Science評選2018年度十大科學突破,及三大惡劣事件

每年年末，Science都會邀請讀者投票評選出年度最有影響力的科學進展。今年最後一期，也就是12月20日上線的Science公布了2018年度十大科學突破。一系列技術整合使人類能夠以單個細胞為單位細緻追蹤組織和器官發育的全過程，成為讀者和Science的記者、編輯們公認的Top 1. 同時，Science還評選了本年度影響最惡劣的三大科學事件，賀建奎基因編輯嬰兒事件赫然在列。

編譯 關越、韓少春、狄德羅、寧

校對 寧、狄德羅、小飛飛、小閘蟹

責編 狄德羅

年度最佳科學突破

在單細胞水平追蹤發育

by Elizabeth Pennisi

圖示為斑馬魚胚胎的細胞發育譜系。不同顏色代表不同發育時間的細胞（每個單獨的點是一個單細胞測序結果）。灰色是最早出現的細胞，到了6小時後（金色標記）已經形成了三個主要分支。

IMAGE: JEFFREY FARRELL AND YIQUN WANG/SCHIER LAB/HARVARD UNIVERSITY

單個細胞是怎樣發育成具有多個器官和數十億細胞的成年動物的？至少從希波克拉底時代開始，生物學家們就為這個謎題而震懾。這位古希臘醫生認為，母親呼吸的水汽能夠給生長中的嬰兒塑形，但現在我們知道，是DNA最終協調了細胞增殖和分化的過程。正如樂譜寫明了弦樂器、銅管樂器、打擊樂器和木管樂器何時加入交響樂的演奏，今天，通過整合多項技術，我們可以揭示出單個細胞中的基因何時啟動，指導細胞發揮其獨特的作用。如此，我們便有能力極為細緻地、一個細胞、一個細胞地去追蹤組織和器官的發育。這一系列技術展現出極大的科研潛力，當之無愧成為2018年度最佳科學突破。

從生物體中分離出數千個完整細胞，對每個細胞中表達的遺傳物質進行測序，並通過計算機或通過標記細胞來重建它們在空間和時間上的關係——這些技術推動了科學進展。德國Max Delbrück分子醫學中心的系統生物學家Nikolaus Rajewsky稱，這些技術三重奏 「將改變未來十年的研究」。僅在今年，就有許多論文詳述了扁蟲，魚類、青蛙和其他生物如何長出器官和附屬器官。世界各地的團隊正在應用這些技術，研究人體細胞如何在一生中成熟，組織如何再生，以及細胞疾病中會發生怎樣的變化。

分離數千個細胞，並對每個細胞進行測序，可以讓研究人員概覽不同時間點每個細胞產生了哪些RNA。而RNA序列對產生它們的基因是特異的，這樣研究人員就可以判斷出哪些基因是活躍的——正是這些活躍的基因定義了細胞的功能。

以上描述的就是被稱為單細胞RNA-seq的技術，已經發展了好幾年。不過，去年出現了一個轉折點：有兩個小組表明這項技術的應用規模已經大到足以追蹤早期發育。一組使用單細胞RNA-seq技術檢測了在同一時間點提取的果蠅胚胎的8000個細胞中的基因活性；另一個團隊分析了一個來自線蟲C.elegans的幼蟲期的50,000個細胞的基因活性。這些數據表明，正是被稱為轉錄因子的蛋白質指導了細胞分化成特殊類型。

今年，這些團隊和其他研究人員對脊椎動物胚胎進行了更為廣泛的分析。他們使用各種複雜的計算方法，將不同時間點的單細胞RNA-seq結果聯繫起來，揭示了更複雜的生物體中定義細胞類型的基因組的開啟和關閉。一項研究揭示了斑馬魚受精卵如何產生25種細胞類型；另一項監測了青蛙在器官形成早期階段的發育，並確定一些細胞的分化開始得比先前認為的更早。 「這些技術回答了有關胚胎學的基本問題」，哈佛大學幹細胞生物學家Leonard Zon說。

研究動物四肢再生或全身再生的人們也開始利用單細胞RNA-seq技術。有兩個小組研究了水生扁蟲中的基因表達模式，這種水生扁蟲被切成碎片之後，仍有極強的再生能力。他們發現了新的細胞類型和發育軌跡，出現於每片碎片重新生長為個體的時候。還有一個小組追蹤了一種蠑螈在失去前肢以後，基因的打開和關閉。他們發現，一些成熟的肢體組織恢復到胚胎未分化狀態，然後進行細胞和分子重編程，以構建新的肢芽。

因為單細胞測序必須將細胞從生物體中分離出來，所以這項技術本身不能顯示出這些細胞如何與其臨近細胞相互作用，也不能鑑定出細胞的後代。但是通過將標記物設計到早期胚胎細胞中，研究人員現在可以追蹤細胞及其在生物體中的後代。至少有一個團隊將攜帶不同顏色螢光標籤基因的遺傳元件整合進早期發育的胚胎，這些標籤隨機插入細胞中，為每個細胞譜系標記不同的顏色。其他團隊利用名為CRISPR的基因編輯技術來標記具有獨特條形碼標識符的單個細胞的基因組，這些條形碼可以傳遞給所有後代。這些基因編輯器可以在後代細胞中引入新的突變，同時保留原始突變，使科學家能夠追蹤譜系怎樣形成新的細胞類型。

將這些技術與單細胞RNA-seq相結合，研究人員可以監測單個細胞的行為，並了解它們如何構建到生物體結構中。一個團隊確定了斑馬魚大腦中超過100種細胞類型的關係：研究人員使用CRISPR標記早期胚胎細胞，然後在不同時間點對60,000個細胞進行分離和測序，以跟蹤胚胎發育過程中的基因活動。

其他團隊正在應用類似的技術來追蹤發育中的器官、四肢或其他組織，看看發育過程中發生了什麼，以及如何出錯，導致畸形或疾病。「它就像一個飛行記錄儀，你在觀察怎樣出錯的，而不只是看最後的照片。」加利福尼亞大學舊金山分校的幹細胞生物學家Jonathan Weissman說，「我們可以探求那些以前幾乎不可能解決的問題。」

雖然這些技術不能直接用於發育中的人類胚胎，但研究人員正在將這些方法應用於人體組織和類器官，一個細胞一個細胞地研究基因活性並表徵細胞類型。一個名為「人類細胞圖譜」的國際聯盟正在努力確定人類細胞的每種類型，每種類型在體內的定位，以及細胞如何協作形成組織和器官。已經有一個項目確定了大多數腎細胞類型，包括那些易發生癌變的細胞類型。另一項研究揭示了懷孕過程中母體和胚胎細胞之間的相互作用。歐洲有53家機構和60家公司合作，稱為「LifeTime聯盟」，正在提議利用單細胞RNA-seq以及其他技術，在單細胞水平了解正常組織怎樣向腫瘤、糖尿病和其他疾病發展。

對發育和疾病的高解析度解析將會越來越引人注目。已在網上發布的論文將研究擴展到更為複雜的生物體的發育過程。研究人員希望將單細胞RNA-seq與新的顯微成像技術相結合，以確定每個細胞中獨特的分子活動發生在哪裡，以及相鄰細胞如何影響該活動。

單細胞革命才剛剛開始。

拓展閱讀

參考文獻

1. E. Pennisi, Chronicling embryos, cell by cell, gene by gene,Science, Vol. 360, p. 367, 27 April 2018

2. R. M. Harland, A new view of embryo development and regeneration,Science, Vol. 360, p. 967, 1 June 2018

3. B. Pijuan-Sala et al., Single-cell transcriptional profiling: a window into embryonic cell-type specification,Nature Reviews Molecular Cell Biology, Vol. 19, p. 399, 17 April 2018

4. B. Raj et al., Simultaneous single-cell profiling of lineages and cell types in the vertebrate brain,Nature Biotechnology, Vol. 36, p. 442, 28 March 2018

5. B. Spanjaard et al., Simultaneous lineage tracing and cell-type identification using CRISPR-Cas9-induced genetic scars,Nature Biotechnology, Vol. 36, p. 469, 9 April 2018

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穿越星際的信使

byDaniel Clery

埋藏在南極冰下的探測器，記錄由中微子觸發的罕見閃光。 （JAMIE YANG和SAVANNAH GUTHRIE.ICECUBE / NSF）

在光學望遠鏡、射電望遠鏡可捕捉的光子信使所能傳達的宇宙信息之外，「多信使天體物理學」（Multimessenger astrophysics）還通過宇宙射線中的高能粒子，以及「時空的漣漪」引力波來觀測宇宙。引力波於2015年被正式探測到，2016年被Science提名為年度重大突破。

2018年，從遙遠星系而來的深宇宙信使們迎來了新成員的加入。中微子——一種電中性的、微小的、幾乎沒有質量的、出奇地難以探測的基本粒子——成為了「多信使」中的新晉成員。

每秒鐘都有以數千億的中微子衝向地球，然而，哪怕只是捕捉一個中微子也是困難的。「中微子」這個名字的含義是「中性微子」、「微小的中子」，中性與微小兩個屬性，使得它與其他物質之間的相互作用耦合極其微弱，從而探測也就極其困難。

然而人類並沒有放棄。為了捕捉這些從銀河系之外而來的星火閃爍（will-o'-the-wisps）中的零星一點，深埋在南極數以立方公裡計的冰塊之下的，像彩燈一樣懸掛成串的大量探測器一直密切注視著由中微子觸發的稀有的閃光（flash）。

這些被稱作「冰塊」（IceCube）的探測器曾經記錄到過中微子觸發的閃光，記錄中大多數的中微子來自太陽，也有少數來自銀河系之外，但是沒有一個能被確切歸因到某個宇宙發射源。

直到2017年9月22日，探測器記錄到了一例閃光，可以很好地擬合出中微子的來源方向。這一方向信息發布幾天之後，在天文望遠鏡界激起了一陣觀測競賽。2018年7月，美國航空航天局（NASA）「費米」伽馬射線太空望遠鏡在「中微子信使」所給出的方向發現了一個具有強伽馬射線信號的耀變體（blazar）。耀變體是一種中心具有超大質量黑洞（supermassive black hole）的星系。引力使得其中的氣態物質被加熱，高溫下向外釋放光子流（其中包括伽馬射線）和物質噴流（其中包括中微子），明亮的發光體形成大渦旋（maelstrom）狀。高能量釋放和高變化性是其特徵。

探測到的伽馬射線的來源方向與探測到的中微子的來源方向一致，研究者們由此頗為肯定地判斷，給出了這一方向的那個「中微子信使」，可以被確切地歸因於這個耀變體。這是中微子望遠鏡（neutrinotelescope）第一次確認探測到了銀河系之外來源的中微子。

除了尋找宇宙中的高能光子源，「中微子信使」還可以用來尋找其他高能粒子源。例如每天都在轟擊地球表面，源頭卻仍然成迷的宇宙質子源。因為耀變體的物質噴流中可能也包括超高能（ultra–high-energy）質子流，如果「中微子信使」能給出耀變體的方向信息，那麼這類天體的質子流來源就迎刃而解了。

「冰塊」團隊在等待更多的「中微子信使」跨越星系，匆匆而過。但這可能需要部署規模更大探測器，包括10倍體積的大冰塊。

參考文獻

1.Ice Cube Collaboration, Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A,Science, Vol. 361, p. 147, 13 July 2018

2. Ice Cube Collaboration, Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert,Science, Vol. 361, p. 147, 13 July 2018

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簡單快捷獲取分子結構

byRobert F. Service

通過微米級大小的晶體（黑色）即可鑑定其結構（電子顯微鏡觀察載玻片上的晶體）。(GONEN LAB)

2018年10月，兩個研究團隊同時發表論文揭示一種新的結構解析方法，該方法僅用幾分鐘時間即可解析有機小分子化合物的結構，而非如傳統方法那般耗費數日、數周甚至數月的時間。

幾十年來，分子結構的解析通常首選X射線晶體衍射技術，用於X射線衍射的晶體通常是由無數分子規則排列而形成的單晶。當一束X射線入射到晶體上時，研究人員通過追蹤由晶體中每個原子散射的X射線相互幹涉而形成的衍射圖樣，分析原子在晶體中的內部分布規律。解析生物分子的結構對理解其功能及其與藥物的相互作用有至關重要的作用，然而使用這一技術的前提是先獲得沙粒般大小的晶體，這成了某些物質研究的關鍵技術瓶頸。

近年來，研究人員通過用電子束代替X射線來改進衍射技術。電子束瞄準目標生物分子的片狀2D晶體，通常是蛋白質。但在某些情況下，這些薄片彼此堆疊在一起，產生的3D晶體不適用於普通的電子衍射，而對於X射線衍射來說又太小。

這兩個研究小組（一個來自美國，另一個來自德國和瑞士）發現他們可以利用這種偶然產生的晶體。他們向在旋轉臺上的微小3D晶體發射電子束，並跟蹤每次輕微轉彎時衍射圖案的變化情況，幾分鐘內就能產生分子結構 ，而所需的晶體僅為X射線衍射研究所需尺寸的十億分之一。

這項新技術非常適合用於繪製激素和潛在藥物等小分子結構，在新藥的合成和發現、分子探針設計以及研究和追蹤疾病等領域都可能產生深遠的影響。

參考文獻

1. R. F. Service, Molecular CT scan could speed drug discovery,Science, Vol. 362, p. 389, 26 October 2018

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冰河時代的衝擊

byEric Hand

小行星碎片落向格陵蘭島（計算機模擬視圖）。 （NASA SCIENTIFIC VISUALIZATION STUDIO）

格陵蘭島，西北，小行星撞擊如同核彈頭齊發從天而降。在猛烈的轟擊之下，曾經抵抗住風吹日曬的巖石，瞬間被蒸發成氣體，從地表消失。衝擊波強襲，直指北極圈。

塵埃落定之後，一塊巨大的傷疤——直徑達31公裡的隕擊坑留在此地，足夠裝下整個華盛頓特區。它如此巨大，以至於有了自己的印第安語名字：海華沙（Hiawatha），一位印第安長詩中的英雄。

科學家們用雷達探測到了冰蓋之下的驚人發現。在2018年11月報導之前，海華沙隕擊坑一直深埋在厚達數公裡的冰蓋之下，無人發覺。

如今我們已經知道，海華沙隕擊坑是地球上最大的25個隕擊坑之一。雖然沒有造成墨西哥希克蘇魯伯撞擊事件（Chicxulub impact，發生於6600萬年前，隕擊坑直徑達200公裡）導致恐龍滅絕那樣大的災難，海華沙撞擊仍然對全球氣候造成了極大的影響——撞擊產生的冰川融水（meltwater）注入北大西洋，可能干擾了給西北歐帶來溫暖的洋流，造成氣溫驟降。

雷達圖像顯示，在近10萬年內產生的隕擊坑中，海華沙隕擊坑出人意料的「年輕」——其冰蓋對雷達回波的擾動顯示，撞擊發生的時間最近可近至1.3萬年前，正好與新仙女木期（Younger Dryas）相交。新仙女木期是距今1.28至1.15萬年的一段持續1300年左右的冰期，在此之前地球一直處在溫度逐漸升高的間冰期中，突然全球氣溫驟降，北極冰川南侵。海華沙撞擊事件可能與此現象相關。

這或許會對有爭議性的「新仙女木期衝擊理論」（Younger Dryas impact theory）提供有力支持。因為此理論試圖用地外撞擊解釋新仙女木期的氣溫驟降，卻一直不能提供撞擊發生過的證據——規模足夠大的隕擊坑。

不過，確定這次撞擊時間的工作還遠未結束。格陵蘭島上別處的冰巖芯（icecores）記錄了過去10萬年內的地質現象，卻尚未發現有冰川衝擊錐（impactdebris）的痕跡。或許，檢測放射性時鐘元素會給出一個有力的答案——這些放射性時鐘元素可從冰川下掃出來的微礦物質晶體中得到，用以判斷冰川衝擊發生的時間。

如果這些工作顯示海華沙撞擊事件確實發生在1.3萬年前，冰河世紀那些穿越新大陸，在整個北美追逐長毛象的人類，或許親眼目睹了比太陽還要亮4倍的灼熱白色天體從天而降。在萬分驚恐中，不知他們是會注目這一奇觀，還是四處躲藏。

參考文獻

1. K. Kjaer et al., A large impact crater beneath Hiawatha Glacier in northwest Greenland,Science Advances, Vol. 4, 14 November 2018

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Me Too發聲，功不唐捐

byMeredith Wadman

(DARIA KIRPACH/@SALZMANART)

多年來，科學界的性騷擾問題不是被低估就是被無視。但是到2018年，情況發生了明顯變化。2018年6月，美國國家科學、工程和醫學學院（NASEM）發布了一篇裡程碑式的報告，可以被視為一道分水嶺。

報告稱，兩個大型大學系統的新近數據顯示，超過50%的女性教職工和20%到50%的女學生受到過性騷擾。其中最普遍的形式是語言上的敵意，如壓制和不鼓勵。近幾年，有科研機構對這種現象採取了行動。

一些機構在媒體曝光或內部投訴的驅使之下，展開了對不當行為的調查，被確認有過不當行為的一些傑出科學家被開除或驅逐出機構。另一些機構則主動設立了相關新規定。

2018年9月，美國國家科學基金會（NSF）負責人France Co?rdova表示，下一步，大學必須向NSF匯報正在進行的騷擾調查或已經確認有罪的騷擾行為，否則「後果會很嚴重」。對於騷擾受害者在學術圈得不到保護的問題，FranceCo?rdova說：「是該結束這種無視了。」

在同月，美國科學發展協會（AAAS），也就是Science的出版者，發布了一項新政策：協會的成員如果被證實為是騷擾加害者，其在協會的整個一生的個人榮譽稱號將被剝奪。而在同年5月，NASEM就已經承諾要制定方案，將已經證實的騷擾加害者從他們的名人堂中移除。

這些進展仍然趕不上批評的速度。美國田納西州納什維爾市範德堡大學（Vanderbilt University）的神經科學家BethAnn McLaughlin表示，據她所知，美國國立衛生研究院（NIH）並沒有像NSF樣制定騷擾調查進展和已確認騷擾者的匯報條款，甚至連紀律規定都沒有。

BethAnn McLaughlin在今年創立過一個名為「metooSTEM」的倡導團體，她以46秒的沉默作為講座的開場。她解釋道：「46秒代表了NIH只向研究者們給錢卻不過問他們是否違反Title IX（教育法修正案第九條）的46年。沉默，是向數以百計的被排擠出我們領域的女性致敬。」

（譯者註：教育法修正案第九條是於1972年6月23日實施的美國法律，明確規定對學生的性騷擾是違法行為。如果某個教育機構被發現違反了教育修正案第9條，那麼它的聯邦經費就會被取消。）

參考文獻

1. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine,Sexual Harassment of Women, 2018

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古人類的「混血兒」

byGretchen Vogel

在俄羅斯西伯利亞丹尼索瓦（Denisova）山谷的一個洞穴裡發現的骨頭碎片。 (THOMAS HIGHAM, UNIVERSITY OF OXFORD)

一個生活在5萬多年前的女性的骨頭碎片揭示了兩個已滅絕的古代人群之間的驚人聯繫。 這片骨頭於2012年被發現於西伯利亞的一個洞穴中，其中提取的古DNA顯示，這是一名女性的骨頭，該女子的母親是一名尼安德特人，父親則是一名神秘的古代丹尼索瓦人（Denisovan）。2011年，人們在同一個洞穴中發現了他的遺體。

研究人員知道，冰河時代的歐洲和亞洲，丹尼索瓦人、尼安德特人和現代人類會雜交（最起碼是偶然的）。今天的亞洲人和歐洲人都存有這兩種古老人類的基因。在西伯利亞洞穴中發現的其他化石表明，所有三個群體的成員都曾在不同的時間生活在那裡。但這項新發現是丹尼索瓦人和尼安德特人之間親密交往的見證。

德國馬普進化人類學研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）的研究人員對這片骨頭的DNA進行測序，發現它來自一名女性，其基因組中丹尼索瓦人和尼安德特人的信息各佔一半。如果她的父母本身就是混血，也可能會有同樣的測序結果。但她的染色體對含有近一半的雜合等位基因，這表明母系染色體和父系染色體來自不同人種。因為線粒體DNA幾乎完全是從母親那裡繼承而來，而她的線粒體完全是尼安德特人的信息。因此研究人員得出結論，她是丹尼索瓦男性和尼安德特人女性的第一代混血兒。仔細分析基因組信息，她的父親也有一些尼安德特人的血統。

另一個最重要的發現就是這名女子的尼安德特人基因更接近克羅埃西亞發現的尼安德特人，而不是丹尼索瓦洞穴早期的尼安德特人。作者解釋說，這表明了不同群體的尼安德特人多次在西歐和西伯利亞之間來回遷徙。在遷徙的路上，他們自由地將基因傳播給種群之外的人。為什麼丹尼索瓦人和尼安德特人在遺傳上保持不同？可能是因為地理隔離發揮了作用，但研究人員需要更多來自不同地點的古老DNA來了解這些史前聯姻的真正影響。

參考文獻

1.V. Slon et al., The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father, Nature, Vol. 561, p. 113, 22 August 2018

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法醫系譜學瓜熟蒂落

byJocelyn Kaiser

金州殺手Joseph James DeAngelo

2018年4月，美國警方宣布逮捕了一名兇殘的犯罪嫌疑人，此人涉嫌上世紀七八十年代在美國加州犯下一系列強姦和謀殺罪行。令人震驚的是，調查人員指出，他就是美國著名連環強姦殺人兇手——「金州狂魔（Golden State Killer）」。警方通過將當年在犯罪現場收集到的DNA與公共家族DNA資料庫進行比對來鎖定其親屬，進而找出了犯罪嫌疑人。隨後，警方如法炮製，破獲了約20起懸案。這一發現開闢了一個新的學科領域——法醫系譜學。

Ancestry和23andMe等私人基因資料庫包含數百萬個家族式DNA數據，但警方需要為此向法院申請搜查令。因此在本案中，警方轉而使用一個名叫GEDMatch的資料庫。該資料庫由德克薩斯和佛羅裡達州的兩個業餘遺傳學學者運營，僅有約100萬個樣本，規模較小但是對公眾開放，任何人都可以上傳自己的基因序列。警方和一位遺傳系譜學家合作，使用公開可查的有關記錄構造了一個家族遺傳樹，並據此鎖定了73歲的Joseph James DeAngelo：他的年齡和居住地與當年的案發現場均較為符合。當比對結果證實犯罪現場的DNA與其車門把手和脫落的組織中的DNA相匹配時，警方正式確認了DeAngelo就是當年的「金州殺手」。

今年秋，一份遺傳學報告聲稱，約100萬個樣本顯示，大概60%的歐洲裔美國人可以在資料庫中找到其三代以內的近親屬。倘若資料庫中有300萬個樣本，就可以據此鎖定超過90%的白人，即使他們從未做過基因檢測。一部分倫理學家和遺傳學家對此結果表示震驚，他們認為這可能涉嫌侵犯個人隱私，也有可能導致誤抓嫌犯。

參考文獻

1. J. Kaiser, We will find you: DNA search used to nab Golden State Killer can home in on about 60% of white Americans, Science, 11 October 2018

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基因沉默藥物獲批上市

byKelly Servick

短RNA分子附著於信使RNA（藍色），幹擾蛋白質翻譯。(VAL ALTOUNIAN/SCIENCE)

一項基於RNA幹擾（RNAi）基因沉默機制的藥物今年獲得了藥品監管部門的批准。這項期待已久的舉措可能成為靶向致病基因的新一類藥物的先驅。

二十年前，兩位美國遺傳學家發現，某種短片段的RNA分子可以通過附著到信使RNA上，阻斷其將遺傳信息傳遞到蛋白質合成機器核糖體上，從而幹擾基因的翻譯，蛋白的合成。這一發現為他們贏得了諾貝爾獎，但將其轉化為藥物的嘗試卻屢遭挫折。科學家一直在努力嘗試來使脆弱的RNA分子保持完整，並將它們傳遞到正確的組織。到2008年，美國麻薩諸塞州坎布裡奇的Alnylam製藥公司的研究人員找到了一個解決方案：一種脂質納米顆粒，它可以保護幹擾RNA並將其運送到肝臟。他們希望，在肝臟裡，幹擾RNA可以阻止錯誤摺疊的蛋白質的合成，來治療一種叫做遺傳性轉甲狀腺素蛋白澱粉樣變性（hereditary transthyretin amyloidosis）的罕見疾病，病人的錯誤摺疊的蛋白質會累積並引起心臟和神經的損傷。

「我們以充足的速度和熱情出發，」Alnylam的研發總裁Akshay Vaishnaw說。但是新的納米顆粒沒有向肝細胞釋放足夠多的RNA，無法在所有患者中有效地沉默問題基因。一種更有效的配方在人體試驗中試驗成功，即靜脈注射藥物Onpattro，今年獲得了美國和歐盟藥品監管機構的批准，並以每年45萬美元的定價進入市場。

波士頓貝斯以色列女執事醫療中心（Beth Israel Deaconess Medical Center）的一位發育生物學家Frank Slack研究的是另一種類型的小RNA分子，他表示，本次藥物批准以及2016年另一類基於RNA的藥物批准讓這個領域更加活躍了。許多RNAi研究人員現在正將注意力轉向一種更新的傳遞方法：將化學穩定的RNA連接到定向運往肝臟的糖分子上。 Alnylam已經開發出一種類似方法，可以靶向到肝臟以外的組織，例如眼睛和中樞神經系統。 Slack說，讓RNA在包括心臟在內的某些組織中積聚將是一項挑戰，但Alnylam的成功「已經打開了閘門（RNA會像水流一樣慢慢集聚過去）」。

參考文獻

1. H. Ledford, Gene-silencing technology gets first drug approval after 20-year wait , Nature, Vol. 560, p. 291, 10 August 2018

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從分子窗口窺探原始世界

byGretchen Vogel

狄更遜水母(dickinsonia) 的化石含有膽固醇樣分子的痕跡，這是動物生命的標誌。 （D. GRAZHDANKIN）

2018年，科學家們發現了生活在五億年前的生物的分子痕跡，這讓人類更清晰地描繪地球上第一批動物生活的神秘世界，並將這種分子古生物學回推了幾億年。他們在一些神秘的埃迪卡拉生物（Ediacarans）化石中發現了脂肪分子的特徵，還找到了海綿在形成化石很久之前留下的分子證據。

70多年來，科學家們對埃迪卡拉化石令人眼花繚亂的形狀感到困惑：有的像葉子，還有的看起來不像地球上存在過的任何一種生物。是古代海洋居民的植物、動物嗎？還是一些已經滅絕的獨立的生命形式？

澳大利亞國立大學的研究人員想知道他們是否可以從一些特殊的化石中提取化學線索。這些化石儘管已有5.5億年的歷史，仍然保留了一種看起來像有機材料的薄膜。它們來自俄羅斯西北部白海岸邊的懸崖，那裡的巖石免受了可以消除這種分子痕跡的熱量和壓力。

研究人員首先在一組名為Beltanelliformis的小型圓形埃迪卡拉化石上測試了這一想法。他們從巖石中取出薄膜，溶解它，並使用氣相色譜和質譜法尋找保存下來的有機分子。1月份，他們發現了高水平的藿烷，表明這些化石是藍綠藻（cyanobacteria）的群落。有了這次成功，研究人員開始嘗試一種名為狄更遜水母（dickinsonia，最著名的埃迪卡拉物種之一）的生物化石，橢圓形，約半米長，類似於絎縫浴墊。 9月，研究小組報告稱，狄更遜水母化石中含有膽固醇樣分子，這是動物生命的標誌。這與其他證據相吻合，都表明起碼有一些埃迪卡拉生物是地球上最早的動物之一。

10月，另一個研究小組發現了海綿的分子痕跡，這些分子的年齡在6.6億到6.35億年之間。這一發現表明，海綿作為一種動物生命形式，其演化可能比最古老的海綿化石還要早1億年。

參考文獻

1. I. Bobrovskiy et al., Molecular fossils from organically preserved Ediacara biota reveal cyanobacterial origin for Beltanelliformis,Nature Ecology & Evolution, Vol. 2, p. 437, 22 January 2018

2. I. Bobrovskiy et al., Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals,Science, Vol. 361, p. 1246, 21 September 2018

3. J. A. Zumberge et al., Demosponge steroid biomarker 26-methylstigmastane provides evidence for Neoproterozoic animals,Nature Ecology & Evolution, Vol. 2, p. 1709, 15 October 2018

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相分離，細胞調控組分的秘訣

byKen Garber

由蛋白質和RNA形成的液滴正在成為一種新的細胞組織形式。 （E.M. LANGDON ET AL.,SCIENCE2018）

細胞內的各組分是如何保證在正確的位置和時間聚集以執行關鍵功能的呢？隨著相分離研究的興起，生物學家們逐漸意識到，這一問題的答案是細胞中隨處可見的液滴。

許多蛋白質和其他分子聚集在細胞質中，他們經常與細胞核周圍的濃稠液體互相推擠並反應以執行細胞的生命活動，從分解營養物質到釋放能量再到回收廢物等。從2009年開始，研究人員發現很多蛋白質可分離或凝集成離散的液滴，以濃縮其內含物，特別是當細胞對壓力作出反應時。這種「液-液相分離」類似於油醋沙拉醬中油和醋的「分層」，是當今細胞生物學領域中最熱門的話題之一，越來越多的證據表明它可調控細胞中關鍵的生化反應，並且它似乎是細胞的基本組織形式。

2017年兩篇Nature論文表明細胞核中的液體蛋白質微滴有助於基因組的凝集，以沉默內部基因。今年，Science上的三篇論文指出了相分離的更重要的作用。在驅動遺傳密碼由DNA轉移至RNA時，即蛋白合成的第一步，這些液體蛋白可凝集成微滴並附著在DNA上調控轉錄的發生。儘管有些細節尚不清楚，但這些研究揭示了相分離在調控生命基本奧義之一——基因選擇性表達中的作用。

生物物理學家正在研究這些液滴是如何形成的。某些蛋白質類具有義大利麵條狀的尾巴，它們相互作用以引發凝集。但是當這個過程出錯時，液體轉變成凝膠，凝膠轉變成固體，並形成在神經退行性疾病中常見的各種聚集體。Science三月份的一篇論文表明，當這些蛋白質從細胞核中被不適當地排除時，就會發生這種情況。今年四月，Cell的四篇論文揭示了溶解有毒聚集體的可能方式，目前有幾個實驗室正試圖利用這些知識來研發治療神經退行性疾病的藥物。