生命科学导论--生物技术与生命科学gmp.ustc.edu.cn/uploads/documents/btintro/2019sfall-生命科学导论-绪论1_肖... ·...
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肖卫华 教授
生命科学学院641室
生命科学导论--生物技术与生命科学Introduction of Life Science-Biotechnology in
Life Science2019 Fall
Tel: 0551-3600535(O)
Email: [email protected]
助教：陈敏华: [email protected]
2019秋《生命科学导论-生物技术》课程微信群
任课教师介绍
任课教师介绍-肖卫华 教授
肖卫华，1962年出生于吉林长春。吉林大学医学本科
博士，美国约翰·霍普金斯大学生物信息学硕士。1985-1995年长春生物制品研究所应用分子生物助理研究
员，1995年-1998年美国马里兰大学肿瘤研究中心博士
后，1998-2004年美国国立肿瘤研究院研究员，2004年10月中国科学技术大学生命科学学院教授，信号转导
与基因调控实验室课题负责人，医药生物技术系常务
副主任，安徽省生物工程学会理事长。
主要研究兴趣：
1 分子肿瘤和分子免疫学
肿瘤细胞复杂信号网络异常及基因调控机制和作用；
免疫与肿瘤的相互作用，免疫逃逸；
2 生物技术及药物的研究开发
免役调节生物技术药物的研究和开发；
医药生物技术的研究。
任课教师介绍-郑晓东 副教授
郑晓东, 副教授，2007年获中国科技大学博士学位，
2007-2009年中国科技大学博士后,在JBC、JI等国际
期刊上发表论文十余篇，主要从事NK细胞杀伤靶细
胞的分子识别机制和基因工程药物重组人IL-12等方
面的研究。先后承担了国家973项目，自然科学基金
（青年基金）项目、中国博士后科学基金特别资助
项目等项目，获国家自然科学二等奖1项，中华医学
会一等奖1项，安徽省自然科学一等奖1项
主要研究领域：1. NK细胞亚群与重要疾病发生发展的关系
2. 基于天然免疫的肿瘤生物治疗技术
任课教师介绍-方芳 副研究员
主要研究领域：1. 树突状细胞分化发育及其调节免疫应答的作用；
2. 基于NK细胞的肿瘤免疫治疗
方芳，特任副研究员， 2012年获中国科学技术大学博士学位，2012-2014年中国科学技术大学博士后，2014年11月受聘特任副研究员。主要研究方向树突状细胞和NK细
胞的分化调控机制。主持国家自然基金面上项目、青年基金及安徽省自然基金；参与新药创制、传染病重大专项，自然创新群体、973、安徽省重大研究专项等科研项
目。
助教-陈敏华 博士研究生
陈敏华，博士研究生二年级
2015.9-至今 中国科学技术大学 硕博
2010.9-2014.6 广州大学 学士
课题方向：
肿瘤免疫学
NK免疫治疗
兴趣爱好：
看书、美食、看电影
助教-王玮 博士研究生
王玮，博士研究生
2017.9-至今 中国科学技术大学 硕博
2013.9-2017.6 东北林业大学 学士
课题方向：肿瘤免疫学
兴趣爱好：运动
邮箱地址：[email protected]
课程名称 《生命科学导论-生物技术》
英文名称 Introduction of Life Science-Biotechnology in Life Science
课程编号 00850301 总学时 40 学 分 2
预修课程 无 上课教室 3C204 开课学期 春、秋季
大纲撰写人 肖卫华 任课教师 肖卫华，郑晓东，方芳
一、教学目标和基本要求
通过本课程学习，达到了解生物技术的基本原理和应用，普及生物技术基本知识。同时启发学生对生物技术的兴趣，特别是生物技术与其它学科的交叉和未来需要解决的问题。
二、课程简介
生物技术是继信息技术之后引领科技和经济发展的动力，其应用已深入到人类生活的各个方面。生物技术的发展是前沿科学及工程技术交叉的结果，同时也为各学科的发展提供了契机。该课程将以现实生活中生物技术的应用为例，解析生物技术的基本原理和方法，同时介绍部分前沿发展及问题。
三、教学重点、难点
重点是以启发和培养兴趣为目标，通过列举日常生活中的简单事例，介绍生物技术的原理、方法及其应用。难点是掌握生物技术方法和原理深度的介绍，避免非专业和初学者由于因不能理解而失去兴趣；同时也要避免过于简单，达不到启发兴趣的目的。
《生命科学导论--生物技术》教学大纲
主要参考书：
《生物技术导论》
作者：（英）雷特迪吉（Ratledge,C.）（挪）
克里斯蒂森（Kristiansen,B.）出版社：科学出版社
出版日期：2003年11月ISBN：9787030101150 [十位:7030101154]页数：568 重约：0.986KG定价：￥55.0
参考资料：
1. 课件
2. 网站检索
教材名称及主要参考书
课件及通知：http://gmp.ustc.edu.cn; 提问及作业：[email protected]
《生命科学导论-生物技术》教学日历（40学时）上课时间：每周二第8、9、10节课(下午3:55-6:20)；教室：3C204
成绩考核标准
考试 50%
提问 10% (2次)
课堂纪律20% (不定时点名)
截止日期：
第一次：6月11日24:00第二次：11月15日24:00
作业 20% (3-4次)
例：张李-问题1例：赵钱-作业2
考试成绩
最终成绩：平时成绩50%+考试成绩50%
1. 平时成绩： 总分50分。（1）到课情况：不定期点名，缺课1次扣5分，最高扣20分；
（2）课堂提问：要求两次E-mail提问，每次5分，最多10分；
（3）课堂作业：学期期间将布置4次作业，每次5分，最高20分；
* 课堂作业和提问请发送到邮箱：[email protected]；* 邮件标题请注明：《生导》-姓名-问题或作业(次数)，例如： 《生导》-张李-问题1；或： 《生导》-赵钱-作业2。
无准确标题的问题和作业无效
2. 考试：总分100分实行闭卷考试，包括填空、选择、概念、简答等问题形式；内容涵盖和
限于课堂讲座涉及内容(课件内容)。
Class Questions-ExampleQQQ
在这次的讲课过程中，您说到了威胁生命健康的一个重要因素-肿瘤，但在平时
的日常生活中，医生通常还会说另一个词-癌症。根据我浅薄的认识呢，我觉得癌症
和肿瘤主要区别在于癌症好像是很难治疗，死亡率极高；人们一说某某患上了癌
症，一般是给那个人判上了死刑，但如果说是的了肿瘤的话，好像还有挽回的余地
（但好像患了肿瘤也会死亡），这让我更加弄不懂他们之间的关系。所以希望肖老
师您能从专业的角度讲解一下这两者的区别所在，（最好能列举一些素材，作作对
比什么的）同时也希望您能讲一下良性肿瘤、恶性肿瘤以及癌症之间的区别。
肿瘤 = 癌症 恶性肿瘤=癌症
肿瘤（Tumor） vs. 恶性肿瘤（Malignant Tumor=Cancer）
良性肿瘤：（1）生长方式：往往膨胀性或外生性生长。（2）生长速度：通常缓慢生长。（3）边界与包膜：边界清晰，常有包膜。（4）质地与色泽：质地与色泽接近正常组织。（5）侵袭性：一般不侵袭，少数局部侵袭。（6）转移性：不转移。（7）复发：完整切除，一般不复发。
恶性肿瘤：（1）生长方式：多为侵袭性生长。（2）生长速度：生长较快，常无止境。（3）边界与包膜：边界不清，常无包膜。（4）质地与色泽：通常与正常组织差别较大。（5）侵袭性：一般者有侵袭与蔓延现象。（6）转移性：一般多有转移。（7）复发：治疗不及时，常易复发。
肿瘤（Tumor） vs. 恶性肿瘤（Cancer）
Class Questions-ExampleQQQ
肿瘤（Tumor） vs. 恶性肿瘤（Cancer）
Class Questions-ExampleQQQ
痣与黑色素瘤脑良性瘤 脑胶质细胞瘤
良性肿瘤 恶性肿瘤
Benign Malignant Refractory Metastasis
Tumor Development (e.g. Prostate, Kidney Tumors )
肿瘤（Tumor） vs. 恶性肿瘤（Cancer）
Class Questions-ExampleQQQ
绪论- 生物技术与人类健康222
绪 论
111 绪论- 生物技术与生物经济
111 绪论- 生物技术与经济
生物技术推动科技进步
生物经济时代
111 绪论- 生物技术与经济人类经济时代
邓心安等.经济时代的发展阶段及其划分标志.中国科技论坛,2006(2):111-114+70
罗马 中国 英国 美国 ??
Genomics and the World's EconomyJuan Enriquez* Rockefeller Center
Science 14 Aug 1998: Vol. 281, Issue 5379, pp. 925-926
Biobased economy, bioeconomy or biotechonomy refers to all economic activity derived from scientific and research activity focused on biotechnology.
The life sciences industry
① 生物经济缘起于生命科学和生物技术的研发，研发与创新推动了生物经
济的发展。
② 通过生物过程（bioprocess）生产可再生与可持续的生物基产品；可再
生生物质或称可再生生物资源（renewable biological sources）是生物经济
发展的重要基础。
③ 生物经济与节能减排、绿色可再生、健康福利、产品绿色转换、经济绿
色转型等密切相关。
④ 生物经济正在兴起，尚处于成长阶段（emerging bioeconomy）。
生物经济的4个特性：
111 绪论- 生物技术与经济
生物经济以开发生物资源为特征，涉及农业、工业、医学、环境、海洋与空间等多个领域，被认为是继农业经济、工业经济、信息经济之后的第四种经济形态。预计到2020年，全球生物经济规模将达到15万亿美元（中国生物技术产值达8万-10万亿元人民币），将超过以信息技术为基础的信息经济，成为世界上
规模最大的经济形态。
Without a doubt, the bioscience industry has become a proven and critical driver of national, state, and regional economies; all indications are that this industry will continue to expand as the biosciences promise solutions to many of the global challenges the world faces.
111 绪论- 生物技术与经济
生物技术可为人类面临挑战提供解决方案
全球面对生物经济发展采取的举措
111 绪论- 生物技术与经济
美国硅谷
San Jose
Redwood City
Los Gatos
美国生物技术海岸 (Biotech Beach)
San JoseRedwood City
Los Gatos
从硅谷到生物技术海岸
In the 21st century, which many have termed the BioCentury, the biosciences will be a key engine of economic growth in the United States. –“The Battle on Biotechnology in the world”
美国当前生物经济的增长很大程度上来源于三大基础性技术的开发：
遗传工程、DNA测序和生物分子的自动化高通量操作。虽然这些技术还有巨大
的潜力有待发挥，但一些崭新和重要的新技术或技术组合正在兴起。未来的
生物经济依赖于新兴技术，如合成生物学、蛋白组学、生物信息学以及其他
新技术的开发应用。
《国家生物经济蓝图》提出的五大战略目标是：①支持研发投资，构建
美国未来生物经济基础；②加速研究发明向市场转移，明确转化活动职责，
加快生物发明从实验室向市场的流动；③改革管理政策，完善相关法规，减
少监管过程中的障碍，提高管理效率，在保护人和环境健康的同时，削减成
本；④更新培训项目，将学术研究机构的激励措施与人员培训相结合，满足
国家人才需求；⑤促进公私合作和竞争前合作，鼓励竞争者共享资源、知识
和专业技能，促使整个生物经济在更大程度上受益。
生物经济在发展健康、能源、环境、制造、农业和其他产业以及创造
就业岗位等方面的巨大潜力，美国奥巴马政府将生物经济列为优先政策领域。
2010 年总统预算申请就将“支持构建面向21 世纪生物经济的研究基础”作
为科技优先领域之一。
美国《国家生物经济蓝图》
Advancing innovative solutions to unsolved human diseases and improving the quality of life of our aging population; Sustaining growth in food production to meet the needs of the world’s rapidly expanding population; Developing biorenewable, biomass‐based materials and products that will contribute to a sustainable, non‐polluting future as well as to meeting our energy needs; Preserving our natural resources and environmental assets.
In the 21st century, which many have termed the BioCentury, the biosciences will be a key engine of economic growth in the United States. Major advancements are taking place on a host of bioscience fronts, ranging from high‐precision personalized human biomedical applications to widespread biomass‐based innovations in gbioscience, bioenergy, and industrial biotechnology. Without a doubt, the bioscience industry has become a proven and critical driver of national, state, and regional economies; all indications are that this industry will continue to expand as the biosciences promise solutions to many of the global challenges the world faces. The biosciences are a fundamental driver in the following:
Battelle/BIO State Bioscience Initiatives 2010 @http://www.bio.org/local/battelle2010/Battelle_Report_2010.pdf
The U.S. is the current world leader in biopharmaceutical research and innovation, helping fuel its leadership in biopharmaceutical economic activity.
In the 21st century, which many have termed the BioCentury, the biosciences will be a key engine of economic growth in the United States.
世界工业生物技术大会2019聚焦生物经济
2019年7月8-11日，由美国生物技术创新组织（BIO）主办的世界工业生物技术大会2019（The 2019 BIO World Congress on Industrial Biotechnology）
涉及的主要领域包括：生物燃料、生物基产品、可再生化学品、食品和农业生物技术、合成生物学和基因编辑技术。
美国发表《The Bioeconomy Initiative: Implementation Framework》
Published on March 5, 2019
The Implementation Framework presents goals and actions for addressing knowledge and technology gaps in:(1) Advanced algae systems(2) Feedstock genetic improvement, production, management, and logistics(3) Biomass conversion and carbon utilization(4) Transportation, distribution (5) infrastructure, and end use(6) Bioeconomy analysis(7) Bioeconomy sustainability
日本《生物战略2019- 面向国际的生物社区的形成》2019.06
三个战略目标1、建立生物优先思想。通过发展可持续产业
和循环经济实现“超智能社会”，在充分考虑有
关生物技术的伦理、法律和社会问题的前提
下，首先从生物技术手段实现的角度进行思
考，提升社会发展活力。
2、建设生物社区。将生物优先思想深植入从
管理者到社会领导者到政府层面，形成具有
吸引力的国际社区，以国际合作、领域融合
和生物多样性为开放式创新，成为全球数据、
人才、资金和研究的催化剂。
3、建成生物数据驱动。建立生物与数字融合
的数据基础，最大限度利用生物活动数据，
发展相关研究与产业，整合生产系统、建立
国际标准，建设世界一流的生物大数据利用
国家。
2017年4月正式获得批准发布《意大利
生物经济：连接环境、经济与社会的特别机遇》（Bioeconomy in Italy: a unique opportunity to connect the environment, economy and society）报告之后，于2019年发布新
版《意大利的生物经济：为了可持续意大利的新生物经济战略》（Bioeconomy in Italy: A new bioeconomy strategy for a sustainable Italy）报告。
意大利《为了可持续意大利的新生物经济战略》
加拿大《利用优势实现可持续性未来》
2019年5月14日，加拿大发布了首个国家生物经济战略《加拿大生物经济战略—利用优势实现可持续性未来》（Canada’s Bioeconomy Strategy—Leveraging our Strengths for a Sustainable Future）
发展建议与行动计划
1. 制定灵活的政策法规;2. 建立生物质供应与管理体系;3. 建立强大的企业与价值链;4. 建设强大的可持续生态系统.
《英国生物科学前瞻》
2018年9月27日，英国生物技术与生物科学研究理事会（Biotechnology and Biological Sciences Research Council，BBSRC）发布《英国生物科学前瞻》(Forward Look for UK Bioscience)报告。
法国生物经济战略行动计划（Bioeconomy Action Plan, BAP）
法国农业和食品部长Stéphane Travert在2018年2月举行的巴黎国际农业博览会（International Agricultural Fair, SIA）上，介绍了法国生物经济战略行动计划（Bioeconomy Action Plan, BAP）(2017年初审议通过)主要思想及行动策略。
包括五个执行领域。
中国的生物经济发展规划
《中国生物技术与产业发展战略研究报告（2004－2020）》《中国生物技术与产业化发展纲要》
一、中华民族伟大复兴迎来了一次难得的历史机遇
（一）生命科学和生物技术正在推动新的科技革命的形成
（二）生物产业有望在10－15年内成为新经济的主体
（三）世界各国纷纷抢占生物产业制高点
（四）全面建设小康社会对生物技术提出了迫切需求
目 录
战略目标
1．2004-2005年为生物技术积累的阶段
2．2006-2010年为生物产业快速崛起阶段
3．2011－2020年为生物产业持续发展阶段
《战略性新兴产业发展“十二五”规划》
2010年10月8日国务院常务会议通过
根据战略性新兴产业的特征，立足我国国情和科技、产业基础，现阶段
将重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能
源、新材料、新能源汽车等产业。
到2020年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重力争达到15%
左右。节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造产业成为国民经济
的支柱产业，新能源、新材料、新能源汽车产业成为国民经济的先导产业。
《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》
国家发改委主导起草的《生物产业发展“十二五”规划》重点发展生物医
药、生物农业、生物能源、生物环保、生物服务外包五大方面。2010年，我国
生物产业增长率达20%，成为金融危机中的高抗风险产业。
《国家“十二五”科学和技术发展规划》四、大力培育和发展战略性新兴产业 – 生物产业技术
生物医药。重点突破药物创制、新型疫苗、抗体药物及规模化制备、疾病早期诊断等关键技术和生产工艺，获得40项拥有自主知识产权的新型药物产品，获得关键专利700~800项，形成关键生产工艺及相关标准100项，建设抗体、疫苗、诊断试剂等新型生物医药开发及产业化基地30~40个，培育10个龙头企业。
生物医用材料。重点突破生物活性特殊涂层、生物因子表面改性及生物功能化修饰、生物材料降解及生物因子缓控释、生物材料微纳米制备、生物医用材料及器械的优化设计和评测等关键技术。研发新型骨及口腔植入体、可降解血管支架、适宜国人的人工关节、介入人工心瓣及防钙化生物瓣膜、新型人工血管、神经修复材料、可承力骨修复材料、创面快速无痕修复材料等重大产品20项以上，获得关键专利50项以上。
推动多学科交叉创新及产业化，扶持培育若干龙头企业。先进医疗设备。开展医学影像、医用电子、临床检验、微创介入、放射治疗、激光治疗等高端医疗设
备研究，研制生产15项左右中高端产品，培育20个以上具有较强自主创新能力的骨干企业，大幅提高我国
医疗器械产业的国际竞争力。生物种业。重点突破现代生物育种技术和品种产业化技术，培育动植物新品种1000个，其中重大突破
性品种100个。加速动植物新品种和新技术大规模应用，主要农作物和蔬菜新品种示范推广约10亿亩。建
立规模化、标准化、机械化、智能化的育种基地、产业化基地及共性技术研究平台。打造具有国际竞争力、全产业链型的龙头企业10个以上。种业总产值提高30%。
农业生物药物。重点发展靶标发现和药物分子设计、药物源头的微生物及产物的高通量挖掘、纳米农业生物药物等前沿关键技术，获得发明专利150项，自主知识产权重大产品80个，建立新工艺、新标准100项，50个新药物、新制剂获产品登记。建立农业药物和生物制剂创新的产业化平台和核心基地，打造10个左右龙头企业。
先进生物制造。重点提升重大化工产品和工业发酵产品的科技与产业化水平。突破生物基材料、生物基平台化合物、手性化工中间体等三大类重大化工产品的生物制造关键技术，建立一批万吨级生物基大宗化学品与生物基材料、千吨级手性中间体产业化生产示范线，实现新增工业产值100亿元/年。突破8~10项微生物制造技术，显著提高聚乳酸等5~6个品种的生产技术水平，实现4~5个传统发酵产品的绿色生产。
Available online 19 August 2017
Fig 1. Evolution of the Chinese bioindustry and its policy support.
Subdivisions of Chinese bioindustry and the expexcted annual output value by the end of 2015
Over 20% Growth rate since 2006
4.6% GDP in 2014
4 万亿元
2016年8月19－20日，在全国卫生与健康大会上，国家主席习近平强调，没
有全民健康，就没有全面小康。
中共中央政治局8 月26 日召开会议，审议通过“健康中国2030”规划纲要。中共中央总书记习近平主持会议。
“经济现代化既是一场全球性的经济革命，又是一场世界性的经济竞争；它以国家为基本单元，以世界为竞争舞台。” -
《中国现代化报告2005》
每一种经济型态都会经历形成、成长、成熟和消亡四个阶段-美国「时代」周刊
信息及半导体产业，已经为世界带来了重大的经济活力和钜大的经济利益，但是高科技产业的产品生命周期较短，或许再过10年20年，目前已迈入成熟期的信息及半导体产业，会变成标准化与规格化的“低阶产业”，届时将由「价格」而不是「科技」来主导着产业的竞争力，信息经济时代必定面临挑战，虽不至于步入消亡阶段，但也决不是主导经济活动的龙头要角，新的经济型态必将崛起。
111 绪论- 生物技术与经济
生物技术推动科技进步
《Science》美国《科学》杂志每年的最后一期中将公布由全球高端杂志编辑评选出当年最重要的10项科学和技术突破，命名为“Breakthrough of the year”
21 DECEMBER 2007 VOL 318 SCIENCE
Stem Cell- Reprogramming Cells
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2007
21 DECEMBER 2007 VOL 318 SCIENCE
Human Genetic Variation
GeneticsEquipped with faster, cheaper technologies for sequencing DNA and assessing variation in genomes on scales ranging from one to millions of bases, researchers are finding out how truly different we are from one another
There are an estimated 15 million places along our genomes where one base can differ from one person or population to the next, which make you are unique.
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2007
Science Vol. 322. 19 December 2008
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2008
Ardipithecus ramidus
A rare 4.4-million-year-old skeleton has drawn back the curtain of time to reveal the surprising body plan and ecology of our earliest ancestors.
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2009
17 DECEMBER 2011 VOL 330 SCIENCE
Body’s Hardworking Microbes Get Some Overdue Respect
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2010
23 DECEMBER 2011 VOL 334 SCIENCE
Craig Venter
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2011
iPS Fertilize Develop
1. The Discovery of the Higgs Boson（上帝粒子）
2. Neutrino Mixing Angle (大亚湾实验发现中微子“第三震荡”) 3. Majorana Fermions (马约拉纳费米子) 4. Curiosity Landing (月球车)5. Denisovan Genome（远古恐龙基因组）
6. Genome Engineering （基因修饰技术）
7. ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements)8. Flash X-ray Laser In Protein Structure （射线闪烁激光解析蛋白质结构）
9. Controlling Bionics （脑神经控制）
10. Eggs from Stem Cells （iPS诱导功能性卵细胞）
Eggs from Stem Cells: Fertile eggs created viable eggs using normal cells from adult micegave rise to live mice—a first for stem cell research..
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2012 6/10 are Biotechnology Related Projects
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2013
Runners Up of Year 20132. CRISPR3. 钙钛矿型太阳能电池
4. 结构生物学指导疫苗设计
5. CLARITY6. 迷你器官
7. 宇宙射线可追溯到超新星的残余物
8. 人类的克隆胚胎
9. 我们为什么要睡觉
10. 我们的微生物
Breakthrough of Year 20131. Cancer Immunotherapy (CLTA4 & PD1)
1. “罗塞塔”探测器着陆‘菲莱’2. 从恐龙到鸟的转变
3. 年轻者的血液修复年迈者的健康问题
4. 让机器人合作
5. 神经形态芯片
6. β细胞
7. 印度尼西亚的洞穴艺术
8. 操纵记忆
9. 方块卫星
10. 扩增基因字母
BREAKTHROUGH OF THE YEAR 2014
6/10为生命科学领域研究进展
Breakthrough of Year 20151. CRISPR基因编辑技术
Runners Up of Year 20152. “新视野”探测器与冥王星“约会”3. 脑内也有淋巴管
4. 用酵母合成阿片类止痛药
5. 量子纠缠状态获证实
6. 地幔柱存在证据被找到
7. 研制埃博拉疫苗
8. 改善心理学研究
9. 新古人种化石
10.早期美洲人来自亚洲
Breakthrough of the year 2015
酵母合成阿片类止痛药
把糖转化成蒂巴因用来生产阿片类止痛药
CRISPR genome-editing technology
脑内也有淋巴管
脑内连接淋巴管，帮助清理人体废弃物免疫系统的
7/10为生命科学领域研究进展
Breakthrough of Year 20161. 时空涟漪撼动科学界
Runners Up of Year 20162. 实验室制出小鼠卵子
3. 邻居系外行星现行踪
4. 人工智能围棋场显身手
5. 杀死老细胞永葆年轻
6. 会“读心”的类人猿
7. 单次非洲移民潮让人类走向全球
8. 计算软件设计人工蛋白
9. 超透镜带来大前景
10. 纳米孔基因测序技术领风骚
Breakthrough of the year 2016
human embryos in a lab dish for nearly 2 weeks.
Human embryos in a dish
The purge that refreshes
Eliminating worn-out cells makes mice less diseases and extends lives by 20%.
AI ups its game
AlphaGo, beating the human world champion.
6/10为生命科学领域研究进展
Breakthrough of Year 20171. 双中子星合并引力波事件（Cosmic convergence）：全球数十家天文机构于8月17日
捕捉到距离我们约40兆秒差距由两个中子星并合所产生的引力波信号 （GW170817）
Runners Up of Year 20162. 原子级的生命科学研究：三维成像的冷冻电子显微镜技术显著提高分辨率
3. 便携式中微子探测器：便携式探测器首次捕捉到中微子与原子核间相干性散射的信号
4. 30万年前的智人化石：迄今为止人来发现的最早的智人(黑猩猩)化石
5. 精确的基因编辑- 可剪切DNA和RNA的CRISP技术
6. 生物学预印本兴起：免费生物预印本服务器bioRxiv7. 将癌细胞“一网打尽”: 免疫检验点PD-1/PD-L1，治疗多种肿瘤抗体药物
8. 发现新的猩猩物种：印度尼西亚的苏门答腊岛Pongo tapanuliensis9. 270万年前的地球大气(南极艾伦山钻出的远古冰芯中蕴含的气泡,二氧化碳浓度在300
ppm以下，远低于今天的400 ppm)
10. 基因疗法取得成功(基因修饰治疗遗传性疾病)
Breakthrough of the year 2017
7/10为生命科学领域研究进展
Breakthrough of the year 2018 1、单细胞尺度细胞谱系追踪技术- 每个基因何时启动并诱导细胞分化
2、遥远星系的“信使”-南极冰层之下球状探测器DOMs能够探测到遥远恒星
释放的中微子与原子碰撞事件
3、简单快速地确定分子结构 - 跟踪X射线在晶体上的反弹方式，几分钟之内
确定小型有机化合物的分子结构
4、冰河时期大型碰撞事件 - 冰河时期北极千米冰层下直径31公里的陨石坑
5、女性性骚扰现象出现好转 - 2018年9月美国科学促进会政策，如促进会研
究员被确定为性骚扰者，将被剥夺其终身荣誉。
6、古人类“混血儿” - 5万年前古尸中发现尼安德特人和丹尼索瓦人混合基因
7、法医系谱学日趋成熟 - 公共家谱DNA数据库，已破获20多起案件
8、基因沉默药物获批 - 首个siRNA药物
9、原始世界的分子窗口 - 5亿年前化石上发现了分子痕迹、脂肪
10、细胞如何对内含物质进行整理 - liquid droplets
8/10为生命科学领域研究进展
2018年中国科学十大进展
1. 基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴
2. 创建出首例人造单染色体真核细胞
3. 揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制
4. 研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人
5. 测得迄今最高精度的引力常数G值
6. 首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折
7. 揭示水合离子的原子结构和幻数效应
8. 创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术
9. 调控植物生长—代谢平衡实现可持续农业发展
10. 将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年
6/10 生命科学研究进展
2018年度中国科学十大进展1. 基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴
体细胞克隆猴的成功是该领域从无到有的突破，该技术将为非人灵长类基因编辑操作提供更为便利和精准的技术手段，使得非人灵长类可能成为可以广泛应用的动物模型，进而推动灵长类生殖发育、生物医学以及脑认知科学和脑疾病机理等研究的快速发展。
2. 创建出首例人造单染色体真核细胞
人工创建了自然界不存在的简约化的生命—仅含单条染色体的真核细胞。该研
究表明天然复杂生命体系可以通过人工干预变简约，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。
2018年度中国科学十大进展
3. 揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制
传统抗抑郁药物起效缓慢（6—8周以上），并且只在20%左右的病人中起效。发现这种簇状放电方式是由NMDAR型谷氨酸受体介导的，作为NMDAR的阻断
剂，氯胺酮的药理作用机制正是通过抑制缰核神经元的簇状放电，高速高效地解除其对下游“奖赏中心”的抑制，从而达到在极短时间内改善情绪的功效，颠覆了以往抑郁症核心机制上流行的“单胺假说”，鉴定出的NMDAR、Kir4.1钾通道、T-VSCC钙通道等可作为快速抗抑郁的分子靶点，为研发抗抑郁药物或干预
技术提供了崭新的思路，对最终战胜抑郁症具有重大意义。
2018年度中国科学十大进展
2018年度中国科学十大进展
实现了纳米机器人在活体（小鼠和猪）血管内稳定工作并高效完成定点药物输运功能。该纳米机器人通过特异性DNA适配体功能化，与特异表达在肿瘤相关内皮细胞上的核仁素结合，精确靶向定位肿瘤血管内皮细胞；并作为响应性的分子开关，打开DNA纳米机
器人，在肿瘤位点释放凝血酶，激活其凝血功能，诱导肿瘤血管栓塞和肿瘤组织坏死。纳米机器人具有良好的安全性和免疫惰性，代表了未来人类精准药物设计的全新模式，为恶性肿瘤等疾病的治疗提供了全新的智能化策略。
4. 研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人
2018年度中国科学十大进展5. 测得迄今最高精度的引力常数G值
按照牛顿万有引力定律，G应该是一个固定的常数，不因测量地点和测量方法的不同而变化。但是，当前国际上不同研究小组用不同方法测得的G值却不吻合。利用扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量G值，2018年两种方法均获得了迄今为止国际最高的测量精度（G值分别为6.674184×10-11和6.674484×10-11m3/kg/s2，相对标准偏差分别为百万分之11.64和11.61）。
2018年度中国科学十大进展6. 首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折
我国首颗天文卫星悟空号（DAMPE）的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备（如AMS-02、Fermi-LAT）有显著提高，拓展了人类在太空中观察宇宙的窗口。DAMPE合作组基于悟空号前530天的在轨测量数据，以前所未有的高能量分辨率和低本底对25GeV—4.6TeV能量区间的电子宇宙线能谱进
行了精确的直接测量。
2018年度中国科学十大进展7. 揭示水合离子的原子结构和幻数效应
该工作首次澄清了界面上离子水合物的原子构型，并建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，颠覆了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。这对离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等很多应用领域都具有重要的潜在意义。
2018年度中国科学十大进展8. 创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术
利用建立的掠入射结构光照明显微镜（GI-SIM）技术，该技术能够以97纳米分辨率、每秒266帧对细胞基底膜附近的动态事件连续成像数千幅。揭示了细胞器—细胞器、细胞器—细胞骨架之间的多种新型相互作用；内质网（ER）与其
他细胞器或微管之间的相互作用分析揭示了新的内质网重塑机制
2018年度中国科学十大进展9. 调控植物生长—代谢平衡实现可持续农业发展
通过增加无机氮肥施用量来提高作物的生产力，虽能保障全球粮食安全，但也
加剧了对生态环境的破坏。通过调控植物生长和代谢的协同调节是未来可持续
农业和粮食安全的一种新的育种策略，也是一场新的“绿色革命”。
2018年度中国科学十大进展10. 将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年
人类的起源和演化是重大世界前沿科学问题，国际上公认的非洲以外最老旧石器地点是格鲁吉亚的德马尼西遗址，年代为距今185万年。陕西省蓝田县发现了一处新的距今212万年旧石器地点—上陈遗址，这一年龄比德马尼西遗址年龄还老27万年，使上陈成为非洲以外最老的古人类遗迹地点之一。此外，世界罕见的含有20多层旧石器文化层的连续黄土—古土壤剖面的发现将为已经处于
世界领先地位的中国黄土研究拓展一个新研究方向，同时将对古人类生存环境及石器文化技术的演进给出年代标尺和环境标记。
Impacts of BT on The World
参考文献： http://www.bioec.org/
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