Science：2013年度十大科学突破
[2013/12/23]
《科学》杂志庆祝癌症免疫疗法在最近取得的成功及更多科学上的突破
癌症研究界在2013年经历了一个巨变，因为一个酝酿了数十年的策略终于确立了它的潜力。从癌症免疫疗法的临床试验出现了令人鼓舞的结果，在癌症的免疫疗法中治疗的标靶是身体的免疫系统而不是直接针对肿瘤。这种新的治疗会促使T细胞和其它免疫细胞来对抗肿瘤——而《科学》杂志的编辑们认为这些做法正在展现足够的前景而让其能登上本年度最重要的科学突破的榜首。
这一由《科学》杂志及其国际性非营利出版机构AAAS所挑选的突破性科学成就的年度名单还包括了在太阳能技术、基因组编辑技术及疫苗设计策略——仅举数例——等方面所取得的重大突破。这一10大突破名单将与一则相关的新闻特写及多媒体内容一同登载于12月20日出版的《科学》杂志上。
癌症免疫疗法夺得了该名单上的第一名位置是因为到目前为止最近的结果凸显了它的成功，尽管其对该疾病的最终影响是未知的。
《科学》杂志新闻总编辑Tim Appenzeller说：“今年，癌症免疫疗法有着广阔的前景是没有错的。到目前为止，这一利用免疫系统来攻击肿瘤的策略只对某些癌症及若干病人有效，因此重要的一点是不要夸大其即刻的裨益。但许多癌症专家确信，他们正在目睹一种重要的癌症治疗新模式的诞生。”
当今在癌症免疫疗法中的许多进展可以追溯到1980年代末，当时法国研究人员发现了在T细胞上的一种叫做CTLA-4的受体。James Allison发现了这种受体会阻止T细胞全力攻击入侵者。到了1990年代中期，Allison证明，在小鼠中阻断CTLA-4可在小鼠中解除T细胞对肿瘤细胞进行攻击的束缚，从而使肿瘤细胞大幅萎缩。
与此同时，日本的研究人员发现了另外一个在T细胞上的被称作PD-1的“闸门”。涉及该受体的临床试验是在2006年开始的，在一小部分患者中得到的初步结果看来是有前景的。
另外受到关注的领域涉及改良T细胞基因而让这些细胞能以肿瘤为标靶。在2011年，这一被称作嵌合抗原疗法或CAR疗法的策略让癌症研究领域兴奋不已，它现在已经是无数临床试验，尤其是血癌临床试验的对象。
相应地，许多在几年前不考虑涉及免疫疗法的制药公司现正在对其进行大力的投资。
有关究竟有多少病人可得益于这些治疗——它们中的大多数仍处于实验状态——以及它们对哪些类型的癌症具有最好的疗效仍然还有许多不确定的地方。科学家们正在忙于尝试发现可提供答案的生物标记，并在思索让治疗变得功效更强的方法。但是，在癌症研究及治疗中的一个新的篇章已经开启，而《科学》杂志通过确认癌症免疫疗法为2013年最重大的科学突破而认可了这一事实。
《科学》杂志在过去一年中的其它9项突破性科学成就如下：
CRISPR
这种基因编辑技术是在细菌中被发现的，但研究人员现在将其作为一种外科手术刀而指向了个体基因。其普及性在今年出现飙升，因为有超过12个研究团队用它来操控多个植物、动物及人类细胞的基因组。
钙钛矿型太阳能电池
一种新世代的太阳能电池材料在过去的这一年中获得了大量的关注，它们比那些传统的硅电池要更便宜且更容易生产。钙钛矿电池还没有像商用太阳能电池那样有效，但它们正在快速不断地得到改善。
结构生物学指导疫苗设计
今年，研究人员利用某种抗体的结构来设计一种儿童期病毒的免疫原——这是疫苗中的主要成分;该病毒每年会导致数百万人住院。这是第一次由结构生物学得来的如此强有力的对抗疾病的工具。
CLARITY
这种成像技术在2013年改变了研究人员观察大脑这种复杂器官的方式，该技术使得脑组织变得透明并让神经元(以及其它的脑细胞)得到了充分地展示。
迷你器官
研究人员今年在体外生长迷你人样“类器官”上取得了显著的进步。这些类器官包括肝芽、迷你肾及微型大脑。这些迷你化的人类器官或被证明是比动物要好得多的人类疾病模型。
宇宙射线可追溯到超新星的残余物
尽管最初是在100年前被检测到的，但科学家们一直不确定来自外太空的被称作宇宙射线的高能粒子来自何方。今年，他们终于将这些射线与超新星或爆炸中的恒星所遗留的碎片云联系在了一起。
人类的克隆胚胎
意识到咖啡因在易损的人类卵细胞中起到了稳定关键性分子的重要作用后，今年，研究人员成功地从克隆的人类胚胎中得到了干细胞。
我们为什么要睡觉
在小鼠中的研究显示，脑子会在睡眠时通过扩展神经元之间的通道让更多的脑脊液流过从而更加有效地进行自我清理。该发现提示，恢复和修复都属于睡眠的主要目的。
我们的微生物，我们的健康
对数万亿的以人类身体为家的细菌细胞所做的研究已经弄清了这些微生物对我们有多大的影响。“个性化”药物需要将这些微生物租客考虑在内才能有效。
今年的十大突破中至少有两项有中国科研人员参与。首先是结构生物学指导疫苗设计。美国国家过敏症和传染病研究所与中国厦门大学合作，利用结构生物学技术对最常见的儿童呼吸道病毒——呼吸道合胞病毒进行操控，设计出一种免疫原，据此研制的新型疫苗已在小鼠及恒河猴试验中表现出效果。
参与研究的厦门大学教授夏宁邵说，呼吸道合胞病毒是一种可导致肺炎的传染性病毒，是5岁以下儿童住院的最主要原因之一。全球范围内，继疟疾之后，该病毒是一岁以下婴幼儿的第二大杀手。虽然医学专家对这种病毒的研究已有40多年，但始终未能开发出有效疫苗。
另一项突破是人类为什么要睡觉。美国罗切斯特大学通过老鼠研究发现，大脑内有一个独特的“垃圾处理系统”，睡眠时这个系统能够高效清除代谢废物，这说明大脑自我“大扫除”属于睡眠的主要目的之一。
这项研究的第一作者是罗切斯特大学的中国籍博士后谢璐璐，她曾就读于南京医科大学。在谈及这项研究的意义时，谢璐璐说：“睡眠是现代人都很关心的问题。我们到底能不能不睡觉，然后腾出更多时间去工作、去享受生活?答案可能是不行。”
癌症研究界在2013年经历了一个巨变，因为一个酝酿了数十年的策略终于确立了它的潜力。从癌症免疫疗法的临床试验出现了令人鼓舞的结果，在癌症的免疫疗法中治疗的标靶是身体的免疫系统而不是直接针对肿瘤。这种新的治疗会促使T细胞和其它免疫细胞来对抗肿瘤——而《科学》杂志的编辑们认为这些做法正在展现足够的前景而让其能登上本年度最重要的科学突破的榜首。
这一由《科学》杂志及其国际性非营利出版机构AAAS所挑选的突破性科学成就的年度名单还包括了在太阳能技术、基因组编辑技术及疫苗设计策略——仅举数例——等方面所取得的重大突破。这一10大突破名单将与一则相关的新闻特写及多媒体内容一同登载于12月20日出版的《科学》杂志上。
癌症免疫疗法夺得了该名单上的第一名位置是因为到目前为止最近的结果凸显了它的成功，尽管其对该疾病的最终影响是未知的。
《科学》杂志新闻总编辑Tim Appenzeller说：“今年，癌症免疫疗法有着广阔的前景是没有错的。到目前为止，这一利用免疫系统来攻击肿瘤的策略只对某些癌症及若干病人有效，因此重要的一点是不要夸大其即刻的裨益。但许多癌症专家确信，他们正在目睹一种重要的癌症治疗新模式的诞生。”
当今在癌症免疫疗法中的许多进展可以追溯到1980年代末，当时法国研究人员发现了在T细胞上的一种叫做CTLA-4的受体。James Allison发现了这种受体会阻止T细胞全力攻击入侵者。到了1990年代中期，Allison证明，在小鼠中阻断CTLA-4可在小鼠中解除T细胞对肿瘤细胞进行攻击的束缚，从而使肿瘤细胞大幅萎缩。
与此同时，日本的研究人员发现了另外一个在T细胞上的被称作PD-1的“闸门”。涉及该受体的临床试验是在2006年开始的，在一小部分患者中得到的初步结果看来是有前景的。
另外受到关注的领域涉及改良T细胞基因而让这些细胞能以肿瘤为标靶。在2011年，这一被称作嵌合抗原疗法或CAR疗法的策略让癌症研究领域兴奋不已，它现在已经是无数临床试验，尤其是血癌临床试验的对象。
相应地，许多在几年前不考虑涉及免疫疗法的制药公司现正在对其进行大力的投资。
有关究竟有多少病人可得益于这些治疗——它们中的大多数仍处于实验状态——以及它们对哪些类型的癌症具有最好的疗效仍然还有许多不确定的地方。科学家们正在忙于尝试发现可提供答案的生物标记，并在思索让治疗变得功效更强的方法。但是，在癌症研究及治疗中的一个新的篇章已经开启，而《科学》杂志通过确认癌症免疫疗法为2013年最重大的科学突破而认可了这一事实。
《科学》杂志在过去一年中的其它9项突破性科学成就如下：
CRISPR
这种基因编辑技术是在细菌中被发现的，但研究人员现在将其作为一种外科手术刀而指向了个体基因。其普及性在今年出现飙升，因为有超过12个研究团队用它来操控多个植物、动物及人类细胞的基因组。
钙钛矿型太阳能电池
一种新世代的太阳能电池材料在过去的这一年中获得了大量的关注，它们比那些传统的硅电池要更便宜且更容易生产。钙钛矿电池还没有像商用太阳能电池那样有效，但它们正在快速不断地得到改善。
结构生物学指导疫苗设计
今年，研究人员利用某种抗体的结构来设计一种儿童期病毒的免疫原——这是疫苗中的主要成分;该病毒每年会导致数百万人住院。这是第一次由结构生物学得来的如此强有力的对抗疾病的工具。
CLARITY
这种成像技术在2013年改变了研究人员观察大脑这种复杂器官的方式，该技术使得脑组织变得透明并让神经元(以及其它的脑细胞)得到了充分地展示。
迷你器官
研究人员今年在体外生长迷你人样“类器官”上取得了显著的进步。这些类器官包括肝芽、迷你肾及微型大脑。这些迷你化的人类器官或被证明是比动物要好得多的人类疾病模型。
宇宙射线可追溯到超新星的残余物
尽管最初是在100年前被检测到的，但科学家们一直不确定来自外太空的被称作宇宙射线的高能粒子来自何方。今年，他们终于将这些射线与超新星或爆炸中的恒星所遗留的碎片云联系在了一起。
人类的克隆胚胎
意识到咖啡因在易损的人类卵细胞中起到了稳定关键性分子的重要作用后，今年，研究人员成功地从克隆的人类胚胎中得到了干细胞。
我们为什么要睡觉
在小鼠中的研究显示，脑子会在睡眠时通过扩展神经元之间的通道让更多的脑脊液流过从而更加有效地进行自我清理。该发现提示，恢复和修复都属于睡眠的主要目的。
我们的微生物，我们的健康
对数万亿的以人类身体为家的细菌细胞所做的研究已经弄清了这些微生物对我们有多大的影响。“个性化”药物需要将这些微生物租客考虑在内才能有效。
今年的十大突破中至少有两项有中国科研人员参与。首先是结构生物学指导疫苗设计。美国国家过敏症和传染病研究所与中国厦门大学合作，利用结构生物学技术对最常见的儿童呼吸道病毒——呼吸道合胞病毒进行操控，设计出一种免疫原，据此研制的新型疫苗已在小鼠及恒河猴试验中表现出效果。
参与研究的厦门大学教授夏宁邵说，呼吸道合胞病毒是一种可导致肺炎的传染性病毒，是5岁以下儿童住院的最主要原因之一。全球范围内，继疟疾之后，该病毒是一岁以下婴幼儿的第二大杀手。虽然医学专家对这种病毒的研究已有40多年，但始终未能开发出有效疫苗。
另一项突破是人类为什么要睡觉。美国罗切斯特大学通过老鼠研究发现，大脑内有一个独特的“垃圾处理系统”，睡眠时这个系统能够高效清除代谢废物，这说明大脑自我“大扫除”属于睡眠的主要目的之一。
这项研究的第一作者是罗切斯特大学的中国籍博士后谢璐璐，她曾就读于南京医科大学。在谈及这项研究的意义时，谢璐璐说：“睡眠是现代人都很关心的问题。我们到底能不能不睡觉，然后腾出更多时间去工作、去享受生活?答案可能是不行。”
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