人工智能預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

經(jīng)過近50年的發(fā)展，研究人員已經(jīng)表明，由人工智能驅(qū)動的軟件程序可以準(zhǔn)確預(yù)測出數(shù)千種不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2021年7月，DeepMind宣布，其深度學(xué)習(xí)算法AlphaFold2能夠預(yù)測人類及其他二十多個物種體內(nèi)近乎全部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

2021年8月，有中國科學(xué)家通過AlphaFold2得出近兩百種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖，這些蛋白質(zhì)是與DNA結(jié)合的，其功能包括DNA修復(fù)、基因表達等方面。

2021年11月，德國和美國的科學(xué)家們在AlphaFold2和冷凍電鏡的配合支持下，獲得了核孔復(fù)合物的結(jié)構(gòu)圖，該復(fù)合物包含30種不同的蛋白質(zhì)。

當(dāng)前，研究新型冠狀病毒的科學(xué)家們正在試圖通過AlphaFold2來獲悉奧密克戎毒株的刺突蛋白突變影響，或?qū)⒆柚箍贵w與其結(jié)合并中和病毒活性。

人工智能預(yù)測了兩種蛋白質(zhì)如何形成參與酵母DNA修復(fù) 的復(fù)合物

解析古老洞穴土壤DNA

一名研究人員正記錄墨西哥Chiquihuite洞穴中沉積物 樣本的位置

2021年，科學(xué)家們在一些古老洞穴的土壤表面發(fā)現(xiàn)了一個DNA寶庫，可幫助確認(rèn)世界各地穴居人的身份。

根據(jù)西班牙Estatuas洞穴土壤中的DNA，科學(xué)家們得出8萬～11.3萬年前此地居民的遺傳特征及性別。并且，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，10萬年前，隨著冰川期落下帷幕，尼安德特人的某個譜系將其余的譜系全部替代。

在位于美國喬治亞州的Satsurblia洞穴中，女性尼安德特人的遺傳基因組首次被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們還在土壤中追尋到野牛和已滅絕狼種的痕跡。

此外，科學(xué)家們對出現(xiàn)在墨西哥Chiquihuite洞穴的黑熊和現(xiàn)代熊作了DNA對比，得出在冰河時代結(jié)束后，這些黑熊一路北遷的結(jié)論。

實現(xiàn)歷史性核聚變突破

一直以來，人們將核聚變反應(yīng)看做可破解地球能源難題的有效途徑。

2021年8月，美國國家點火裝置（NIF）發(fā)生一場能量高達1.35兆焦耳的核聚變反應(yīng)。這表示，核反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量足以像火焰一樣通過壓縮燃料進行傳播。

當(dāng)前，該團隊正在從燃料膠囊、冷凍燃料層及激光脈沖等方面來分析高熱量的產(chǎn)生，以通過調(diào)整啟動條件來取得更好的效果。

NIF進行核聚變反應(yīng)

抗新冠強效藥出現(xiàn)

疫苗在對抗新冠疫情的斗爭中發(fā)揮了重要作用，現(xiàn)在抗病毒藥物正在加入這一行列，其能夠在感染早期預(yù)防癥狀及死亡發(fā)生。

根據(jù)當(dāng)前的研究數(shù)據(jù)，服用美國默克集團的抗病毒藥物莫奈拉韋后，沒有接種疫苗的人群能夠降低30%的住院及死亡風(fēng)險，而輝瑞公司的抗病毒藥物PF-07321332可降低89%的住院率。

默克公司的莫努匹拉韋

“搖頭丸”可治療創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙

有實驗發(fā)現(xiàn)，“搖頭丸”中的3，4-亞甲基二氧基甲基苯丙胺（MDMA）可以明顯減輕創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者的癥狀。

該試驗的76名參與者在接受此藥物治療2個月后，67%的患者好轉(zhuǎn)，不再符合創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)。

單克隆抗體治療傳染性疾病

2021年，單克隆抗體（mAbs）在對抗新型冠狀病毒及呼吸道合胞病毒（RSV）、艾滋病毒和瘧疾寄生蟲等病原體方面取得了重大進展。

現(xiàn)在，美國食品和藥物管理局已批準(zhǔn)三種可用于預(yù)防及治療新冠肺炎的單克隆治療藥物。

目前，有科學(xué)家正在研發(fā)面向流感及巨細(xì)胞病毒的單克隆治療藥物。未來，單克隆抗體或?qū)⒆兂蓪箓魅静〉囊粏T“大將”。

“洞察”號首次揭示火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)

自登陸火星以來，美國國家航空航天局的“洞察”號火星探測器已測量了約733次火星地震數(shù)據(jù)。

在這些地震數(shù)據(jù)的支持下，科學(xué)家們揭開了有關(guān)火星構(gòu)造的奧秘，包括地核大小、地幔結(jié)構(gòu)以及地殼厚度等方面。

這是人類認(rèn)識火星形成和熱演化的關(guān)鍵進展，也是科學(xué)家們首次通過地震數(shù)據(jù)探索地球以外行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型出現(xiàn)“裂縫”

繆子像羅盤針一樣在磁場中旋轉(zhuǎn)

2021年4月7日，美國費米國家加速器實驗室宣布，繆子的表現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)模型理論中的預(yù)測有所差異。該實驗室稱，類電子粒子繆子比之前所預(yù)測的磁性更強。

當(dāng)前，科學(xué)家們正在核查其實驗結(jié)果，若模型理論與其實驗結(jié)果間的差異仍然存在，則意味著有50年歷史的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型有誤，或?qū)砭薮蟮奈锢韺W(xué)變革。

CRISPR基因編輯療法對人類療效首次證明

2021年6月26日，美國Intellia生物技術(shù)公司和再生元制藥公司的科學(xué)家們開展了CRISPR基因編輯療法的療效實驗。

實驗得出，所有參與的6位患者的畸形蛋白質(zhì)水平下降。其中，接受高劑量注射的兩名患者平均下降了87%的蛋白質(zhì)水平。

在另一項研究中，基因編輯公司Editas Medicine將一種攜帶CRISPR DNA的無害病毒注射到6名患有遺傳性視力障礙疾病先天性黑蒙癥的成年人眼睛中。

經(jīng)過一段時間的治療后，其中兩名近乎失明的患者感覺到了更多的光線，有一人甚至能夠在昏暗的光線下穿過障礙物。

體外胚胎培養(yǎng)為早期發(fā)育研究打開一扇窗

小鼠胚胎生長

一般來說，小鼠胚胎在體外發(fā)育的時長不到4天。2021年3月，科學(xué)家們成功將這一時長延至11天。

此外，科學(xué)家們通過人類胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPS），設(shè)計出小鼠在胚胎發(fā)育階段的替代結(jié)構(gòu)“囊胚”。

這些人造囊胚不是真正的胚胎，但可作為一些研究中的替代物，從而避免引來倫理方面的輿論。

2021年5月，國際干細(xì)胞研究學(xué)會（ISSCR）宣布，將延長原定為14天的人類胚胎培養(yǎng)時間，推動了這一研究領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。（綜合整理報道） （編輯/小文）