今天，科技部基礎研究管理中心發(fā)布2018年度中國科學進展。基于體細胞核移植技術成功克隆出獼猴、創(chuàng)建出*人造單染色體真核細胞、揭示抑郁發(fā)生及***快速抗抑郁機制、研制出用于腫瘤治療的智能型DNA納米機器人、測得迄今高精度的引力常數G值、直接探測到電子宇宙射線能譜在1TeV附近的拐折、揭示水合離子的原子結構和幻數效應、創(chuàng)建出可探測細胞內結構相互作用的納米和毫秒尺度成像技術、調控植物生長-代謝平衡實現可持續(xù)農業(yè)發(fā)展、將人類生活在黃土高原的歷史推前至距今212萬年等10項重大科學進展入選。

據介紹，“中國科學進展”遴選活動由科技部基礎研究管理中心牽頭舉辦，至今已成功舉辦14屆，旨在宣傳我國重大基礎研究科學進展，激勵廣大科技工作者的科學熱情和奉獻精神，開展基礎研究科普宣傳，促進公眾理解、關心和支持基礎研究，在全社會營造良好的科學氛圍。

2018年12月，科技部基礎研究管理中心組織召開了中國科學進展初選會議，按照推薦科學進展的學科分布，分成數理和天文科學、化學和材料科學、地球和環(huán)境科學、生命和醫(yī)學科學等4個組，邀請專家從推薦的科學進展中遴選出30項進入終選。終選采取網上投票方式，邀請中國科學院院士、中國工程院院士、973計劃顧問組和咨詢組專家、973計劃項目科學家、國家重點實驗室主任、部分國家重點研發(fā)計劃負責人等2600余名專家學者對30項候選科學進展進行網上投票，得票數排名* 位的科學進展入選“2018年度中國科學進展”。

記者從科技部基礎研究管理中心獲悉，2018年度中國科學進展簡介如下：

1. 基于體細胞核移植技術成功克隆出獼猴

非人靈長類動物是與人類親緣關系近的動物。因可短期內批量生產遺傳背景一致且無嵌合現象的動物模型，體細胞克隆技術被認為是構建非人靈長類基因修飾動物模型**佳方法。自1997年克隆羊“多莉”報道以來，雖有多家實驗室嘗試體細胞克隆猴研究，卻都未成功。中國科學院神經科學研究所/腦科學與智能技術創(chuàng)新中心孫強和劉真研究團隊經過五年攻關終成功得到了兩只健康存活的體細胞克隆猴。他們研究發(fā)現，聯合使用組蛋白H3K9me3去甲基酶Kdm4d和TSA可以顯著提升克隆胚胎的體外囊胚發(fā)育率及移植后受體的懷孕率。在此基礎上，他們用胎猴成纖維細胞作為供體細胞進行核移植，并將克隆胚胎移植到代孕受體后，成功得到兩只健康存活克隆猴；而利用卵丘顆粒細胞為供體細胞核的核移植實驗中，雖然也得到了兩只足月出生個體，但這兩只猴很快夭折。遺傳分析證實，上述兩種情況產生的克隆猴的核DNA源自供體細胞，而線粒體DNA源自卵母細胞供體猴。體細胞克隆猴的成功是該領域從無到有的突破，該技術將為非人靈長類基因編輯操作提供更為便利和的技術手段，使得非人靈長類可能成為可以廣泛應用的動物模型，進而推動靈長類生殖發(fā)育、生物醫(yī)學以及腦認知科學和腦疾病機理等研究的快速發(fā)展。德國科學院院士Nikos K. Logothetis以“克隆猴：基礎和生物醫(yī)學研究的一個重要里程碑(Cloning NHP: A major milestone in basic and biomedical research)”為題發(fā)表評論認為，這項工作證明了利用體細胞核生殖克隆獼猴的可行性，打破了技術壁壘并開創(chuàng)了使用非人靈長類動物作為實驗模型的新時代，是生物醫(yī)學研究領域真正精彩的里程碑。

創(chuàng)建出*人造單染色體真核細胞

真核生物細胞一般含有多條染色體，如人有46條、小鼠40條、果蠅8條、水稻24條等。這些天然進化的真核生物染色體數目是否可人為改變、是否可以人造一個具有正常功能的單染色體真核生物是生命科學領域的前沿科學問題。中國科學院分子植物科學創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所覃重軍和薛小莉研究組、趙國屏研究組、生物化學與細胞生物學研究所周金秋研究組、武漢菲沙基因信息有限公司等團隊合作，以天然含有16條染色體的真核生物釀酒酵母為研究材料，采用合成生物學“工程化”方法和使能技術，在上人工創(chuàng)建了自然界不存在的簡約化的生命——僅含單條染色體的真核細胞。該研究表明天然復雜生命體系可以通過人工干預變簡約，甚至可以人工創(chuàng)造全新的自然界不存在的生命。Nature、The Scientist等發(fā)表評論認為，這可能是迄今為止動作大的基因組重構，核心腦機制，并為研發(fā)快速、、無毒的抗抑郁藥物提供科學依據。201這些遺傳改造的酵母菌株是研究染色體生物學重要概念的強大資源，包括染色體的復制、重組和分離。

3. 揭示抑郁發(fā)生及***快速抗抑郁機制

抑郁癥嚴重損害了患者的身心健康，是現代社**殺問題的重要誘因，給社會和家庭帶來巨大的損失。然而傳統(tǒng)抗抑郁藥物起效緩慢（6—8周以上），并且只在20%左右的病人中起效，這提示目前對抑郁癥機制的了解還沒有觸及其核心。近年來在臨床上意外發(fā)現麻醉劑**在低劑量下具有快速（1小時內）、（在70%難治型病人中起效）的抗抑郁作用，被認為是精神疾病領域近半個世紀重要的發(fā)現。然而，**具有成癮性，副作用大，無法長期使用。因此，理解**快速抗抑郁的機制已成為抑郁癥研究領域的“圣杯”，因為它將提示抑郁癥的8年，浙江大學醫(yī)學院胡海嵐研究組在這一領域的研究取得了突破性的進展：在抑郁癥的神經環(huán)路研究中，該研究組發(fā)現大腦中反獎賞中心——外側韁核中的神經元活動是抑郁情緒的來源。這一區(qū)域的神經元細胞通過其特殊的高頻密集的“簇狀放電”， 抑制大腦中產生愉悅感的“獎賞中心”的活動。通過光遺傳的技術手段，他們直接證明韁核區(qū)的簇狀放電是誘發(fā)動物產生絕望和快感缺失等行為表現的充分條件。針對抑郁的分子機制，該研究組發(fā)現這種簇狀放電方式是由NMDAR型谷氨酸受體介導的，作為NMDAR的阻斷劑，**的藥理作用機制正是通過抑制韁核神經元的簇狀放電，高速地解除其對下游“獎賞中心”的抑制，從而達到在極短時間內改善情緒的功效。同時，該研究組對產生簇狀放電的細胞及分子機制做出了更深入的闡釋。通過高通量的定量蛋白質譜技術，他們發(fā)現抑郁的形成伴隨著膠質細胞中鉀離子通道Kir4.1的過量表達。而Kir4.1通道對抑郁的調控植根于韁核組織中膠質細胞對神經元的致密包繞這一組織學基礎。在神經元-膠質細胞相互作用的狹小界面中，Kir4.1在膠質細胞上的過表達引發(fā)神經元細胞外的鉀離子濃度降低，從而誘發(fā)神經元細胞的超極化、T-VSCC鈣通道活化，終導致NMDAR介導的簇狀放電。上述研究對于抑郁癥這一重大疾病的機制做出了系統(tǒng)性的闡釋，顛覆了以往抑郁癥核心機制上流行的 “單胺假說”，并為研發(fā)***的替代品、避免其成癮等副作用提供了新的科學依據。同時，該研究所鑒定出的NMDAR、Kir4.1鉀通道、T-VSCC鈣通道等可作為快速抗抑郁的分子靶點，為研發(fā)更多、更好的抗抑郁藥物或干預技術提供了嶄新的思路，對終戰(zhàn)勝抑郁癥具有重大意義。Science、Scientific American等期刊對該工作進行了新聞報道，稱“這是一項驚人的發(fā)現”。