2020年度中國生命科學十大進展

中國科協生命科學學會聯合體自2015年起開展“中國生命科學十大進展”評選，旨在推動生命科學研究和技術創新，充分展示中國生命科學領域的重大科技成果。截至2021年，評選活動已連續開展6年。每年公佈評選結果後，會邀請入選項目專家編寫和出版科普書籍，並舉辦報告會，向公眾揭示生命科學的新奧秘，為生命科學新技術的開發、醫學新突破和生物經濟的發展提供新的思路，極大提高了生命科學的社會影響力。 ^[1] 

2021年1月13日，中國科學技術協會生命科學學會聯合體公佈了2020年度“中國生命科學十大進展”評選結果，8個知識創新類和2個技術創新類項目成果入選（排名不分先後）。 ^[1] 

蝗災對農業、經濟和環境構成重大威脅。中國科學院動物研究所康樂院士團隊鑑定到一種由羣居型蝗蟲特異性揮發的氣味分子4-乙烯基苯甲醚（4VA）。該研究不僅揭示了蝗蟲羣聚成災的奧秘，還被認為是昆蟲學和化學生態學領域的一個重大突破，對世界蝗災的控制和預測具有重要意義。

上海科技大學等單位組成抗新冠聯合攻關團隊，在國際上率先解析了新冠病毒關鍵藥靶主蛋白酶與抑制劑複合物的高分辨率三維結構，這也是世界上首個被解析的新冠病毒蛋白質的三維空間結構，並發現了依布硒和雙硫侖等老藥或臨牀藥物是靶向主蛋白酶的抗病毒小分子，且二者已被美國食品藥品監督管理局批准進入臨牀II期試驗，用於新冠肺炎的治療。

科學研究衰老是應對老齡化的重要基礎。中國科學院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組及北京大學湯富酬研究組合作，系統解析了靈長類動物重要器官衰老的標記物和調控靶標；揭示了老年個體易感新冠病毒的分子機制等。這些研究成果加深了人們對器官衰老機制的理解，為建立衰老及相關疾病的早期預警和科學應對策略奠定了重要基礎。

在新冠肺炎疫情防控中，動物模型是科研攻關五大主攻方向之一。中國醫學科學院醫學實驗動物研究所秦川團隊與中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所武桂珍、譚文傑團隊，中國醫學科學院病原生物學研究所王健偉團隊合作，通過比較醫學分析，培育了病毒受體高度人源化的動物。在國際上第一個構建了動物模型。應用動物模型，闡明瞭系列疾病機理，篩選到了系列有效藥物，完成了國家部署的80%以上疫苗評價，模型研製方法和標準提供給世界衞生組織，供國際研究使用。

腦是人類智能活動的物質載體，研究發育過程中腦結構功能的建立，將揭示智能形成的細胞和分子機制，同時為相關醫學應用提供理論線索與技術方案。中國科學院生物物理研究所王曉羣課題組、北京師範大學吳倩課題組和北京大學湯富酬課題組展開合作，揭示了多個腦區發育的關鍵時間節點與基因，詳細繪製了人腦的動態發育藍圖，為相關疾病的診療提供了堅實基礎。

我們的生活經驗暗示，從冥想到體育鍛煉等行為可能增強免疫力。然而，大腦活動是否可以直接控制發生在脾臟等淋巴器官內的免疫反應，長久以來並沒有嚴格的實驗證據支持。清華大學免疫學研究所祁海課題組、上海科技大學胡霽課題組以及清華大學麥戈文腦科學研究所鍾毅課題組通力合作，在小鼠模型裏發現，脾臟如果喪失神經支配，疫苗接種後機體就不能正常產生抗體。進一步實驗表明，這是因為大腦內被稱為中央杏仁核和室旁核的區域有一類CRH神經元與脾神經相連。他們的發現，首次建立了大腦活動可以增進抗體產生的一條神經通路，指出了將來利用鍛鍊、冥想等行為增強疫苗效果、加強人體免疫力的可能。

合成膽固醇需要消耗很多能量，因此哺乳動物只在進食後才上調合成，飢餓時則抑制，其中的機制長期以來卻不清楚。武漢大學宋保亮實驗室在膽固醇領域取得新的突破，不僅揭示了人體的營養感應機制，還證明肝臟中的USP20蛋白可以作為新的降脂藥物研發靶點。這一研究成果及其應用將惠及全民健康。

面向國家糧食安全和農業可持續發展的重大戰略需求，中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東研究團隊在水稻高產和氮高效協同調控機制領域獲得重要突破。他們找到了一條既能保證高產又能降低氮肥投入、減少環境污染的育種新策略，為培育“少投入、多產出、保護環境”的綠色高產高效新品種奠定了理論基礎，在農業生產上有廣闊的應用前景，能產生巨大的經濟效益和社會效益。

鐮孢菌引起的小麥赤黴病被稱為小麥“癌症”，抗源稀缺，是威脅糧食安全的重大國際性難題。山東農業大學孔令讓研究團隊歷時20年，從小麥近緣屬植物長穗偃麥草中首次克隆出主效抗赤黴病基因Fhb7並闡明其功能、抗病機理和水平轉移進化機制。目前團隊選育的多個抗赤黴病小麥新品系已進入國家及省級區域試驗或生產試驗，並被納入中國小麥良種聯合攻關計劃，為解決小麥赤黴病世界性難題提供了“金鑰匙”。

CAR-T細胞治療已經成功地應用於腫瘤的臨牀治療，但面臨細胞因子釋放綜合徵和細胞持續性低等挑戰。中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所許琛琦研究組、北京大學醫學部黃超蘭研究組和美國加州大學聖地亞哥分校惠恩夫研究組合作，使得CAR-T細胞持續性更好，抗腫瘤功能更強，並且細胞因子釋放綜合徵的風險降低。 ^[1] 

蝗蟲為什麼會聚羣成災？新冠病毒究竟長什麼模樣？人的器官怎麼衰老？這些成果解答了這些生命科學的難題。據瞭解，該年度的獲獎項目中，非院士主導項目所佔比例較往年大，聯合體認為這體現了中國生命科學研究領域後備力量強大。更為顯著的是，該次入選項目具有原創性突出、社會意義重大的特點，其中“蝗蟲聚羣成災的奧秘：4-乙烯基苯甲醚是蝗蟲的羣聚信息素”，在全球範圍內首次揭示了蝗蟲羣聚成災的奧秘，對世界蝗災的控制和預測，解決世界糧食問題具有重要意義。“首個新冠病毒蛋白質三維結構的解析及兩個臨牀候選藥物的發現”和“新冠肺炎動物模型的構建”對解決當前全球面臨的新冠肺炎疫情有重大意義。“小麥抗赤黴基因Fhb7的克隆、機理解析及育種利用”和“進食誘導膽固醇合成的機制及降脂新藥靶發現”聚焦國計民生和全民健康等熱點問題。 ^[1]