近日，頂尖學術期刊《Nature》公布了2020年度十大科學發(fā)現，包括HIV治療、新冠病毒研究、冷凍電鏡突破、物質-反物質對稱性研究等，其中有5項重要發(fā)現來自生物醫(yī)學領域。

??1、激活并殺死潛伏的HIV病毒

HIV病毒可以以“潛伏”的形式隱藏在病毒庫細胞中，很少或幾乎不進行轉錄，而難以被人體免疫系統(tǒng)檢測到，這也是長期以來根治艾滋病的主要障礙。不過目前，研究人員正在通過促進病毒基因表達激活HIV而使免疫系統(tǒng)識別并消滅病毒的策略來改變這一狀況。

美國北卡羅萊納大學的科學家通過一種名為AZD5582的藥物來激活轉錄因子NF-κB，從而促進HIV基因表達。埃默里大學的科學家結合了兩種免疫干預措施——抗體介導的CD8+ T細胞清除以及名為N-803的藥物激活HIV-1轉錄。兩組研究人員在小鼠和恒河猴等動物模型中進行了相關實驗，結果顯示，這兩種干預手段對潛伏病毒的破壞可能是迄今為止最強烈的，并且可重復。

基于以上策略，科學家們將繼續(xù)探索其應用于治療HIV的潛力。

??2、干擾素缺乏導致重癥新冠

干擾素（IFN）是人體內一類重要的抗病毒信號分子，具有抗病毒、抑制細胞增殖、調節(jié)免疫及抗腫瘤作用。研究發(fā)現，I型干擾素缺失是感染新冠病毒后發(fā)展為重癥的一個關鍵因素。

在一項研究中，研究人員通過分析近千名重癥新冠患者的血液樣本，發(fā)現約10%的患者體內存在針對 I 型干擾素自身發(fā)起攻擊的抗體。另一項研發(fā)現，約有3.5%的重癥患者存在與 I 型干擾素有關的基因位點突變，這導致基因產物無法合成或應答干擾素。

IFN-I缺乏會導致不受控制的病毒復制和擴散，也可能對免疫系統(tǒng)功能產生其他后果。另一方面， 在IFN-I誘導途徑中，具有基因突變的個體將得益于干擾素治療，具有IFN-α和IFN-ω中和抗體的人，可能會受益于其他類型干擾素（例如IFN-β和IFN-λ）的治療方法。

這一發(fā)現新冠重癥患者的篩查以及治療干預提供了一個參考。

??3、低溫電子顯微鏡達到原子分辨率，幫助藥物開發(fā)

結構生物學的一個基本原理是，一旦研究人員能夠直接觀察到足夠詳細的大分子，就有可能理解它們的三維結構是如何賦予它們生物功能的。顆粒冷凍電子顯微鏡是解析生物大分子三維結構的一種有力方法，隨著相關技術的發(fā)展，低溫電磁圖像信噪比的提高擴大了該技術的適用性。來自牛津大學和劍橋大學的研究人員報道了迄今為止使用單粒子冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的方法獲得的最清晰的圖像，該方法首次確定了蛋白質中單個原子的位置。Nature 稱之為“打開全新宇宙”。

這一里程碑式的突破，有助于研究人員了解蛋白質的生理和病理機制，并有助于開發(fā)出副作用更少，效果更好的藥物。

??4、CRISPR技術揭秘挑食之謎

Drosophila sechellia果蠅只以有毒的諾麗果（氣味強烈，又被稱為“嘔吐果”）為食，而它的親戚黑腹果蠅卻并非如此，是什么讓這個物種如此挑食？洛桑大學和美國猶他大學的研究人員通過CRISPR-Cas9基因編輯技術，破解了這一謎題。

研究人員發(fā)現，有一類表達氣味受體22a的感覺神經元在Drosophila sechellia果蠅中格外豐富，要比其他果蠅多的多，而這正是它們品味與眾不同的關鍵原因，Or22a氨基酸序列的微小變化導致了這種果蠅的挑食行為，同時研究人員還發(fā)現了其他一些可能導致這種簡單行為轉變的進化。

看來，即使是喜歡臭水果的小果蠅也能為大腦如何進化以塑造復雜行為提供強有力的證據。

??5、壓力如何讓頭發(fā)變白

頭發(fā)的顏色是由黑素細胞決定的，這些黑素細胞來源于位于毛囊凸起部分的黑素細胞干細胞。研究發(fā)現，壓力下，去甲腎上腺素——一種參與對壓力做出“戰(zhàn)斗或逃跑”反應的神經遞質分子——會從交感神經系統(tǒng)的神經元中釋放出來，從而促使靜態(tài)的黑素細胞干細胞迅速增殖、分化、遷移并從生態(tài)位永久性耗盡，而黑素細胞干細胞快速耗竭后并無其他干細胞可替代它們，從而最終導致頭發(fā)變白。

這一發(fā)現有助于研究壓力對各種器官和組織的廣泛影響，也為尋找阻止和逆轉壓力破壞性作用的方法指出方向。

??6、打破物質-反物質對稱性

日本T2K中微子合作組的研究人員發(fā)現，輕子、中微子、電子及其更奇特的類似物種，可能不會遵循粒子-反粒子鏡相對稱性（即CP對稱性），這可能是首次觀測到宇宙中物質-反物質不對稱性起源。

??7、首次觀測到銀河系內快速射電暴

三項最新觀測首次確定了快速射電暴（FRB）——一種來自外太空、持續(xù)時間只有幾毫秒的無線電波——的起源，這是科學家首次第觀測到位于銀河系內的快速射電暴。值得一提的是，其中一項的觀測結果來自中國射電望遠鏡（FAST）——天眼。

??8、南極臭氧空洞的恢復

研究發(fā)現目前大氣中臭氧消耗物質的濃度正在下降，臭氧層恢復的初步跡象已經出現。研究認為，南半球臭氧層的恢復是履行《蒙特利爾議定書》等禁止生產和使用臭氧消耗物質法案實行的直接結果。

??9、利用衛(wèi)星繪制樹木地圖

通過對覆蓋西撒哈拉和西非薩赫勒地區(qū)超過 130 萬平方公里的高分辨率衛(wèi)星圖像的分析，研究人員繪制了超過 18 億棵樹木的位置和大小。這將推動人類對全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的思考，讓地面遙感領域迎來根本性飛躍。

??10、愛爾蘭史前貴族墳墓中發(fā)現亂倫證據

通過對一座位于愛爾蘭且具有大約 5000 年歷史的史前陵墓中埋葬的人類遺骸進行基因測序，研究人員發(fā)現了一級血緣關系的親屬發(fā)生亂倫的證據，研究團隊推測他們是將亂倫作為維持貴族血統(tǒng)的方式。