2月27日,科技部基礎研究管理中心召開(kāi)“2018年度中國科學(xué)十大進(jìn)展專(zhuān)家解讀會(huì )”,發(fā)布了2018年度中國科學(xué)十大進(jìn)展:
1,基于體細胞核移植技術(shù)成功克隆出獼猴
2,創(chuàng )建出首例人造單染色體真核細胞
3,揭示抑郁發(fā)生及氯胺酮快速抗抑郁機制
4,研制出用于腫瘤治療的智能型DNA納米機器人
5,測得迄今最高精度的引力常數G值
6,首次直接探測到電子宇宙射線(xiàn)能譜在1TeV附近的拐折
7,揭示水合離子的原子結構和幻數效應
8,創(chuàng )建出可探測細胞內結構相互作用的納米和毫秒尺度成像技術(shù)
9,調控植物生長(cháng)-代謝平衡實(shí)現可持續農業(yè)發(fā)展
10,將人類(lèi)生活在黃土高原的歷史推前至距今212萬(wàn)年等10項重大科學(xué)進(jìn)展入選。
其中,“基于體細胞核移植技術(shù)成功克隆出獼猴”,被稱(chēng)為生物醫學(xué)研究領(lǐng)域真正精彩的里程碑。
據介紹,自1997年克隆羊“多莉”報道以來(lái),雖有多家實(shí)驗室嘗試體細胞克隆猴研究,卻都未成功。
中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所/腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心孫強和劉真研究團隊經(jīng)過(guò)5年攻關(guān),最終成功得到了兩只健康存活的體細胞克隆猴。他們研究發(fā)現,聯(lián)合使用組蛋白H3K9me3去甲基酶Kdm4d和TSA可以顯著(zhù)提升克隆胚胎的體外囊胚發(fā)育率及移植后受體的懷孕率。在此基礎上,他們用胎猴成纖維細胞作為供體細胞進(jìn)行核移植,并將克隆胚胎移植到代孕受體后,成功得到兩只健康存活的克隆猴;而在利用卵丘顆粒細胞為供體細胞核的核移植實(shí)驗中,雖然也得到了兩只足月出生個(gè)體,但這兩只猴很快夭折。遺傳分析證實(shí),上述兩種情況產(chǎn)生的克隆猴,其核DNA源自供體細胞,而線(xiàn)粒體DNA源自卵母細胞供體猴。
中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院研究員賴(lài)良學(xué)在解讀該項目時(shí)表示:“體細胞克隆猴的成功是該領(lǐng)域從無(wú)到有的突破,該技術(shù)將為非人靈長(cháng)類(lèi)基因編輯操作提供更為便利和精準的技術(shù)手段,使得非人靈長(cháng)類(lèi)可能成為可以廣泛應用的動(dòng)物模型,進(jìn)而推動(dòng)靈長(cháng)類(lèi)生殖發(fā)育、生物醫學(xué)以及腦認知科學(xué)和腦疾病機理等研究的快速發(fā)展?!?/p>
德國科學(xué)院院士NikosK.Logothetis則以“克隆猴:基礎和生物醫學(xué)研究的一個(gè)重要里程碑(CloningNHP:Amajormilestoneinbasicandbiomedicalresearch)”為題發(fā)表評論認為,這項工作證明了利用體細胞核生殖克隆獼猴的可行性,打破了技術(shù)壁壘并開(kāi)創(chuàng )了使用非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物作為實(shí)驗模型的新時(shí)代,是生物醫學(xué)研究領(lǐng)域真正精彩的里程碑。
“揭示抑郁發(fā)生及氯胺酮快速抗抑郁機制”則為抑郁癥患者帶來(lái)了福音。
抑郁癥嚴重損害了患者的身心健康,是現代社會(huì )自殺問(wèn)題的重要誘因,往往會(huì )給社會(huì )和家庭帶來(lái)巨大的損失。然而,傳統的抗抑郁藥物起效緩慢(6-8周以上),并且只在20%左右的病人中起效,這提示目前對抑郁癥機制的了解還沒(méi)有觸及其核心。
近年來(lái),臨床上意外發(fā)現麻醉劑氯胺酮在低劑量下具有快速(1小時(shí)內)、高效(在70%難治型病人中起效)的抗抑郁作用,被認為是精神疾病領(lǐng)域近半個(gè)世紀最重要的發(fā)現。然而,氯胺酮具有成癮性,副作用大,無(wú)法長(cháng)期使用。因此,理解氯胺酮快速抗抑郁的機制已成為抑郁癥研究領(lǐng)域的“圣杯”,因為它將提示抑郁癥的核心腦機制,并為研發(fā)快速、高效、無(wú)毒的抗抑郁藥物提供科學(xué)依據。
2018年,浙江大學(xué)醫學(xué)院胡海嵐研究組在這一領(lǐng)域的研究取得了突破性的進(jìn)展:在抑郁癥的神經(jīng)環(huán)路研究中,該研究組發(fā)現大腦中反獎賞中心——外側韁核中的神經(jīng)元活動(dòng)是抑郁情緒的來(lái)源。這一區域的神經(jīng)元細胞通過(guò)其特殊的高頻密集的“簇狀放電”,抑制大腦中產(chǎn)生愉悅感的“獎賞中心”活動(dòng)。通過(guò)光遺傳的技術(shù)手段,他們直接證明韁核區的簇狀放電是誘發(fā)動(dòng)物產(chǎn)生絕望和快感缺失等行為表現的充分條件。
同時(shí),針對抑郁的分子機制,該研究組發(fā)現這種簇狀放電方式是由NMDAR型谷氨酸受體介導的,作為NMDAR的阻斷劑,氯胺酮的藥理作用機制正是通過(guò)抑制韁核神經(jīng)元的簇狀放電,高速高效地解除其對下游“獎賞中心”的抑制,從而達到在極短時(shí)間內改善情緒的功效。
此外,該研究組對產(chǎn)生簇狀放電的細胞及分子機制做出了更深入的闡釋。通過(guò)高通量的定量蛋白質(zhì)譜技術(shù),他們發(fā)現抑郁的形成伴隨著(zhù)膠質(zhì)細胞中鉀離子通道Kir4.1的過(guò)量表達。而Kir4.1通道對抑郁的調控植根于韁核組織中膠質(zhì)細胞對神經(jīng)元的致密包繞這一組織學(xué)基礎。在神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞相互作用的狹小界面中,Kir4.1在膠質(zhì)細胞上的過(guò)表達引發(fā)神經(jīng)元細胞外的鉀離子濃度降低,從而誘發(fā)神經(jīng)元細胞的超極化、T-VSCC鈣通道活化,最終導致NMDAR介導的簇狀放電。
“上述研究對于抑郁癥這一重大疾病的機制做出了系統性的闡釋?zhuān)嵏擦艘酝钟舭Y核心機制上流行的‘單胺假說(shuō)’,并為研發(fā)氯胺酮的替代品、避免其成癮等副作用提供了新的科學(xué)依據?!敝袊茖W(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所張旭院士在解讀該項目時(shí)表示,該研究所鑒定出的NMDAR、Kir4.1鉀通道、T-VSCC鈣通道等可作為快速抗抑郁的分子靶點(diǎn),為研發(fā)更多、更好的抗抑郁藥物或干預技術(shù)提供了嶄新的思路,對最終戰勝抑郁癥具有重大意義。Science、ScientificAmerican等期刊更是稱(chēng)該項工作“是一項驚人的發(fā)現”。
此外,“研制出用于腫瘤治療的智能型DNA納米機器人”則代表了未來(lái)人類(lèi)精準藥物設計的全新模式,為惡性腫瘤等疾病的治療提供了全新的智能化策略;“調控植物生長(cháng)-代謝平衡實(shí)現可持續農業(yè)發(fā)展”項目,對植物生長(cháng)和代謝協(xié)同調控是未來(lái)可持續農業(yè)和糧食安全的一種新的育種策略。更是被Nature期刊評論認為,“該育種策略宣告‘一場(chǎng)新的綠色革命即將到來(lái)’?!?/p>
據了解,“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選活動(dòng)由科技部基礎研究管理中心牽頭舉辦,分為推薦、初選和終選3個(gè)環(huán)節,至今已成功舉辦了14屆,旨在宣傳我國重大基礎研究科學(xué)進(jìn)展,激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻精神,開(kāi)展基礎研究科普宣傳,促進(jìn)公眾理解、關(guān)心和支持基礎研究,在全社會(huì )營(yíng)造良好的科學(xué)氛圍。
摘自《中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報》