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最具突破性成果：癌癥免疫療法

幾十年來，科學(xué)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?，F(xiàn)在，癌癥專家欣喜地取得了突破性進展——兩種技術(shù)的交疊已開始幫助患者渡過難關(guān)：其一是通過抗體技術(shù)，給予T細胞阻截癌癥的能量；另一種是關(guān)于基因改造個體T細胞的技術(shù)，該技術(shù)在患者體外進行，改造后的T細胞被輸送回體內(nèi)，對癌癥更具針對性。

目前該技術(shù)仍在探索階段，通過免疫系統(tǒng)治療癌癥的患者也只占很小一部分，多數(shù)人尚未因此受益。關(guān)于怎樣最大限度地發(fā)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(xué)》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(shù)

誕生僅一年的CRISPR基因編輯技術(shù)，在2013年引發(fā)了科學(xué)界的震動。

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

2013年，這項新技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)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(fā)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(fù)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(tǒng)腦成像的最大障礙：脂肪中的光散射分子。該物質(zhì)被稱作脂質(zhì)，可以構(gòu)成細胞膜。

用單分子透明凝膠更換脂質(zhì)，可以在呈現(xiàn)透明腦組織的同時，保留所有神經(jīng)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(nèi)部，為特定細胞類型、神經(jīng)遞質(zhì)或蛋白質(zhì)貼“標(biāo)簽”，或是去除標(biāo)簽后再貼上不同的記號。

這令一些研究任務(wù)的完成速度提高了100倍，比如清點大腦特定區(qū)域的所有神經(jīng)元。

克隆人技術(shù)的最新突破

經(jīng)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(fā)育成人體內(nèi)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(shù)，研究人員已成功復(fù)制了鼠、豬、狗等動物，但克隆人細胞仍是相當(dāng)棘手的工作。

2013年的“新配方”——包含少量咖啡因，似乎能穩(wěn)定人類卵細胞中的關(guān)鍵分子——解決了這個問題?，F(xiàn)在，相較于如何誘導(dǎo)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(zhàn)。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(fā)育中大腦的組織和結(jié)構(gòu)有著驚人的相似。研究人員已經(jīng)利用它獲得了對小頭畸形病的新見解，這種病體現(xiàn)為大腦生長達不到標(biāo)準(zhǔn)尺度。

發(fā)現(xiàn)宇宙粒子的加速器

來自外太空的高能質(zhì)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(jù)。

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(chǔ)便是一些顆粒必須與原子在空間形成碰撞，產(chǎn)生所謂π介子的亞原子粒子，隨后將其衰變?yōu)棣蒙渚€。

2013年，費米伽馬射線太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)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(fēng)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(zhuǎn)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(fā)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(xué)家長期以來推測，睡眠的功能之一是修復(fù)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(jīng)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(fā)阿爾茨海默癥的斑塊沖洗掉。當(dāng)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(zhǔn)確地驗證了它們?nèi)绾卧趶臓I養(yǎng)不良到癌癥治療的各個方面起作用。

結(jié)果顯示，制定個性化醫(yī)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(tǒng)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(jié)構(gòu)生物學(xué)，也就是對生命分子的研究，可以幫助他們設(shè)計出更好的疫苗。這方面的成果在2013年開始顯現(xiàn)。

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

專家稱，這是結(jié)構(gòu)生物學(xué)第一次創(chuàng)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(fā)抵抗人類免疫缺陷病毒（HIV）的新藥，以治療艾滋病。