【2017年整理】十大科技突破.docVIP

《科学》评出2013年十大突破 2013年，攻克癌症路途上的一个转弯，带来免疫疗法临床试验的乐观数据，然而科学家仍然无法判断其前景几何。其他科学领域面临着同样的情况：目前如火如荼进行的CRIPER基因编辑技术是否在不久后会被更加灵活的工具取代？宇宙射线粒子的确受到超新星遗迹的加速，然而粒子与磁场究竟是如何互相作用的？ 　　一项项喜人的科学突破总是带来更多的不确定性。伴随着欣喜、疑问和期待，《科学》杂志盘点了2013年那些领跑科学的十大重要突破。 　　癌症免疫疗法 　　2013年标志着癌症攻克的一个转折点，致力于使人体免疫系统免受肿瘤影响的长期努力正在奏效，尽管其前景仍是一个问号。 　　免疫疗法是一种治疗癌症的完全不同的方式，其目标是免疫系统，并非肿瘤本身。今年6月，研究人员报告，结合使用伊匹单抗（即抗CTLA-4）和抗PD-1令1/3的黑色素瘤患者出现“深层和快速的肿瘤消退”。目前尚不能证明阻断T细胞表面的PD-1通路的药物可以延长生命，但迄今为止的存活率使医生对此保持乐观。 　　20世纪80年代，法国研究人员定义了T细胞表面的一种新蛋白受体CTLA-4，癌症免疫学家James Allison发现CTLA-4相当于一个阀门，可以阻止T细胞全面启动免疫攻击，他设想阻拦CTLA-4的作用是否可以使免疫系统摧毁癌症。20世纪90年代，日本的一位生物学家发现了T细胞上的另一个阀门PD-1。随着临床实验中抗CTLA-4与抗PD-1带来癌症患者病情的显著改善，该疗法逐渐成为主流。至少5个主要的制药公司抛弃了早先的犹豫态度，正在开发该类抗体。 　　2011年，美国食品和药品管理局批准了百时美施贵宝针对转移性黑素瘤的伊匹单抗治疗。2012年，霍普金斯大学的Suzanne Topalian、耶鲁大学的Mario Sznol和同事报告了在近300名患者中使用抗PD-1疗法的结果，其中31%黑色素瘤患者、29%肾癌患者和17%肺癌患者的肿瘤萎缩了一半或更多。2013年，据百时美施贵宝报告称，在1800名使用伊匹单抗治疗的黑色素瘤患者中，22%的人在3年后仍存活。 　　总是用事实说话的肿瘤学家表示，癌症治疗刚刚走过一个转角，而他们将不再回头。 　　大众基因显微手术 　　20世纪20年代，手术室中引入显微镜，其精度和易用性带来了一场外科手术的革命。2013年，一种被称为CRISPR的基因编辑技术触发了大量研究的进行，它使生物学家可以更加精确和轻松地进行对基因组的操作。这归功于一种被称为Cas9的细菌蛋白，它与旨在追踪特定DNA序列的RNA一起，成为了常规抑制、激活或者改变基因的分子手术的工具包。 　　这样的基因显微技术在十年前还是一个梦。随着锌指核酸酶和TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶）工具的出现，基因功能研究和潜在基因治疗应用变得愈加方便。2012年，研究人员首次在试管中使用实验室制造的CRISPR复合物进行基因编辑，其他人立即认识到CRISPR的潜力。在使用TALEN与锌指核酸酶时，每个目标新基因都需要一个定制的蛋白质，而CRISPR则只需要特定的RNA，比定制蛋白质要简单得多。 　　CRISPR在2013年相当受人瞩目，10个月内有50篇相关论文发表，关于它的“how-to”网站每天吸引约900位访客。自从1月起，十多个团队已经使用CRISPR操纵了老鼠、细菌、酵母、斑马鱼、线虫、果蝇、植物和人体细胞中的特定基因，为了解这些基因的功能和利用它们改善健康状况铺平了道路。CRISPR还具有同时修改多个基因的潜力，并简化了制作疾病小鼠模型的工作。在未来，CPISPR很可能被更加灵活的基因编辑工具取代，然而现在，CPISPR的热潮仍在持续。 　　脑成像技术 　　2013年，大脑的一个新窗口被打开，有望从根本上改变实验室研究这种错综复杂的器官的方式，它被称为CLARITY。由于形成细胞膜的脂肪会散射光，CLARITY通过消除脂肪可以使大脑组织透明如玻璃，它使用一种凝胶取代脂质分子，同时能保持神经元、其他脑细胞及细胞器完整，从而使错综复杂的大脑结构呈现出来。 　　在以前试图建立透明大脑的技术中，各组织非常脆弱，但在CLARITY中，这些组织足够坚固，科学家可以多次将不同标记渗入其中，进而将其冲出，并使大脑重复成像。研究人员称，这种进步能够使计算一个特定大脑区域的神经元数量等任务的速度提升100倍。相比之下，传统的死亡脑组织成像方法变得无关紧要。不过，目前该技术局限于少量的组织：澄清4毫米直径的老鼠大脑仍需要大约9天。 　　人体胚胎克隆 　　2013年，研究人员宣布，他们已经克隆出人体胚胎，并将其用于胚胎干（ES）细胞的来源，这是一个梦寐以求的目标。ES细胞能够发展成任何组织，并提供与克隆细胞完美匹配的基因，是研究和开发药物的强大工具。然而，对于破坏