2018年度十大科学进展:展现中国科技创新的硬核实力( 二 )


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 。 这一区域的神经元细胞通过其特殊的高频密集的“簇状放电”,抑制大脑中产生愉悦感的“奖赏中心”的活动 。 通过光遗传的技术手段,他们直接证明缰核区的簇状放电是诱发动物产生绝望和快感缺失等行为表现的充分条件 。 针对抑郁的分子机制,该研究组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 。
该研究对于抑郁症这一重大疾病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,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 。
●点评:美国《科学》等杂志对该工作进行了新闻报道,称“这是一项惊人的发现” 。
4
研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人
利用纳米医学机器人实现对人类重大疾病的精准诊断和治疗是科学家们追逐的一个伟大梦想 。 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 。 研究人员基于DNA纳米技术构建了自动化DNA机器人,在机器人内装载了凝血蛋白酶——凝血酶 。 该纳米机器人通过特异性DNA适配体功能化,可以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 。 这种创新方法的治疗效果在乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌及原发肺癌等多种肿瘤中都得到了验证 。
●点评:美国《科学》期刊将该工作与同性繁殖、液体活检、人工智能一起,评选为2018年度世界四大技术进步 。
5
测得迄今最高精度的引力常数G值
牛顿万有引力常数G是人类认识的第一个基本物理常数 。 但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 。
为了深入研究这一问题,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 。
●点评:《自然》期刊以“引力常数的创纪录精度测量”为题发表评论认为,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;并评价这项工作是“精密测量领域卓越工艺的典范” 。
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 。 悟空号所获得能谱可以用分段幂律模型而不是单幂律模型很好地拟合,明确表明在0.9TeV附近存在一个拐折,证实了地面间接测量的结果 。 该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力,其精确的下降行为对于判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用 。

推荐阅读