近日，頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》公布了2020年度十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，包括HIV治療、新冠病毒研究、冷凍電鏡突破、物質(zhì)-反物質(zhì)對(duì)稱(chēng)性研究等，其中有5項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)來(lái)自生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

??1、激活并殺死潛伏的HIV病毒

HIV病毒可以以“潛伏”的形式隱藏在病毒庫(kù)細(xì)胞中，很少或幾乎不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而難以被人體免疫系統(tǒng)檢測(cè)到，這也是長(zhǎng)期以來(lái)根治艾滋病的主要障礙。不過(guò)目前，研究人員正在通過(guò)促進(jìn)病毒基因表達(dá)激活HIV而使免疫系統(tǒng)識(shí)別并消滅病毒的策略來(lái)改變這一狀況。

美國(guó)北卡羅萊納大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)一種名為AZD5582的藥物來(lái)激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，從而促進(jìn)HIV基因表達(dá)。埃默里大學(xué)的科學(xué)家結(jié)合了兩種免疫干預(yù)措施——抗體介導(dǎo)的CD8+ T細(xì)胞清除以及名為N-803的藥物激活HIV-1轉(zhuǎn)錄。兩組研究人員在小鼠和恒河猴等動(dòng)物模型中進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，這兩種干預(yù)手段對(duì)潛伏病毒的破壞可能是迄今為止最強(qiáng)烈的，并且可重復(fù)。

基于以上策略，科學(xué)家們將繼續(xù)探索其應(yīng)用于治療HIV的潛力。

??2、干擾素缺乏導(dǎo)致重癥新冠

干擾素（IFN）是人體內(nèi)一類(lèi)重要的抗病毒信號(hào)分子，具有抗病毒、抑制細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)免疫及抗腫瘤作用。研究發(fā)現(xiàn)，I型干擾素缺失是感染新冠病毒后發(fā)展為重癥的一個(gè)關(guān)鍵因素。

在一項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)分析近千名重癥新冠患者的血液樣本，發(fā)現(xiàn)約10%的患者體內(nèi)存在針對(duì) I 型干擾素自身發(fā)起攻擊的抗體。另一項(xiàng)研發(fā)現(xiàn)，約有3.5%的重癥患者存在與 I 型干擾素有關(guān)的基因位點(diǎn)突變，這導(dǎo)致基因產(chǎn)物無(wú)法合成或應(yīng)答干擾素。

IFN-I缺乏會(huì)導(dǎo)致不受控制的病毒復(fù)制和擴(kuò)散，也可能對(duì)免疫系統(tǒng)功能產(chǎn)生其他后果。另一方面， 在IFN-I誘導(dǎo)途徑中，具有基因突變的個(gè)體將得益于干擾素治療，具有IFN-α和IFN-ω中和抗體的人，可能會(huì)受益于其他類(lèi)型干擾素（例如IFN-β和IFN-λ）的治療方法。

這一發(fā)現(xiàn)新冠重癥患者的篩查以及治療干預(yù)提供了一個(gè)參考。

??3、低溫電子顯微鏡達(dá)到原子分辨率，幫助藥物開(kāi)發(fā)

結(jié)構(gòu)生物學(xué)的一個(gè)基本原理是，一旦研究人員能夠直接觀察到足夠詳細(xì)的大分子，就有可能理解它們的三維結(jié)構(gòu)是如何賦予它們生物功能的。顆粒冷凍電子顯微鏡是解析生物大分子三維結(jié)構(gòu)的一種有力方法，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，低溫電磁圖像信噪比的提高擴(kuò)大了該技術(shù)的適用性。來(lái)自牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)的研究人員報(bào)道了迄今為止使用單粒子冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的方法獲得的最清晰的圖像，該方法首次確定了蛋白質(zhì)中單個(gè)原子的位置。Nature 稱(chēng)之為“打開(kāi)全新宇宙”。

這一里程碑式的突破，有助于研究人員了解蛋白質(zhì)的生理和病理機(jī)制，并有助于開(kāi)發(fā)出副作用更少，效果更好的藥物。

??4、CRISPR技術(shù)揭秘挑食之謎

Drosophila sechellia果蠅只以有毒的諾麗果（氣味強(qiáng)烈，又被稱(chēng)為“嘔吐果”）為食，而它的親戚黑腹果蠅卻并非如此，是什么讓這個(gè)物種如此挑食？洛桑大學(xué)和美國(guó)猶他大學(xué)的研究人員通過(guò)CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，破解了這一謎題。

研究人員發(fā)現(xiàn)，有一類(lèi)表達(dá)氣味受體22a的感覺(jué)神經(jīng)元在Drosophila sechellia果蠅中格外豐富，要比其他果蠅多的多，而這正是它們品味與眾不同的關(guān)鍵原因，Or22a氨基酸序列的微小變化導(dǎo)致了這種果蠅的挑食行為，同時(shí)研究人員還發(fā)現(xiàn)了其他一些可能導(dǎo)致這種簡(jiǎn)單行為轉(zhuǎn)變的進(jìn)化。

看來(lái)，即使是喜歡臭水果的小果蠅也能為大腦如何進(jìn)化以塑造復(fù)雜行為提供強(qiáng)有力的證據(jù)。

??5、壓力如何讓頭發(fā)變白

頭發(fā)的顏色是由黑素細(xì)胞決定的，這些黑素細(xì)胞來(lái)源于位于毛囊凸起部分的黑素細(xì)胞干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，壓力下，去甲腎上腺素——一種參與對(duì)壓力做出“戰(zhàn)斗或逃跑”反應(yīng)的神經(jīng)遞質(zhì)分子——會(huì)從交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中釋放出來(lái)，從而促使靜態(tài)的黑素細(xì)胞干細(xì)胞迅速增殖、分化、遷移并從生態(tài)位永久性耗盡，而黑素細(xì)胞干細(xì)胞快速耗竭后并無(wú)其他干細(xì)胞可替代它們，從而最終導(dǎo)致頭發(fā)變白。

這一發(fā)現(xiàn)有助于研究壓力對(duì)各種器官和組織的廣泛影響，也為尋找阻止和逆轉(zhuǎn)壓力破壞性作用的方法指出方向。

??6、打破物質(zhì)-反物質(zhì)對(duì)稱(chēng)性

日本T2K中微子合作組的研究人員發(fā)現(xiàn)，輕子、中微子、電子及其更奇特的類(lèi)似物種，可能不會(huì)遵循粒子-反粒子鏡相對(duì)稱(chēng)性（即CP對(duì)稱(chēng)性），這可能是首次觀測(cè)到宇宙中物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)性起源。

??7、首次觀測(cè)到銀河系內(nèi)快速射電暴

三項(xiàng)最新觀測(cè)首次確定了快速射電暴（FRB）——一種來(lái)自外太空、持續(xù)時(shí)間只有幾毫秒的無(wú)線電波——的起源，這是科學(xué)家首次第觀測(cè)到位于銀河系內(nèi)的快速射電暴。值得一提的是，其中一項(xiàng)的觀測(cè)結(jié)果來(lái)自中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）——天眼。

??8、南極臭氧空洞的恢復(fù)

研究發(fā)現(xiàn)目前大氣中臭氧消耗物質(zhì)的濃度正在下降，臭氧層恢復(fù)的初步跡象已經(jīng)出現(xiàn)。研究認(rèn)為，南半球臭氧層的恢復(fù)是履行《蒙特利爾議定書(shū)》等禁止生產(chǎn)和使用臭氧消耗物質(zhì)法案實(shí)行的直接結(jié)果。

??9、利用衛(wèi)星繪制樹(shù)木地圖

通過(guò)對(duì)覆蓋西撒哈拉和西非薩赫勒地區(qū)超過(guò) 130 萬(wàn)平方公里的高分辨率衛(wèi)星圖像的分析，研究人員繪制了超過(guò) 18 億棵樹(shù)木的位置和大小。這將推動(dòng)人類(lèi)對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的思考，讓地面遙感領(lǐng)域迎來(lái)根本性飛躍。

??10、愛(ài)爾蘭史前貴族墳?zāi)怪邪l(fā)現(xiàn)亂倫證據(jù)

通過(guò)對(duì)一座位于愛(ài)爾蘭且具有大約 5000 年歷史的史前陵墓中埋葬的人類(lèi)遺骸進(jìn)行基因測(cè)序，研究人員發(fā)現(xiàn)了一級(jí)血緣關(guān)系的親屬發(fā)生亂倫的證據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)他們是將亂倫作為維持貴族血統(tǒng)的方式。