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来源： 发布时间：2020-09-04
nature
多巴胺强化学习的值的分布式编码
nature封面：大脑同时考虑未来的多种可能的奖赏。nature杂志第7792期封面文章报道了大脑学习过程中奖赏预测相关研究。神经递质多巴胺密切参与这种形式的学习：如果某个事件的结果比预期好，神经递质多巴胺的活性就会增加；如果结果比预期差，活性则会降低。学习一直被视作大脑在评估可能的平均结果。Will Dabney和同事以人工智能的分布式强化学习为灵感，在分析了小鼠中脑的神经元记录后，发现大脑不是使用单个平均值代表未来，而是利用一种概率分布，相当于同时考虑未来的多种可能的奖赏。因此，实际情况更为复杂。
为癌症分类
nature封面：泛癌全基因组分析（PCAWG）联合体报告了对38种肿瘤的2600多个癌症全基因组及其对应正常组织的综合分析结果。nature杂志第7793期封面文章报道了PCAWG成员的6篇论文，探讨了癌基因组的演变和结构变异。研究人员审视了促发癌症的基因事件，并对突变标记进行了分类。他们报告了关于多个基因组和不同类型肿瘤的结构变异、演变轨迹和转录组数据的综合分析。总之，这6篇论文为理解癌症的遗传复杂性带来了全新的视角，为探索促进肿瘤进展的生物学变化提供了重要的资源。
拥有谷边界模式的电泵浦拓扑激光器
nature封面：在取向不同的两个光子晶格间创造了一个三角界面。nature杂志第7794期封面文章报道了拥有谷边界模式的电泵浦拓扑激光器的最新研究进展。王岐捷、Yidong Chong和张柏乐等人演示了一种基于量子级联激光器的太赫兹激光器，或许能利用光的拓扑性质解决上述问题。他们在取向不同的两个光子晶格间创造了一个三角界面，由此得到了能释放太赫兹辐射的拓扑边界态——即使仍有一些锋利的角和缺陷存在。由于这种激光器由电驱动，或能为拓扑系统的实际应用开辟出一条道路。
p53缺失可驱动头颈癌中的神经元重编程
nature封面：聚集在神经元附近的实体瘤示意图。nature杂志第7795期封面文章报道p53缺失可驱动头颈癌中的神经元重编程。Moran Amit等人表明，头颈癌细胞能够操控附近的神经细胞，促进肿瘤生长。经研究发现，头颈癌细胞会分泌包含小分子RNA（microRNA）的囊泡，这些囊泡继而被附近的感觉神经细胞摄取。如果头颈癌细胞拥有p53蛋白的一种突变体，则分泌出的囊泡就缺少能阻断神经元生长的microRNA。由此一来，这些囊泡就能促进神经细胞增殖，并将神经细胞重编程为肾上腺素能神经元，即促进肿瘤生长。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
赤霉素信号传导新机制提高水稻氮肥利用效率研究进展
Science封面：水稻产量。Science杂志第6478期封面文章报道了赤霉素信号传导新机制提高水稻氮肥利用效率的研究成果。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东与合作者通过化学诱变和遗传筛选，从携带“绿色革命”基因sd1的水稻品种93-11中筛选到一个产量性状对氮素响应不敏感的突变体，并克隆了控制水稻氮肥高效利用的关键基因NGR5。NGR5是水稻生长发育响应氮素的正调控因子，NGR5与PRC2蛋白复合物互作，通过介导组蛋白甲基化（H3K27me3）修饰水平来调节靶基因的表达，进而调控水稻分蘖等农艺性状对氮素的响应。
热带蛇的多样性在两栖动物大面积消失后崩溃
Science封面：蛇捕食一只青蛙。Science杂志第6479期封面文章报道了两栖动物大量丧失后，引起热带蛇类多样性崩溃。全球生物多样性正在以前所未有的速度下降。然而，生物多样性丧失对其他分类群的连锁效应在很大程度上尚不清楚，因为基线数据通常无法获得。两栖动物是蛇的食物来源，研究者记录到当疾病导致两栖动物的大面积损失后，一个新热带的蛇群落开始崩溃。在两栖动物大量死亡后，整个研究地点的蛇种群数量减少，同质性增强，尽管环境没有发生其他系统性变化，但有几种蛇的身体状况较差。
2020年戈登研究会议主题公布
Science封面：北美金缕梅被一场冬季的暴风雪包裹在冰里。Science杂志第6480期特刊文章报道了2020年戈登研究会议时间表，（见该期《科学》印刷版的922到945页上）。戈登研究会议提供了一个国际论坛，用以介绍和讨论生物、化学、物理和工程科学及其接口的前沿研究。随着全球冠状病毒大流行的持续蔓延，戈登研究会议官网https://www.grc.org/登出关于冠状病毒爆发的声明，GRC董事会决定撤回所有剩余的2020年会议，并正式结束2020年的会议季。大多数被撤回的会议都重新安排到了2022年，并在2020年12月发布2022年会议日程。
CRISPR工程改造的T细胞在难治性癌症患者中的应用
Science封面：人体CRISPR技术。Science杂志第6481期封面文章报道了基因编辑细胞可以在患者体内存活。CRISPR-Cas9技术就像分子剪刀一样编辑DNA。转基因T细胞正在给癌症治疗带来革命性的变化，但并不能成功地治疗所有患者。研究人员使用CRISPR切除了晚期癌症患者T细胞中三个基因上的DNA片段。对血液样本的分析显示，所有3名参与者均在体内产生了由CRISPR编辑的T细胞，并能茁壮成长。而且没有显示与治疗有关的严重不良副作用。论文称这一开创性的基因组编辑治疗应用为下一代基于细胞的人类疾病治疗铺平了道路。
（本页期刊封面图来自Science官网）
医药临床
增加社会距离对新型冠状病毒传播的影响
复旦大学公共卫生学院余宏杰课题组开展了人群接触模式的变化塑造新冠肺炎爆发的传播动力学相关研究。研究论文发表于Science。通过对武汉和上海采取的干预措施的有效性研究发现，增加社会距离引起了人群行为的改变，可大幅降低人均每日接触的人数，将主要接触控制在家庭内部，从而有效减少了新冠病毒的传播。在采取类似干预措施的其他地区，可采用家庭内部的接触网络进行模型研究。目前提出可行的长期干预措施，需综合考虑学校和工作场所关闭，以及大规模检测、密切接触者追踪等。未来还需要更加深入地定量研究干预措施的有效性、不同年龄人群的易感性、出现显性和隐性感染的相对风险、传染性等。
二甲双胍治疗KRAS突变型结直肠癌的研究进展
中山大学中山医学院高国全教授等与中山大学肿瘤防治中心夏良平等在二甲双胍治疗KRAS突变型结直肠癌的研究中取得新进展。研究论文发表于PNAS（美国科学院院刊）。二甲双胍已被报道是一种潜在的新型抗肿瘤药物，但在结直肠癌临床实验中其治疗作用存在差异和争议。机制研究表明，突变的KRAS蛋白通过上调DNA甲基转移酶1（DNMT1），导致二甲双胍排出细胞的转运泵分子（MATE1）高甲基化和表达下调。该研究结果为KRAS突变的结直肠癌患者受益于二甲双胍治疗提供了依据。研究团队正在进行前瞻性临床试验，将为二甲双胍的使用提供更直接的证据。
吸烟导致慢阻肺元凶
浙江大学医学院附属第二医院呼吸与危重症医学科沈华浩教授与陈志华教授团队与合作者通过基础及临床实验发现并证明慢阻肺的发病新机制，即吸烟诱导产生自身弹性蛋白多肽，然后被特异性的T细胞识别，通过自免疫机制导致慢阻肺的发生发展。研究论文发表于European Respiratory Journal。吸烟及弹性蛋白共同诱导的T细胞反应类型是以Th17为主的。在弹性蛋白多肽被释放后，正是IL-17A这一帮凶帮着招募了巨噬细胞、中性粒细胞等参与了整个后续的气道炎症风暴的过程，从而对肺部造成持续性的损害，导致气道黏液的大量产生，最终导致慢阻肺的发生发展。该研究还为慢阻肺的基础研究提供了全新的动物模型。
揭示滤泡辅助性T细胞调控新机制
首都医科大学附属北京友谊医院张栋教授与段婷教授团队合作，阐述了Foxo3如何正向调控滤泡辅助性T细胞（TFH）分化、辅助B细胞产生高亲和力抗体的分子机制，为未来的免疫治疗提供了潜在策略。研究论文发表于Cell Reports。为阐明Foxo3参与TFH调控的内在机制，研究团队将Foxo3缺陷的CD4 T细胞和B细胞联合过继转移至免疫缺陷的Rag1敲除小鼠体内，证实Foxo3缺失影响了TFH的分化和功能，进而导致生发中心B细胞分化能力下降。而Foxo3对TFH分化和功能的影响，主要是由于Foxo3能够结合于CD4 T细胞的IL-21启动子区域，进而调控IL-21分泌造成的。
解析新冠重要药靶RNA复制酶结合瑞德西韦的结构并揭示其抑制机制
中国科学院上海药物研究所许叶春研究员与国内多家机构科学家合作，解析了新冠肺炎病毒重要药靶RNA复制酶和抑制剂瑞德西韦（Remdesivir）的高分辨冷冻电镜结构，阐述了RNA复制酶结合RNA的模式，以及瑞德西韦抑制RNA延伸的机制，为基于病毒基因的复制酶的抗新冠病毒药物，以及广谱抗病毒药物研发提供了理论机制和结构基础。研究论文发表于Science。该研究报道新冠肺炎病毒重要药靶RNA复制酶的单独结构，以及同时结合RNA和抑制剂瑞德西韦的高分辨冷冻电镜结构。这些结构揭示模板引物RNA是如何被识别，以及瑞德西韦对链延伸的抑制机制。
类风湿关节炎诊断标志分子
北京大学人民医院栗占国教授课题组与国内外合作者联合，发布了一项大样本多中心研究成果。研究论文发表于Nature Communications。该项工作进行了训练和验证队列研究，共纳入3262名患者，结果显示，类风湿关节炎（RA）患者的血清可溶性Scavenger receptor-A（sSR-A）水平显著升高，并且与RA病情程度、骨破坏及自身抗体产生显著相关。该研究还证实sSR-A是RA的致病分子，可促进炎性T细胞和致炎因子产生，靶向抑制sSR-A可改善疾病的病情及严重程度，为RA的诊断和治疗提供了新的生物标志物和靶点。该研究对RA早期诊断及靶向治疗有重要意义，将使RA患者受益。
细菌分泌型脂酶对黄病毒、新冠病毒和其他包膜病毒的广谱抗病毒活性
清华大学程功课题组与国内外合作者发现一类可高效杀灭新冠病毒、登革病毒等多种人类致病病毒的细菌蛋白。研究成果发表于预印本平台BioRxiv。该研究通过对具有抗病毒活性的色素杆菌分泌型蛋白进行功能筛选，发现鉴定了两个具有脂酶活性的广谱抗病毒细菌蛋白，可有效抑制如登革病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）、新冠病毒（SARS-CoV-2）、人类免疫缺陷病毒（HIV）和单纯疱疹病毒（HSV）等包膜病毒感染。后续将在抗病毒效应因子CbAE-2的基础上进行与新冠病毒受体ACE2的融合蛋白改造，有希望提高其对新冠病毒包膜的特异性和亲和力，降低可能存在的细胞毒性。
精准刻画阿尔茨海默病脑活动和脑网络异常
中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心联合中国人民解放军总医院、首都医科大学宣武医院、天津环湖医院和山东大学齐鲁医院等国内外多家单位的研究人员通过多中心脑功能影像准确刻画阿尔茨海默病脑活动和脑网络异常。研究论文发表于Human Brain Mapping。研究发现脑内默认网络（DMN）、扣带回、基底神经节以及海马体的异常功能连接和局部活动可能是AD认知能力、脑内信息交流受损的基础。脑网络异常的严重程度的个体间差异与认知损害程度、β淀粉样蛋白累积程度显著相关。跨中心独立验证的个体识别准确率和临床评分预测的结果表明脑功能活动异常可能作为AD发生发展可能的影像学标记物。
地球环境
西风与帕米尔—天山的相互作用导致晚渐新世中亚干旱环境分异
兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室、泛第三极生态环境与气候变化前沿科学中心陈发虎院士等人与合作者揭示西风与帕米尔—天山的相互作用导致晚渐新世中亚干旱环境分异。研究论文发表于Geology。研究发现自~2500万年开始，帕米尔—天山西侧迎风坡气候变湿、碳酸盐氧同位素整体偏负，而东侧背风坡干旱化显著加剧、碳酸盐氧同位素整体偏重，据此提出了亚洲内陆气候环境自~2500万年开始产生显著的东西向分异。论证了帕米尔—天山部分山体可能在~2500万年已隆升到能产生环流效应的临界高度（~3000ma.s.l.），揭示了帕米尔—天山的构造抬升及其对西风环流的机械分流是亚洲内陆气候环境格局形成的主因。
地震滑坡在山脉地貌演化中的作用
中国科学院地球环境研究所汪进等发现大地震在山脉地形地貌演化中发挥着重要作用。研究论文发表于Science Advances。研究团队在附近的高山上采集了海拔200米到1200米不同深度的土壤样品，分析了与沉积物对应的有机指标。结果发现，这些土壤的地球化学指标与土壤的海拔和深度有着很好的线性关系。基于这个关系，研究团队计算了过去1000年以来，Paringa湖泊沉积物有机质的海拔和深度。计算表明，每次地震后的有机质主要来源于约700米的高海拔地区，而地震前沉积物中的有机质主要来源于约450米的低海拔地区。研究表明极端事件，如地震和强降雨，可能在山脉的地貌演化中起着主导作用。
青藏高原江河甲烷排放机制及其全球重要性
北京师范大学环境学院夏星辉教授与合作者跨流域、跨季节探究了青藏高原江河甲烷排放机制，量化了青藏高原江河甲烷排放量并探讨其全球重要性。研究论文发表于Nature Geoscience。根据实测结果，青藏高原东部（四大流域内）3～7级河流甲烷总排放量（扩散与冒泡排放量之和）估算为0.20 TgCH4 yr-1，其中冒泡排放量贡献高达79%。此时，CH4排放量以C计约为CO2排放量（2.70 TgCO2 yr-1）的20%，以CO2当量计则是CO2排放量的2倍之高。当尺度上推包含1～7级河流时，CH4的总排放量将增至0.37～1.23Tg CH4 yr-1。结果表明由于CH4以冒泡形式剧烈排放，青藏高原的高山冻土河流是大气CH4的热点排放源。
生物多样性形成机制研究
北京林业大学张春雨教授等人为东北森林生物多样性纬向梯度格局提供了机制性的解释。研究论文发表于Global Ecology and Biogeography。研究发现β偏差随纬度梯度表现出非单调变化模式，在50°N附近出现峰值，反映出树种的组成及分布在中温带与寒温带之间的过渡与转变；之后由于环境异质性的降低，在寒温带随纬度的增加迅速下降，支持了第一个假设。β偏差的非单调纬向格局主要受东北地区年降水、降水季节性及最干旱季降水控制，因此环境过滤是β梯度的重要驱动力。环境贡献大小对区域物种库具有明显的依赖性，环境对β偏差的影响随着区域物种库的增大而增大，支持了第二个假设。
全球自然保护区抵抗外来动物入侵的机制及面临的挑战
中国科学院动物研究所李义明研究团队和伦敦大学学院Tim Blackburn教授合作，揭示全球自然保护区抵抗外来动物入侵的机制及面临的挑战。研究论文发表于Nature Communications。自然保护区被誉为全球生物多样性保育的基石。保护当地生物多样性免受外来物种的侵害是保护区的主要职责。文章研究了全球11个类群共计894种外来动物在全球19万个陆地自然保护区的入侵现状、驱动因子和潜在挑战。这些保护区分布于215个国家或地区、涵盖了全球主要的陆生生物群落。研究结果为制定全球自然保护区的生物安全对策提供了科学基础。
发现泥沙颗粒输运背后的力学机制
浙江大学海洋学院“百人计划”研究员托马斯·派兹（Thomas P?htz）发现泥沙颗粒输运背后的力学机制，并推导出了描述粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。研究论文发表于Physical Review Letters。粗颗粒泥沙的动能耗散机制主导其输运规律。大气环境条件下颗粒和床面间碰撞是主要的耗散机制；而在水环境条件下，颗粒和床面间碰撞以及颗粒之间的碰撞起着同等重要的作用。根据这一新的理论认识，文章推导了能统一描述大气环境和水环境粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。这为深入认识地球甚至火星等外星球表面丰富多样的地貌形态提供了有力的理论工具。
益生菌对水环境污染物的毒性效应的调节作用
中国科学院水生生物研究所研究员陈联国团队揭示了益生菌Lactobacillus rhamnosus调节PFBS暴露引起的脂质代谢紊乱的能力。研究论文发表于Environmental Science&Technology。文章采用斑马鱼成鱼为实验对象，揭示了益生菌对水环境污染物的毒性效应的调节作用。在肠道微生物群落和脂质代谢功能方面，性别差异决定了益生菌与污染物的相互作用模式。考虑到益生菌在水产养殖、渔业资源和人类健康领域的广泛应用，相关的结果为评估益生菌的应用价值提供了基础数据参考，尤其是在环境污染较严重的区域，益生菌的应用需要综合考虑污染物的潜在影响。
青藏高原冻土及土壤碳变化的环境风险评估结果
清华大学水利系杨大文教授课题组与合作者开展青藏高原多年冻土融化的碳排放风险研究。研究成果发表于Science Advances。结果表明，青藏高原土壤有机碳总储量约为50.43Pg，其中37.21Pg在当前气候条件下常年位于冻结的多年冻土层中。此外，该研究还评估了升温背景下青藏高原冻土有机碳释放对区域碳循环的潜在影响。随着气候变暖，至21世纪末青藏高原多年冻土层中储存的土壤有机碳约22.2%～45.4%将发生融化，这一融化量可在相当程度上抵消了生物群系净固碳量，从而极大地增加了青藏高原多年冻土区从碳汇转变为碳源的风险。其中，3m以下深层冻土中有机碳融化量占冻土碳总融化量的比例高达29.6%～46.2%。
多巴胺强化学习的值的分布式编码
nature封面：大脑同时考虑未来的多种可能的奖赏。nature杂志第7792期封面文章报道了大脑学习过程中奖赏预测相关研究。神经递质多巴胺密切参与这种形式的学习：如果某个事件的结果比预期好，神经递质多巴胺的活性就会增加；如果结果比预期差，活性则会降低。学习一直被视作大脑在评估可能的平均结果。Will Dabney和同事以人工智能的分布式强化学习为灵感，在分析了小鼠中脑的神经元记录后，发现大脑不是使用单个平均值代表未来，而是利用一种概率分布，相当于同时考虑未来的多种可能的奖赏。因此，实际情况更为复杂。
为癌症分类
nature封面：泛癌全基因组分析（PCAWG）联合体报告了对38种肿瘤的2600多个癌症全基因组及其对应正常组织的综合分析结果。nature杂志第7793期封面文章报道了PCAWG成员的6篇论文，探讨了癌基因组的演变和结构变异。研究人员审视了促发癌症的基因事件，并对突变标记进行了分类。他们报告了关于多个基因组和不同类型肿瘤的结构变异、演变轨迹和转录组数据的综合分析。总之，这6篇论文为理解癌症的遗传复杂性带来了全新的视角，为探索促进肿瘤进展的生物学变化提供了重要的资源。
拥有谷边界模式的电泵浦拓扑激光器
nature封面：在取向不同的两个光子晶格间创造了一个三角界面。nature杂志第7794期封面文章报道了拥有谷边界模式的电泵浦拓扑激光器的最新研究进展。王岐捷、Yidong Chong和张柏乐等人演示了一种基于量子级联激光器的太赫兹激光器，或许能利用光的拓扑性质解决上述问题。他们在取向不同的两个光子晶格间创造了一个三角界面，由此得到了能释放太赫兹辐射的拓扑边界态——即使仍有一些锋利的角和缺陷存在。由于这种激光器由电驱动，或能为拓扑系统的实际应用开辟出一条道路。
p53缺失可驱动头颈癌中的神经元重编程
nature封面：聚集在神经元附近的实体瘤示意图。nature杂志第7795期封面文章报道p53缺失可驱动头颈癌中的神经元重编程。Moran Amit等人表明，头颈癌细胞能够操控附近的神经细胞，促进肿瘤生长。经研究发现，头颈癌细胞会分泌包含小分子RNA（microRNA）的囊泡，这些囊泡继而被附近的感觉神经细胞摄取。如果头颈癌细胞拥有p53蛋白的一种突变体，则分泌出的囊泡就缺少能阻断神经元生长的microRNA。由此一来，这些囊泡就能促进神经细胞增殖，并将神经细胞重编程为肾上腺素能神经元，即促进肿瘤生长。
（本页期刊封面图来自nature官网）
Science
赤霉素信号传导新机制提高水稻氮肥利用效率研究进展
Science封面：水稻产量。Science杂志第6478期封面文章报道了赤霉素信号传导新机制提高水稻氮肥利用效率的研究成果。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东与合作者通过化学诱变和遗传筛选，从携带“绿色革命”基因sd1的水稻品种93-11中筛选到一个产量性状对氮素响应不敏感的突变体，并克隆了控制水稻氮肥高效利用的关键基因NGR5。NGR5是水稻生长发育响应氮素的正调控因子，NGR5与PRC2蛋白复合物互作，通过介导组蛋白甲基化（H3K27me3）修饰水平来调节靶基因的表达，进而调控水稻分蘖等农艺性状对氮素的响应。
热带蛇的多样性在两栖动物大面积消失后崩溃
Science封面：蛇捕食一只青蛙。Science杂志第6479期封面文章报道了两栖动物大量丧失后，引起热带蛇类多样性崩溃。全球生物多样性正在以前所未有的速度下降。然而，生物多样性丧失对其他分类群的连锁效应在很大程度上尚不清楚，因为基线数据通常无法获得。两栖动物是蛇的食物来源，研究者记录到当疾病导致两栖动物的大面积损失后，一个新热带的蛇群落开始崩溃。在两栖动物大量死亡后，整个研究地点的蛇种群数量减少，同质性增强，尽管环境没有发生其他系统性变化，但有几种蛇的身体状况较差。
2020年戈登研究会议主题公布
Science封面：北美金缕梅被一场冬季的暴风雪包裹在冰里。Science杂志第6480期特刊文章报道了2020年戈登研究会议时间表，（见该期《科学》印刷版的922到945页上）。戈登研究会议提供了一个国际论坛，用以介绍和讨论生物、化学、物理和工程科学及其接口的前沿研究。随着全球冠状病毒大流行的持续蔓延，戈登研究会议官网https://www.grc.org/登出关于冠状病毒爆发的声明，GRC董事会决定撤回所有剩余的2020年会议，并正式结束2020年的会议季。大多数被撤回的会议都重新安排到了2022年，并在2020年12月发布2022年会议日程。
CRISPR工程改造的T细胞在难治性癌症患者中的应用
Science封面：人体CRISPR技术。Science杂志第6481期封面文章报道了基因编辑细胞可以在患者体内存活。CRISPR-Cas9技术就像分子剪刀一样编辑DNA。转基因T细胞正在给癌症治疗带来革命性的变化，但并不能成功地治疗所有患者。研究人员使用CRISPR切除了晚期癌症患者T细胞中三个基因上的DNA片段。对血液样本的分析显示，所有3名参与者均在体内产生了由CRISPR编辑的T细胞，并能茁壮成长。而且没有显示与治疗有关的严重不良副作用。论文称这一开创性的基因组编辑治疗应用为下一代基于细胞的人类疾病治疗铺平了道路。
（本页期刊封面图来自Science官网）
医药临床
增加社会距离对新型冠状病毒传播的影响
复旦大学公共卫生学院余宏杰课题组开展了人群接触模式的变化塑造新冠肺炎爆发的传播动力学相关研究。研究论文发表于Science。通过对武汉和上海采取的干预措施的有效性研究发现，增加社会距离引起了人群行为的改变，可大幅降低人均每日接触的人数，将主要接触控制在家庭内部，从而有效减少了新冠病毒的传播。在采取类似干预措施的其他地区，可采用家庭内部的接触网络进行模型研究。目前提出可行的长期干预措施，需综合考虑学校和工作场所关闭，以及大规模检测、密切接触者追踪等。未来还需要更加深入地定量研究干预措施的有效性、不同年龄人群的易感性、出现显性和隐性感染的相对风险、传染性等。
二甲双胍治疗KRAS突变型结直肠癌的研究进展
中山大学中山医学院高国全教授等与中山大学肿瘤防治中心夏良平等在二甲双胍治疗KRAS突变型结直肠癌的研究中取得新进展。研究论文发表于PNAS（美国科学院院刊）。二甲双胍已被报道是一种潜在的新型抗肿瘤药物，但在结直肠癌临床实验中其治疗作用存在差异和争议。机制研究表明，突变的KRAS蛋白通过上调DNA甲基转移酶1（DNMT1），导致二甲双胍排出细胞的转运泵分子（MATE1）高甲基化和表达下调。该研究结果为KRAS突变的结直肠癌患者受益于二甲双胍治疗提供了依据。研究团队正在进行前瞻性临床试验，将为二甲双胍的使用提供更直接的证据。
吸烟导致慢阻肺元凶
浙江大学医学院附属第二医院呼吸与危重症医学科沈华浩教授与陈志华教授团队与合作者通过基础及临床实验发现并证明慢阻肺的发病新机制，即吸烟诱导产生自身弹性蛋白多肽，然后被特异性的T细胞识别，通过自免疫机制导致慢阻肺的发生发展。研究论文发表于European Respiratory Journal。吸烟及弹性蛋白共同诱导的T细胞反应类型是以Th17为主的。在弹性蛋白多肽被释放后，正是IL-17A这一帮凶帮着招募了巨噬细胞、中性粒细胞等参与了整个后续的气道炎症风暴的过程，从而对肺部造成持续性的损害，导致气道黏液的大量产生，最终导致慢阻肺的发生发展。该研究还为慢阻肺的基础研究提供了全新的动物模型。
揭示滤泡辅助性T细胞调控新机制
首都医科大学附属北京友谊医院张栋教授与段婷教授团队合作，阐述了Foxo3如何正向调控滤泡辅助性T细胞（TFH）分化、辅助B细胞产生高亲和力抗体的分子机制，为未来的免疫治疗提供了潜在策略。研究论文发表于Cell Reports。为阐明Foxo3参与TFH调控的内在机制，研究团队将Foxo3缺陷的CD4 T细胞和B细胞联合过继转移至免疫缺陷的Rag1敲除小鼠体内，证实Foxo3缺失影响了TFH的分化和功能，进而导致生发中心B细胞分化能力下降。而Foxo3对TFH分化和功能的影响，主要是由于Foxo3能够结合于CD4 T细胞的IL-21启动子区域，进而调控IL-21分泌造成的。
解析新冠重要药靶RNA复制酶结合瑞德西韦的结构并揭示其抑制机制
中国科学院上海药物研究所许叶春研究员与国内多家机构科学家合作，解析了新冠肺炎病毒重要药靶RNA复制酶和抑制剂瑞德西韦（Remdesivir）的高分辨冷冻电镜结构，阐述了RNA复制酶结合RNA的模式，以及瑞德西韦抑制RNA延伸的机制，为基于病毒基因的复制酶的抗新冠病毒药物，以及广谱抗病毒药物研发提供了理论机制和结构基础。研究论文发表于Science。该研究报道新冠肺炎病毒重要药靶RNA复制酶的单独结构，以及同时结合RNA和抑制剂瑞德西韦的高分辨冷冻电镜结构。这些结构揭示模板引物RNA是如何被识别，以及瑞德西韦对链延伸的抑制机制。
类风湿关节炎诊断标志分子
北京大学人民医院栗占国教授课题组与国内外合作者联合，发布了一项大样本多中心研究成果。研究论文发表于Nature Communications。该项工作进行了训练和验证队列研究，共纳入3262名患者，结果显示，类风湿关节炎（RA）患者的血清可溶性Scavenger receptor-A（sSR-A）水平显著升高，并且与RA病情程度、骨破坏及自身抗体产生显著相关。该研究还证实sSR-A是RA的致病分子，可促进炎性T细胞和致炎因子产生，靶向抑制sSR-A可改善疾病的病情及严重程度，为RA的诊断和治疗提供了新的生物标志物和靶点。该研究对RA早期诊断及靶向治疗有重要意义，将使RA患者受益。
细菌分泌型脂酶对黄病毒、新冠病毒和其他包膜病毒的广谱抗病毒活性
清华大学程功课题组与国内外合作者发现一类可高效杀灭新冠病毒、登革病毒等多种人类致病病毒的细菌蛋白。研究成果发表于预印本平台BioRxiv。该研究通过对具有抗病毒活性的色素杆菌分泌型蛋白进行功能筛选，发现鉴定了两个具有脂酶活性的广谱抗病毒细菌蛋白，可有效抑制如登革病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）、新冠病毒（SARS-CoV-2）、人类免疫缺陷病毒（HIV）和单纯疱疹病毒（HSV）等包膜病毒感染。后续将在抗病毒效应因子CbAE-2的基础上进行与新冠病毒受体ACE2的融合蛋白改造，有希望提高其对新冠病毒包膜的特异性和亲和力，降低可能存在的细胞毒性。
精准刻画阿尔茨海默病脑活动和脑网络异常
中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心联合中国人民解放军总医院、首都医科大学宣武医院、天津环湖医院和山东大学齐鲁医院等国内外多家单位的研究人员通过多中心脑功能影像准确刻画阿尔茨海默病脑活动和脑网络异常。研究论文发表于Human Brain Mapping。研究发现脑内默认网络（DMN）、扣带回、基底神经节以及海马体的异常功能连接和局部活动可能是AD认知能力、脑内信息交流受损的基础。脑网络异常的严重程度的个体间差异与认知损害程度、β淀粉样蛋白累积程度显著相关。跨中心独立验证的个体识别准确率和临床评分预测的结果表明脑功能活动异常可能作为AD发生发展可能的影像学标记物。
地球环境
西风与帕米尔—天山的相互作用导致晚渐新世中亚干旱环境分异
兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室、泛第三极生态环境与气候变化前沿科学中心陈发虎院士等人与合作者揭示西风与帕米尔—天山的相互作用导致晚渐新世中亚干旱环境分异。研究论文发表于Geology。研究发现自~2500万年开始，帕米尔—天山西侧迎风坡气候变湿、碳酸盐氧同位素整体偏负，而东侧背风坡干旱化显著加剧、碳酸盐氧同位素整体偏重，据此提出了亚洲内陆气候环境自~2500万年开始产生显著的东西向分异。论证了帕米尔—天山部分山体可能在~2500万年已隆升到能产生环流效应的临界高度（~3000ma.s.l.），揭示了帕米尔—天山的构造抬升及其对西风环流的机械分流是亚洲内陆气候环境格局形成的主因。
地震滑坡在山脉地貌演化中的作用
中国科学院地球环境研究所汪进等发现大地震在山脉地形地貌演化中发挥着重要作用。研究论文发表于Science Advances。研究团队在附近的高山上采集了海拔200米到1200米不同深度的土壤样品，分析了与沉积物对应的有机指标。结果发现，这些土壤的地球化学指标与土壤的海拔和深度有着很好的线性关系。基于这个关系，研究团队计算了过去1000年以来，Paringa湖泊沉积物有机质的海拔和深度。计算表明，每次地震后的有机质主要来源于约700米的高海拔地区，而地震前沉积物中的有机质主要来源于约450米的低海拔地区。研究表明极端事件，如地震和强降雨，可能在山脉的地貌演化中起着主导作用。
青藏高原江河甲烷排放机制及其全球重要性
北京师范大学环境学院夏星辉教授与合作者跨流域、跨季节探究了青藏高原江河甲烷排放机制，量化了青藏高原江河甲烷排放量并探讨其全球重要性。研究论文发表于Nature Geoscience。根据实测结果，青藏高原东部（四大流域内）3～7级河流甲烷总排放量（扩散与冒泡排放量之和）估算为0.20 TgCH4 yr-1，其中冒泡排放量贡献高达79%。此时，CH4排放量以C计约为CO2排放量（2.70 TgCO2 yr-1）的20%，以CO2当量计则是CO2排放量的2倍之高。当尺度上推包含1～7级河流时，CH4的总排放量将增至0.37～1.23Tg CH4 yr-1。结果表明由于CH4以冒泡形式剧烈排放，青藏高原的高山冻土河流是大气CH4的热点排放源。
生物多样性形成机制研究
北京林业大学张春雨教授等人为东北森林生物多样性纬向梯度格局提供了机制性的解释。研究论文发表于Global Ecology and Biogeography。研究发现β偏差随纬度梯度表现出非单调变化模式，在50°N附近出现峰值，反映出树种的组成及分布在中温带与寒温带之间的过渡与转变；之后由于环境异质性的降低，在寒温带随纬度的增加迅速下降，支持了第一个假设。β偏差的非单调纬向格局主要受东北地区年降水、降水季节性及最干旱季降水控制，因此环境过滤是β梯度的重要驱动力。环境贡献大小对区域物种库具有明显的依赖性，环境对β偏差的影响随着区域物种库的增大而增大，支持了第二个假设。
全球自然保护区抵抗外来动物入侵的机制及面临的挑战
中国科学院动物研究所李义明研究团队和伦敦大学学院Tim Blackburn教授合作，揭示全球自然保护区抵抗外来动物入侵的机制及面临的挑战。研究论文发表于Nature Communications。自然保护区被誉为全球生物多样性保育的基石。保护当地生物多样性免受外来物种的侵害是保护区的主要职责。文章研究了全球11个类群共计894种外来动物在全球19万个陆地自然保护区的入侵现状、驱动因子和潜在挑战。这些保护区分布于215个国家或地区、涵盖了全球主要的陆生生物群落。研究结果为制定全球自然保护区的生物安全对策提供了科学基础。
发现泥沙颗粒输运背后的力学机制
浙江大学海洋学院“百人计划”研究员托马斯·派兹（Thomas P?htz）发现泥沙颗粒输运背后的力学机制，并推导出了描述粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。研究论文发表于Physical Review Letters。粗颗粒泥沙的动能耗散机制主导其输运规律。大气环境条件下颗粒和床面间碰撞是主要的耗散机制；而在水环境条件下，颗粒和床面间碰撞以及颗粒之间的碰撞起着同等重要的作用。根据这一新的理论认识，文章推导了能统一描述大气环境和水环境粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。这为深入认识地球甚至火星等外星球表面丰富多样的地貌形态提供了有力的理论工具。
益生菌对水环境污染物的毒性效应的调节作用
中国科学院水生生物研究所研究员陈联国团队揭示了益生菌Lactobacillus rhamnosus调节PFBS暴露引起的脂质代谢紊乱的能力。研究论文发表于Environmental Science&Technology。文章采用斑马鱼成鱼为实验对象，揭示了益生菌对水环境污染物的毒性效应的调节作用。在肠道微生物群落和脂质代谢功能方面，性别差异决定了益生菌与污染物的相互作用模式。考虑到益生菌在水产养殖、渔业资源和人类健康领域的广泛应用，相关的结果为评估益生菌的应用价值提供了基础数据参考，尤其是在环境污染较严重的区域，益生菌的应用需要综合考虑污染物的潜在影响。
青藏高原冻土及土壤碳变化的环境风险评估结果
清华大学水利系杨大文教授课题组与合作者开展青藏高原多年冻土融化的碳排放风险研究。研究成果发表于Science Advances。结果表明，青藏高原土壤有机碳总储量约为50.43Pg，其中37.21Pg在当前气候条件下常年位于冻结的多年冻土层中。此外，该研究还评估了升温背景下青藏高原冻土有机碳释放对区域碳循环的潜在影响。随着气候变暖，至21世纪末青藏高原多年冻土层中储存的土壤有机碳约22.2%～45.4%将发生融化，这一融化量可在相当程度上抵消了生物群系净固碳量，从而极大地增加了青藏高原多年冻土区从碳汇转变为碳源的风险。其中，3m以下深层冻土中有机碳融化量占冻土碳总融化量的比例高达29.6%～46.2%。
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