医学科学

委内瑞拉马脑炎病毒结合受体的分子机制

　　中国科学院生物物理研究所章新政课题组和清华大学医学院向烨课题组合作，解析了委内瑞拉马脑炎病毒（VEEV）病毒样颗粒及其与人源受体分子LDLRAD3复合物的高分辨冷冻电镜结构，揭示了甲病毒家族核衣壳蛋白和糖蛋白相互作用的病毒颗粒组装机制，以及VEEV与受体特异性结合的分子机制。相关成果发表于Nature。VEEV是一种可以感染人类和所有马科动物的RNA包膜病毒，属于甲病毒家族，可以通过蚊子传播及可经气溶胶高效传播，引发进行性中枢神经疾病和并发症，严重可导致死亡。此病毒在南美洲有大量感染病例报道，目前尚无疫苗和有效治疗药物。鉴于其能引发中枢神经疾病的危险性，VEEV被定为生物安全3级（BSL3）病毒。

　　

引起吗啡戒断负性情绪的神经元集群和环路机制

　　复旦大学脑科学研究院/医学神经生物学国家重点实验室王菲菲/马兰科研团队，发现中央杏仁核脑区促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）神经元与腹侧被盖区（VTA）被吗啡激活的奖赏神经元间的抑制性神经环路介导吗啡戒断引起的负性情绪。相关成果发表于Molecular Psychiatry。吗啡具有良好的镇痛作用，同时也会带来强烈的欣快感（奖赏效应），但长期使用后停药会诱发戒断症状和负性情绪（负性强化效应），导致对吗啡的依赖或成瘾。研究表明，吗啡作用于脑奖赏系统而引起欣快感，而其戒断症状主要是由于奖赏系统功能下调和压力应激系统的激活介导。

　　

恶性高热病性心律失常的病理生理学新机制

　　首都医科大学基础医学院罗大力教授团队发现骨骼肌型集钙蛋白-1（Calsequestrin-1，Casq1）在心脏的表达，参与心率和肌浆网钙稳定性的调节，Casq1的表达缺失是高热和麻药诱导恶性高热性心律失常重要的病理生理学基础。相关成果发表于Circulation。恶性高热病（malignant hyperthermia，MH）是一种隐性遗传病，当患者遇到高温、吸入性麻药或肌松药以及剧烈运动后出现高热、肌僵直、肌溶解和各种心律失常，如不及时治疗死亡率达85%以上。Casq1基因缺失小鼠的心室肌细胞在麻药作用下出现异常的钙波和早/迟后去极化。吸入性麻药或高温致使心脏和骨骼肌的Casq1由多聚体形态解聚呈单体。

　　

皮肤癌流行病学研究进展

　　北京大学肿瘤医院李文庆课题组研究验证了自然发色是皮肤角质细胞癌的独立相关因素。相关成果发表于Journal of the American Academy of Dermatology。该研究基于迄今最大规模的前瞻性研究数据，系统探讨了自然发色与皮肤角质细胞癌发生风险的关系。通过整合国际著名三大队列研究共205410名研究对象，发现较浅发色者发生皮肤角质细胞癌的风险显著增加，而较深发色者的发生风险显著降低，其中黑发色与最低的皮肤角质细胞癌发生风险有关。进而发现，浅色毛发者更易发生肢端部位的角质细胞癌，特别是鳞状细胞癌。这些关联均独立于过度紫外线照射、皮肤癌家族史和Fitzpatrick皮肤分型等因素。

　　

动脉粥样硬化发生新机制

　　中山大学中山医学院梁思佳副教授、周家国教授和中山大学附属第一医院区景松教授团队合作，揭示了巨噬细胞NFATc3（活化T细胞核因子c3）通过上调miRNA-204抑制动脉粥样硬化形成的作用机理。相关成果发表于European Heart Journal。动脉粥样硬化是一种炎症反应启动的脂质沉积性疾病，是多种心脑血管疾病的共同病理基础，容易导致脑卒中、冠心病及心肌梗死等心脑血管事件。深入探讨动脉粥样硬化发病机制，寻找新防治靶点，对治疗动脉粥样硬化性心脑血管疾病具有重要的科学意义和价值。该研究发现胞浆miRNA-204-5p靶向抑制SR-A，胞核miRNA-204-3p靶向抑制CD36，两者共同抑制巨噬细胞泡沫化和动脉粥样硬化。

　　

肝恶性肿瘤影像诊断深度学习新模型

　　上海交通大学医学院附属新华医院顾劲扬教授团队、附属仁济医院刘颖斌教授团队、生命科学技术学院俞章盛教授团队和杭州市第一人民医院徐骁教授团队合作，提出了一种运用深度学习基于患者术前多期造影增强CT和临床数据对肝脏恶性肿瘤进行判别的智能诊断系统，达到与资深放射科医生相当的判别水平。相关成果发表于Journal of Hematology & Oncology。该研究构建的智能系统运用深度CNN和门控RNN，整合包含患者术前多期造影增强CT和临床特征的多模态数据，实现了对HCC、ICC和转移性肝癌的有效鉴别，具有与经验丰富的医生相当的诊断水平，并且在不同中心验证中表现出良好的泛化能力。

　　

突变介导的寨卡病毒适应性进化促进病毒感染蚊虫和哺乳动物

　　清华大学医学院程功教授团队与国内外合作者揭示了适应性进化导致寨卡病毒流行机制。相关成果发表于PNAS。近年来寨卡病毒在世界范围内的感染流行被认为是严重的公共健康威胁。研究发现，寨卡病毒衣壳蛋白（Capsid）第106个残基处的苏氨酸（T）到丙氨酸（A）突变促进了其在蚊虫、人类免疫细胞和小鼠模型中的感染。在“媒介-宿主-媒介”传播循环模型中，该突变体同样表现出了更高的传播效率及更强的感染能力。机制研究表明，这一点突变可提高寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶对衣壳蛋白的切割效率，促进感染性病毒颗粒的组装，从而导致突变后的寨卡病毒对蚊虫和哺乳动物宿主的感染能力大幅上升。

　　

有机污染物对血脑屏障的影响研究

　　中国科学院水生生物研究所环境毒理学学科组杨丽华等人研究了新污染物四溴邻苯二甲酸双酯（TBPH）对斑马鱼血脑屏障和中枢神经系统的影响。相关成果发表于Journal of Hazardous Materials。很多持久性有机污染物具有较高的脂溶性，因此推测其可以通过血脑屏障对中枢神经系统造成损伤（central nervous system，CNS），但尚未有直接证据支持。研究发现TBPH可以增加活体模型斑马鱼血脑屏障的通透性，这可能是由于TBPH可以与紧密连接蛋白发生作用，从而影响其结构完整性。TBPH早期暴露对斑马鱼幼鱼的发育、神经递质和运行行为等常规神经毒性指标没有显著影响，但可以显著抑制幼鱼的趋光性行为。

　　

　　

野外科学观测研究

我国旱区生物多样性与生态系统功能研究

　　兰州大学生命科学学院草地农业生态系统国家重点实验室邓建明教授等人与合作者研究了干旱驱动的生物多样性-土壤多功能关系的转变。相关成果发表于Nature Communications。植物和土壤微生物多样性对生态系统多功能性的影响与调控模式将随着气候与环境条件的改变而变化，这对在全球变化背景下，因地制宜地制定我国旱区的生态管理与保护政策等方面具有十分重要的科学指导意义。比如，在低干旱水平区域，植物多样性及其生产力是影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素，这意味着该区域的生态保护更应优先保护植物多样性；而在高干旱水平区域，土壤微生物多样性是影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素。

　　

全球燃烧面积下降背景下持续增加的森林野火排放

　　清华大学深圳国际研究生院环境与生态研究院郑博与国内外合作者揭示了全球野火碳排放变化驱动力。相关成果发表于Science Advances。由树主导的陆地植被区域虽然仅占全球野火燃烧面积的5%，却贡献了野火二氧化碳排放的18%，因为树在单位燃烧面积上生物量和含碳量更高。虽然增加的森林野火燃烧面积少于减少的草原野火燃烧面积，但仍基本抵消了由草原野火减少导致的二氧化碳排放量下降，使20年来全球野火二氧化碳排放量基本持平。森林生态系统与草原生态系统相比在野火后恢复更慢，森林野火如进一步导致毁林与森林退化，生态系统功能则在短期内难以恢复和重建，对陆地生产力和碳汇产生长期不利影响。

　　

人类活动在兽类多样性格局改变中的作用

　　中国科学院昆明动物研究所李学友、蒋学龙等人比较分析不同类型人类活动对多维度野生动物多样性格局的影响，特别是对人类活动敏感、行踪隐秘的大中型兽类。相关成果发表于Conservation Biology。该研究基于横断山区45个长期红外相机监测样地的数据，采用层次贝叶斯模型分析不同类型人类活动对兽类群落结构、功能及行为的影响。研究证实，相同区域内不同类型人类活动强度及其生态效应可能存在差异，人类改造指数低的区域也可能存在频繁的实时人类活动，仅靠单一类型的人类活动指数难以真实反映区域内的人为压力；因此，区域保护地管理和规划需要同时考虑不同类型的人类活动对物种多样性和行为的影响。

　　

中南半岛秋海棠新发现

　　中国科学院昆明植物研究所税玉民团队与俄罗斯、越南等多个团队联合报道中南半岛4个新种和3个越南新记录种。相关成果发表于Phytotaxa。秋海棠属为世界有花植物第5大属，是热带山地地被层种类最为丰富的类群之一，近期也是世界物种多样性增长最快的类群。目前，中国该属种类已迅速增加到200种以上，成为世界该属种类最为丰富的地区之一，为周边国家和地区该属生物多样性的研究提供强有力的支撑。近年来，联合研究团队在进一步验证所提出的世界该属分类框架基础上，为中南半岛和印度次大陆生物多样性的研究和保护提供了原创性的新发现。中国的生物多样性为周边国家生物多样性研究提供了支撑。

　　

改进的积雪反照率参数化方案在青藏高原降雪模拟中的应用研究

　　中国科学院青藏高原研究所马耀明团队利用天气与气候模式（WRF）耦合Noah陆面过程模式，对近两年在青藏高原出现的中到大雪、大到暴雪及8次特大暴雪过程进行高分辨率（5km嵌套1km）的数值模拟试验，对每一次降雪过程进行积雪反照率参数化方案的敏感性试验，并通过青藏高原野外台站地气相互作用观测资料评估改进的积雪反照率参数化方案的模拟性能。相关成果发表于Hydrology and Earth System Sciences。研究结果表明，基于MODIS遥感反照率产品和雪深资料改进的积雪反照率参数化方案，在提高WRF耦合Noah模拟青藏高原降雪和融雪能力方面具有普适性，在模拟青藏高原强降雪过程中具有新的应用前景。

　　

基于机器学习预测中国森林生态系统水源涵养情况

　　中国科学院地理科学与资源研究所史文娇、陶福禄等人基于搜集的1045个关于全国森林水源涵养的相关参数及其影响因素的站点数据，分析了不同植被类型在全国尺度和流域尺度森林及各蓄水层水源涵养量的地域分异规律。相关成果发表于Ecological Indicators。基于观测数据利用随机森林模型在预测中国森林水源涵养量空间分布上有较好的效果。长江流域、松花江流域、西南诸河流域和珠江流域的森林水源涵养量约占全国78.33%（其中长江流域占41.19%）。除灌丛外，亚热带针叶林、温带落叶阔叶林、亚热带和热带山地针叶林、亚热带常绿阔叶林、寒温带和温带山地针叶林的森林水源涵养量占全国约50.61%。 

　　

没有可靠的证据表明二氧化碳施肥效应在过去30年间显著降低

　　北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院朱再春等人与国内外合作者对全球范围内相对一致的二氧化碳施肥效应开展了针对性研究。相关成果发表于Science。持续上升的大气二氧化碳浓度对植被光合作用具有促进作用（二氧化碳施肥效应），是近几十年陆地生态系统碳吸收持续增加的重要驱动机制。厘清全球植被二氧化碳施肥效应的时空变化及驱动机制对于理解和预测陆地生态系统碳吸收潜力十分重要，这也一直是困扰学术界的难题。该研究指出，除了要充分考虑遥感时间序列数据的不确定性和统计分析模型的内在缺陷外，还有必要结合站点观测资料和生态系统模型模拟等方法，更加审慎地探讨二氧化碳施肥效应的时空变化问题。

　　

地震红外遥感与震热异常前兆研究进展

　　中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室研究员孟庆岩团队开展了震前热异常空间异质提取模型在中国大陆的应用研究。相关成果发表于Remote Sensing of Environment。研究证明，地震热异常与4级以上地震存在显著的时空相关性。研究新提出的“加热核过滤器”（heating core）可有效剔除非震热异常影响，提高地震热异常信噪比。在基于历史地震数据的模拟预测实验中，模型取得了较好的预测结果，具有良好的业务化前景。该研究提出的基于历史地震频率和热异常前兆的混合地震概率预测模型，促进了前兆二元预测向概率预测的有效转化。