1月13日，中国科协生命科学学会联合体公布了2020年中国生命科学十大进展。
十大进展由生命科学、生物技术、临床医学领域资深专家评选，中国科协生命科学学会联合会主席团审核产生。本次共评选出8个知识创新项目和2个技术创新项目。
在参赛成果中，新冠肺炎的相关成果占比最大，相关工作已在国际顶级期刊上发表，体现了我国生命科学领域科学家面对新课题的快速反应能力。相关的科学探索使人类对新冠肺炎有了更深入的了解。最终入选十大进展知识创新项目“新冠肺炎蛋白质首个三维结构解析及两个临床候选药物的发现”和技术创新项目“新冠肺炎动物模型的构建”，对世界新冠肺炎疫情防控具有重要意义。
本次入选项目具有突出的原创性和重大的社会意义。创新项目“蝗群灾害之谜:4-乙烯基茴香醚是蝗虫的群体信息素”在国际上首次揭示了蝗群灾害之谜，对世界蝗灾的控制和预测以及粮食问题的解决具有重要意义。技术创新项目“小麦抗赤霉病Fhb7基因的克隆、机理分析及育种利用”和知识创新项目“进食诱导胆固醇合成的机理及降脂药物新靶点的发现”聚焦国计民生、国民健康等热点问题。
据介绍，本次评选活动自2015年以来已开展六届，联合体成员学会推荐项目数量较往年大幅增加，显示出“中国生命科学十大进展”评选日臻完善，社会影响力和关注度不断扩大；获奖项目中，非院士主导的项目比例较往年更大，体现了我国生命科学研究领域强大的后备力量。
2020年中国生命科学十大进展
蝗虫是如何相互联系的？
乐康院士团队确定了4VA，这是蝗虫成群成灾的奥秘。
蝗灾对农业、经济和环境构成巨大威胁。中国科学院动物研究所乐康院士团队鉴定出4-乙烯基苯甲醚，一种群居蝗虫特异挥发的气味分子。通过化学分析、行为验证、神经生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除和田间验证，证明4VA是飞蝗的群集信息素。实验室合成的低剂量4VA能吸引大量的野生蝗虫种群。
这项研究不仅揭示了蝗虫成群成灾的奥秘，而且被认为是昆虫学和化学生态学的重大突破，对世界蝗虫灾害的控制和预测具有重要意义。本研究提出的基于昆虫化学感觉操纵的四种控制策略被认为是未来绿色害虫控制的新方向。《自然》杂志分发编辑手记和专题评论文章，F1000 Prime评价推荐系统给予最高推荐。世界各大媒体都报道了这一重大发现。
研究结果发表在《自然》杂志上。
群居而分散的蝗虫。
浅析新冠肺炎的“邪恶之心”——主蛋白酶
新冠肺炎疫情对人类社会产生了巨大影响。迫切需要分析新冠肺炎重点药物靶标的三维结构，揭示药物靶标的重要特征，开发针对性药物。饶何姿院士的团队分析了新冠肺炎蛋白的第一个三维结构，发现了两种临床候选药物。
新冠肺炎的主要蛋白酶在病毒的生命周期中起着关键的调节作用，并且是备受关注的药物靶标。上海科技大学等单位组成抗新冠肺炎联合研究团队，在国际上率先解析出新冠肺炎关键药物靶点主蛋白酶和抑制剂复合物的高分辨率三维结构，这也是世界上第一个蛋白质——新冠肺炎的三维空结构。阐述了抑制剂准确靶向主要蛋白酶的机理。发现依布硒啉、双硫仑等老药或临床用药都是针对主要蛋白酶的抗病毒小分子，且都已被FDA批准进入临床II期试验，用于治疗新冠肺炎。上述结果为抗新冠肺炎药物的研发奠定了重要基础。
研究结果发表在《自然》杂志上。
新冠肺炎蛋白酶抑制剂复合物的结构
揭示器官衰老的机制和调控
积极应对人口老龄化是我国的重要战略举措，老龄科学研究是应对老龄化的重要基础。
中国科学院动物研究所研究组和曲靖研究组、中国科学院北京基因组研究所研究组和北京大学唐研究组合作，系统分析灵长类重要器官衰老的标志物和调控靶点；揭示了老年人新冠肺炎易感性的分子机制。在系统生物学水平上，阐述了热量限制通过调节免疫炎症通路延缓衰老的新机制。研究发现，基于核心节律蛋白过表达的基因治疗可以缓解衰老小鼠的骨关节病，促进关节软骨再生。这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的认识，为建立衰老及相关疾病的预警和科学应对策略奠定了重要基础。
相关研究成果已发表在《细胞》、《细胞研究》等期刊上。
系统分析灵长类器官衰老的标志和调控靶点。
构建新冠肺炎动物模型
在新冠肺炎疫情防控中，动物模型是五大主要科研方向之一，是阐明致病机制和传播途径、筛选药物和评估疫苗的基础研究工作。寻找和鉴定对新冠肺炎敏感的动物，开发检测动物体内病毒的试剂，使动物准确模拟疾病的临床表现，是建模的三个关键问题。
中国医学科学院医学实验动物研究所秦川团队与中国疾病预防控制中心病毒性疾病预防控制所吴、谭团队、中国医学科学院病原生物学研究所王建伟团队合作。通过对比医学分析，培育出具有病毒受体的高度人源化动物，建立了模型特异性检测技术，证实病毒侵入受体，根据科赫定律确认致病病原体。揭示了新冠肺炎的免疫和病理特征，再现了病毒感染、复制、宿主免疫和病理的过程，系统模拟了新冠肺炎的不同临床特征，构建了世界上第一个动物模型。
利用动物模型，阐明了一系列疾病的发病机制，筛选了一系列有效药物，评估了国家调配的80%以上的疫苗。模型开发方法和标准已提供给世界卫生组织进行国际研究。
研究结果发表在《自然与动物模型和实验医学》上。
不同年龄恒河猴感染新冠肺炎的影像学和病理学变化
人脑发育的关键细胞和调控网络
大脑是人类智力活动的物质载体。研究发育过程中大脑结构和功能的建立，将揭示智力形成的细胞和分子机制，并为相关医学应用提供理论线索和技术解决方案。
中国科学院生物物理研究所王小群研究组、北京师范大学Janice研究组和北京大学唐福福研究组合作。通过高通量单细胞分析，研究了人胚胎发育关键期海马、下丘脑、大脑皮层多个亚区和视网膜的细胞组成图谱和基因调控网络。追踪了关键细胞类型的功能发育，揭示了多个脑区的关键时间节点和基因，详细绘制了人脑的动态发育蓝图，为相关疾病的诊断和治疗提供了坚实的基础。
许多研究成果发表在Nature、Nature-Communication等杂志上。
人脑海马发育中的细胞结构和基因调控网络
冥想和运动可以增强免疫力？机制来了。
在生活中，从冥想到体育锻炼等行为都可能增强免疫力。然而，大脑活动能否直接控制脾脏等淋巴器官的免疫反应，长期以来并没有严格的实验证据支持。清华大学、上海科技大学等联合研究团队发现了行为调节抗体免疫的脑-脾神经通路。
清华大学免疫研究所齐海研究组、上海科技大学胡吉研究组和清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅研究组共同合作。在小鼠模型中发现，如果脾脏失去神经支配，接种疫苗后机体不能正常产生抗体。进一步的实验表明，这是因为在被称为中央杏仁核和室旁核的大脑区域中，有一种CRH神经元与脾神经相连。激活CRH神经元会增加脾神经的活性，从而可以进一步提高疫苗接种产生的抗体。相反，抑制CRH神经元会降低疫苗的效力。此外，他们设计了一种小鼠的行为范式，通过激活这种新发现的脑-脾神经通路，可以增强抗体的产生。这些发现首次建立了大脑活动促进抗体产生的神经通路，并指出了未来利用运动、冥想等行为增强疫苗效果、加强人体免疫力的可能性。
研究结果发表在《自然》杂志上。
“经常锻炼”与增强免疫力的脑核及途径
胆固醇合成是吃完才开始的？它与肝脏中的一类蛋白质密切相关。
胆固醇是生命活动必不可少的脂质，但过多会引起心脑血管疾病。人在吃碳水化合物的时候，胆固醇主要是通过自我合成获得的。胆固醇的合成需要大量的能量，所以哺乳动物只有在进食后才上调合成，饥饿时才抑制合成。这其中的机制一直不清楚。
武汉大学宋宝良实验室在胆固醇领域取得新突破。研究小组发现，在食用碳水化合物后，血液中升高的葡萄糖和胰岛素促进了肝脏中USP20蛋白的磷酸化，USP20稳定了胆固醇合成途径的限速酶HMGCR，从而上调了胆固醇合成。抑制USP20，降血脂，减肥，增加胰岛素敏感性。这一发现不仅揭示了人体的营养诱导机制，也证明了USP20可以作为降脂药物新的研发靶点。这项研究成果及其应用将造福全民健康。
研究结果发表在《自然》杂志上。
进食诱导胆固醇合成的机制
绿色革命“加码”！揭示了减少氮肥用量仍能获得高产的秘密。
面对国家粮食安全和农业可持续发展的重要战略需求，中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究团队在水稻高产与氮高效协同调控机制领域取得重要突破。发现赤霉素信号转导途径的新成分NGR5通过介导组蛋白甲基化修饰来调节植物对土壤氮水平变化的响应，同时与生长抑制因子DELLA蛋白竞争结合赤霉素受体GID1，从而使赤霉素能够调节植物的生长发育。在高产水稻品种中增加NGR5的表达，在减少氮肥用量的情况下，仍然可以获得高产。这一发现找到了既能保证高产，又能减少氮肥投入和环境污染的新育种策略。为培育“少投入、多产出、环保”的高产高效绿色新品种奠定了理论基础。它在农业生产中具有广阔的应用前景，可以产生巨大的经济效益和社会效益。
这项成果以封面论文的形式发表在《科学》杂志上。
NGR5协同调控水稻产量和氮素利用效率的新机制
小麦抗赤霉病基因Fhb7的克隆、机理分析及育种利用
由镰刀菌引起的小麦赤霉病被称为小麦的“癌症”，其抗性匮乏，是威胁粮食安全的重大国际问题。
山东农业大学孔令让研究团队历时20年，首次从普通小麦中克隆了主效抗赤霉病基因Fhb7，并阐述了其功能、抗病机制和水平转移进化机制。同时，通过远缘杂交将Fhb7转入推广小麦品种，抗赤霉病性稳定，对产量无明显负面影响。目前，本团队选育的一批抗赤霉病小麦新品种已进入国家和省级区域试验或生产试验，并被列入我国小麦良种联合研究计划，为解决小麦赤霉病这一世界性难题提供了一把“金钥匙”。此外，Fhb7对镰刀菌分泌的单端孢菌稀有毒素的广谱解毒功能有望应用于其他作物抗镰刀菌病害的遗传改良，解决粮食和饲料中的真菌毒素污染问题。
该结果发表在《科学》杂志上。
镰孢菌感染小麦籽粒，导致产量降低和品质破坏。
受体信号转导机制及其在CAR-T治疗中的应用
CAR-T细胞疗法已成功应用于肿瘤的临床治疗，但面临细胞因子释放综合征和细胞持久性低等挑战。CAR的信号元件来自抗原受体TCR的CD3ζ链和CD28等共刺激分子。目前，CAR的转化主要集中在共刺激信号元件上，而忽略了抗原信号元件。
中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所许研究组、北京大学医学部黄研究组、美国加州大学圣地亚哥分校惠恩福研究组通过定量质谱和生化方法，发现TCR的CD3ζ链具有特殊的信号转导功能，可同时募集抑制分子Csk和激活分子。在临床使用的CAR序列中加入CD3ζ的胞内结构域，可以使CAR-T细胞具有更好的持久性，更强的抗肿瘤功能，降低细胞因子释放综合征的风险。
研究结果发表在《细胞》杂志上。
嵌合抗原受体信号原的转化
来源:科技日报
作者:张家星
编辑:吴桐
终审判决:尹红群
