2015年生命科學(xué)熱點(diǎn)回眸

吳曉麗

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2015年生命科學(xué)熱點(diǎn)回眸

吳曉麗

生命科學(xué)是研究生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的本質(zhì)、特征和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，以及各種生物之間和生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。研究生命對(duì)于發(fā)現(xiàn)生命起源及其奧秘都有著非同尋常的作用和意義，因此，生命科學(xué)是當(dāng)今最受關(guān)注的基礎(chǔ)科學(xué)。

剛剛過去的2015年，對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域來說是不平凡的一年，涌現(xiàn)出了許多激動(dòng)人心的新成果和新突破。2015年生命科學(xué)在基因組編輯技術(shù)、圖譜、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、干細(xì)胞、埃博拉、艾滋病、癌癥、糖尿病等重點(diǎn)領(lǐng)域迎來了全新的井噴式發(fā)展，取得了許許多多突破性成就。正值歲末年初，筆者細(xì)心梳理，一一盤點(diǎn)和回顧2015年生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的那些重大突破。

1　基因組編輯技術(shù)

基因組編輯技術(shù)可以說是2015年生命科學(xué)領(lǐng)域最熱門的研究，特別是被業(yè)內(nèi)譽(yù)為“基因剪刀”的CRISPR基因組編輯技術(shù)。它使活體細(xì)胞DNA的編輯過程變得簡單、低廉且十分精準(zhǔn)，打開了基因缺陷治療和預(yù)防疾病蔓延的大門。該技術(shù)在問世的3年多里已連續(xù)3次入選《Science》年度十大突破，其中2015年更被評(píng)為頭號(hào)突破。

CRISPR全稱成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列（clustered regularly in?terspersed short palindromic repeats），是源于細(xì)菌及古細(xì)菌中的后天免疫系統(tǒng)。它可利用靶位點(diǎn)特異性的RNA指導(dǎo)Cas蛋白對(duì)靶位點(diǎn)序列進(jìn)行修飾。直到2012年，科學(xué)家才開始利用這一系統(tǒng)在活體動(dòng)物基因組中生成靶向突變，刪除原有基因或插入新基因，成為生物醫(yī)學(xué)史上第一種可高效、精確、程序化地修改細(xì)胞基因組包括人類基因組的工具，具有治療多種疾病的潛力。正如CRISPR共同發(fā)現(xiàn)者之一、生物學(xué)家Jennifer Doudna所說：“實(shí)際上，我們有了把能對(duì)基因組進(jìn)行切割的分子手術(shù)刀。過去的所有技術(shù)都有點(diǎn)像大錘……這個(gè)發(fā)現(xiàn)給科學(xué)家提供了可以實(shí)際操作的工具，難以置信?！?/p>

熾熱的基因組編輯技術(shù)CRISP已成為全球科學(xué)家的寵兒，從老鼠到人類胚胎進(jìn)行廣泛的試驗(yàn)，2015年取得了數(shù)項(xiàng)激動(dòng)人心的進(jìn)展。

1.1首次修改人類胚胎基因

2015年4月，中國基因工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分子生物學(xué)家黃軍就及其團(tuán)隊(duì)修改了人類胚胎的基因，屬世界首次，相關(guān)成果發(fā)表在2015年5月出版的《Protein & Cell》上。

研究人員選取不可能發(fā)育為正常人的三核受精卵細(xì)胞（一個(gè)卵細(xì)胞核兩個(gè)精子細(xì)胞核）,利用CRISPR/Cas9技術(shù)剪切人類受精卵的HBB基因（β-globin gene），因?yàn)镠BB基因突變會(huì)導(dǎo)致β地中海貧血癥。他們注射了86個(gè)三核受精卵，其中71個(gè)受精卵存活。在做檢測的54個(gè)樣品中，有28個(gè)受精卵的HBB被剪切，而其中只有更小一部分被重組修飾。不僅如此，非靶向的突變也出現(xiàn)了。雖然黃軍就采用的是多余胚胎，并且胚胎不會(huì)成為新生命，但研究還是引發(fā)了激烈的倫理學(xué)爭論，并推動(dòng)了2015年12月的人類基因編輯國際峰會(huì)（International Summit on Human Gene Editing）在美國召開。這一爭論在該會(huì)上達(dá)到了頂峰，來自20多個(gè)國家近500位倫理學(xué)家、科學(xué)家和法律專家共同討論了這個(gè)問題。專家認(rèn)為，不應(yīng)完全禁止人類基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，但在證明這項(xiàng)技術(shù)安全可靠前，不能進(jìn)行胚胎的基因編輯。黃軍就也因此被評(píng)為《Nature》2015年度十大人物之一。

1.2攻克CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)的主要障礙，改造獲得更好的CRISPR/Cpf1基因組編輯系統(tǒng)

CRISPR/Cas9技術(shù)是通過對(duì)細(xì)胞的DNA進(jìn)行精確地靶向修飾來發(fā)揮作用。借助于與靶位點(diǎn)序列相匹配的一段短RNA分子，Cas9蛋白可改變指定位點(diǎn)的DNA。盡管Cas9能夠高度有效地切割它的靶位點(diǎn)，但這個(gè)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：一旦進(jìn)入到細(xì)胞中，它可以結(jié)合并切割額外的非目標(biāo)位點(diǎn)。這有可能造成意外的編輯，完全改變基因表達(dá)或是敲除掉某一基因，導(dǎo)致癌癥形成或其他的問題出現(xiàn)。

張鋒（Feng Zhang）團(tuán)隊(duì)2015年12月1日在線發(fā)表于《Science》上的研究論文報(bào)道，設(shè)計(jì)改造了革命性的CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)，大大減少了“脫靶”編輯錯(cuò)誤。這一完善的技術(shù)解決了使用基因組編輯時(shí)面對(duì)的一個(gè)主要技術(shù)問題。在構(gòu)成化膿性鏈球菌Cas9酶的約1400個(gè)氨基酸中，他們通過改變3個(gè)氨基酸將“脫靶編輯”顯著減少至無法檢測到的水平。

張鋒團(tuán)隊(duì)還研究提供了一種更好的CRISPR基因組編輯工具。他們根據(jù)生物進(jìn)化理論，在細(xì)菌蛋白庫中尋找更理想的DNA切割酶獲得了成功，使該技術(shù)超更簡單、更便宜、更快、更準(zhǔn)等方向上邁進(jìn)一大步。與過去的CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)相比，新的CRISPR/Cpf1基因組編輯系統(tǒng)擁有5大優(yōu)勢：

1）只需1個(gè)協(xié)助RNA分子。Cas9系統(tǒng)需要2個(gè)RNA分子協(xié)助，Cpf1只需要1個(gè)RNA分子。2）Cpf1酶分子量比Cas9小，進(jìn)入細(xì)胞更容易，編輯成功率會(huì)提高。3）Cpf1系統(tǒng)不同的識(shí)別序列令其基因編輯效果更好。4）剪切位置與Cas9不同，選擇余地更大。5）產(chǎn)生黏性末端，便于新DNA序列插入。該研究成果發(fā)表于2015年10月22日出版的《Cell》上。

1.3打造超級(jí)肌肉狗

狗在營養(yǎng)代謝、生理解剖等方面與人類極其相似，因此狗是研究人體生理和疾病發(fā)生機(jī)理的理想實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院和南京大學(xué)-南京生物醫(yī)藥研究院、廣州醫(yī)藥研究總院等合作，利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功培育出兩只肌肉生長抑制素（MSTN）基因敲除狗，在世界上首次建立了狗基因打靶技術(shù)體系。相關(guān)研究2015年10月12日在線發(fā)表在《Journal of Molecular Cell Biology》上。

研究團(tuán)隊(duì)選取肌肉生長抑制素基因作為第一個(gè)敲除目標(biāo)基因，該基因?qū)趋兰∩L具有抑制作用，被敲除后，肌肉生長發(fā)育能力增強(qiáng)。所獲得的基因敲除狗的肌肉在4月齡時(shí)就顯得比普通狗更為發(fā)達(dá)，成年以后將具有更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力，研究組將兩只狗分別命名為大力神和天狗?；蚯贸返呐嘤龑槿祟惣膊≈委熀退幬镅邪l(fā)提供新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，也將加速培育更多含優(yōu)良遺傳性狀的新品系狗。

1.4CRISPR/Cas9技術(shù)成功精確改造人類T細(xì)胞基因組

針對(duì)T淋巴細(xì)胞的基因改造的設(shè)想早已提出，并且從理論上，科學(xué)家認(rèn)為改造T淋巴細(xì)胞可以用于癌癥等多種疾病的治療。然而，改造T淋巴細(xì)胞的基因組并非易事，只有很少的細(xì)胞能夠完成基因組編輯?；蚋脑煜到y(tǒng)需要敲除T淋巴細(xì)胞內(nèi)的一些基因，加入一些基因進(jìn)入基因組，還需要修復(fù)一些突變的基因位點(diǎn)。美國加州舊金山的科學(xué)家使用CRISPR/Cas9技術(shù)成功精確改造了人類T細(xì)胞基因組。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015 年8月18日出版的《PNAS》上。利用Cas9對(duì)初級(jí)淋巴細(xì)胞的成功精確改造，是基因工程治療真正用于癌癥的免疫治療、艾滋病、免疫缺陷病、自身免疫疾病治療的開端，具有里程碑式意義。

1.5CRISPR技術(shù)有望治愈肌肉萎縮癥

杜氏肌營養(yǎng)不良癥（DMD）由抗肌萎縮蛋白缺乏或功能受損而引起?？辜∥s蛋白是肌肉的重要組成部分，其基因含79個(gè)被稱為外顯子的蛋白編碼區(qū)域，任何一個(gè)外顯子突變都可能導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白出現(xiàn)問題。DMD只影響男孩，大約每3500名新生男嬰中就有1人罹患該癥，患者通常只能活到30多歲。迄今為止，還沒有找到一種能夠有效治療這種疾病的方法。2015 年12月31日《Science》報(bào)道，3個(gè)研究小組的科研人員使用CRISPR技術(shù)剪掉了罹患杜氏肌營養(yǎng)不良癥小鼠的一部分缺陷基因，從而使得這些嚙齒動(dòng)物能夠制造一種必不可少的肌肉蛋白。這是第一次成功使用CRISPR技術(shù)對(duì)遺傳病動(dòng)物出生后進(jìn)行的基因治療。

1.6CRISPR技術(shù)可干預(yù)埃及伊蚊肆虐

埃及伊蚊每年使數(shù)以千萬計(jì)的人感染上基孔肯亞病、黃熱病和登革熱等致命疾病。美國洛克菲勒大學(xué)的研究人員在埃及伊蚊的幾個(gè)基因上，利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)，有效產(chǎn)生靶向基因突變，掌握了致命的埃及伊蚊如何傳播疾病，叮咬人類等信息，有望對(duì)其進(jìn)行技術(shù)干預(yù)。相關(guān)研究發(fā)表在2015年4月7日出版的《Cell Report》上。

2　圖譜研究

圖譜（map）概念源自人類基因組圖譜（human genome mapping），隨著人類有史以來第一個(gè)基因組圖譜問世，科學(xué)家們開始大規(guī)模地搜尋生命科學(xué)大數(shù)據(jù)。

表觀基因組是附著在基因組上的化學(xué)標(biāo)記模式。表觀基因組并不改變基因，但能決定哪些基因會(huì)被激活以及它們激活的方式及時(shí)間。眾所周知，表觀遺傳調(diào)控失常與癌癥、自閉癥和心臟病等疾病相關(guān)聯(lián)，這一巨大的數(shù)據(jù)寶庫預(yù)計(jì)將提供有關(guān)人類健康和疾病生物學(xué)大量新見解。

2.1最全面的人類表觀基因組圖譜

2015年2月，《Nature》雜志及其旗下相關(guān)的6大期刊同時(shí)在線發(fā)表24篇科技論文，發(fā)布涉及100多種人類細(xì)胞和組織的第1張表觀基因組綜合圖譜，包括腦細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、肝細(xì)胞、皮膚細(xì)胞和胚胎細(xì)胞。這是對(duì)2012年發(fā)表的上一次研究（16種）的補(bǔ)充，是美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）主導(dǎo)的表觀基因組學(xué)路線圖計(jì)劃（Roadmap Epigenomics Program，REP）中眾多參與者的頂尖勞動(dòng)成果。這些基因組信息可幫助科學(xué)家對(duì)諸如腫瘤、阿爾茨海默癥等疾病的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行更深層次了解。

2.2最全面的人類器官表觀基因組圖譜

個(gè)體的基因組在每個(gè)細(xì)胞中都是相同的，但是表觀基因組卻存在差異，它們與任何特定時(shí)間細(xì)胞實(shí)際利用的基因密切相關(guān)。一些甲基化標(biāo)記可幫助血細(xì)胞忽視掉腦細(xì)胞或肝細(xì)胞必需的一些基因。并且它們可以隨時(shí)間發(fā)生改變——例如，個(gè)體年齡、飲食或環(huán)境變化都可以影響甲基化。

美國加利福尼亞大學(xué)、Salk研究所等機(jī)構(gòu)科學(xué)家構(gòu)建了來自個(gè)體捐贈(zèng)者（包括女人、男人和孩子）的10多種不同人類器官最全面的表觀基因組圖譜。盡管甲基化不會(huì)改變個(gè)體的遺傳序列，越來越多的研究證實(shí)它對(duì)發(fā)育和健康具有重大的影響。文章發(fā)表在2015年6 月1日出版的《Nature》上。

2.3大規(guī)模的人類基因表達(dá)差異圖譜

在美國國立衛(wèi)生研究院基因型-組織表達(dá)（GTEx）項(xiàng)目資助下，研究人員構(gòu)建出了一個(gè)萬眾期待的新數(shù)據(jù)資源，它可以幫助確立個(gè)體基因組構(gòu)成之間的差異對(duì)于基因活性的影響以及對(duì)疾病的貢獻(xiàn)。借助于這一新資源，科學(xué)家可以同時(shí)探究許多不同人類組織和細(xì)胞的潛在基因組學(xué)，并有望為研究和了解人類生物學(xué)開辟新途徑。研究結(jié)果分別發(fā)表在2015年5月7、8日《Science》上。這些研究使人們重新認(rèn)識(shí)了在不同的組織中基因組變異是如何控制基因的開啟和關(guān)閉方式與時(shí)間，表達(dá)和沉默基因的數(shù)量，以及如何使得人們?nèi)菀最净及┌Y、心臟病和糖尿病一類的疾病的。

3　結(jié)構(gòu)生物學(xué)：首次捕獲真核細(xì)胞剪接體三維結(jié)構(gòu)

在分子生物學(xué)上，中心法則是描述細(xì)胞最基礎(chǔ)也最核心的生命活動(dòng)基因表達(dá)的一套重要規(guī)律，于1957年由英國生物學(xué)家佛朗西斯·克里克首先提出。其主要內(nèi)容是編碼在DNA中的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給前體信使RNA（簡稱轉(zhuǎn)錄），再經(jīng)過剪接去除非編碼信息，將編碼信息連成一體成為成熟的信使RNA（簡稱剪接），進(jìn)而以信使RNA為模版，將編碼信息翻譯成蛋白質(zhì)（簡稱翻譯），從而行使生命活動(dòng)的各種功能。很多疾病是由于剪接環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致由DNA編碼的遺傳信息不能轉(zhuǎn)化為成熟的信使RNA所致。第二步剪接過程中，剪接體是如何工作，以及剪接體到底是什么樣，是迄今為止國際生命科學(xué)領(lǐng)域最受矚目的課題之一，而由于剪接體是一個(gè)巨大而復(fù)雜的動(dòng)態(tài)分子機(jī)器，其結(jié)構(gòu)解析難度被普遍認(rèn)為高于RNA聚合酶和核糖體，因此也被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的難題之一。此前，對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)解析已分別榮獲兩屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

2015年8月21日，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施一公團(tuán)隊(duì)在《Science》上同時(shí)在線發(fā)表2篇研究論文，報(bào)道了通過單顆粒冷凍電子顯微技術(shù)（冷凍電鏡）解析的酵母剪接體近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)分析，闡述了剪接體對(duì)前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機(jī)理。該項(xiàng)研究初步解答了這一生命科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域長期以來備受關(guān)注的核心問題，為進(jìn)一步揭示與剪接體相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)，也將分子生物學(xué)的中心法則在分子機(jī)理的研究上大幅度向前推進(jìn)。

4　干細(xì)胞研究

干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞。在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞，也被稱為“萬能細(xì)胞”。根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ES細(xì)胞）和成體干細(xì)胞（somatic stem cell）。根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為3類：全能干細(xì)胞（totipotent stem cell，TSC）、多能干細(xì)胞（pluripotent stem cell）和單能干細(xì)胞（unipotent stem cell）（專能干細(xì)胞）。干細(xì)胞研究是近年來生命科學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，其在細(xì)胞治療、組織器官移植和基因治療中具有重要意義；在新藥開發(fā)篩選與藥效、新基因發(fā)掘與基因功能分析、毒性評(píng)估等領(lǐng)域具有重要的影響。

4.1新方法使干細(xì)胞立變骨細(xì)胞

假如老年人發(fā)生了骨折或置換了髖關(guān)節(jié)，骨骼需得重新形成并且需要非常慢的時(shí)間才能愈合。在這個(gè)過程中不但需要形成骨骼，也需要形成脂肪。北卡羅萊納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員找到了一種方法，對(duì)于支持骨形成起著決定性作用。他們用細(xì)胞松弛素D（霉菌中發(fā)現(xiàn)的一種天然物質(zhì)），它可以作為一種代用品改變間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)胞核的基因表達(dá)，迫使它們成為成骨細(xì)胞（骨細(xì)胞）。

通過用細(xì)胞松弛素D處理干細(xì)胞，結(jié)果干細(xì)胞變成了骨細(xì)胞。此外，向小鼠的骨髓空間注射少量的細(xì)胞松弛素D，也可以引起骨形成。這項(xiàng)研究發(fā)表在2015年10月出版的《Stem Cells》上。

4.2發(fā)現(xiàn)提高造血干細(xì)胞移植效率方法

通常情況下，造血干細(xì)胞駐留在骨髓和臍帶血的低氧環(huán)境中，但幾乎所有的造血干細(xì)胞研究都是在非生理?xiàng)l件的環(huán)境空氣中進(jìn)行造血干細(xì)胞的分離和篩選。

美國印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露在環(huán)境空氣中會(huì)降低從骨髓和臍帶血中獲得造血干細(xì)胞的效率，在空氣中收集造血干細(xì)胞會(huì)使造血干細(xì)胞數(shù)目被大大低估；由活性氧（ROS）介導(dǎo)的造血干細(xì)胞數(shù)目下降與cypd-p53-mptp軸、miR210和hif-1a有關(guān)；在環(huán)胞素A中收集造血干細(xì)胞可以提高造血干細(xì)胞移植效率。因此這項(xiàng)研究對(duì)于造血干細(xì)胞移植具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。研究成果發(fā)表在2015年10月出版的《Cell》上。

4.3發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)可決定干細(xì)胞命運(yùn)

成體干細(xì)胞能夠在有機(jī)體的一生中為組織平衡穩(wěn)定提供新細(xì)胞，一種稱為“niche”的特殊環(huán)境能夠幫助干細(xì)胞維持未分化和自我更新狀態(tài)，組成niche的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生信號(hào)和生長因子促進(jìn)干細(xì)胞的維持。但是保證只有干細(xì)胞能夠接受信號(hào)而由其產(chǎn)生的定向分化的后代細(xì)胞無法接受信號(hào)的機(jī)制仍未知。美國研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全新機(jī)制，能夠幫助解釋為何只有干細(xì)胞能夠進(jìn)行自我更新式的細(xì)胞分裂。干細(xì)胞能夠形成由微管蛋白組成的毫微管結(jié)構(gòu)，而這些線狀的毫微管結(jié)構(gòu)會(huì)像吸管一樣延伸到niche中，保證組成niche的細(xì)胞產(chǎn)生的信號(hào)和生長因子只作用于干細(xì)胞。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年7月16日出版的《Nature》上。

4.4揭秘肝臟干細(xì)胞起源

肝臟主要由高度分化的肝細(xì)胞組成并完成許多任務(wù)，包括儲(chǔ)存維生素和礦物質(zhì)、去除毒素、調(diào)節(jié)血液中的脂肪和糖。這些細(xì)胞死亡后，由健康的新肝細(xì)胞取代。但這些新細(xì)胞的來源從來沒有被確定?；羧A德休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了生成功能性肝細(xì)胞的肝臟干細(xì)胞。這一研究工作解開了關(guān)于肝臟中新細(xì)胞起源的一個(gè)長期的謎題，即便在健康器官中隨著細(xì)胞的死亡，肝臟也必須不斷地補(bǔ)充新細(xì)胞。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年8月13日出版的《Nature》上。

4.5杜氏肌營養(yǎng)不良實(shí)質(zhì)為干細(xì)胞病

杜氏肌營養(yǎng)不良是最常見的一種肌營養(yǎng)不良癥，是主要影響男孩的毀滅性疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大約每3600個(gè)男孩中就有1人患有這種疾病。杜氏肌營養(yǎng)不良中的基因突變會(huì)導(dǎo)致dystrophin蛋白損失，使患者出現(xiàn)進(jìn)程性的肌無力，通常在20多歲死亡。

渥太華大學(xué)和渥太華醫(yī)院的研究人員首次發(fā)現(xiàn)，杜氏肌營養(yǎng)不良（DMD）能夠直接影響肌肉干細(xì)胞。這項(xiàng)研究發(fā)表在2015年11月16日出版的《Nature Medicine》上，顛覆了人們長期以來對(duì)這種疾病的理解，為實(shí)現(xiàn)更有效的治療奠定了基礎(chǔ)，為研究者、患者及其家人帶來新的希望。

過去，dystrophin被認(rèn)為是只存在于肌纖維的結(jié)構(gòu)蛋白中。Rudnicki及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，肌肉干細(xì)胞也表達(dá)dystrophin蛋白。這些干細(xì)胞負(fù)責(zé)在肌肉損傷之后進(jìn)行修復(fù)，生成肌纖維的前體細(xì)胞。

4.6人類干細(xì)胞衰老機(jī)理研究獲重要成果

目前，世界各國均面臨著嚴(yán)重的人口老齡化，2050年約1/3的中國人口年齡將超過60歲。衰老是人類疾病最大的危險(xiǎn)因子，針對(duì)衰老的基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究正成為全人類共同關(guān)注且亟需解決的重大科學(xué)問題。

2015年4月30日，《Science》在線發(fā)表了由北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院湯富酬實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院生物物理研究所劉光慧實(shí)驗(yàn)室等中外科研團(tuán)隊(duì)共同合作，在干細(xì)胞衰老機(jī)理方面的一項(xiàng)突破性研究成果。該研究結(jié)合多能干細(xì)胞定向分化技術(shù)、基因組靶向編輯技術(shù)、以及表觀遺傳組分析技術(shù)首次揭示了異染色質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)失序（dis?organization）是人類干細(xì)胞衰老的驅(qū)動(dòng)力之一，為延緩衰老以及研究和防治衰老相關(guān)疾病提供了新的潛在的靶點(diǎn)和思路。此項(xiàng)研究首次利用人類成年早衰癥的干細(xì)胞模型，揭示了WRN蛋白在維持異染色質(zhì)穩(wěn)定性方面的全新功能，闡明了染色質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)失序在細(xì)胞衰老中發(fā)揮的驅(qū)動(dòng)性作用，并由此提出人類干細(xì)胞衰老可能歸因于表觀遺傳改變和基因組不穩(wěn)定性的互作。

5　埃博拉研究

埃博拉病毒病是由纖絲病毒科（filoviridae）埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）引起的急性出血性傳染病，該病病死率極高，達(dá)50％～90％，是人類最致命的病毒性傳染病之一。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在2013年底至2015年西非埃博拉疫情大爆發(fā)中超過22500人感染埃博拉病毒，因感染喪生的人數(shù)達(dá)9000人。不論是感染病例數(shù)量、死亡人數(shù)，還是受影響地區(qū)范圍，都達(dá)到了該病毒1976年被發(fā)現(xiàn)以來的最大規(guī)模。2014年8月8日，EBOV的爆發(fā)被正式做為國際高度關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。

5.1埃博拉疫苗研制

疫苗是對(duì)抗埃博拉病毒最有力的工具。埃博拉藥物與疫苗研發(fā)進(jìn)展總體令人失望，但由加拿大公共衛(wèi)生局等機(jī)構(gòu)研發(fā)的VSV-EBOV埃博拉疫苗三期臨床試驗(yàn)結(jié)果卻令人鼓舞，其保護(hù)效果為75％～100％之間。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2015年8月29日出版的《The Lancet》上。

5.2揭示埃博拉病毒演化

為了了解埃博拉病毒演化，中國援非抗埃醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)通過大規(guī)?；蜓芯匡@示，導(dǎo)致塞拉利昂此次埃博拉疫情的病毒與剛開始傳入該地區(qū)時(shí)相比，其遺傳多樣性增加了。該研究2015年5月14日在線發(fā)表于《Nature》上。

病原微生物生物安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曹務(wù)春，中國疾病預(yù)防控制中心高福院士帶領(lǐng)中國CDC實(shí)驗(yàn)室檢測隊(duì)和相關(guān)專家，分析了2014年9—11月在塞拉利昂5個(gè)地區(qū)收集的175個(gè)埃博拉病毒基因組（此時(shí)該地區(qū)已經(jīng)經(jīng)歷了埃博拉疫情的快速增長）。他們發(fā)現(xiàn)埃博拉病毒的遺傳多樣性已經(jīng)顯著增加，出現(xiàn)了好幾個(gè)新的譜系。病毒演化的速度似乎和在以前的埃博拉疫情中觀察到的速度相似。這也說明此次疫情的惡化是由在控制擴(kuò)散和人與人傳播上的失敗導(dǎo)致的，而不是因?yàn)椴《咀儺惖乃俣瘸^預(yù)期。

6　艾滋病研究

人類免疫缺陷病毒（HIV）是一類感染人類免疫系統(tǒng)細(xì)胞的慢病毒，屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒的一種，至今仍無有效的治療方法能夠完全治療這一致命性傳染疾病。HIV病毒能夠破壞人體免疫力，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)失去抵抗力，從而導(dǎo)致各種疾病以及癌癥發(fā)生，最終使病人免疫系統(tǒng)全線崩潰，獲得艾滋病。

目前，全世界有3500萬人攜帶艾滋病毒，大多數(shù)需要艾滋病藥物的人并沒有條件進(jìn)行治療。全世界各國政府、組織機(jī)構(gòu)和科學(xué)家們都在共同努力，希望在2030年終結(jié)艾滋病。

6.1解析最完整的HIV衣殼蛋白圖像

目前HIV病毒一直在不斷地適應(yīng)并發(fā)生變異。為了應(yīng)對(duì)這一情況，科學(xué)家試圖找到清晰的HIV關(guān)鍵蛋白質(zhì)，并解釋其在病毒生命周期至關(guān)重要的作用。有了蛋白質(zhì)的清晰圖像，科學(xué)家能更好地了解身體如何對(duì)抗病毒，以幫助未來生產(chǎn)新的，更有效的抗病毒藥物。

美國密蘇里大學(xué)醫(yī)學(xué)院Sarafianos及其團(tuán)隊(duì)2015年7月3日在《Science》上發(fā)表一項(xiàng)重要研究成果，創(chuàng)造了一個(gè)目前最完整的HIV衣殼蛋白的模型。研究小組利用X射線晶體學(xué)技術(shù)（X-ray crystallography）解開蛋白質(zhì)的秘密。通過集合蛋白的多個(gè)副本圖片，拼接成有模式的晶格。隨后，在晶體上打出高功率X射線束。通過摸索分析X射線在入射到蛋白質(zhì)時(shí)發(fā)生何樣的散射，研究人員制作出蛋白質(zhì)的3D圖，構(gòu)建出HIV衣殼模型來匹配這個(gè)3D圖。研究人員通過HIV衣殼模型發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)之間區(qū)域有序的水分子結(jié)構(gòu)，這些數(shù)以千計(jì)的水分子有助于穩(wěn)定復(fù)雜的衣殼支架。他們推測，這是整個(gè)衣殼包裝穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，他們用化學(xué)品使晶體脫水，隨后蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形狀改變。這一變化表明，水分子幫助衣殼維持靈活結(jié)構(gòu)并變化不同形式，這對(duì)病毒的生命周期有關(guān)鍵作用。

6.2新型開瓶器分子將HIV病毒引蛇出洞

數(shù)十年來科學(xué)家都在嘗試開發(fā)疫苗來阻斷HIV的感染，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒的藥物會(huì)減緩病毒的擴(kuò)散，但無法暴露細(xì)胞中隱藏的HIV，而病毒很多時(shí)候會(huì)存在于一種特殊的細(xì)胞病毒儲(chǔ)存庫中，因此研究者必須激活HIV儲(chǔ)存庫驅(qū)動(dòng)病毒充分暴露出來，隨后病毒就會(huì)被免疫系統(tǒng)所清除 。

加拿大蒙特利爾大學(xué)等科學(xué)家研究鑒別出了一種新型途徑，可以利用一種“開瓶器”分子驅(qū)動(dòng)HIV病毒暴露出被抗體識(shí)別的部位，從而使得機(jī)體免疫細(xì)胞殺滅受病毒感染的細(xì)胞。該項(xiàng)研究揭開了一條抵御HIV感染的新思路，同時(shí)為開發(fā)新型疫苗來抑制HIV的傳播提供了新的線索。該研究成果發(fā)表在2015年4 月8日出版的《PNAS》上。

6.3HIV疫苗開發(fā)突破性進(jìn)展——3D“設(shè)計(jì)師”蛋白

疫苗是通過誘發(fā)機(jī)體免疫系統(tǒng)制造抗體蛋白抵御外來病毒感染。然而在HIV患者機(jī)體中病毒總會(huì)“欺騙”機(jī)體得以存活繁衍，因?yàn)镠IV表面對(duì)攻擊非常敏感的外膜會(huì)不斷改變其形狀。為了克服這個(gè)問題，美國杜克大學(xué)的研究者在HIV疫苗研究領(lǐng)域取得了突破性的成果，開發(fā)了一種3D“設(shè)計(jì)師”蛋白，一旦將這種蛋白注射入HIV患者機(jī)體中，就會(huì)幫助患者機(jī)體免疫系統(tǒng)較好地制造有效的抗體抵御HIV的侵襲。該項(xiàng)成果發(fā)表在2015年7月出版的《Nature Structural & Molecular Biology》上。

6.4有望開發(fā)出強(qiáng)效的HIV疫苗

目前，控制全球HIV的流行需要新型的工具、大膽的策略和多國研究者的通力合作。貝絲-以色列-迪肯尼斯醫(yī)療中心（Beth Israel Deaconess Medical Center）的研究人員開發(fā)出了新型HIV-1疫苗方案，其包含了一種由純化的包膜蛋白增強(qiáng)的病毒載體，這種新型疫苗可以為50％已接種的非人類靈長類動(dòng)物提供完全的保護(hù)作用，以抵御猴免疫缺陷病毒（SIV）的六重攻擊。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年7月17日出版的《Science》上。

SIV是一種和HIV類似的可以感染非人類靈長類動(dòng)物的病毒。基于臨床前的研究數(shù)據(jù)，這種新型疫苗策略的HIV-1版本目前正在進(jìn)行1/2a階段的國際臨床研究。研究者希望盡快將這種新型疫苗投入人類臨床試驗(yàn)，從而為HIV疫苗的研究提供更多的研究數(shù)據(jù)和創(chuàng)新性成果。

7　癌癥研究

通常所說的“癌癥”泛指所有惡性腫瘤。惡性腫瘤已成為威脅人類健康的主要慢性疾病之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織下屬的國際癌癥研究所發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2012年，全球惡性腫瘤發(fā)病數(shù)達(dá)到1400萬，與2008年相比，全球癌癥患者和死亡病例都在增加，新增癌癥病例大部分在中國。而且報(bào)告顯示，全球癌癥病例呈現(xiàn)逐年增長趨勢，如果這一趨勢得不到改善，預(yù)期2025年將有1900萬人失去生命，2035 年將達(dá)到2400萬人。多年來，科學(xué)家在揭示癌癥發(fā)病機(jī)制、開發(fā)治療和預(yù)防癌癥新型方法等方面付出了極大努力，期望將癌癥變成一種可控的疾病。

7.11滴血可查癌癥新方法

癌癥早期階段由于腫瘤很小，利用圖像進(jìn)行檢查時(shí)很難被發(fā)現(xiàn)。日本昭和大學(xué)江東豐洲醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的研究小組開發(fā)出只需要1滴血就能診斷癌癥的新方法。這種方法主要通過捕捉血液中與癌有關(guān)物質(zhì)放出的光判斷是否患癌。該方法操作簡便，只需要1滴血，3 min內(nèi)就能得出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)確認(rèn)胰腺癌、胃癌和大腸癌患者的血液會(huì)發(fā)光。研究小組準(zhǔn)備1年內(nèi)實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。相關(guān)成果2015年5月21日在線發(fā)表在《Scientific Reports》上。

7.2腫瘤抑制蛋白驅(qū)動(dòng)惡性腫瘤

TP53是所有人類癌癥中頻繁突變的基因，其可以編碼一種名為p53的腫瘤抑制蛋白，p53通常會(huì)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂的循環(huán)抑制腫瘤，而p53蛋白也會(huì)通過維持細(xì)胞快速生長和分裂完成抑制癌癥的目的。當(dāng)DNA損傷時(shí)，p53就會(huì)產(chǎn)生一系列保護(hù)效應(yīng)修復(fù)細(xì)胞DNA損傷，如果損傷過于嚴(yán)重就會(huì)引發(fā)細(xì)胞死亡，而TP53基因的突變往往會(huì)破壞其正常的功能，并且使得攜帶損傷DNA的細(xì)胞繼續(xù)分裂，直至引發(fā)癌癥發(fā)生。

美國賓夕法尼亞大學(xué)等的科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，惡性腫瘤的生長及DNA序列未發(fā)生改變的基因活性的變化往往與突變的p53蛋白質(zhì)直接相關(guān)。為了理解突變的p53功能獲得（gain-offunction，GOF）如何發(fā)揮作用，研究人員調(diào)查了攜帶不同類型p53 GOF替代氨基酸的病人機(jī)體腫瘤衍生的癌細(xì)胞系的功能，觀察這些突變形式的p53會(huì)結(jié)合到癌細(xì)胞基因組的哪些位置，該研究或?yàn)殚_發(fā)應(yīng)對(duì)難以治療的癌癥的新型策略提供幫助。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年9月10日出版的《Nature》上。

7.3顛覆癌癥起源，生活方式或是重要影響

以前認(rèn)為癌癥的起源完全是因?yàn)橐恍┗蛲蛔円鸬?，?dǎo)致了癌癥細(xì)胞的出現(xiàn)并開始擴(kuò)增。然而，2015年6月21日發(fā)表在《PNAS》上的研究修改了癌癥起因的理論。最新研究認(rèn)為，在正常的組織中，基因突變的細(xì)胞還會(huì)受到群體的壓力選擇，因此這種選擇壓力和突變一起共同決定著癌細(xì)胞及腫瘤的形成。造成這種選擇壓力變化的因素與生活方式及老年化相關(guān)。

通過突變細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，健康的組織有很高的容忍度，而并不會(huì)出現(xiàn)癌變，這也說明了選擇壓力對(duì)于癌細(xì)胞形成有很大影響。幾乎對(duì)于任何突變，在正常組織中，這些細(xì)胞都可以找到適應(yīng)的方法。一旦人體環(huán)境惡化，例如老齡化、吸煙、飲酒、生活壓力等等，細(xì)胞所處的環(huán)境變差，那些突變的細(xì)胞則能夠很快適應(yīng)新的環(huán)境，使得其癌細(xì)胞的性質(zhì)更容易表現(xiàn)出來，而且在數(shù)量上開始增加并在生物組織占主導(dǎo)地位。所以，通過改變生活方式，讓大多數(shù)細(xì)胞繼續(xù)保持健康，通過健康組織中的選擇壓力，癌細(xì)胞始終不可能興風(fēng)作浪。然而，老年化是每個(gè)人都無法避免的，可以通過外界的干擾，讓身體可以保持更長時(shí)間的健康，進(jìn)而更好地預(yù)防癌癥的發(fā)生。

7.4食用抗氧化劑會(huì)促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移

癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移是癌細(xì)胞從原發(fā)部位傳播到身體其他部分的過程，是導(dǎo)致多數(shù)癌癥病人死亡的重要原因。長久以來人們已經(jīng)知道癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移是一個(gè)非常低效的過程，絕大多數(shù)進(jìn)入血液中的癌細(xì)胞最終都不能存活。美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心兒童研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)癌癥小鼠模型進(jìn)行抗氧化物處理會(huì)使癌細(xì)胞擴(kuò)散更快，這一發(fā)現(xiàn)增加了人們對(duì)于癌癥患者食用飲食中的抗氧化物的擔(dān)心。雖然這項(xiàng)研究結(jié)果還沒有在人體中得到驗(yàn)證，但研究人員仍然提出：應(yīng)該用促氧化物質(zhì)治療癌癥，并且癌癥患者不應(yīng)在飲食中補(bǔ)充大量抗氧化物質(zhì)。這項(xiàng)研究為癌癥治療增加了新的可能性。相關(guān)研究成果2015年11月12日發(fā)表在《Nature》上。

7.5個(gè)性化的癌癥免疫療法新突破

不同于手術(shù)、化療和放療等傳統(tǒng)的癌癥治療方法，癌癥免疫療法利用免疫系統(tǒng)對(duì)抗癌癥。德國的研究人員在開發(fā)個(gè)體化癌癥免疫治療策略方面取得重大進(jìn)展。他們?cè)O(shè)法鑒別出了與各種癌癥類型相關(guān)的一些遺傳改變或突變，并確定了它們的個(gè)體藍(lán)圖。這使得科學(xué)家們有可能輕而易舉地生成在動(dòng)物模型中已被證實(shí)有效的某種定制癌癥疫苗。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年4月30日出版的《Nature》上。

他們利用核酸（mRNA）合成疫苗。借助于遺傳突變指紋為生成mRNA疫苗提供模板。研究人員利用有關(guān)10個(gè)突變（而非單一突變）的遺傳信息實(shí)現(xiàn)合成過程，使得能夠在幾個(gè)地方同時(shí)攻擊腫瘤，確保了腫瘤無力進(jìn)行抵抗。事實(shí)上，在一種動(dòng)物模型中利用這一方法可導(dǎo)致有效消退和消除一些腫瘤。這些RNA疫苗并不會(huì)造成腫瘤細(xì)胞遺傳組成的永久改變，簡單地說，在完成了刺激和引導(dǎo)機(jī)體免疫系統(tǒng)的工作之后它們便會(huì)被清除。這表明，根據(jù)需要生產(chǎn)定制化疫苗治療癌癥可能且可行。

7.6癌癥藥物抵抗獲得新發(fā)現(xiàn)

一直以來，癌癥藥物抵抗是限制臨床應(yīng)用激酶抑制劑靶向治療癌癥，提高治療效率的主要因素。2015年4月16日，《Nature》發(fā)表了美國科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)癌癥靶向治療藥物會(huì)引起癌細(xì)胞產(chǎn)生分泌信號(hào)方面的變化，改變癌細(xì)胞生存微環(huán)境，最終導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)。該項(xiàng)研究對(duì)于臨床解決腫瘤抗藥性及癌癥復(fù)發(fā)問題具有重要指導(dǎo)意義。

研究人員發(fā)現(xiàn)在人類和小鼠黑色素瘤以及人類肺腺癌細(xì)胞中，靶向BRAF，ALK和EGFR的激酶抑制劑會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的分泌信號(hào)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。這種靶向治療誘導(dǎo)的分泌信號(hào)會(huì)刺激產(chǎn)生藥物抵抗的癌細(xì)胞克隆進(jìn)一步生長、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，并且促進(jìn)藥物敏感性腫瘤細(xì)胞存活，最終導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā)。

8　糖尿病研究

2015年11月11日，國際糖尿病聯(lián)合會(huì)（IDF）在布魯塞爾舉行的世界糖尿病日中公布了關(guān)于糖尿病的新數(shù)據(jù)：2015年糖尿病醫(yī)療保健支出總額為6730億美元，預(yù)計(jì)至2040年增長至8020億美元。糖尿病死亡率大于艾滋病、結(jié)核病和瘧疾死亡率的總和，大約每6 s就有1個(gè)糖尿病患者死亡。目前全球有4.15億糖尿病成年患者，3.18億人存在患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。大多數(shù)國家5％～20％的醫(yī)療預(yù)算花在糖尿病上，IDF預(yù)計(jì)至2040年每10個(gè)人中將有1人患糖尿病。

糖尿病是一種非常古老的疾病，分為1型和2型，2型糖尿病占全球所有糖尿病患者群體的90％。降低血糖并不是糖尿病治療的唯一目的，在有效控制血糖的同時(shí)，預(yù)防和減少低血糖風(fēng)險(xiǎn)或誘發(fā)的心血管事件等并發(fā)癥，改善患者生活質(zhì)量，延長患者生命才是最終目標(biāo)。糖尿病研究一直是各國科學(xué)家們非常感興趣的領(lǐng)域之一。

8.1揭示糖尿病病因新機(jī)制

2型糖尿病是一種代謝性疾病，其主要特征就是胰島素抵抗，相對(duì)胰島素缺乏和高血糖，這種疾病的患者體內(nèi)產(chǎn)生胰島素的能力并非完全喪失，有的患者體內(nèi)胰島素甚至產(chǎn)生過多，但胰島素的作用效果卻大打折扣。因此其中心問題是葡萄糖生成。

科學(xué)家對(duì)于胰島素抑制肝臟生成葡萄糖的機(jī)制一直爭論不休。許多人認(rèn)為，是由于胰島素直接作用于肝臟抑制了葡萄糖生成。然而由耶魯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組揭示出了一個(gè)不同的過程，確定了通常情況下胰島素抑制肝臟中葡萄糖生成的分子機(jī)制，以及這一過程在2型糖尿病患者中停止作用引發(fā)高血糖癥的原因。這一新的機(jī)制對(duì)當(dāng)前的理論提出了挑戰(zhàn)，其有可能促成一些新的治療靶點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更好的、更有效的藥物。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年2月12日出版的《Cell》雜上。

8.2治療糖尿病從免疫下手

1型糖尿病最常見于胰腺停止生成胰島素的兒童；2型糖尿病的特點(diǎn)是，機(jī)體無法響應(yīng)胰島素，往往是由體重超重所引起。兩種形式的糖尿病都可導(dǎo)致血糖高水平。第3類糖尿病會(huì)造成一些與阿爾茨海默癥相似的癥狀。第4類是老年消瘦造成的糖尿病。最新研究發(fā)現(xiàn)，老年瘦鼠的糖尿病（或胰島素抵抗）與由體重增加所導(dǎo)致的糖尿?。?型）有著不同的細(xì)胞原因。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)為一種新型糖尿?。?型）指出了可能的治療方法。

研究比較了健康小鼠、罹患肥胖相關(guān)糖尿病的小鼠和罹患年齡相關(guān)糖尿病的小鼠的免疫系統(tǒng)。他們發(fā)現(xiàn)，罹患年齡相關(guān)糖尿病的小鼠脂肪組織內(nèi)有著異常高水平的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）。另一方面，罹患肥胖相關(guān)糖尿病的小鼠盡管有著更多的脂肪組織，但這一組織中的Tregs水平正常。當(dāng)通過靶向這些免疫細(xì)胞需要的一種分子來阻止Treg細(xì)胞在脂肪中累積時(shí)，小鼠不再在老年時(shí)形成4型糖尿病。但如果小鼠變肥胖，阻斷脂肪中的Tregs細(xì)胞則不能阻止2型胰島素抵抗。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年12月3日出版的《Nature》上。

8.3干細(xì)胞移植可治療2型糖尿病

人類胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)的胰腺前體細(xì)胞能夠有效逆轉(zhuǎn)1型糖尿病動(dòng)物模型的高血糖癥，但其對(duì)于2型糖尿病的治療作用一直未有報(bào)道。加拿大的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)胰腺前體細(xì)胞移植對(duì)于2型糖尿病治療具有良好效果，與糖尿病治療藥物聯(lián)合使用，治療效果更加明顯，這項(xiàng)研究表明，基于干細(xì)胞技術(shù)的治療方法或許是治療糖尿病的一種有效選擇，與治療糖尿病藥物聯(lián)用會(huì)起到更好的治療效果。相關(guān)研究成果發(fā)表在2015年4月14日出版的《Stem Cell Reports》上。

8.4可替代胰島素注射的智能胰島素貼片

目前糖尿病患者為了控制血糖水平，需定期手指采血，并反復(fù)注射胰島素，這一過程痛苦且不精確。此外，如果注射錯(cuò)誤劑量的胰島素會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，例如，失明、截肢甚至糖尿病昏迷和死亡。幸運(yùn)的是，科學(xué)家已發(fā)明一種“智能胰島素貼片”，可望替代胰島素注射。這種智能貼片不僅可以檢測血糖水平的增加，而且，當(dāng)需要的時(shí)候，貼片還可以分泌適當(dāng)劑量的胰島素進(jìn)入血液中。這個(gè)貼片是一個(gè)很薄的方形，不超過1美分硬幣大小，上面覆蓋著超過100個(gè)微小的細(xì)針，每個(gè)針大約像睫毛大小。這些微針上裝有胰島素和葡萄糖感應(yīng)酶，當(dāng)血糖水平升高時(shí)，這些微針即可以釋放胰島素。研究人員們?cè)?型糖尿病小鼠模型上檢測了這種智能、無痛貼片的功效，血糖降低長達(dá)9 h。該項(xiàng)研究發(fā)表在2015年6月22日出版的《PNAS》上。

8.5發(fā)明“智能胰島素”，僅在血糖升高時(shí)奏效

1型糖尿病患者需要通過注射胰島素來控制血糖水平，但是注射胰島素也會(huì)有讓血糖水平過低的風(fēng)險(xiǎn)，因此患者必須定期進(jìn)行檢查，保證血糖水平在一個(gè)合理的范圍。2015年2月24日，發(fā)表在《PNAS》上的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家發(fā)明了一種“智能胰島素”，有望徹底改變糖尿病的管理 方式。與傳統(tǒng)的胰島素相比，這款“智能胰島素”不需要每天重復(fù)進(jìn)行血液測試和注射來保證體內(nèi)的血糖水平，它注射后會(huì)在體內(nèi)循環(huán)，需要時(shí)（也就是血糖升高時(shí)）才會(huì)發(fā)揮作用。

這種“智能胰島素”是對(duì)常規(guī)的長效胰島素進(jìn)行化學(xué)修飾，即通過共價(jià)鍵連上可以識(shí)別血糖分子并激活胰島素功能的苯硼酸基團(tuán)。當(dāng)完成該化學(xué)修飾后，“智能胰島素”變身可開關(guān)模式。當(dāng)血糖升高時(shí)，苯硼酸基團(tuán)會(huì)自動(dòng)激活，當(dāng)血糖恢復(fù)正常時(shí)，它會(huì)自動(dòng)關(guān)閉功能。?

【作者單位：《中國學(xué)術(shù)期刊文摘》編輯部；《科技導(dǎo)報(bào)》編輯部】

（摘自《科技導(dǎo)報(bào)》2016年第1期）

責(zé)任編輯：吳曉麗

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