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2018年科学突破中突出的生物医学研究

发布时间：2019年1月2日通过弗朗西斯·柯林斯博士

祝大家新年快乐！当我们许多人忙于包装礼物时，杂志科学类宣布了2018年备受期待的科学突破。如果你错过了公告[1]，这是生物医学科学又一辉煌的一年。

2018年的年度突破在于生物医学科学及其在不同模式生物中跟踪生命一细胞发展的能力。这种新发现的能力为我们提供了机会，可以比以往任何时候都更系统地了解生命的生物学基础。其中科学“初创”突破，一半以上与生物医学科学和NIH支持的研究有密切联系。

听起来很有趣吗？让我们仔细看看2018年进行的一些令人惊叹的科学，首先是科学年度突破。

每个细胞的发育几千年来，生物学家一直想知道单个细胞是如何发育成完整的多细胞生物的，比如青蛙或老鼠。但是，如果没有必要的工具来系统地、一次一个细胞地研究发展，解决这个谜团几乎是不可能的。在过去的十年里，这种情况终于开始改变。我强调了其中一些问题的出现功能强大的工具在我的博客上以及它们被应用的有趣方式研究开发.

在过去的几年里，所有这些技术进步都达到了顶点。研究人员（其中许多人是NIH资助的）使用复杂的细胞标记技术、核酸测序和计算策略，从发育中的生物体中分离出数千个细胞，对其遗传物质进行排序，并确定其在发育中生物体中的位置。

仅在2018年，就发表了开创性的单细胞分析论文，连续追踪了20多种细胞类型，这些细胞类型来自于受精的斑马鱼卵，青蛙器官的早期形成，甚至是Axolotl蝾螈新肢体的形成。这只是令人惊讶的发现的开始，这些发现将有助于我们了解人类发展中的步骤，有时甚至是错误的步骤，并提出防止错误的最佳方法。事实上，目前正在努力逐细胞获取人体的详细信息，包括国际人类细胞图谱和NIH支持的人类生物分子地图集项目.

RNA药物进入诊所二十年前，研究人员安德鲁·费尔（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）表明，某些小的非编码RNA分子可以通过一种称为RNA干扰（RNAi）的过程选择性地阻止我们细胞中的基因“开启”。这项工作，这些NIH受赠人获得了2006年诺贝尔生理学或医学奖由于各种非编码RNA分子具有沉默致病基因表达的潜力，很快引发了对其的商业兴趣。

经过艰苦的努力，第一种RNA基因药物终于问世上市2018年。它被称为Onpattro™（patisiran），该药物使用RNAi治疗外周神经疾病，这种疾病可以使成年人患上一种罕见的疾病，即遗传性甲状旁腺素介导的淀粉样变。这种坚持不懈的成功可能会推动这类新型生物药物的进一步发展，以潜在的更高精确度治疗各种疾病，从癌症到心血管疾病。

快速化学结构测定：去年10月，两个研究小组几乎同时发表论文，描述了一种快速得令人难以置信的新成像技术，用于确定较小有机化合物的结构，或原子分辨率的“小分子”。小分子是分子生物学、药理学和药物开发的重要组成部分。事实上，我们目前的大多数药物都是小分子。

这些论文的新闻让许多研究人员兴奋不已，我强调其中一个在我的博客上。它描述了一种称为微晶电子衍射（MicroED）的技术。它使这些NIH支持的研究人员能够在不到半个小时的时间内获得粉末状的小分子（孕酮就是一个例子），并生成关于其化学结构的高分辨率数据！MicroED的简便和快速不仅可以彻底改变研究人员研究各种疾病过程的方式，还可以帮助确定大量小分子中哪些可以成为成功的治疗方法。

细胞如何整理其内容：大约十年前，研究人员发现，我们细胞中的许多蛋白质，特别是在受到压力时，会凝结成局限的水滴。这种所谓的相分离允许蛋白质以更高的浓度聚集，并促进与其他蛋白质的反应。国家卫生研究院很快开始支持几个研究小组的开创性工作，以探索相分离对细胞生物学的影响。

在过去的几年里，相分离的研究已经开始。研究表明，这种现象在划分细胞内的化学反应时至关重要，而无需划分膜。仅在2018年，就发表了几篇主要论文，研究进展已经表明，相分离不仅是细胞的基本组织原理，也是生物学最近的主要突破之一。

法医谱系学成熟：去年四月，加利福尼亚州萨克拉门托市警方宣布，他们逮捕了一名嫌疑人，这名嫌疑人参与了长达十年的追捕臭名昭著的金州杀手的行动。尽管这条消息令人兴奋，但他们如何抓到被控凶手更令人感兴趣。警方掌握了金门杀手的DNA，但他们无法确定他的身份，也就是说，直到他们发现了他的一位亲属上传到公共家谱数据库的DNA档案。

虽然法医家谱学有点超出我们的任务范围，但NIH帮助推动了家族史的收集，并利用DNA研究家谱。事实上，我的博客介绍了NIH支持的工作，这些工作在众包600年人类历史.

研究人员在得到许可的情况下，使用了8600万家谱爱好者的在线个人资料，收集了500多万家谱。最大的一次共有1300多万人！通过合并众包数据和公共数据中的每棵树，他们可以追溯到15世纪和克里斯托弗·哥伦布时代的11代左右。虽然他们可能还没有抓到一名被指控的凶手，但这些大型数据集对我们的家庭结构、基因和寿命提供了一些新的见解。

古代人类杂种：每年，研究人员都会从西伯利亚偏远的杰尼索娃洞穴挖掘出数千块骨头碎片。其中一个这样的发现后来被称为杰尼索瓦11号，简称“丹尼”。

哦，丹尼的那块骨头讲述了一个多么引人入胜的基因组故事。丹尼至少13岁，大约9万年前住在西伯利亚。几年前，一个国际研究小组发现线粒体DNA丹尼的细胞中有一个尼安德特人，一个已经灭绝的人类亲戚。

2018年，丹尼的家谱变得更加有趣。该团队公布的新数据显示，丹尼是女性，更重要的是，她是尼安德特人母亲和父亲的第一代混血儿，父亲属于另一个灭绝的人类亲戚杰尼索娃人。顺便说一句，杰尼索娃人是第一批几乎完全基于基因组学的人类亲属。他们大约在39万年前与尼安德特人分道扬镳。直到大约40000年前，这两人还占领了欧亚大陆西部的尼安德特人和东部的杰尼索娃人。

丹尼独特的家谱使她成为有史以来发现的两个不同早期人类群体的第一个直系后代。虽然NIH没有直接支持这项研究尼安德特人基因组提供了必要的资源。

尽管这些突破令人兴奋，但它们只是触及了生物医学研究进展的表面。每一个科学领域都在产生引人注目的突破，这些突破充满了希望和改善数百万美国人生活的承诺。因此，让我们从2019年开始，以更令人惊叹的科学结束这十年！

参考:

[1] “2018年年度突破，“科学，2018年12月21日。

NIH支持：这些突破代表了多年来涉及许多研究人员的研究成果以及多个NIH研究所的支持。

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