生物占6项——评2016年度中国科技十大进展之生命科学

2月20日，科技部通过新闻发布会公布了2016年度“中国科技十大进展”（见下图），其中生命科学相关项目独占6项（2014年度生命科学领域亦有6项入选），这一结果充分展示我国生命科学领域在过去一年所取得的重要成就。据BioArt此前的统计，在过去的一年里中国生命科学领域单在Nature、Science和Cell（CNS）三大顶级期刊上发表署名第一单位和第一通讯单位的文章就有约50篇。

值得一提的是，在入选的6项与生命科学相关的成果中，其中有4项成果的第一完成单位是来自中科院上海生命科学研究院所属的有关研究所，另外营养所翟琦巍研究员还作为共同通讯作者之一参与完成了《发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传》项目，毫不夸张的说这一结果似乎昭示着中科院上海生命科学研究院完成的成果在这次“十大进展”评选中占了半边天。还有一点值得重视的是，6项成果全部发表在CNS系列杂志上，而中来自高校成果的只有施一公院士领导完成的《揭示RNA剪接的关键分子机制》项目，尽管过去一年里在生命科学领域高校贡献的CNS论文超过半数。回溯到2014和2015年十大进展中9项生命科学相关进展中，高校方面北大两项、复旦一项、中农一项、南农一项，另外比较突出的是NIBS邵峰院士团队的成果连续两年入选，详细名单见后文附录。

生命科学相关的六项成果分别是：

中科院上海植生所韩斌院士和黄学辉研究员课题组完成的《揭示水稻产量性状杂种优势的分子遗传机制》；中科院上海生化细胞所许琛琦研究员课题组和李伯良研究员课题组合作完成的《提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法》；清华大学施一公院士课题组完成的《揭示RNA剪接的关键分子机制》；中科院动物所周琪院士、段恩奎研究员和中科院上海营养所翟琦巍研究员领导的合作团队完成的《发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传》；中科院上海神经所仇子龙研究员课题组和灵长类研究平台（苏州）孙强研究员课题组合作完成的《构建出世界上首个非人灵长类自闭症模型》；中科院上海生化细胞所徐国良院士课题组与UCSD孙欣课题组合作完成的《揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理》。

2016年度中国科学十大进展部分获奖代表和解读嘉宾在发布会现场合影，前排左二为仇子龙研究员、前排左三为许琛琦研究员、前排左四为韩斌院士、前排右三为周琪院士（来源：新华社）

中科院许瑞明研究员（右）向获奖代表施一公院士颁发证书（来源：新华社）

为便于读者朋友们更加深入的了解上述6项生命科学有关的获奖成果，BioArt对这些成果进行展开介绍并做点评（说明：主要完成人以通讯作者为主）：

一、揭示水稻产量性状杂种优势的分子遗传机制

（主要完成人：韩斌院士、黄学辉研究员；主要完成单位：中科院上海植生所）

成果介绍：上个世纪我国水稻育种学家先后建立起了三系法和两系法培育出的杂交水稻，大幅提高了水稻的产量，对水稻杂种优势的有效利用为我国乃至世界粮食安全做出了巨大贡献，然而对于水稻杂种优势的这一复杂生物学现象背后的遗传机理长期以来并不十分清楚。这项由韩斌院士研究组、黄学辉研究组联合中国水稻所杨仕华团队的研究通过大量的杂交稻品种材料的收集以及对多套代表性杂交稻遗传群体进行基因组分析和田间产量性状考察，综合利用基因组学、数量遗传学及计算生物学领域的最新技术手段，全面、系统地鉴定出了控制水稻杂种优势的主要遗传（数量性状或基因）位点，详细剖析了三系法、两系法和亚种间杂种优势的遗传机制。研究表明，这些遗传位点在杂合状态时大多表现出不完全显性，通过杂交育种产生了全新的基因型组合，从而在杂交一代高效地实现了对水稻花期、株型、产量各要素的理想搭配，形成杂种优势。利用这项研究成果，科研人员有望进一步优化水稻品种的杂交改良，实现对亲本材料的高效选育和配组，服务于具有高配合力特性的亲本材料和聚合双亲优点的常规稻材料的创制和改良，选育出更加高产、优质和多抗的水稻种质资源。该项研究成果于2016年9月以长文的形式发表在Nature杂志上，同时该杂志还配发了评论文章。

二、提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法

（主要完成人：许琛琦研究员、李伯良研究员；主要完成单位：中科院上海生化细胞所）

成果介绍：基于T细胞的肿瘤免疫治疗是当前肿瘤治疗领域的研究热点，虽然临床试验上取得了巨大的成功，具有广泛的应用前景，但目前现有的T细胞治疗手段只对部分病人有效，因此需要开发新的肿瘤免疫治疗手段以进一步改善疗效。中科院生化与细胞研究所许琛琦和李伯良研究组从全新的研究角度研究T细胞的抗肿瘤调控，发现调控T细胞的代谢检查点可改变其代谢状态以及抗肿瘤活性，并鉴定出肿瘤免疫治疗的新靶点-胆固醇酯化酶ACAT1以及相应的小分子化合物前体，为开发新的肿瘤免疫治疗方法鉴定了基础。该研究开辟了肿瘤免疫治疗研究的一个全新领域，初步证实了基于细胞代谢调控在肿瘤免疫治疗中的应用前景，并为肿瘤治疗提供了新的思路和方法。该研究成果于2016年3月16日在Nature杂志在线发表。

三、揭示RNA剪接的关键分子机制

（主要完成人：施一公院士；主要完成单位：清华大学）

成果介绍：在所有真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶（转录）、剪接体（剪接）和核糖体（翻译）执行。自上世纪70年代后期，RNA剪接被发现以来，科学家们一直在步履维艰地探索其中的分子奥秘，期待早日揭示这个复杂过程的分子机理。早在2015年8月，施一公研究团队就在Science上“背靠背”地在线发表了两篇研究长文报道了裂殖酵母剪接体处于ILS状态的3.6埃高分辨率结构，并在结构的基础上阐明了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。2016年，施一公研究团队继续在Science上发表了四篇研究论文，依次报道了剪接体复合物处于剪接反应四个关键状态下的高分辨率结构，分别是3.8埃的预组装复合物tri-snRNP、3.5埃的激活状态复合物Bact complex、3.4埃的第一步催化反应后复合物C complex、4.0埃的第二步催化激活状态下的C* complex。这五个高分辨率结构所代表的剪接体状态，基本覆盖了整个剪接通路中关键的催化步骤，提供了迄今为止最为清晰的剪接体不同工作状态下的结构信息，大大推动了RNA剪接领域的研究进展。

四、发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传

（主要完成人：周琪院士、段恩奎研究员和翟琦巍研究员；主要完成单位：中科院动物所、中科院上海营养所）

（说明：由于所推荐的科学进展为2015年12月1日至2016年11月30日期间正式发表的研究成果，故2015年12月31日在线的这篇Science文章具备入选资格。）

成果介绍：最近几年，有关获得性跨代遗传的不少研究表明，上一代在环境压力和不健康的生活方式下产生的某些获得性形状可以通过表观遗传的方式遗传给下一代甚至多代。然而有关这一DNA以外的表观遗传信息是如何在配子中储存和传递的机制并不十分清楚。在这项研究成果中，运用高脂饲喂诱导的父代肥胖小鼠模型，发现一类成熟精子中高度富集的小RNA（tsRNAs）可作为一种表观遗传信息的载体，将高脂诱导的父代代谢紊乱表型遗传给子代。此项研究从精子RNA角度出发为研究获得性性状的跨代遗传现象提供了全新的视角，为阐明获得性性状的跨代遗传机制提供了一个很好的解释。这项研究成果于2015年12月31日在线发表在Science杂志上。

五、构建出世界上首个非人灵长类自闭症模型

（主要完成人：仇子龙研究员、孙强研究员；主要完成单位：中科院上海神经所）

成果介绍：这项研究由中科院上海神经所仇子龙课题组与非人灵长类研究平台（苏州）孙强团队合作完成，在国际上率先构建了有自闭症表型的转基因猕猴模型，MECP2转基因食蟹猴表现出多种自闭症患者的症状如重复刻板行为、社交障碍及升高焦虑水平等。此工作系国际首次得到精神疾病相关基因的转基因灵长类，并得到了携带自闭症转基因的稳定遗传的第二代食蟹猴，建立了非人灵长类的孤独症动物模型和行为学分析范式，为今后非人灵长类疾病模型的构建、病理研究和药物研发奠定了基础。该工作于2016年1月26日在Nature杂志上发表。（注：引自中科院上海神经所官网相关）

六、揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理

（主要完成人：徐国良院士、孙欣教授；主要完成单位：中科院上海植生化细胞所、UCSD）

成果介绍：Tet家族蛋白自2009年发现以来，一直是表观遗传学领域最热门的明星蛋白。徐国良院士组2011年的Nature文章研究了Tet3在植入前胚胎发育中的功能，报道了Tet3敲除的表型，发现其有围产期致死（neonatal lethality）的表型。而其它研究组关于Tet1和Tet2的研究发现，Tet1和Tet2敲除纯合鼠可正常存活和繁育后代，其生长及各器官形态结构未见异常。然而在这项成果之前尚未有报道TET家族三个蛋白同时敲除后对小鼠早期胚胎发育影响的报道，而这项研究则进一步研究了胚胎植入后Tet蛋白的功能，揭示了Tet1、Tet2、Tet3在小鼠早期胚胎发育中三敲除致死的机制，研究还发现Tet介导的DNA去甲基化与DNMT甲基转移酶介导的甲基化共同作用，通过调控Lefty-Nodal信号通路控制小鼠胚胎原肠运动。这是第一次在体内证明DNA甲基化及其氧化修饰在小鼠胚胎发育过程中具有重要功能，揭示了胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理，为发育生物学提供了新的认识。相关工作发表在2016年10月19日在线出版的Nature杂志上。

附近两年中国十大科学进展中生命科学相关项目：

2015年度：

揭示埃博拉病毒演化及遗传多样性特征

（主要完成单位：军事医学科学院与中科院微生物所，主要完成人：曹务春、高福、贺福初）；

揭示人类原始生殖细胞基因表达与表观遗传调控特征

（主要完成单位：北京大学，主要完成人：汤富酬、乔杰）；

解析细胞炎性坏死的关键分子机制（主要完成单位：北京生命科学研究所NIBS，主要完成人：邵峰）

2014年度：

阐明独脚金内酯调控水稻分蘖和株型的信号途径

（主要完成单位：中科院遗传发育所、中科院上海药物所、南京农业大学、中国农科院、华盛顿大学，主要完成人：李家洋、王永红、徐华强；万建民、郑宁）；

发现新生期心脏具有重新生成冠状动脉的能力

（主要完成单位：中科院上海营养所，主要完成人：周斌）；

提出并验证了一种既可提高产量又可降低环境成本的种植模式

（主要完成单位：中国农业大学，主要完成人：张福锁）；

提出并证实极体移植可有效阻断线粒体遗传病的传递

（主要完成单位：复旦大学、安徽医科大学，主要完成人：朱剑虹、沙红英、曹云霞）；

利用极体高通量测序结果精确推演出母源基因组信息

（主要完成单位：北京大学，主要完成人：乔杰、谢晓亮、汤富酬）；

发现炎症性半胱天冬酶是细菌脂多糖的胞内先天免疫受体

（主要完成单位：北京生命科学研究所NIBS，主要完成人：邵峰）

附中国科学十大进展评审过程：

中国科学十大进展遴选分推荐、初选和终选三个环节。由《中国基础科学》、《科技导报》、《中国科学院院刊》、《中国科学基金》和《科学通报》5家编辑部推荐了278项科学研究成果，所推荐的科学进展均是2015年12月1日至2016年11月30日间正式发表的研究成果。终选由科技部高技术研究发展中心邀请中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和项目首席科学家、国家重点实验室主任等2000余名专家学者对遴选出来的30项成果进行网上投票，最终遴选出了2016年度“中国科学十大进展”。

（转化医学网360zhyx.com）