近日，中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體公布了2017年中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展(排名不分先后)。據(jù)悉，中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展是經(jīng)22家中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體成員學(xué)會(huì)推薦，由生命科學(xué)領(lǐng)域同行專家審核與評(píng)選出來的，目的是為了推動(dòng)生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，充分展示和宣傳我國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域的重大科技成果。

　　1 水稻新型廣譜抗病遺傳基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)與機(jī)制解析

　　稻瘟病被稱為“水稻癌癥”，常年肆虐各個(gè)水稻產(chǎn)區(qū)，引起水稻大幅度減產(chǎn)甚至絕收，是全球糧食安全的重大隱患。

　　四川農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)偉研究組利用大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合分子生物技術(shù)手段鑒定并克隆了抗病遺傳基因位點(diǎn)Bsr-d1，揭示了該位點(diǎn)具有抗譜廣、抗性持久、對(duì)水稻產(chǎn)量性狀無明顯影響等特征。該研究成果一方面極大豐富了水稻免疫反應(yīng)和抗病分子的理論基礎(chǔ);另一方面，為培育廣譜持久抗稻瘟病的水稻新品種提供了關(guān)鍵抗性基因;同時(shí)，也為小麥、玉米等糧食作物相關(guān)新型抗病機(jī)理的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究提供重要借鑒。

　　該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志(Cell，2017，170(1)：114-126)。

水稻Bsr-d1基因位點(diǎn)抗稻瘟病的分子機(jī)理

　　2 人Piwi基因突變致男性不育

　　男性不育是當(dāng)前備受關(guān)注的社會(huì)問題。Piwi基因在男性睪丸組織中特異性表達(dá)，但該基因在人類精子發(fā)生及男性不育中的作用鮮為人知。

　　中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所劉默芳研究組和上海市計(jì)劃生育科學(xué)研究所施惠娟研究組合作，從男性不育癥患者中篩查發(fā)現(xiàn)了一類Piwi基因突變，并通過小鼠模型證明了此類突變導(dǎo)致雄性不育和揭示了此類突變導(dǎo)致雄性不育的分子機(jī)制，并基于此設(shè)計(jì)干預(yù)策略，有效恢復(fù)了突變小鼠的精子活性。該研究首次證明了Piwi基因突變導(dǎo)致男性不育，并為此類男性不育癥的精準(zhǔn)醫(yī)療提供了理論基礎(chǔ)和方法策略。

　　該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志(Cell，2017，169(6)：1090-1104)。

來源于少弱/無精癥患者的Piwi基因突變導(dǎo)致男/雄性不育

　　3 m6A甲基化修飾調(diào)控脊椎動(dòng)物造血干細(xì)胞命運(yùn)決定

　　造血干細(xì)胞是各種血細(xì)胞的原始祖細(xì)胞，不僅維持血液系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，也是骨髓移植治療惡性血液疾病的核心組分，但其來源匱乏卻是制約臨床疾病治療的瓶頸。

　　中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉峰研究組和北京基因組研究所楊運(yùn)桂研究組合作研究，首次發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮-造血細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程中m6A的甲基化調(diào)節(jié)基因表達(dá)平衡，促進(jìn)造血干細(xì)胞發(fā)育。該工作從嶄新的視角揭示了造血干細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)制，在拓展了人們對(duì)于m6A生理功能的認(rèn)知，同時(shí)還將為探索體外造血干細(xì)胞的來源提供新思路。

　　該發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志(Nature，2017，549：273-276)。

notch1a mRNA的m6A修飾水平促進(jìn)內(nèi)皮-造血細(xì)胞轉(zhuǎn)化

　　4 化療藥物通過 caspase-3 誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡而產(chǎn)生毒副作用

　　細(xì)胞焦亡是通過炎性caspase蛋白酶剪切Gasdermin-D(GSDMD)蛋白，使GSDMD蛋白釋放其具有細(xì)胞膜打孔活性的結(jié)構(gòu)而發(fā)生的一種細(xì)胞炎性壞死。

　　北京生命科學(xué)研究所邵峰研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)凋亡性而非炎性的caspase-3蛋白酶切割活化Gasdermin-E(GSDME)蛋白也以可誘發(fā)細(xì)胞焦亡，臨床常用化療藥物通過GSDME依賴的細(xì)胞焦亡而殺死正常細(xì)胞，在小鼠中敲除GSDME基因能顯著減輕化療藥物導(dǎo)致的器官損傷和體重下降等毒副作用。這些發(fā)現(xiàn)首次揭示腫瘤化療藥物毒副作用的分子機(jī)制，為提高化療效率提供了新途徑。

　　該發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《自然》雜志(Nature，2017，547：99-103)。

GSDME決定化療藥物誘導(dǎo)癌細(xì)胞和正常細(xì)胞分別發(fā)生凋亡和焦亡

　　5 細(xì)胞感應(yīng)葡萄糖水平并調(diào)控代謝的分子機(jī)制

　　葡萄糖是細(xì)胞的主要能量來源， 其水平下降將激活A(yù)MP活化蛋白激酶(AMPK)。廈門大學(xué)林圣彩研究組與英國(guó)Dundee大學(xué)D.G.Hardie等合作報(bào)道了一種通過感知細(xì)胞內(nèi)葡萄糖代謝中間物——果糖-1，6-二磷酸(FBP)的下降來觸發(fā)AMPK活化的新機(jī)制。該研究揭示了細(xì)胞對(duì)葡萄糖的感知通路及葡糖糖控制細(xì)胞代謝狀態(tài)的機(jī)制，還顛覆了傳統(tǒng)的AMPK依賴AMP升高而被活化的范式。

　　該成果發(fā)表于《自然》雜志(Nature，2017，548：112-116)。

葡萄糖的水平?jīng)Q定細(xì)胞與代謝生長(zhǎng)狀態(tài)的機(jī)理

　　6 基于單細(xì)胞測(cè)序的肝癌免疫圖譜

　　中國(guó)肝癌患者人數(shù)居世界之首，成為中國(guó)健康威脅之一。北京大學(xué)張澤民研究組與北京世紀(jì)壇醫(yī)院彭吉潤(rùn)及歐陽文軍研究組合作，對(duì)肝癌腫瘤微環(huán)境中的T淋巴細(xì)胞進(jìn)行了綜合分析，完成了超過5000個(gè)T淋巴細(xì)胞的單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，揭示了血液和腫瘤中T細(xì)胞的特征截然不同，探索了T淋巴細(xì)胞不同亞群之間的關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)和通過體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明Layilin基因可能作為一個(gè)潛在的免疫療法的靶點(diǎn)。本項(xiàng)工作是國(guó)際上首次專門針對(duì)腫瘤相關(guān)T淋巴細(xì)胞的單細(xì)胞組學(xué)研究，為多角度理解肝癌相關(guān)的T淋巴細(xì)胞特征奠定了基礎(chǔ)，也為腫瘤免疫圖譜的勾畫做出了范式，成為對(duì)其他腫瘤開展類似研究的重要基礎(chǔ)。

　　該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志(Cell，2017，169 (7)： 1342-1356)

腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞單細(xì)胞測(cè)序研究

　　7 水稻廣譜持久抗病與產(chǎn)量平衡的遺傳與表觀調(diào)控機(jī)制

　　稻瘟病是水稻最嚴(yán)重的病害，是水稻生產(chǎn)的“癌癥”，被列為十大真菌病害之首。發(fā)掘廣譜持久的抗稻瘟病新基因、平衡抗病和產(chǎn)量關(guān)系是水稻育種的瓶頸問題。

　　中國(guó)科學(xué)院上海生科院植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組系統(tǒng)鑒定和解析水稻廣譜抗瘟新基因Pigm，發(fā)現(xiàn)該基因位點(diǎn)通過蛋白互作和表觀遺傳方式精妙調(diào)控一對(duì)免疫受體蛋白PigmR和PigmS而協(xié)調(diào)水稻廣譜抗病與產(chǎn)量平衡的新機(jī)制，為作物高抗與產(chǎn)量矛盾提出新的理論，也為作物抗病育種提供了有效技術(shù)。該成果已被40多家單位應(yīng)用于抗病分子育種，有多個(gè)廣譜抗病新品種進(jìn)行審定和大面積推廣，具有巨大的應(yīng)用潛力。

　　該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志(Science，2017，355：962-965)。

抗病新品種(NIL-Pigm)與對(duì)照(NIPB)在自然病圃的發(fā)病比較和功能模型

　　8 超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)

　　北京大學(xué)多學(xué)科交叉研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在程和平院士的帶領(lǐng)下，運(yùn)用微集成、微光學(xué)、超快光纖激光和半導(dǎo)體光電學(xué)等技術(shù)，在高時(shí)空分辨在體成像系統(tǒng)研制方面取得突破性技術(shù)革新，成功研制2.2克微型化佩戴式雙光子熒光顯微鏡，在國(guó)際上首次記錄懸尾、跳臺(tái)、社交等自然行為條件下小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)的高速高分辨圖像。此項(xiàng)突破性技術(shù)將開拓新的研究范式，在動(dòng)物自然行為條件下，不僅可以“看得見”大腦活動(dòng)的過程，還將為可視化研究自閉癥、阿爾茨海默病、癲癇等腦疾病的神經(jīng)機(jī)制發(fā)揮重要作用。此項(xiàng)成果反映了我國(guó)生命科學(xué)家已具備研制整系統(tǒng)尖端科研儀器設(shè)備的能力，為即將啟動(dòng)的中國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃打造了一個(gè)核心創(chuàng)新工具。

　　該成果發(fā)表于《自然·方法》雜志(Nature Methods，2017，14：713–719)。

小鼠頭部佩戴微型化雙光子顯微鏡以觀測(cè)自由行為條件下的神經(jīng)活動(dòng)

　　9 癢覺信息傳遞的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制

　　癢覺是人類和動(dòng)物感知外界威脅的重要途徑，在維持機(jī)體生存和健康方面發(fā)揮重要作用。然而慢性瘙癢卻會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的皮膚損傷，引起抑郁、睡眠障礙等。癢覺的神經(jīng)機(jī)制一直是神經(jīng)科學(xué)研究中的一大謎團(tuán)。

　　中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所孫衍剛研究組從脊髓水平癢覺特異的胃泌素釋放肽受體(GRPR)陽性神經(jīng)元著手，證明癢覺信息傳遞的核心神經(jīng)環(huán)路，并進(jìn)一步證實(shí)腦干臂旁核腦區(qū)在慢性瘙癢的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究系統(tǒng)地闡明了癢覺信息傳遞的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，并為尋找慢性瘙癢的潛在治療靶點(diǎn)提供了新的方向。

　　該成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志(Science，2017，357：695-699)。

癢覺信息傳遞的細(xì)胞和環(huán)路機(jī)制

　　10 中國(guó)學(xué)者首次建立基因編輯瑞特綜合征猴模型

　　瑞特綜合征(RTT)是一種由MECP2單基因突變導(dǎo)致的神經(jīng)發(fā)育性疾病?；颊咧橇Φ拖?，自主行為和生存能力差，需要家庭和社會(huì)終身照顧。為了更好地研究該病的發(fā)病機(jī)理，進(jìn)而開發(fā)治療藥物及探索治療辦法，科學(xué)家構(gòu)建了一系列小鼠、大鼠等嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。然而，這些嚙齒類模型難以模擬臨床病患特征，無法開展相關(guān)研究。

　　昆明理工大學(xué)季維智研究組利用TALEN靶向基因編輯技術(shù)對(duì)食蟹猴MECP2基因進(jìn)行了敲除，獲得一批瑞特綜合征猴模型。它們表現(xiàn)出許多類似瑞特綜合征患者而未曾在嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的臨床表型。該研究也首次從腦發(fā)育、眼動(dòng)、轉(zhuǎn)錄組等對(duì)瑞特綜合征模型進(jìn)行了評(píng)估，為開展瑞特綜合征發(fā)病機(jī)理及治療研究奠定了基礎(chǔ)。

　　該成果發(fā)表于《細(xì)胞》雜志(Cell，2017，169(5)：945-955)。

瑞特綜合征猴模型構(gòu)建、表型分析及意義示意圖

?