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回顾2010世界科技发展 生物技术备受重视

日期:2011年1月4日 12:06
  美国
  生命认识进入新阶段,NDA损伤可快检,对付癌症用“鸡尾酒”,贴块膏药帮免疫,旧药新用杀艾滋病,获取干细胞更简单,医学诊断技术有新招,治疗手段纳米化。
  毛黎(本报驻美国记者)在认识生命方面,美生物学家在实验室制造出了首个完全由人造基因指令控制的细菌。将8个由60个核苷酸组成的DNA片段,人工合成了实验老鼠的线粒体基因组。
  科学家称在实验室利用老鼠细胞培植出可分解毒素的人造老鼠肝脏,这标志着“订制器官”技术的进步;利用死鬼狒的皮肤细胞制造出了干细胞。
  公布了首个可植入式人工肾脏的原型。该人工肾脏中包含有数千个微型过滤器和生物反应器,能过滤血液中的毒素,模拟真实肾脏的代谢功能和水平衡功能;制造出了人造卵巢,这是人类首次制造出一个三维的身体组织结构,也是首次制造出可完全承担人体功能的身体组织。
  发明了可直接用于创面的皮肤“打印机”,实现了皮肤组织的人工制造;东弗吉尼亚医学院今年5月迎来了由冷冻了将近20年的胚胎孕育而生的男婴,打破了此前胚胎冷冻13年的纪录。
  通过开启过早衰老的老鼠体内的一个端粒酶基因,扭转了老鼠的衰老进程,老鼠的器官也得以再生,其萎缩的大脑体积增大,并且恢复了生育能力。
  在DNA研究方面,揭示了单链DNA在穿越碳纳米管时发生的“易位”过程。该研究为实现高速、低成本的一对一的基因测序,以及完善个体化治疗以治愈更多疾病奠定基础;将已有30年历史的彗星化验改造成一项全新的分析技术,不仅能加快DNA损伤分析进程,还能应用于流行病学和药物筛选等。
  对由DNA制成的分子机器人“蜘蛛侠”进行编程,实现了让其沿着DNA轨道运动的控制。该项技术进步或许可以让科学家最终制造出分子级可自组装的机器人;找到了开发DNA自组装材料的最佳方法,确定用于自组装的DNA链的最佳长度应介于10个碱基到30个碱基之间。该方法在药物输送以及分子传感器等诸多领域具有重要价值。
  在治疗癌症方面,研发出纳米级抗癌“鸡尾酒疗法”。这是首次将不同作用的纳米粒子组合形成的纳米协作治疗系统,可对血液中的癌变肿瘤进行定位,并释放抗癌药物达到消灭肿瘤的目标;首次证实,靶向纳米粒子可传输到肿瘤中,释放出双链小干扰核糖核酸(siRNAs),并利用核糖核酸干扰(RNAi)机制关闭一个重要的癌症基因。
  在U87的成胶质瘤细胞系上首次完成了脑癌细胞系全基因组测序。这是对单个癌症细胞系所做的最为彻底的测序分析,揭示了几乎所有潜在的致癌染色体易位及导致该癌症发展的基因缺失和突变。
  发现转铁蛋白与纳米粒子结合可瞄准并杀死拉莫斯癌细胞,新发现将有望发展出癌症靶向治疗的新策略,并且副作用更小;首次在组织培养皿中将人体正常细胞转变成三维癌细胞组织,该研究成果提供了观察细胞如何分裂和侵入周围组织的全新途径;研制出可以阻断与恶性黑色素瘤密切相关的B-RAF突变的抗癌药物,科学家认为,此成果堪与发现青霉素相媲美。
  在病毒方面,发明由数百个微型针构成“贴布疫苗”。贴在皮肤上,微型针就会渗透进皮肤外层并且溶解,同时释放出一定剂量的流感疫苗。
  发现抗逆转录病毒药物或能在一定程度上降低艾滋病的感染风险和传播速度,这是首次证明定期服用药物可部分减少艾滋病在男
  同性恋和双性恋男性高危人群中的传播。
  揭示了T细胞阻断艾滋病病毒的作用机理:前胸腺素-α宿主蛋白在抑制艾滋病病毒复制过程中具有重要作用;发现了两种可有效中和艾滋病病毒的抗体VRC01和VRC02,能阻止90%以上已知的艾滋病病毒菌株侵袭人体细胞;发现胞苷和健泽合用可杀艾滋病病毒。这是人们首次寻找到无毒性副作用对付艾滋病病毒的方法。
  在干细胞研究方面,美国地方法院发布干细胞研究临时禁令。美国哥伦比亚特区地方法院8月23日以破坏人类胚胎为由禁止联邦资金资助人类胚胎干细胞研究。尽管这只是一项临时禁令,但依旧在美国社会引起巨大反响。
  将老鼠皮肤细胞转化为神经细胞,绕开了诱导多功能干细胞过程。这些新神经细胞不但功能完备,还可与实验室中的其他神经细胞形成突触,被科学家称为“诱导神经细胞”。
  利用蛋白质可让每千克脐带血中的干细胞数量从20万激增到6亿;科学家利用成人细胞和生长因子LIF,研发出新的人体多功能干细胞,与现在使用的干细胞相比更易操控。
  在医学诊断方面,制造出可轻易进入细胞内部进行检测的V形纳米晶体管。这种纳米级场效应传感器能测量5微米直径的细胞,且不会对细胞造成任何可见伤害。
  发现无痛的拉曼激光束能探出癌症初发迹象,可能很快取代X射线作为一种非侵入式的疾病诊断方式。
  借由促卵泡激素受体,发现了人体多种癌症通用标记,并借助扫描方法可让多种类型癌症自动“现形”。
  在疾病治疗方面,让纳米大小、能够对抗疾病的RNA分子自我组装成具有治疗效果的生物支架,其直径仅为13纳米,由短链的寡核苷酸组成。生物支架除了可制造纳米传感器外,还可用作“桥梁”向人体递送抗病药物。
  在纳米弹簧中成功地放置进生物分子。该纳米弹簧在微型反应器中能最大限度地扩张药品同其他物质接触的表面积,从而可作为高效催化剂载体加快化学反应速度。
  在一个类细胞膜内植入了一个可由“细胞”内部的燃料驱动的纳米晶体管。该技术可用于制造新型人机接口,植入设备可传达细胞膜内与疾病相关蛋白的内部工作信息,并最终创造出可读取甚至影响大脑或神经细胞的新方法。新研究在生命和机器之间建立起了前所未有的紧密联系。
  英国
  基因研究成果显著,大量新基因被发现;干细胞研究迈出关键一步。
  刘海英(本报驻英国记者)发现了许多与人体健康相关的基因,如与近视相关的基因、与哮喘相关的基因、与肺结核病和疟疾在内的多种传染性疾病相关的基因、与血脂代谢相关的基因等。而通过基因测序技术,科学家绘制出斑胸草雀、苹果、青蒿、小麦等动植物的基因图谱。
  英首例干细胞人体治疗试验于2010年10月获得英医药与保健产品管理局(MHRA)批准。该试验针对西方国家老年人中最为常见的一种眼疾——视网膜黄斑变性,这意味着干细胞终于走上了“改变医学”的道路。而英国耗资300万英镑的人造血计划也取得了阶段性成果,科学家首次使用胚胎干细胞制造出红血球。
  干细胞领域研究成果还包括:成功地将实验鼠胸腺干细胞转变为毛囊细胞,迈出了器官组织再生研究重要一步;利用诱导多功能干细胞技术,成功地将肝病患者的皮肤细胞培育成肝脏细胞,对特定肝病患者的治疗极有助益。此外,英科学家还开发出一种可利用植物干细胞来生产紫杉醇的新技术,该技术可大幅降低紫杉醇等植物药用成分的提取成本,将在一定程度上对癌症以及其他疾病的治疗带来希望。
  法国
  发现影响脊椎动物身体对称性物质,发现抗药性不强的超级细菌,合成阻断艾滋病病毒传播的分子,找到激活新生鼠呼吸系统关键基因,发现抗癌新方法,揭示病毒侵入细胞机制。
  李钊(本报驻法国记者)发现维生素A酸在确保身体对称性上起到了关键性作用,为理解脊椎动物身体对称性的形成以及防止身体发育异常提供了新思路。
  合成了一种分子,可以阻止艾滋病病毒与淋巴TCD4+的接触,阻止艾滋病病毒在细胞间传播。
  在老鼠身上检验出一种基因,它能够帮助新生幼鼠用肺呼吸。如果老鼠幼崽细胞内编码合成TSHZ3蛋白质的基因无法表达,那么小老鼠就会在出生几分钟后窒息而亡。研究人员认为,这是哺乳动物出生后存活的关键所在。
  发现一名受伤者的皮肤样本中含有超强抗药基因NDM-1基因的细菌菌株,但这些菌株的抗药性不强,受伤者也未受到感染。
  发现老鼠的脂肪组织能够生成对抗过敏和发炎的免疫细胞,这一研究成果有助于新药的研制。
  发现番茄红素有助于预防II型糖尿病等与肥胖有关的疾病。
  发现“玫瑰树碱”的衍生物对多种癌症具有特别疗效,这一发现将有助于抗癌新药的研发。
  揭示了基孔肯雅病毒表面蛋白质的3D结构,掌握了这种病毒侵入细胞的机制。这一发现将有助于开发新的抗病毒药物。
  德国
  首次直接测量了植物基因突变过程的速度,研发出一种水溶性光感多肽结构,发现对蛋白质的构成起调控作用的基因开关,发现肥大细胞免疫反应机理,发现分子复合物中的全新能量转换机制。
  李山(本报驻德国记者)通过跟踪5组拟南芥30多代的遗传发育以及比较每一代的基因与上一代的区别,首次直接测量了植物基因突变过程的速度,用全新视角展现了进化的基本过程。
  研发出一种水溶性光感多肽结构,其生物学功能可以利用灯光来开启和闭合。这种多肽模型可以控制相应的天然蛋白质相互作用,进而借助光来控制相应的信号链。
  首次在烟草叶绿体中发现了对蛋白质的构成起调控作用的基因开关。未来这种核糖开关或许可以在提高转基因作物的生物安全性方面发挥重要作用。
  发现特殊的转录因子“Neurogenin2”或“Dlx2”,可使大脑皮层的星形胶质细胞转化为功能性神经细胞。这将有助于老年痴呆症或中风等疾病的新疗法研究。
  首次揭示病原体有一种类似注射器一样的运输系统,可直接将致病因子注入宿主细胞。
  发现了肥大细胞免疫反应机理,证明一直以来被低估的肥大细胞,其实处于免疫系统抗病第一线,在感染后的几个小时内就已经确定了该如何防御。
  以果蝇为实验对象,首次成功研发出研究蝇脑神经细胞活动机制的方法。
  揭示细胞线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅰ的结构,并发现了分子复合物中的全新能量转换机制。该成果对于彻底了解细胞内电子传递和能量转化的机理至关重要。
  德国高等法院维持了该国管理转基因(GM)农作物的法案,继续保持对转基因农作物的限制。
  日本
  证实RNA具有维持整个基因组稳定性的重要作用,发现引起白血病复发的主要原因,开发出脑机接口技术的新型电极,发现可将水稻产量提高五成的新基因,证实IPS细胞可用于进行癌症的免疫治疗。
  葛进(本报驻日本记者)证实部分过去被认为“没用”的RNA,实际上具有维持整个基因组稳定性的重要作用。为未来研制出副作用更小的抗癌药剂开辟了新的思路。
  在白血病干细胞中发现了25种可引起白血病复发的主要分子。根据这一发现,可开发出仅以白血病干细胞为标靶的新型药物。
  日研究人员利用新原理,即采用间距只有1纳米的电极,测定流入一个核酸碱基分子的电流来确定碱基分子,开发出可高速决定DNA碱基配对的DNA自动定序新方法。
  开发出一种新型神经信息传输系统,该系统通过读取脑电波,可以在屏幕上表达出512种具体信息,并可通过语音将信息读出来。
  开发出一种适用于脑机接口技术的新型电极,这种电极由ECoG电极改良而来,对未来脑机接口技术的加速发展具有重要意义。
  解开纳豆菌的全部遗传信息。该成果有望在水质净化等环境领域以及食品和医药领域得到应用。
  发现了一种可将水稻产量提高五成的新基因。该基因位于水稻染色体的第八染色体中,可以控制水稻一次枝梗的数量。这种基因还可以通过自然杂交的方式传递到下一代。人们期望这项发现能为未来人类解决粮食危机提供帮助。
  证实导致遗传性听力障碍的物质机理。这种被称为TRIOBP的物质主要存在于人的内耳部分,如果制造TRIOBP的遗传基因出现问题,声音就无法转化为神经信号,从而产生听力障碍。
  证实IPS细胞可用于进行癌症的免疫治疗。开发出IPS细胞的自动培养装置,该技术不但避免了干细胞研究的伦理问题,而且更加简单方便。
  发现五种与前列腺癌有关的遗传基因。该成果有助于开发出新型前列腺癌检查方法,对于开发抗癌药物也颇有益处。
  通过移植神经干细胞的方法,让受到严重脊髓损伤的瘫痪老鼠重新走起路来。该方法弥补了再建损伤脊髓方面的空白,对于中风等中枢神经系统病患的恢复治疗也有很大的启发作用。
  通过让蚜虫感染细菌的方式,使蚜虫获得了在以往并不吃的植物上生存和繁殖的能力。该成果将对开发新型害虫防止方法提供新思路。
  加拿大
  成功绘制出表现细胞内基因之间相互作用的图谱,找到降低血液中脂肪含量的新方法,开发出一种新型“活传感器”,成功利用人体皮肤制成血液。
  杜华斌(本报驻加拿大记者)成功绘制出表现细胞内基因之间相互作用的图谱,找到降低血液中脂肪含量的新方法。研究人员发现,通过降低一种称为甘油三酯水解酶TGH的活性,可以降低动物血液中脂肪的含量,并改善葡萄糖的新陈代谢。表明TGH酶最终可以成为药物治疗肥胖症引发的代谢并发症的靶子。
  发现膜蛋白PD-1和细胞衍生因子IL-10这两种分子联手作用,影响了艾滋病人体内的CD4 T-细胞发挥正常作用,导致患者免疫系统受损并加快了患者病情发展。对研究开发新型治疗艾滋病的药物将产生重要的推动作用。
  发现哺乳动物大脑使用一种特殊的方式对一种特别的蛋白质4E-BP2进行修改,导致蛋白质正常功能的改变。对了解人类大脑的工作机理并最终攻克治疗记忆丧失问题有重要价值。
  发现了一种使用药物直接攻击癌细胞的全新治疗白血病和其他癌细胞的新方法。人体存在允许抗癌药物如博来霉素进入人体的“门口”,可以直接攻击白血病癌细胞。
  发现与核糖核酸相结合的一种蛋白质中一小段能够控制基因的正常表达,其中包括那些在癌症中活跃的基因。使癌症个性化治疗向前迈进了一大步。
  发现超级病菌内部存在控制其致病能力的“中央处理器”。所谓的“中央处理器”,是一种小化合物,由超级金黄葡萄球菌以其抗药性的形式产生,由它决定了这种病菌的传染强度和传染能力。该项发现为治疗这种致命的病菌感染提供了一条新途径。
  开发出了一种新型的“活传感器”。这种“活传感器”其实是一种芥菜类植物,黑暗、温度偏高或偏低、缺水以及缺少营养剂等都会导致这种植物“感觉不舒服”而发光。
  在实验室成功利用人体皮肤制成血液。该发现可以帮助人类解决血源供应不足的难题,也可以改进实体瘤、白血病等许多癌症的治疗效果。
  以色列
  生物医药是以色列的传统强项。2010年,以生物医药领域成果显著。
  郑晓春(本报驻以色列记者)以科学家用悬浮液培育胚胎干细胞,培育过程比原有方法更为简便,为胚胎干细胞的大规模培育开辟了一条新途径。
  开发出一种名为“皮肤扫描650”皮肤癌探测装置。探测早期皮肤癌的有效率为92%。
  研发出一种放射性治疗癌症新方法。利用一种经特殊混合的纳米粒子和抗体来确定肿瘤位置,纳米粒子可直接附着在肿瘤上,然后通过外部磁场使其在特定部位发热,可定向杀死癌细胞。
  发现了一个与慢性疼痛有关的基因。在对实验鼠的研究中发现,其第15染色体的一个区域可能存在引起疼痛的变异基因。
  研发出一种可广泛用于农业、医疗等领域的新型超级吸收剂聚合物。将充满这种超级吸收剂的水源放在作物下面的土壤中,可节水60%—80%;此外,用该技术生产的医用吸收剂能保持特定湿度并具有自消毒功能,治疗创伤、烧伤和慢性溃疡可减少感染,加速伤口愈合。
  乌克兰
  国家科学院下属的生物化学,生理学和分子生物学学部的研究工作集中解决生物学,医学和生态学方面的基础问题。学部的研究人员取得了不少具有重大意义的研究成果。
  程刚(本报驻乌克兰记者)揭示包含有α7_亚组的乙酰胆碱受体会消极地调节老鼠B-淋巴细胞的激活,影响CD40信号传递过程。
  证实TRPV1渠道积极参与了对主要有疼痛反应神经元的钙稳态的调节,并证实了用于确定这些神经元的功能状态的方法。
  首次揭示肿瘤细胞的超微结构存在着某种程度的不同。
  首次揭示植物适应性改变中涉及的表达基因组过程的机能。
  建立起监测玉米转基因存在度的方法。在高等植物中,找到细胞骨架调节中涉及的人类苏氨酸蛋白激酶的唯一同族体。开发出一种增强小麦抗全蚀病愈合组织再生能力的新方法。
  首次发现了暴露在热脉冲中的叶绿体通过数个叶绿体基粒的聚集,快速改组叶绿体基粒的现象。收集到一组根瘤大豆细菌再分离株。建立起有效保护植物免受杂草影响的灭草剂的整体应用技术。确定代谢组中水通道蛋白-水孔蛋的昼夜节律表现度的调整作用。
  培育出新的冬小麦栽培品种,这种小麦移植了黑小麦的基因组,可增加高质量小麦产量。
  俄罗斯
  利用纳米材料研制的药物减缓衰老,培育出了耐涝能力更强的小麦品种。
  张浩(本报驻俄罗斯记者)通过动物实验发现,用一种纳米材料研制的药物能够减缓衰老对动物机体组织的影响。
  通过诱导小麦的愈伤组织,培育出了耐涝能力更强的小麦品种。
  南非
  南非科学家尝试用螃蟹壳制造下一代绷带,肺结核病新疗法首次在南非进入临床试验。
  李学华(本报驻南非记者)正在研究螃蟹壳的抗菌性能,期望能找到一种基于壳聚糖的聚合物溶液配方,通过静电纺丝的方法制备出壳聚糖纳米纤维膜。纳米纤维具有很高的表面积/体积比、高多孔性以及纤维直径很小等特点,是理想的创伤敷料。
  全球结核病药物开发联盟宣布,一种治疗肺结核病的新药首次在南非的两个结核病治疗中心进入临床试验。进入临床试验的药物称为“新药物组合1”(NC001),是将两种新的治疗结核病的候选药物PA-824和莫西沙星与目前已广泛使用的结核病治疗药物吡嗪酰胺组合使用。
  韩国
  作为未来成长动力的关键一环,韩国业已在多个细分市场占据了全球产业高点,2010年在医疗和生物科技取得的科研成果也是内容丰富。
  邰举(本报驻韩国记者)发现从“韩药”的多种常用草药中提取的被命名为“KIOM-C”的草药制剂具有抑制甲型流感病毒繁殖的功效。
  发现咖啡和绿茶中的咖啡因成分对激发脑癌细胞活性的三磷酸肌醇受体有抑制作用。
  成功绘制30名亚洲人高清晰基因组图谱,发现了3500个新的组织变异因子,以及亚洲人基因组图谱与欧洲人和非洲人的差异性。
  在世界上首次成功进行了治疗心血管疾病的微型机器人的动物试验。
  开发出一种以Wnt信号传导为靶点的抗癌新药“CWP231A”,该药显示出广谱抗癌效果。研发的“半导体生物传感芯片及其传输器”设备30分钟之内即可诊断是否罹患癌症。
  发现了过度饮酒引发糖尿病的细胞传导体系。
  发现谷氨酸羧肽酶II可有效分解能够引发早老性痴呆症的淀粉状样蛋白,遏制其在脑组织中的积累对神经系统的损伤。
  韩国开发的干细胞分化方法在世界干细胞论坛上被选定为标准方法,用于干细胞的分化和比较分析过程。
  使用脐带血干细胞分化的神经组织治疗早老性痴呆症的临床试验获得批准。
  巴西
  生物技术科研在巴西一直受到较大重视,2010年巴西生物技术科研项目较多,并取得一定成果。
  张新生(本报驻巴西记者)开展了从人类乳齿中提取干细胞进行新生牙齿及新组织的培育;在小鼠身上进行风湿热菌疫苗试验;用从骨髓中提取的间叶干细胞治疗烧伤,以及改善烧伤后过度免疫反应;利用改造皮肤基因获取诱导多功能干细胞。
  此外,巴西研究人员还选择了一些患有心脏病和肾功能不全的马、狗和猫进行成人干细胞临床实验。实验显示,干细胞可以治愈动物的疾病,或至少改善其生存质量。

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