2021年有影响力的科学新闻《Nature》精选

　　

从Omicron到全球极端气候，再到基因治疗发力和阿尔兹海默症热点新药，Nature新闻编辑为我们记录了今年生命相关科学和研究的6个决定性时刻。（以下内容由生物通编辑整理，并对内容进行了扩增）

一、新冠变种威胁

先说说这两年的重头，去年全人类打响了对抗SARS-CoV-2病毒的无硝烟战争，两年来我们上市了各种疫苗，开发了几种“特效药”，全球研究人员把SARS-CoV-2里里外外研究个透。结果2020年底病毒开始迅速变异，也就是说今年我们面对的“敌人”升级了：2021年3月，德尔塔Delta以惊人的速度凶猛横扫印度，造成大范围死亡和更多隔离封锁，新上市的抗病毒口服药molnupiravir也对Delta束手无策；11月，似曾相识的紧急事态又来了，这次是迄今为止最令人担心的变种奥密克戎Omicron，早期数据表明，Omicron显著地破坏了疫苗免疫。2022年即将到来，科学家们正努力了解Omicron如何影响新冠疫苗和治疗效果，携带更多突变的变种无疑给全人类带来了新压力，唯一的好消息来自额外剂量的疫苗（加强注射）似乎能遏制Omicron的传播。

二、阿尔兹海默症的药物批准好似捅了“马蜂窝”

FDA批准了18年来第一个治疗阿尔茨海默症的新药，这让那些受这种毁灭性疾病影响的人感到兴奋，但也激怒了一些研究人员。该药物的开发人员、马萨诸塞州剑桥市的生物技术公司Biogen表明，该抗体药物可以清除大脑中的淀粉样β蛋白团块，一些科学家认为这是阿尔兹海默症的根源。但在临床试验中，这种治疗并没有直接的认知益处。尽管一个咨询小组以压倒性多数反对该药物的批准，但FDA还是在6月8日这样做了，引发了顾问们辞职，并随后对该决定进行了联邦调查。科学本身就是在不断提出猜想、发现错误而遭到否证、再提出新的猜想，之后循环往复的过程中向前发展的。特别是今年，阿尔兹海默症无论从理论还是治疗都提出了很多新启发：利用质谱信息学解读肠道细菌-神经系统分子网络，强调了肠道菌群感染/失调以及细菌分泌物对阿尔兹海默症发病的重要意义（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-7/20210722104120914.htm，http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-9/20210908011728432.htm）；运用单核RNA测序技术比较小鼠和人类大脑组织细胞差异，寻找阿尔兹海默症候选药临床失败率高的线索（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-5/20210507061419188.htm）；激活细胞自身清洁机制自噬，口服候选药对疾病晚期动物模型依然有效（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-4/20210423005331098.htm）；阿尔茨海默病患者可能有不同的神经退化的潜在原因，因此一种药物可能只对某个亚群患者有效，使用计算方法在特定亚群患者脑组织中识别与阿尔兹海默症相关的独特基因表达谱（基因开启或关闭水平），寻找最有可能逆转每个亚群发生改变的基因表达谱的药物，比如布美他尼（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-10/20211012090058553.htm）。

三、CRISPR直接在人体里编辑基因

自从基因编辑技术CRISPR问世以来，它一直被吹捧为治疗疾病的游戏规则改变者。但要让这一梦想在许多疾病中成为现实，就需要研究人员成功地将CRISPR–Cas9机制植入人体，并证明它只安全有效地编辑其目标基因。目前，CRISPR–Cas9的临床应用主要集中在体外治疗。但今年6月26日，马萨诸塞州剑桥的Intellia Therapeutics公司和纽约塔里敦的Regeneron公司公布了临床试验结果（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-12/20211215103628541.htm），证明了这一点。生物技术公司对6名患有罕见疾病的患者进行了治疗试验，该疾病称为转甲状腺素蛋白淀粉样变(ATTR)，可导致人体器官和组织中错误折叠的蛋白质异常堆积。所有的参与者都经历了畸形蛋白质水平的下降，中期结果显示，第28天，0.1 mg/kg剂量组血清TTR蛋白水平较基线平均降低了52%，而0.3 mg/kg剂量组血清TTR蛋白水平降低了87%。这是首个支持人体体内CRISPR基因组编辑的安全性和有效性临床试验数据。

四、DeepMind在AI蛋白质结构预测领域大展拳脚

谷歌位于伦敦的姊妹公司DeepMind于7月宣布，它已经使用人工智能（AI）系统预测了人类表达的几乎所有蛋白质的结构，以及20种其他生物的几乎完整蛋白质组。该算法被称为AlphaFold，AlphaFold于2020年12月被蛋白质结构预测关键评估(CASP)基准的组织者认可为解决蛋白质结构预测这一具有50年历史的重大挑战的解决方案，这是该领域的一个惊人突破。过去，研究人员通过使用各种显微镜技术或用不太精确的模型对蛋白质结构进行细致的解释来了解蛋白质结构。研究人员说，2021年AlphaFold释放了超过350000种的蛋白质结构，它们有可能使生命科学发生革命性的变化，因为它们中的许多从未被可视化却都掌握着疾病的密码，是潜在的药物靶标。DeepMind于2021年7月22日宣布与欧洲生命科学旗舰实验室欧洲分子生物学实验室(EMBL)合作，为人类蛋白质组建立迄今最完整、最准确的预测蛋白质结构模型数据库（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-7/20210723052943421.htm）。这将涵盖人类基因组表达的所有约2万个蛋白质，数据将向科学界免费开放。DeepMind联合创始人兼首席执行官Demis Hassabis对《自然》杂志说：“这是迄今为止人工智能系统对推进科学知识做出的最大贡献。”

值得一提的是，今年西雅图华盛顿大学医学院(University of Washington School of Medicine)蛋白质设计研究所(Institute for Protein Design)的研究团队在GitHub上提供了新的免费工具——RoseTTAFold，它利用深度学习在有限信息的基础上快速准确地预测蛋白质结构，可以在一台游戏电脑上十分钟内准确地计算出蛋白质结构（http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-7/20210716050259806.htm）。

五、IPCC气候报告警告各国，极端天气可能会持续下去

2021年初，美国德克萨斯州受空前北极寒潮影响，最低气温一度降到零下22℃；6月，加拿大刷新了地球北纬50°以上区域的最高温度记录（49.6℃）；7月，欧洲遭受了有史以来最大的一次洪水袭击，与此同时，我国郑州也卷入了千年一遇的洪灾。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在八年来首次对气候科学进行全面评估时，描绘了一幅残酷但清晰的地球健康图景：创纪录的干旱，如果政府不采取行动阻止温室气体的排放，已经在世界范围内摧毁居住地的野火和洪水只会变得更糟。根据该报告，与1850-1900年的平均温度相比，地球已经变暖了1.1℃，按照目前的排放水平，在十年内很可能超过1.5℃。如果气候变暖达到2°C（各国政府在2015年巴黎协定中承诺避免的上限），以前每50年发生一次的极端温度事件将每隔几年发生一次，增加死亡和破坏的可能性。与此同时，研究人员能够直接将北美西北太平洋地区创纪录的热浪和今年德国的特大洪水与人为气候变化联系起来——这项最新研究增加了越来越多的气候归因研究。

六、里程碑式的气候峰会

11月，第26届联合国气候变化缔约方会议（COP26）的政界人士宣布了限制温室气体排放的新承诺，经过几天的谈判后，同意进一步减排，以避免气候变化的最坏影响。196个气候公约缔约国政府签署了格拉斯哥气候公约，该公约要求到2030年全球二氧化碳排放量比2010年减少45%。在峰会的早期，与会的世界领导人做出了结束森林砍伐、减少甲烷排放和逐步淘汰煤电的重大承诺。尽管如此，研究人员表示，这些承诺如果得到充分落实，仍将使世界气温上升到比工业化前水平高2.4°C的水平。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-03734-6