動態(tài)

全球規(guī)模最大肺炎鏈球菌基因組普查完成

國際科研團隊最近完成了迄今最大規(guī)模的肺炎鏈球菌“基因組普查”。研究人員對來自51個國家和地區(qū)的約2萬份病菌樣本進行了基因組測序，相關數(shù)據(jù)對了解不同菌株的分布和進化有重要意義，可幫助確定未來的疫苗研發(fā)方向。這個名為“全球肺炎鏈球菌測序計劃”的項目由英國韋爾科姆基金會桑格研究所主導，美國、以色列、南非和中國香港等地的多家機構參與。相關論文發(fā)表在英國《柳葉刀·傳染病》雜志上。

研究人員共發(fā)現(xiàn)了621個肺炎鏈球菌菌株，每個菌株都有一種或多種表面抗原類型。病菌樣本取自接種疫苗前后不同時期，揭示了病菌進化出新形態(tài)以躲避疫苗攻擊的情形。

肺炎是全球主要傳染病之一，也是5歲以下兒童的頭號致死疾病，其細菌型病原體以肺炎鏈球菌為主。許多國家近年來針對兒童開展大規(guī)模疫苗接種，但全球肺炎發(fā)病率仍然很高。其中一個原因是主要肺炎疫苗針對7種或13種常見的肺炎鏈球菌表面抗原，而已知的表面抗原類型超過100種。

肺炎鏈球菌

此次普查使人們首次了解了全球范圍的肺炎鏈球菌感染情況，弄清了不同地區(qū)常見的菌株。此外，根據(jù)病菌在疫苗壓力下的進化規(guī)律，還可以預測特定地區(qū)接種疫苗后會出現(xiàn)什么樣的新菌株，從而及時制訂應對方案。該項目首席研究員、美國埃默里大學全球衛(wèi)生研究所所長羅伯特·布雷曼表示，“全球肺炎鏈球菌測序計劃”開啟了基因組學與公共衛(wèi)生工作結合的新時代，這種結合在優(yōu)化疾病預防策略方面有著無與倫比的能力，并為預測和應對新挑戰(zhàn)提供了一種極富價值的工具。

科學家首獲三種更高精度單堿基編輯工具

中國科學家通過全轉錄組R N A測序首次發(fā)現(xiàn)，包括BE3、BE3-hA3A和ABE7.10等在內的DNA編輯工具單堿基編輯技術存在大量的RNA脫靶，并且ABE7.10還會導致大量的癌基因和抑癌基因突變，具有較強的致癌風險。通過點突變的方式，科學家們對3種單堿基編輯工具進行突變優(yōu)化，使其完全消除RNA脫靶的活性，首次獲得3種更高精度的單堿基編輯工具，為單堿基編輯技術進入臨床治療提供了基礎。6月11日，相關成果在線發(fā)表于《自然》雜志。

單堿基編輯是一種高精度基因編輯技術，因其能實現(xiàn)高精度的目標打靶，因而成為罕見病基因治療的熱門工具之一，對于基因突變導致的遺傳疾病的治療具有重大意義。

2019年3月，中國科學家曾在《科學》上報道了單堿基編輯技術BE3存在全基因組范圍內的脫靶，引起廣泛關注。此前的研究對于基因編輯工具的脫靶檢測都瞄準在DNA水平，而此次科學家們則將DNA編輯工具脫靶的檢測范圍擴展到RNA水平，首次證明常用的3種單堿基編輯技術均存在大量的RNA脫靶。通過精巧的實驗設計，科學家證明RNA脫靶主要是由于融合在Cas9上的脫氨酶導致；同時發(fā)現(xiàn)被寄予厚望的ABE7.10存在大量的RNA脫靶，并高頻率地發(fā)生在癌基因和抑癌基因上。

為獲得更加精準的單堿基編輯工具，科學家對單堿基編輯的胞嘧啶脫氨酶和腺嘌呤脫氨酶分別進行了突變優(yōu)化，最終獲得能完全消除RNA脫靶并維持DNA編輯活性的高精度單堿基編輯工具。此外，他們開發(fā)的ABE（F148A）突變體還能夠縮小編輯窗口，實現(xiàn)更加精準的DNA編輯。

我國將首批“捕風”小衛(wèi)星送入太空

6月5日，我國在黃海海域利用“長征”11號固體運載火箭將首顆基于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)反射信號技術的“捕風一號”A/B試驗衛(wèi)星成功送入太空。這支國產小衛(wèi)星“編隊”將實現(xiàn)我國全天候探測海面風場零的突破，為臺風海洋監(jiān)測預報業(yè)務提供重要數(shù)據(jù)支撐。

海面風場是臺風預警和預報最關鍵的要素之一，目前應用急需而觀測手段缺乏，“捕風一號”利用GNSS-R信號能穿透降水的特點，可獲取臺風中心厚云或強降水區(qū)域高質量海面風場信息，是我國風云氣象衛(wèi)星大氣觀測的重要補充。據(jù)悉，在冰川、積雪厚度、土壤濕度等監(jiān)測方面，捕風衛(wèi)星也具有廣闊應用前景，在生態(tài)文明建設中可發(fā)揮重要作用。

中國氣象局作為“捕風一號”衛(wèi)星主用戶，將在國家衛(wèi)星氣象中心建設業(yè)務試驗系統(tǒng)，應用該衛(wèi)星開展星載全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)反射測量技術（GNSS-R）在軌演示驗證和相關科學試驗研究。此前，中國氣象局已為“捕風一號”全天候衛(wèi)星海面風場測量信息進入全球和區(qū)域數(shù)值天氣預報模式進行了技術儲備。后續(xù)，新數(shù)據(jù)的應用有望提升我國臺風監(jiān)測和精準預報能力。

當前各國均在大力發(fā)展低軌微小衛(wèi)星星座，小衛(wèi)星已經成為天基地球觀測系統(tǒng)的重要力量。其中，作為國內外遙感和導航領域研究熱點之一，捕風衛(wèi)星因只被動接收導航系統(tǒng)信號，可采用微小衛(wèi)星平臺，質量僅為常規(guī)對地遙感衛(wèi)星的幾十分之一，同時還具有研制周期短、部署快、性價比高的優(yōu)勢為后續(xù)風云氣象小衛(wèi)星星座觀測技術提供了技術準備。

我國新一代“人造太陽”開始總裝

由于與太陽發(fā)光發(fā)熱的原理相同，受控核聚變實驗裝置又被稱為“人造太陽”。近日，中國環(huán)流器二號M（HL-2M）裝置主機線圈系統(tǒng)在成都交付，這標志著我國自主研制的新一代“人造太陽”總體安裝正式開始。

即將建成的中國新一代核聚變實驗裝置中國環(huán)流器二號M（HL-2M），規(guī)模大、參數(shù)高，采用更先進的結構與控制方式，有望將等離子體電流從我國現(xiàn)有裝置的1兆安培提高到3兆安培，等離子體溫度將超過2億攝氏度。該裝置是中國開展聚變堆核心技術研究的關鍵平臺，將積累大科學工程裝置設計、建設和運行等方面的寶貴經驗，大幅提高我國聚變研究手段和能力，為我國參與國際熱核聚變實驗堆（ITER）實驗與運行以及自主設計建造未來聚變堆提供重要技術支撐。

“太陽風暴”對地球的空間環(huán)境有重要影響

據(jù)了解，主機線圈系統(tǒng)是該裝置主機的核心部件之一，其中心柱的研制是整個線圈系統(tǒng)最具挑戰(zhàn)性的任務，線圈中心柱由20組環(huán)向場線圈中心段組件和中心螺旋管線圈裝配而成，總體重量約90噸。中心柱制造難度大，工藝精度要求極高，高沖擊載荷條件下運行壽命要求不低于10萬次，在國內尚屬首次，沒有現(xiàn)成的工藝和設備借鑒。我國科學家通過艱難攻關，取得多項關鍵技術的重大突破，設計制造國內最大尺寸、最大重量的中心柱，為開展堆芯級聚變等離子體物理實驗和關鍵技術研究提供強力保障。

“太陽風暴”中日珥的磁場結構被揭示

“太陽風暴”主要表現(xiàn)為日珥爆發(fā)、耀斑和日冕物質拋射3種緊密聯(lián)系的爆發(fā)活動，對地球的空間環(huán)境有重要影響。會擾動地球磁場，影響衛(wèi)星運行，干擾無線電通訊，破壞電網(wǎng)設備，導致GPS（全球定位系統(tǒng)）失準等。近期，中國科研團隊對日珥的研究發(fā)現(xiàn)，其磁場為磁繩與剪切磁拱共存的雙層結構，這對理解太陽爆發(fā)的機制及其對地球的影響方式具有重要意義。國際天體物理學學術期刊《天體物理雜志》日前發(fā)表了該研究成果。

太陽的磁場活動被認為是導致“太陽風暴”產生的原因，弄清楚其磁場結構非常重要，但太陽的磁場難以觀測，只能通過觀測太陽大氣中的等離子體來推測其磁場的結構。

日珥位于太陽的表面，作為“太陽風暴”的3種形式之一，其爆發(fā)也與另外兩種密切相關。因此，觀察日珥的磁場結構和動力學演化，是研究太陽爆發(fā)活動的重要途經。中國科研團隊利用我國云南撫仙湖1米口徑的太陽望遠鏡對日珥進行了觀測，并結合衛(wèi)星提供的極紫外光觀測，發(fā)現(xiàn)沿日珥軸向的大幅度振蕩，推測相關的磁場結構為剪切磁拱。另一方面，他們利用多普勒頻移研究發(fā)現(xiàn)物質繞日珥軸向的旋轉運動，因此相關的磁場結構也具有磁繩的性質。由于兩層磁結構之間并無明顯的分離，暗示這種雙層結構在日珥中可能普遍存在。

長期以來，國際學術界對日珥的磁場結構是磁繩還是剪切磁拱爭論不休。中國科研團隊的研究表明，這兩種結構可能共同存在，為解決爭論提供了新方向。