2018年度“中国生命科学十大进展”公布

为了促进生命科学的研究和技术创新，充分展示和宣传我国生命科学领域的重大科技成果，中国科协生命科学学会联合会组织了22个会员学会进行推荐。经生命科学、生物技术和临床医学领域的同行专家评选和评审，现将2018年“中国生命科学十大进展”评选结果向社会公布(排名不分先后)。

中国科学技术协会生命科学协会

2018年12月29日

自然免疫反应和炎症反应的新调节机制

人体的自然免疫反应是一个“阴阳平衡”的动态过程。哪些分子能激活自然免疫反应并及时终止免疫炎症反应是免疫学研究的前沿热点。

中国医学科学院北京协和医科大学基础医学研究所、海军军医大学医学免疫学国家重点实验室和南开大学曹雪涛院士的研究团队发现了几个调节免疫启动和炎症消退的新分子，并揭示了它们的相关作用机制。他们发现核糖核酸lnc-Lsm3b是一种新的长链非编码核糖核酸，通过负反馈平衡及时终止病毒诱导干扰素产生的信号通路，以避免炎症损伤。干扰素产生后，作用于相应的受体。干扰素受体干扰素γR2通过膜移位在细胞膜上形成一种功能性干扰素受体，从而有效地介导干扰素效应。然而，核分子RNF2通过STAT1泛素化修饰适当地防止抗病毒免疫过度反应。此外，DNA甲基化氧化酶TET2通过调节Socs3基因的去甲基化修饰激活造血因子信号通路，促进骨髓免疫细胞的增殖和体内病原体清除。这些研究为预防和治疗病毒感染和炎性疾病提供了新的思路和新的靶点。

上述成就分别发表在杂志《细胞》，2018，173: 63648，173: 90919，175: 1331351，《自然》，2018，554: 12127和《自然免疫学》，2018，19: 452。

参与自然免疫反应和炎症反应的新分子及其调控机制示意图

世界上第一个人工单染色体真核细胞

真核细胞通常包含多条染色体，例如，人类46条，小鼠40条，果蝇8条，水稻24条，等等。

中国科学院植物生理学与生态学研究所分子植物科学卓越中心覃重军研究团队使用自然界中含有16条染色体的真核酿酒酵母作为研究材料，并利用合成生物学的“工程”方法和高效的使能技术，在世界上首次人工创造了自然界中不存在的简化生命——仅含有一条染色体的真核细胞。研究表明，自然复杂的生命系统可以通过人工干预来简化，甚至可以人工创造出自然界中不存在的全新生命。继上个世纪人工合成牛胰岛素和tRNA之后，中国学者再次用合成科学的策略回答生命科学的重大基础问题，为人类研究生命本质开辟了新的方向。

结果发表在《自然》(2018，560: 33335)上。

人工单体酵母具有与天然酵母细胞相似的正常功能。

世界首例体细胞克隆猴的构建

非人灵长类是与人类关系最密切的实验动物。由于具有一致遗传背景和无嵌合体的动物模型可以在短时间内大量生产，体细胞克隆技术被认为是构建非人灵长类转基因动物模型的最佳方法。

自从1997年报道克隆羊多莉以来，尽管许多实验室试图用体细胞克隆猴子，但都失败了。中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越中心的孙强和刘真的研究团队经过五年的研究，成功地获得了两只健康、存活的体细胞克隆猴，从而在该领域实现了从无到有的重大突破。该技术将为非人灵长类的基因编辑操作提供更加方便、准确的技术手段，使非人灵长类有可能成为可广泛应用的动物模型，从而推动灵长类生殖发育、生物医学、脑认知科学、脑疾病机制等研究的快速发展。

结果发表在《细胞》(Cell，2018，172:88887)杂志上

克隆的猴子“中中”和“花花”来自细胞杂志的封面。

Huluwa是一种母体因子，在脊椎动物胚胎中诱导体轴形成。

人体和动物体主要沿头-尾轴和背-腹轴发育各种组织和器官。这些轴的形成取决于胚胎组织中心的功能。如何形成组织中心是发育生物学领域广泛关注的重大科学问题。

清华大学孟安明院士研究小组和陶喆研究小组发现并命名了一个新的母体因子——葫芦娃。葫芦瓦的缺失导致胚胎不能形成组织中心、体轴和头组织，其异位表达可诱导额外体轴的形成。揭示了葫芦娃蛋白募集Axin蛋白和Tankyrase末端锚定聚合酶促进Axin蛋白降解和保护β-连环蛋白的新机制。发现母体Wnt配体和受体介导的信号不影响受精后胚胎组织中心和体轴的形成。因此，葫芦娃是发育生物学家寻找了几十年的组织中心的关键决定因素。

这项成就以一篇长的在线研究文章的形式发表在《科学》(Science，2018，362:eaat1045)杂志上。

斑马鱼huluwa基因突变导致组织中心缺失(箭头)和体轴缺失。

在林蛙爪中过量表达huluwa基因可诱导额外的体轴(红色箭头)

中国被子植物区系进化史研究

中国是世界上植物多样性最丰富的国家之一，有近3万种开花植物。现存物种和植物的起源、进化和分布一直是一个备受关注的科学问题。

陈之端的研究团队和中国科学院植物研究所的合作者通过多年的研究和积累，重建了中国被子植物的生命树。发现约66%的属出现在中新世早期(2300万年前)，这是中国被子植物多样性形成的关键时期。根据140多万种植物的分布资料，发现中国东西部植物区系的演化历史有很大差异。东部海拔低，森林茂密，为古代属提供了一个避难所。海拔高、地形复杂的西部地区已成为幼属快速分化的中心。该研究确定了中国被子植物属和种水平上应保护的关键区域，填补了中国当前生物多样性保护战略中的一个空白，即生物多样性不仅应保护物种丰富度，还应保护系统发育多样性。自然保护区的建设应充分考虑植物区系的演化历史，为我国生物多样性保护和保护区建设提供坚实的科学基础。

结果发表在《自然》(2018，554: 23238)上。

中国被子植物的时空分化模式

(平均分化时间约为2000万年的分界线将中国分为东方和西方。东部植物群是古老的，保留了生命之树的早期分枝；西部植物区系是年轻的，是最近生命之树晚期分枝分化的中心。)

参与大脑学习和记忆的新谷氨酸合成途径

谷氨酸在大脑中具有许多重要的生理功能，如参与细胞内蛋白质合成、能量代谢和兴奋性神经信号传递。因此，其生物合成途径的发现将对了解大脑的工作机制和探索相关疾病的发病机制起到非常重要的作用。

中国科技大学熊伟研究组和黄光明研究组与自主开发的单细胞质谱技术合作，发现了大脑中谷氨酸生物合成的新途径，并成功分析了谷氨酸生物合成途径在阳光照射下改善学习和记忆的机制。本研究从20世纪70年代到80年代在大脑中又发现了一条新的谷氨酸生物合成途径，对该途径的深入研究进一步拓展了人们对大脑中谷氨酸生理功能的认识。

结果发表在《细胞》(Cell，2018，173: 1711727)杂志上。

太阳辐射改善学习和记忆的分子和神经回路机制

新型遗传编码神经递质荧光探针的研制

对于科学家来说，如何准确检测大脑中神经递质的释放一直是个难题，大脑中有数十亿个神经细胞和数万亿个突触连接。

北京大学的李玉龙团队在分子水平上巧妙地融合和修饰了荧光蛋白和特定的人类神经递质受体，开发了一种新的遗传编码乙酰胆碱和多巴胺荧光探针，该探针具有高灵敏度、分子特异性、精确的空间分辨率和亚秒级反应速度，能够实时检测活体果蝇、斑马鱼和小鼠大脑中各种行为模式中相关神经递质的变化。此外，该团队正在积极开发更多新的神经递质和淬火和回火荧光探针。目前，去甲肾上腺素、血清素、腺苷、三磷酸腺苷和神经肽的探针开发取得了重要进展，为研究脑功能提供了重要工具。

相关成果已在细胞(2018，174: 48496)和自然生物技术(2018，36: 72737)等杂志上发表。

新型遗传编码神经递质荧光探针的开发与应用

揭示灵长类发育和寿命调节的关键途径

衰老是身体的生理功能随着时间逐渐退化的过程，是人类慢性疾病的最大危险因素。尽管基于低等模式生物的研究发现了一系列调节衰老和寿命的基因，但这些基因在灵长类动物中的作用却鲜为人知。

中国科学院生物物理研究所刘光辉研究组与中国科学院胡保阳研究组、中国科学院动物研究所李伟研究组合作，实现了非人灵长类“长寿基因”SIRT6的系统敲除，获得了世界上第一个长寿基因敲除的食蟹猴模型，进一步揭示了SIRT6基因在调节灵长类胚胎发育中的新作用。本研究首次解释了灵长类动物和啮齿类动物在衰老和寿命调节途径上的差异，为人类发育和衰老机制的研究以及相关疾病的治疗奠定了重要基础。

结果发表在《自然》(2018，560:66665)上。

SIRT6基因缺失的食蟹猴在出生前表现出发育迟缓。

疱疹病毒的组装和发病机制

疱疹病毒感染可导致多种人类疾病，包括口腔和生殖器疱疹、水痘、带状疱疹，甚至多种严重的免疫系统疾病、脑炎和癌症。

中科院生物物理研究所饶院士课题组首席研究员等共同攻关，首次报道了疱疹病毒2型核衣壳的原子分辨结构，阐明了核衣壳蛋白复杂的相互作用方式和精细的结构信息，提出了疱疹病毒核衣壳的组装机制和致病机制，为有效预防疱疹病毒感染和开发新一代高效溶瘤病毒技术提供了新的策略。此外，这项工作在技术方法上取得了重大突破。“大尺度粒子”重建方法的应用进一步拓展了冷冻电镜结构分析的应用范围，从而推动了结构生物学的进步和发展。

研究结果发表在《科学》(Science)杂志上(Science，2018，360:eaao7283)。

疱疹病毒核衣壳颗粒的结构信息

多维基因组大数据指导下的继发性胶质母细胞瘤精确治疗

胶质瘤是成人最常见的颅内恶性肿瘤，致残率和死亡率高。继发性胶质母细胞瘤(sGBM)恶性进展的分子机制仍不清楚，目前还没有有针对性的临床治疗计划。

首都医科大学北京神经外科研究所和首都医科大学附属北京天坛医院江涛团队一直致力于胶质瘤恶性进展的基础和临床转化研究。2018年，他们与香港科技大学的王继光团队和北京师范大学的范小龙团队共同确立了MET基因序列变异是驱动胶质瘤恶性进展的关键机制。首次在基因变异全景的广度上提出了继发性胶质母细胞瘤的克隆进化模型。此外，它还开发了一种高效的单靶点抑制剂PLB-1001，可通过血脑屏障和高特异性MET来完成一期临床试验。从融合基因的角度研究脑胶质瘤的恶性进展机制开辟了一个新的领域，充分体现了“从临床到临床”的研究理念和理念。

结果发表在《细胞》(Cell，2018，175: 1661678)杂志上

MET基因序列变异驱动胶质瘤恶性进展的关键机制及一期临床试验