃博拉疫苗初步通過人體測試，安全性數據令人滿意。

　　在人工授精技術方面國際領先的英國2月公布一項草案，就“一父兩母”人工授精技術的具體操作規范展開公眾咨詢，使得“一父兩母”技術逐漸接近實用，7月開始修改法律允許“線粒體DNA置換”，也許到2016年初，首位由“三合一”胚胎人工授精技術誕生的嬰兒將出世。

　　加拿大

　　研發出埃博拉病毒抗體組合，繪制出迄今最大的人類蛋白互作圖譜，開發出多項癌癥檢測和治療方法，對人類基因ZL有效性提出質疑。

　　馮衛東（本報駐加拿大記者）在埃博拉疫苗研究方面，加拿大公共衛生署與美國合作共享各自研制的單克隆抗體，通過試驗選擇了最優的抗體組合“ZMapp”，對恒河猴試驗治愈率100%；基于ZMapp抗體的埃博拉疫苗在美展開一期人體臨床試驗；加拿大研發的VSV-ZEBOV埃博拉疫苗在瑞士日內瓦大學醫院的一期臨床試驗暫停，因4名志愿者出現未預期的輕度關節疼痛，但該疫苗在美、加、德和加蓬展開的臨床試驗均正常進行。

　　加美合作繪制出迄今最大規模的人類基因組編碼蛋白間直接相互作用的圖譜，并預測出數十個與癌癥相關的新基因。

　　麥吉爾大學發現在所有乳腺癌類型中，p66ShcA表達水平與上皮間質細胞轉化基因的表達密切相關，可用作確定各種分子亞型乳腺癌預后的首選標記；此外他們還取得一項技術突破，可在類似人體條件下將長鏈DNA裝載入調諧納米成像室，并維持其結構不變，研究人員不用再花大量時間拼接整個基因組，使基因組分析更為簡單高效，有望用于快速癌癥診斷及各種產前診斷。多倫多瑪嘉烈公主癌癥研究中心開發出一種快速、高精度基因測試工具，可確定哪些前列腺癌患者只需手術或放療等局部治療即可康復，而另一些患者則需進一步使用化療或激素療法。

　　渥太華大學研究人員將活病毒與SMAC模擬物組合在一起，可放大殺傷腫瘤效果，消滅腫瘤的同時不會對周圍健康組織造成傷害，克服了單一療法局限；多倫多兒童醫院以高能量聚焦式超音波(HIFU)無傷口切除法切除腫瘤，是北美首例以該種方式切除小兒骨樣骨瘤的病例。

　　加美聯合研究發現艾滋病病毒（HIV）感染可重塑精液中的細菌和免疫因子，精液細菌在局部炎癥和病毒脫落中發揮著作用，或可成為降低HIV傳播的靶標；多倫多大學鑒別出一種蛋白復合物，在癲癇和精神分裂癥等疾病中扮演重要角色，以這些蛋白為靶標，有望開發更好的神經疾病療法。

　　蒙特利爾大學免疫學和癌癥研究所發現一種新分子UM171，可使單位臍帶血中的干細胞數量增殖數倍，減少干細胞移植引起的并發癥；多倫多西乃山醫院將體細胞重編程，得到了一種新型小鼠多能干細胞，可分化成所有3種胚胎前體組織，用于生物學和醫學研究實驗更安全有效。

　　東安大略兒童醫院向法庭提告，質疑人類基因ZL的有效性，稱這些ZL在法律上站不住腳，阻礙了對患者的有效治療，要求對涉及一種心臟病的基因測序和診斷方法的5項ZL宣告無效。

　　德 國

　　在衰老研究、生物進化、遺傳疾病基因分析、干細胞、腦和神經細胞的研究等方面取得諸多成就。

　　李山（本報駐德國記者）衰老生物學研究所發現通過藥物可防止甚至“逆轉”因衰老導致的睡眠質量下降；生物化學研究所發現了一種蛋白酶能砍下DNA-蛋白質交聯的蛋白元件；發育生物學研究所深入了解了眼睛的進化，還揭示了斑馬魚藍黃色相間條紋圖案如何形成；植物分子生理學研究所發現，植物可以通過無性繁殖的方式把所有遺傳物質轉移到其他植物中；精神病學研究所發現108個與精神分裂癥相關的遺傳位點。

　　感染生物學研究所發現免疫系統識別病原體的一種全新方法，發現重復突變基因通過制造有毒蛋白引起神經退行性疾病；神經生物學研究所等發現，祖細胞表面上FLRT蛋白質可誘發驅避信號和引誘信號，“指導”錐體細胞的前體細胞到達它們的目的地；分子遺傳學研究所等開發了一種名為“PhenIX”的方法，能安全快速地對遺傳性疾病的基因分析和癥狀分析進行鑒定，另外還發現基因突變不會隨機地發生在兩套親本染色體中。

　　波恩大學等發現曬傷不僅直接改變色素細胞的基因組，還間接通過周圍組織中的炎癥過程促成黑色素瘤形成；發現免疫細胞可轉變為更多不同的形式；發現大腦額葉中負責信號傳輸的DRD2基因與健忘、注意力不集中有緊密聯系；發現在細胞死亡以后其免疫成分依然保持活性，并且可以進入其他細胞繼續為炎癥反應提供支持；發現人的免疫傳感系統在分子水平上對病毒發動了攻擊；發現兩種蛋白影響神經細胞的連接和傳遞到海馬區的神經信號；確定了一些在先天免疫應答中發揮作用的遺傳變異體。

　　其他研究機構的成果包括解開了阿爾茨海默氏病中Tau蛋白發揮作用的分子識別機制；為“蛋白質組數據庫”中的18097個基因獲得了蛋白證據；構建了一個具有生物力學功能的類細胞模型；揭示了導致抗生素紅霉素耐藥性的細菌核糖體變化；識別出骨髓增生異常綜合癥（MDS）的血癌干細胞；發現幼兒癲癇新致病基因；人工合成可抑制哮喘的單糖分子；分析了身體軸在脊椎動物早期胚胎中的形成；發現了肝臟的多項再生和抑制腫瘤生長機制；研發用病毒來殺死癌細胞的溶解療法；發現干細胞治療的潛在風險；揭示了負責細胞分裂的復合端粒酶的作用機理等。

　　此外，德國還參與完成了首個白蟻、甘藍型油菜、長臂猿和古人類等的基因組測序和分析。

　　法 國

　　世界第二例永久性全人工心臟移植手術取得成功，舉辦歐洲最大生物實驗室展會，開發埃博拉病毒小型快速檢測儀。

　　李宏策（本報駐法國記者）世界第二例永久性全人工心臟移植手術取得成功，一名近70歲的男性患者植入由法國心血管專家研發的卡爾馬人工心臟后，健康狀況“非常好”。卡爾馬人工心臟由生物材料制成，可避免人體免疫系統排異反應和凝血現象，并根據不同情況自動調節血壓、血流速度以及心率。

　　原子能及可再生能源委員會開發出一種可快速檢測埃博拉病毒的小型儀器，其外形和操作方法與快速驗孕棒相似，15分鐘內就能出結果；與意大利合作研發出快速檢測埃博拉病毒的便攜設備，靈敏度極高并能在早期甄別病毒，可在75分鐘內測出血液樣本中的埃博拉病毒。

　　第59屆法國國際實驗室、生物技術展在巴黎舉辦。法國生物制藥公司ERYTECH由于開創“腫瘤饑餓法”療法獲歐洲生物工業協會頒發的2014年歐洲生物技術中小企業最具創新性獎。

　　俄羅斯

　　研究人類衰老機制取得進展，用干細胞生成牙組織，“迷你”人工智能研發邁出重要一步，埃博拉病毒疫苗進入動物試驗，造出新型生物反應器。

　　亓科偉（本報駐俄羅斯記者）在基因技術領域，由俄美科學家組成的科研團隊發現了DNA正確折疊的必要條件，有助于研究人類衰老機制，研制出轉基因成分快速微型檢測儀，可在較短時間內檢測出食品中是否含有轉基因成分；干細胞研究方面，研究人員用狗大網膜和皮下脂肪處的干細胞在實驗狗的缺失牙齒部位形成了牙組織。

　　在“迷你”人工智能生物研發方面邁出了重要一步，制造出世界上首個虛擬生物—線蟲，其神經細胞構成完全仿照現實生物體，能自主移動，并營造出適合線蟲生存的水和土壤環境。

　　在埃博拉病毒研究方面也取得不錯成績，正在對埃博拉出血熱病毒試驗疫苗進行動物試驗，很快就會進行人體測試；流感疫苗研制也取得突破，研制出治療流感的新型裂解疫苗，利用病毒表面及核心蛋白生產而無需使用輔藥，因而不會產生過敏性反應；五種萬能流感疫苗已進入臨床前研究階段，預計4年內有望進入市場。

　　借助嗜熱菌研制高效生物反應器，可直接產生熱能而不是產生沼氣之類的燃料，反應器內的溫度可達60攝氏度。

　　韓 國

　　在生物醫療技術項目政策導向下，干擾素研發、動物基因信息研究和高精尖醫療機器人設計領域取得進展。

　　薛嚴（本報駐韓國記者）研發出基于透明質酸的丙型肝炎治療干擾素，將世界流行的治療丙肝藥物利巴韋林直接作用于肝部，克服了以往的藥物副作用，大大提高藥效。

　　“禿鷲基因信息分析”項目取得成功，解開了禿鷲嗜食腐肉卻不得病的原因。研究團隊對兩只活禿鷲血液進行DNA和RNA測序，分析基因序列探明20萬只禿鷲的基因狀況，得出禿鷲的免疫力主要與胃酸分泌和相關基因的特殊性有關。

　　利用機器人成功完成不開顱腦腫瘤手術試驗。用一個直徑4毫米可90度彎曲的機器人，通過鼻孔進入顱內手術。預計今后可廣泛應用于腦部手術、脊椎手術等一般機器人無法完成的手術中，經臨床試驗后，預計三到五年可正式投入使用。

　　日 本

　　新型可視化技術成未來病理解析與解剖學有力工具，納米機器實現光控遞藥，計算機讀取腦信息控制下半身活動。

　　葛進（本報駐日本記者）日本理化研究所開發出一種新的可視技術，可將成體大鼠和小型靈長類的腦透明化，將基因活動和神經網絡轉化成三維數據進行觀測；通過基因技術將實驗大鼠的全身變透明，直接取得大鼠個體的基因活動及細胞網絡構造的三維數據，可作為未來病理解析和解剖學的有力工具。

　　開發出一種可全身投放的納米機器，能對被光照射的標的細胞選擇性投入基因和藥物進行治療。

　　通過計算機讀取腦發給手臂肌肉的信號，再通過該信號用磁力刺激腰髓，首次在不通過脊髓的情況下用自己的意志控制腳的運動。

　　開發出新型檢測技術，通過半導體感應器10分鐘內就能測出一滴血或尿液中所有成分，每次成本不到100日元。

　　理化研究所科學家在《自然》雜志發表論文稱，用簡單酸化方法能培育出可分化為多種細胞的新型“萬能細胞”，名為“STAP細胞”，但論文被質疑造假，近50次重復實驗均告失敗，《自然》雜志也正式撤回了相關論文。

　　巴 西

　　向國際人類基因數據庫提供的數據占世界第二，甘蔗、柑橘和甘蔗病害基因分析研究世界領先；生物技術應用飛速發展。

　　鄧國慶（本報駐巴西記者）巴西大力實施基因組計劃，在破譯和繪制人類癌細胞基因圖譜方面僅次于美國；成功從動物胚胎克隆牛；生物技術市場產值以每年超過30%的速率成長，其生物醫藥技術產品占國內市場份額達80%以上。

　　生物技術與生態農業是巴西農業發展的兩大支柱。生物技術應用飛速發展，轉基因技術領域棉花抗蟲性、蕓豆抗病毒性、大豆免施除草劑研究成果顯著；轉基因大豆、玉米、棉花等作物種植面積大幅度增長，產品貿易立法也已出臺。

　　熱帶病的免疫研究和藥物開發等領域成績顯著。圣保羅州坎皮納斯市由英國牛津昆蟲技術公司設立了第一個轉基因雄蚊培育實驗室，利用轉基因技術控制登革熱疫情的傳播。經基因改造的雄蚊與野生雌蚊交配后，產生的后代不具有生育能力，且在成熟之前便會死亡，因此會減少整個蚊子種群的數量。這種方式不會對環境和人類造成危害，試驗區蚊子數量下降了93%。

　　以色列

　　腦科學研究成績斐然，治癌抗癌藥物和治療方法取得新進展，一批有關人類精神疾病、心臟病等疑難疾病的研究成果涌現。

　　馮志文（本報駐以色列記者）以色列理工學院開發出“試管腦組織”，用3D視圖觀察神經活動；開發出“藥理特洛伊木馬”以幫助開發對付耐藥性癌細胞的方法；首次移植含有大血管的肌肉組織成功修復了嚴重受傷的腹部肌肉；發現給他汀類藥物加入適量石榴汁可顯著降低膽固醇水平，延遲心臟病或者中風；揭示動物進化秘密，回答了大多數動物胚胎細胞三層結構在進化中的順序問題：內胚層首先進化，接著是外胚層，最后中胚層，這一發現有助于人類更好地了解癌癥發病機理。

　　特拉維夫大學第一次發現了狂犬病導致大腦急性炎癥的發病機理；揭示腎再生的確切細胞信號和腎生長的多層次特性；開發出新算法能預測過度表達的代謝基因對細胞的致命性，可指導代謝工程研究更好地生產新化學品。

　　海法大學發現老年癡呆癥與腦特定蛋白質分子活躍程度之間的聯系，能在不損害大腦認知情況下控制該分子，為改善人類記憶，治療和延緩老年癡呆癥找到新路；發現富含歐米伽-3不飽和脂肪酸的深海魚油對戒除煙癮具特殊效果。

　　研發出一種生物分子可減少患糖尿病的癡呆癥患者的發病風險；初步揭示導致壞死性筋膜炎的發展機理，為找到可治療和遏制這種潛在致命細菌的科學方法打開了大門；發現一種可導致抑郁癥的新機理，為研發新型快捷抗抑郁藥物提供了可能。

　　發現人類腸道細菌和生物鐘之間能適當協調，可預防肥胖和葡萄糖耐受不良；發現腫瘤在夜間生長更快但激素能有效抑制癌細胞的擴散，采取與人體晝夜周期相結合的治療措施能提高療效；發現大腦可能衰老的信號，這種獨特的信號是認知能力下降和老齡化之間“缺失一環”，這一發現有助于找到減緩或逆轉老年人認知功能衰退；使用新的MRI技術揭示了母體血液流動和胎兒通過胎盤交換的機理。