2013年十大科研成果

一博

最具突破性成果：癌癥免疫療法

幾十年來，科學家一直認為這種做法能治療癌癥，但將想法付諸實踐的過程非常艱難。現在，癌癥專家欣喜地取得了突破性進展——兩種技術的交疊已開始幫助患者渡過難關：其一是通過抗體技術，給予T細胞阻截癌癥的能量；另一種是關于基因改造個體T細胞的技術，該技術在患者體外進行，改造后的T細胞被輸送回體內，對癌癥更具針對性。

目前該技術仍在探索階段，通過免疫系統治療癌癥的患者也只占很小一部分，多數人尚未因此受益。關于怎樣最大限度地發揮該療法的作用，仍有許多問題需要研究。但部分研究成果已被多家研究中心運用于各種癌癥，這也給了人們希望——免疫療法將在未來讓越來越多的人遠離病痛。

此外，《科學》雜志還挑選出了另外9名“亞軍”獲得者：

基因組的顯微外科手術

誕生僅一年的CRISPR基因編輯技術，在2013年引發了科學界的震動。

CRISPR是“成簇的、規律間隔的短回文重復序列”的縮寫。細菌經過進化，可使DNA重復延伸，就像形成了一把切割病毒基因組的“刀”，而“手術刀”是名為Cas9的蛋白質。研究人員發現，他們可以用細菌的這種特質對基因進行顯微外科手術。

2013年，這項新技術在科學領域躥紅，幾十支團隊爭相將之實踐于白鼠、細菌、酵母、斑馬魚、線蟲、果蠅、植物和人體細胞上，以便深入了解這些基因的功能，為尋找提升人類健康的方法鋪平道路。

CLARITY成像令大腦透明

2013年，研究人員發明了新的腦成像方法，不少人認為這將從根本上改變實驗室研究復雜器官——大腦的方式。

CLARITY是種能令腦組織變透明的方法，消除了傳統腦成像的最大障礙：脂肪中的光散射分子。該物質被稱作脂質，可以構成細胞膜。

用單分子透明凝膠更換脂質，可以在呈現透明腦組織的同時，保留所有神經元、其他腦細胞及其細胞器。這令研究人員能夠滲透到大腦內部，為特定細胞類型、神經遞質或蛋白質貼“標簽”，或是去除標簽后再貼上不同的記號。

這令一些研究任務的完成速度提高了100倍，比如清點大腦特定區域的所有神經元。

克隆人技術的最新突破

經過十余年的研究，研究人員宣布，他們已從克隆人胚胎中獲得了干細胞。

這些干細胞可以發育成人體內任何類型的細胞，研究人員希望利用它們研究和治療疾病。使用克隆羊多莉的技術，研究人員已成功復制了鼠、豬、狗等動物，但克隆人細胞仍是相當棘手的工作。

2013年的“新配方”——包含少量咖啡因，似乎能穩定人類卵細胞中的關鍵分子——解決了這個問題。現在，相較于如何誘導多功能干細胞，研究人員更需確定的是來自克隆胚胎的干細胞如何堆積。

制造迷你器官

理論上，多能干細胞具有成為任何一種細胞的可能，但如何令其長成特定組織仍是挑戰。2013年，研究人員通過種植獲得了“類器官”：肝臟芽、小型腎臟甚至是初級的人類大腦。

雖然這種大腦達到蘋果種子大小時，若停止供血就不再增長，但它與發育中大腦的組織和結構有著驚人的相似。研究人員已經利用它獲得了對小頭畸形病的新見解，這種病體現為大腦生長達不到標準尺度。

發現宇宙粒子的加速器

來自外太空的高能質子和其他粒子——宇宙射線，在100年前第一次被檢測到。2013年，研究人員終于找到了它們來自何方的確鑿證據。

理論家早就懷疑，大部分宇宙射線是巨大的恒星或超新星爆炸后，沖擊波中的粒子加速形成的。如果是這樣，理論成立的基礎便是一些顆粒必須與原子在空間形成碰撞，產生所謂π介子的亞原子粒子，隨后將其衰變為γ射線。

2013年，費米伽馬射線太空望遠鏡發現了兩個超新星殘骸中π介子衰變的記號。

新材料提高太陽能利用率

新型太陽能材料在2013年風頭正勁。這種被稱為鈣鈦礦的材料價格便宜、制作簡單，并且能將陽光中15%的能量轉化為電力。

雖然這一比例仍低于商用硅太陽能電池，但鈣鈦礦發展神速。其格外有價值的特征是，可以分層涂在硅太陽能電池材料頂部，令其波長延長，從而利用以前無法捕獲的太陽光。

睡覺能清潔大腦

科學家長期以來推測，睡眠的功能之一是修復大腦，但這是否是睡眠的“核心”宗旨，仍具有爭議。

2013年的實驗表明，小鼠在睡眠中清潔了大腦。睡眠令神經元擴張，使腦脊液涌入，腦脊液將大腦中的碎屑，例如淀粉樣蛋白積聚形成的、可引發阿爾茨海默癥的斑塊沖洗掉。當小鼠睡覺時，其清洗速度比清醒時快兩倍。

你的微生物，你的健康

超過100萬億個細胞承載著300萬種不同的基因。2013年，研究人員全面評估了細胞和基因，更準確地驗證了它們如何在從營養不良到癌癥治療的各個方面起作用。

結果顯示，制定個性化醫療方案需要重視寄宿于我們身體的微生物。接下來，細菌如何加重病情或幫助抵抗疾病——尤其是通過免疫系統和炎癥——將是2014年研究的重點。

最強大的免疫原

研究人員一直希望結構生物學，也就是對生命分子的研究，可以幫助他們設計出更好的疫苗。這方面的成果在2013年開始顯現。

呼吸道合胞病毒（RSV）每年導致數百萬嬰幼兒入院治療。進行結晶和分析后，科學家根據人體中對抗RSV感染的抗體設計了疫苗的主要成分：免疫原。

專家稱，這是結構生物學第一次創造出如此強大的免疫原，其他研究人員正嘗試以同樣的方法開發抵抗人類免疫缺陷病毒（HIV）的新藥，以治療艾滋病。