2018年度中国科学十大进展正式发布DNA纳米机器人上榜

2月27日，科技部基础研究管理中心召开2018年度中国科学十大进展专家解读会，发布2018年度中国科学十大进展。其中，这十项重大进展包括：基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴创建出首例人造单染色体真核细胞揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人测得迄今最高精度的引力常数G值首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折揭示水合离子的原子结构和幻数效应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调控植物生长代谢平衡实现可持续农业发展将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年本次评选活动分为推荐、初选和终选三个环节。先由《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》等五家杂志的编辑部推荐自2017年12月1日至2018年11月30日以来的353项科学研究进展，初步确定评选范围。2018年12月，科技部基础研究管理中心组织召开中国科学十大进展初选会议，将这些研究按照数理和天文科学、化学和材料科学、地球和环境科学、生命和医学科学分成4组，邀请专家评选出其中的30项研究成果进入终选。最后，邀请包括中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和咨询组专家等在内的2600多位专家进行网上投票，票数排在前10的科学成果最终入选。据了解，中国科学十大进展评选迄今为止已经成功举办了14届。以下，是本次获选研究成果的具体简介：1.基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越创新中心孙强和刘真研究团队经过五年攻关最终成功得到了两只健康存活的体细胞克隆猴。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

中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所覃重军和薛小莉研究组、赵国屏研究组、生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究组、武汉菲沙基因信息有限公司等团队合作，以天然含有16条染色体的真核生物酿酒酵母为研究材料，采用合成生物学工程化方法和高效使能技术，在国际上首次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。3.揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制2018年，浙江大学医学院胡海岚研究组在抑郁症的神经环路研究中，发现大脑中反奖赏中心外侧缰核中的神经元活动是抑郁情绪的来源。他们对抑郁症的机制做出了系统性的阐释，颠覆了以往抑郁症核心机制上流行的单胺假说，并为研发氯胺酮的替代品、避免其成瘾等副作用提供了新的科学依据。同时，该研究所鉴定出的NMDAR、Kir4.1钾通道、TVSCC钙通道等可作为快速抗抑郁的分子靶点，为研发更多、更好的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。4.研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮研究组与美国亚利桑那州立大学颜灏研究组等合作，在活体内可定点输运药物的纳米机器人研究方面取得突破，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。DNA纳米机器人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。5.测得迄今最高精度的引力常数G值华中科技大学物理学院引力中心罗俊、杨山清和邵成刚研究组自2009年开始同时采用两种相互独立的方法扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量G值。历经多年的艰苦努力，2018年两种方法均获得了迄今为止国际最高的测量精度，更为关键的是两个结果在3倍标准差范围内吻合。这项工作是迄今为止用两种独立的方法测定引力常数的不确定度最小的结果，为揭示造成万有引力常数测量差异的原因提供了非常好的机遇，同时也为进一步测量获得引力常数的真值提供了机遇。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AMS02、FermiLAT）有显著提高，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25GeV4.6TeV能量区间的电子宇宙线能谱进行了精确的直接测量。瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评奖委员会秘书LarsBergstrom教授肯定了这是首次直接测量到这一拐折。7.揭示水合离子的原子结构和幻数效应北京大学物理学院量子材料科学中心江颖、王恩哥和徐莉梅研究组与化学与分子工程学院高毅勤研究组等合作，开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录，实现了氢原子的直接成像和定位，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像，并发现特定数目的水分子可以将水合离子的迁移率提高几个量级。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。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中国科学院生物物理研究所李栋研究组与美国霍华德休斯医学研究所JenniferLippincottSchwartz和EricBetzig等合作，发展了掠入射结构光照明显微镜（GISIM）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。研究人员利用多色GISIM技术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，深化了对这些结构复杂行为的理解。中国科学院外籍院士、美国杜克大学XiaoFanWang教授评论认为，这项工作发展了一项可视化活细胞内的细胞器与细胞骨架动态相互作用和运动的新技术，将会把细胞生物学带入一个新时代。9.调控植物生长代谢平衡实现可持续农业发展中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组与合作者的研究显示，水稻生长调节因子GRF4和生长抑制因子DELLA相互之间的反向平衡调节赋予了植物生长与碳氮代谢之间的稳态共调节。通过将GRF4DELLA平衡向GRF4丰度的增加倾斜，可以在维持半矮化优良性状的同时提高绿色革命品种的氮肥利用效率并增加谷物产量。Nature期刊发表评论文章认为，该育种策略宣告了一场新的绿色革命即将到来。10.将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年由中国科学院广州地球化学研究所朱照宇、古脊椎动物与古人类研究所黄慰文和英国埃克塞特大学RobinDennell领导的团队历经13年研究，在陕西省蓝田县发现了一处新的旧石器地点上陈遗址。上陈遗址212万年前最古老石器的发现将蓝田古人类活动年代推前了约100万年，使上陈成为非洲以外最老的古人类遗迹地点之一。这将促使科学家重新审视早期人类起源、迁徙、扩散和路径等重大问题。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。

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