【科技日报】2019年,生物进展赋予人类“超能力”
作者:科技日报   来自:科技日报  时间:2020-1-3   文章点击率:  栏目点击率:

  ——(《科技日报》2019年12月25日第06版)

  站在12月的门槛上,2019年即将此去不回,不舍之余,回望是为了更好地前行。

  对于生物科技的理解,大多数人或开始于、或还停留在人类基因组计划(HGP)对人类基因组的破译,迎面到来的2020年,正是这个计划启动的30周年。

  HGP是人们能探究生命在大分子层面究竟发生了什么的早期,HGP之后的30年,人们掌握的生物科技从“钻木取火”阶段大步迈进声、光、电、磁、核等互相协作、验证的“超能力”。

  生命之书中,千奇百怪的分子、百转千回的机关、错综复杂的机制……先是一点一点勾画,后又成片成片展现,最精巧又妙不可言的机器轰鸣从推测、间接证明到能够直接呈现在人类的视野中。

  同时,人类获得越来越大的能量,细微至单个碱基、单个功能基团的编辑,宏大至一个生命的人工再造……

  尽管如此,学界却给出了“变化不大”的评语。12月19日,在中国最高医学学府中国医学科学院的“由心讲堂”上,中国工程院院士、北京大学第三医院院长乔杰说,今年是《自然·医学》杂志创刊25年,受邀表达对25年来生物科技进展的看法时,科学家们纷纷表示:25年太短暂、变化不大;精准医学还在途中……

  已知越多,无知的边界越大。从这个角度看,对于生物科技进展的评价也是一个哲学问题。

  1

  追问生命的最初 人类胚胎着床过程首次被解析

  每个细胞其实有着不同的基因组,即便是来自同一个人。

  随着单细胞测序技术的成熟和精度越来越高,科学家们最在意的无疑是人类生命起源时,1颗受精卵“从哪里来”“到哪里去”。

  8月22日,《自然》杂志登载了北京大学汤富酬与乔杰联合团队研究的最新突破,他们通过体外模拟人工受精卵着床,利用高精度单细胞测序技术,在人类历史上首次解析人类胚胎着床过程。团队对6—12天胚胎细胞群中的所有单细胞一一详解,进行转录组和DNA甲基化组动态变化过程的重构,再现了人类胚胎着床过程中细胞里发生的“故事”,为每个细胞“做记录”,并汇集成对生命最初调控网络的理解。

  12天之后又会发生什么?由于伦理的限制,体外培养人类胚胎不得超过14天,科学家转而用与人相近的非人灵长类动物进一步研究。

  借助深耕多年建立的非人灵长类动物胚胎体外培养系统,中国科学院动物研究所等单位的研究人员将受精卵的研究推进至受精后20天,体外重现非人灵长类动物胚胎原肠运动。

  研究发现,在体外培养胚胎发育的第12—16天还能观察到原始生殖细胞,这些特征是之前人类胚胎体外培养所未观察到的。结合单细胞转录组测序分析,这项研究第一次提供了灵长类动物早期胚胎发育中羊膜细胞的基因表达特征,并重新定义了灵长类动物早期胚胎多种细胞类型。研究发表在10月31日的《科学》杂志上。

  相较而言,啮齿类动物生命的最初不会受困于材料的获得。8月8日,《自然》杂志发表中科院分子细胞科学卓越创新中心(生化与细胞所)景乃禾等多位科学家成功绘制的小鼠早期胚胎发育过程中同时包含时间、空间信息的高精度细胞“成长轨迹”三维立体图,发现一部分内胚层细胞极有可能“越过”上胚层直接来自于原始内胚层,原本被认为沿不同分化路径而来的中胚层和外胚层细胞,则可能有着共同的“前身”。

  专家点评:

  精细的绘制会传递更多的信息,比如卵细胞和精子的交互次数不同,决定了生殖过程中,生殖细胞出现异常的概率不同,能够让人们分析真正会影响到下一代的遗传信息,从而指引诊断和治疗。

  ——中国工程院院士乔杰

  原文链接:http://www.xinhuanet.com//tech/2019-12/25/c_1125386076.htm