北京時間1月26日消息，近日，中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體公布了2017年中國生命科學(xué)十大進(jìn)展（排名不分先后）。據(jù)悉，中國生命科學(xué)十大進(jìn)展是經(jīng)22家中國科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會聯(lián)合體成員學(xué)會推薦，由生命科學(xué)領(lǐng)域同行專家審核與評選出來的，目的是為了推動生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，充分展示和宣傳我國生命科學(xué)領(lǐng)域的重大科技成果。
1，水稻新型廣譜抗病遺傳基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)與機制解析
稻瘟病被稱為“水稻癌癥”，常年肆虐各個水稻產(chǎn)區(qū)，引起水稻大幅度減產(chǎn)甚至絕收，是全球糧食安全的重大隱患。
四川農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)偉研究組利用大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合分子生物技術(shù)手段鑒定并克隆了抗病遺傳基因位點Bsr-d1，揭示了該位點具有抗譜廣、抗性持久、對水稻產(chǎn)量性狀無明顯影響等特征。該研究成果一方面極大豐富了水稻免疫反應(yīng)和抗病分子的理論基礎(chǔ)；另一方面，為培育廣譜持久抗稻瘟病的水稻新品種提供了關(guān)鍵抗性基因；同時，也為小麥、玉米等糧食作物相關(guān)新型抗病機理的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究提供重要借鑒。
該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志（Cell，2017，170（1）：114-126）。
▲水稻Bsr-d1基因位點抗稻瘟病的分子機理
2，人Piwi基因突變致男性不育
男性不育是當(dāng)前備受關(guān)注的社會問題。Piwi基因在男性睪丸組織中特異性表達(dá)，但該基因在人類精子發(fā)生及男性不育中的作用鮮為人知。
中國科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所劉默芳研究組和上海市計劃生育科學(xué)研究所施惠娟研究組合作，從男性不育癥患者中篩查發(fā)現(xiàn)了一類Piwi基因突變，并通過小鼠模型證明了此類突變導(dǎo)致雄性不育和揭示了此類突變導(dǎo)致雄性不育的分子機制，并基于此設(shè)計干預(yù)策略，有效恢復(fù)了突變小鼠的精子活性。該研究首次證明了Piwi基因突變導(dǎo)致男性不育，并為此類男性不育癥的精準(zhǔn)醫(yī)療提供了理論基礎(chǔ)和方法策略。
該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志（Cell，2017，169（6）：1090-1104）。
▲來源于少弱/無精癥患者的Piwi基因突變導(dǎo)致男/雄性不育
3，m6A甲基化修飾調(diào)控脊椎動物造血干細(xì)胞命運決定
造血干細(xì)胞是各種血細(xì)胞的原始祖細(xì)胞，不僅維持血液系統(tǒng)的長期穩(wěn)定，也是骨髓移植治療惡性血液疾病的核心組分，但其來源匱乏卻是制約臨床疾病治療的瓶頸。
中國科學(xué)院動物研究所劉峰研究組和北京基因組研究所楊運桂研究組合作研究，首次發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮-造血細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程中m6A的甲基化調(diào)節(jié)基因表達(dá)平衡，促進(jìn)造血干細(xì)胞發(fā)育。該工作從嶄新的視角揭示了造血干細(xì)胞命運決定的機制，在拓展了人們對于m6A生理功能的認(rèn)知，同時還將為探索體外造血干細(xì)胞的來源提供新思路。
該發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2017，549：273-276）。
▲notch1a mRNA的m6A修飾水平促進(jìn)內(nèi)皮-造血細(xì)胞轉(zhuǎn)化
4，化療藥物通過caspase-3誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡而產(chǎn)生毒副作用
細(xì)胞焦亡是通過炎性caspase蛋白酶剪切Gasdermin-D（GSDMD）蛋白，使GSDMD蛋白釋放其具有細(xì)胞膜打孔活性的結(jié)構(gòu)而發(fā)生的一種細(xì)胞炎性壞死。
北京生命科學(xué)研究所邵峰研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)凋亡性而非炎性的caspase-3蛋白酶切割活化Gasdermin-E（GSDME）蛋白也以可誘發(fā)細(xì)胞焦亡，臨床常用化療藥物通過GSDME依賴的細(xì)胞焦亡而殺死正常細(xì)胞，在小鼠中敲除GSDME基因能顯著減輕化療藥物導(dǎo)致的器官損傷和體重下降等毒副作用。這些發(fā)現(xiàn)首次揭示腫瘤化療藥物毒副作用的分子機制，為提高化療效率提供了新途徑。
該發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2017，547：99-103）。
▲GSDME決定化療藥物誘導(dǎo)癌細(xì)胞和正常細(xì)胞分別發(fā)生凋亡和焦亡
5，細(xì)胞感應(yīng)葡萄糖水平并調(diào)控代謝的分子機制
葡萄糖是細(xì)胞的主要能量來源，其水平下降將激活A(yù)MP活化蛋白激酶（AMPK）。廈門大學(xué)林圣彩研究組與英國Dundee大學(xué)D.G.Hardie等合作報道了一種通過感知細(xì)胞內(nèi)葡萄糖代謝中間物——果糖-1，6-二磷酸（FBP）的下降來觸發(fā)AMPK活化的新機制。該研究揭示了細(xì)胞對葡萄糖的感知通路及葡糖糖控制細(xì)胞代謝狀態(tài)的機制，還顛覆了傳統(tǒng)的AMPK依賴AMP升高而被活化的范式。
該成果發(fā)表于《自然》雜志（Nature，2017，548：112-116）。
▲葡萄糖的水平?jīng)Q定細(xì)胞與代謝生長狀態(tài)的機理
6，基于單細(xì)胞測序的肝癌免疫圖譜
中國肝癌患者人數(shù)居世界之首，成為中國健康威脅之一。北京大學(xué)張澤民研究組與北京世紀(jì)壇醫(yī)院彭吉潤及歐陽文軍研究組合作，對肝癌腫瘤微環(huán)境中的T淋巴細(xì)胞進(jìn)行了綜合分析，完成了超過5000個T淋巴細(xì)胞的單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)，揭示了血液和腫瘤中T細(xì)胞的特征截然不同，探索了T淋巴細(xì)胞不同亞群之間的關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)和通過體外實驗進(jìn)一步證明Layilin基因可能作為一個潛在的免疫療法的靶點。本項工作是國際上首次專門針對腫瘤相關(guān)T淋巴細(xì)胞的單細(xì)胞組學(xué)研究，為多角度理解肝癌相關(guān)的T淋巴細(xì)胞特征奠定了基礎(chǔ)，也為腫瘤免疫圖譜的勾畫做出了范式，成為對其他腫瘤開展類似研究的重要基礎(chǔ)。
該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志（Cell，2017，169（7）：1342-1356）
▲腫瘤浸潤免疫細(xì)胞單細(xì)胞測序研究
7，水稻廣譜持久抗病與產(chǎn)量平衡的遺傳與表觀調(diào)控機制
稻瘟病是水稻最嚴(yán)重的病害，是水稻生產(chǎn)的“癌癥”，被列為十大真菌病害之首。發(fā)掘廣譜持久的抗稻瘟病新基因、平衡抗病和產(chǎn)量關(guān)系是水稻育種的瓶頸問題。
中國科學(xué)院上海生科院植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組系統(tǒng)鑒定和解析水稻廣譜抗瘟新基因Pigm，發(fā)現(xiàn)該基因位點通過蛋白互作和表觀遺傳方式精妙調(diào)控一對免疫受體蛋白PigmR和PigmS而協(xié)調(diào)水稻廣譜抗病與產(chǎn)量平衡的新機制，為作物高抗與產(chǎn)量矛盾提出新的理論，也為作物抗病育種提供了有效技術(shù)。該成果已被40多家單位應(yīng)用于抗病分子育種，有多個廣譜抗病新品種進(jìn)行審定和大面積推廣，具有巨大的應(yīng)用潛力。
該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science，2017，355：962-965）。
▲抗病新品種（NIL-Pigm）與對照（NIPB）在自然病圃的發(fā)病比較和功能模型
8，超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)
北京大學(xué)多學(xué)科交叉研發(fā)團(tuán)隊，在程和平院士的帶領(lǐng)下，運用微集成、微光學(xué)、超快光纖激光和半導(dǎo)體光電學(xué)等技術(shù)，在高時空分辨在體成像系統(tǒng)研制方面取得突破性技術(shù)革新，成功研制2.2克微型化佩戴式雙光子熒光顯微鏡，在國際上首次記錄懸尾、跳臺、社交等自然行為條件下小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動的高速高分辨圖像。此項突破性技術(shù)將開拓新的研究范式，在動物自然行為條件下，不僅可以“看得見”大腦活動的過程，還將為可視化研究自閉癥、阿爾茨海默病、癲癇等腦疾病的神經(jīng)機制發(fā)揮重要作用。此項成果反映了我國生命科學(xué)家已具備研制整系統(tǒng)尖端科研儀器設(shè)備的能力，為即將啟動的中國腦科學(xué)計劃打造了一個核心創(chuàng)新工具。
該成果發(fā)表于《自然·方法》雜志（Nature Methods，2017，14：713–719）。
▲小鼠頭部佩戴微型化雙光子顯微鏡以觀測自由行為條件下的神經(jīng)活動
9，癢覺信息傳遞的神經(jīng)環(huán)路機制
癢覺是人類和動物感知外界威脅的重要途徑，在維持機體生存和健康方面發(fā)揮重要作用。然而慢性瘙癢卻會導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚損傷，引起抑郁、睡眠障礙等。癢覺的神經(jīng)機制一直是神經(jīng)科學(xué)研究中的一大謎團(tuán)。
中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所孫衍剛研究組從脊髓水平癢覺特異的胃泌素釋放肽受體（GRPR）陽性神經(jīng)元著手，證明癢覺信息傳遞的核心神經(jīng)環(huán)路，并進(jìn)一步證實腦干臂旁核腦區(qū)在慢性瘙癢的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究系統(tǒng)地闡明了癢覺信息傳遞的神經(jīng)環(huán)路機制，并為尋找慢性瘙癢的潛在治療靶點提供了新的方向。
該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science，2017，357：695-699）。
▲癢覺信息傳遞的細(xì)胞和環(huán)路機制
10，中國學(xué)者首次建立基因編輯瑞特綜合征猴模型
瑞特綜合征（RTT）是一種由MECP2單基因突變導(dǎo)致的神經(jīng)發(fā)育性疾病?；颊咧橇Φ拖拢灾餍袨楹蜕婺芰Σ?，需要家庭和社會終身照顧。為了更好地研究該病的發(fā)病機理，進(jìn)而開發(fā)治療藥物及探索治療辦法，科學(xué)家構(gòu)建了一系列小鼠、大鼠等嚙齒類實驗動物。然而，這些嚙齒類模型難以模擬臨床病患特征，無法開展相關(guān)研究。
昆明理工大學(xué)季維智研究組利用TALEN靶向基因編輯技術(shù)對食蟹猴MECP2基因進(jìn)行了敲除，獲得一批瑞特綜合征猴模型。它們表現(xiàn)出許多類似瑞特綜合征患者而未曾在嚙齒類實驗動物中發(fā)現(xiàn)的臨床表型。該研究也首次從腦發(fā)育、眼動、轉(zhuǎn)錄組等對瑞特綜合征模型進(jìn)行了評估，為開展瑞特綜合征發(fā)病機理及治療研究奠定了基礎(chǔ)。
該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志（Cell，2017，169（5）：945-955）。
▲瑞特綜合征猴模型構(gòu)建、表型分析及意義示意圖
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