2013年《科学》遴选的最重要十大科技突破
2013-12-30 11:22:31   来源：37度医学网   作者：  评论：0 点击：

每年，《科学》的编辑们都会聚集在一起，遴选出一项该年度最突出的科技成就。今年赢得第一名的是癌症免疫疗法：利用免疫系统治疗肿瘤。科学家们几十年来，一直认为这种方法用于治疗癌症应是可能的，但要使其发挥治疗作用，却是难以置信地困难。现在，许多肿瘤学家说，我们已经度过了一个难关，因为有两种不同的技术正在使一部分患者受益。一种是涉及抗体的技术，它能解除T细胞的制动器，使T细胞有力量阻止肿瘤生长并使其萎缩。另一种是涉及基因修饰的技术，在患者体外对其T细胞个体的基因进行修饰，以使它们能更好地治疗肿瘤，然后，再把T细胞回输到该患者体内，这样，它们正好就能担负治癌工作了。

关于这种技术，我们仍然处在开创阶段，前面还有很长的路要走。只有很小比例的癌症接受了这些疗法，对绝大部分患者则尚未得到助益。医师和科学家们，对关于为什么这种疗法会有效又为什么会没有效，仍然有很多的问题要研究。不过，一些结果，已一直在不同的研究中心和不同类型的肿瘤中，得到了重复，不断地给了医师们希望，用这种免疫疗法治癌，在未来可能会有越来越多的患者受益。

编辑们，还选出了九个“亚军”给予特别的赞扬：

基因组的基因微手术

一种诞生一年称为CRISPR的基因编辑技术，引发了2013年对这种技术研究的爆发性增加。它是“成簇的规律间隔的短回文重复序列”的缩写：细菌经过进化，可使自己的DNA重复地延展，通过切割噬菌性病毒的基因组，来打击这些病毒。“手术刀”是一种称为Cas9的蛋白质；2012年，研究人员证明，他们可以用它作为对基因进行微手术的一把手术刀。今年，这种新技术的研究热情高涨，有十多个团队利用它对小鼠、大鼠、细菌、酵母、斑马鱼、线虫、果蝇、植物和人体细胞中的特定基因进行处理，以便为了解这些基因的功能和可能利用它们来增进人类的健康铺平道路。

CLARITY使大脑成像十分清晰

2013年，研究人员发现了一种脑成像的新方法，许多人认为它将会从根本上改变大脑这个错综复杂器官的实验室研究方法。CLARITY，是一种使脑组织透明的方法，它能消除传统脑成像技术的最大障碍：脂肪中一类构成细胞膜的称为脂质的光散射分子。通过用单分子透明凝胶替代这类脂质，使脑组织透明，而保留所有的神经元、其他脑细胞和它们完整的细胞器。这使研究人员可把标记物渗入脑内，对特定类型的细胞、神经递质或蛋白进行标记，也可以把这些标记物冼脱，再用不同的标记物使脑成像——他们说，这个过程可使完成研究任务的速度提高100倍，例如，计算一个给定脑区内的全部神经元数量。

最新的人类克隆技术

经历十多年的失败之后，研究人员宣布，他们已从克隆人类胚胎中获得了干细胞。这种细胞，可以发育成任何类型的人体细胞，研究人员希望利用这些细胞来研究和治疗疾病。利用与克隆多利羊相同的技术，已成功地克隆了小鼠、猪、狗和其他动物，但已证明使用人体细胞的克隆更为棘手得多。今年，一个新配方——内含少量的咖啡因，它似乎稳定了娇嫩人卵细胞中的一些关键分子——解决了这个问题。现在，研究人员必须确定，与诱导多能干细胞相比，来自克隆胚胎的胚胎干（ES）细胞是如何累积起来的，其天然习性更象自然的胚胎干细胞，但它们不是由人类的卵母细胞或胚胎衍生的。

研制出了迷你器官

从理论上来说，多能干细胞具有成为身体中任何类型细胞的能力，但诱导这些细胞生长成特定组织仍然是一个挑战。今年，研究人员在实验室中，取得了生长“类器官”的显著进展——肝脏芽、小型肾脏、甚至初步的人脑。虽然，当这种没有血液供应的脑达到一颗苹果籽那么大时就停止了生长，但它们的组织和结构与那些发育中的人脑有着惊人的相似。研究人员已使用它们获得了小头畸形的新见解，小头畸形是一种大脑未能生长到完全正常体积的疾病。

确定了宇宙粒子的加速器

宇宙射线——来自外层空间的高能质子和其他粒子——100年前已被首次检测到。如今，研究人员终于确定了它们来自哪里的确凿证据。理论物理学家们长期以来一直怀疑宇宙射线的大多数，是来自巨大的恒星或超新星爆炸的冲击波中被加速的粒子形成的。如果是这样的话，他们推断一些粒子必须与空间中的原子碰撞，产生称为∏介子的亚原子粒子，∏介子然后衰变为伽马（γ）射线。今年，费米伽马射线太空望远镜发现了暴露的秘密，在两个超新星残骸中∏介子衰变的明显标志。

新材料增强了利用太阳能的竞争力

今年，一种新材料使太阳能电池突然成为大家注目的中心。称为钙钛矿的新材料，价格便宜，容易制作，已能够把阳光中能量的15%转化为电能。然而，其转化效率仍低于商用硅太阳能电池，不过硅钛矿的进步快速。钙钛矿的一个特别有前途的特性，是它可以成层地涂布在硅太阳能电池材料的顶部，使其可以利用一直未能单独捕获的一系列波长的光。

睡眠有清洁大脑的功能

长期以来，科学家们推测睡眠的功能之一，是大脑的恢复和维修，但这是否是睡眠的“核心”目的仍存在争议。今年，研究人员发现了小鼠大脑在睡眠期中，神经元之间的通道得以扩展，以使脑脊液涌入其中，进行大脑的自我清洁。脑脊液把废物冲洗掉，例如淀粉样蛋白在大脑中积聚成斑块而引起阿尔茨海默氏症，当小鼠睡眠时，清除大脑中淀粉样蛋白斑块的速度，比它们清醒时快两倍。

你的微生物和你的健康

多于100万亿个细胞承载着300万个基因存在于人体内。今年，研究人员评估了从营养不良到癌症治疗的各种事情，更接近于准确地证明这些细胞和基因在决定身体怎样运行中的几个关键作用。这些结果表明，为了增强个体化医疗病例的有效性，将必需重视寄宿于我们身体的微生物。许多关于细菌如何加重疾病或如何抵抗疾病方面的详细情况——特别是通过影响免疫系统和炎症——将会在正要到来的一年中出现。

抗原长什么样对疫苗设计很重要

研究人员长期以来一直对结构生物学寄予厚望，生命分子的研究将有助于设计出更好 的疫苗。结构生物学，今年开始交付这方面的成果。对身体用于防止呼吸道合胞病毒（RSV）感染的一种抗体，进行了结晶和分析之后——每年因RSV感染而住院治疗的婴幼儿达数百万——科学家们设计的一种免疫原（疫苗的主要成分），在RSV疫苗开发的竞争中，很快地就成为一个最重要的候选抗原。专家们说，这是结构生物学第一次确切地导致了这样一个强力免疫原的产生。另外的一些研究人员，现正利用相同的工具来开发新的防治人类免疫缺陷病毒（HIV）感染的药物。