（人民日報健康客戶端 陳龍飛）1月18日，由兩院院士投票評選的2021年中國十大科技進(jìn)展新聞、世界十大科技進(jìn)展新聞揭曉,。人民日報健康客戶端梳理發(fā)現(xiàn)，在20項(xiàng)科技進(jìn)展新聞中,，與醫(yī)療健康相關(guān)的達(dá)7項(xiàng),。

我國實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成

科研人員觀察試管中的人工合成淀粉，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所供圖

淀粉是糧食最主要的成分,，也是重要的工業(yè)原料,，其主要合成方式是由綠色植物通過光合作用固定二氧化碳來進(jìn)行。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究人員提出了一種顛覆性的淀粉制備方法,，不依賴植物光合作用,，以二氧化碳、電解產(chǎn)生的氫氣為原料,，成功生產(chǎn)出淀粉,，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能,，取得原創(chuàng)性突破,。相關(guān)研究成果于2021年9月24日在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

異源四倍體野生稻快速從頭馴化獲得新突破

異源四倍體野生稻與二倍體栽培稻的植株表型,。中科院種子創(chuàng)新研究院/遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所供圖

全球氣候變暖,、極端天氣頻發(fā)等都為糧食安全帶來了巨大挑戰(zhàn)。中國科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院/遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士團(tuán)隊首次提出異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略,，旨在最終培育出新型多倍體水稻作物,，從而大幅提升糧食產(chǎn)量并增加作物環(huán)境變化適應(yīng)性。本項(xiàng)研究為未來應(yīng)對糧食危機(jī)提出了一種新的可行策略,，開辟了全新的作物育種方向,。相關(guān)研究成果2021年2月4日發(fā)表于《細(xì)胞》,。

全球首個“自我復(fù)制”的活體機(jī)器人誕生

一個活體機(jī)器人將單個細(xì)胞組裝成一個新的細(xì)胞團(tuán)。圖片來源：Douglas Blackiston

美國佛蒙特大學(xué),、塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種全新的生物繁殖方式,，創(chuàng)造了有史以來第一個可進(jìn)行自我復(fù)制多代的活體機(jī)器人Xenobots 3.0。據(jù)悉,，該活體機(jī)器人或可有助于醫(yī)學(xué)的全新突破——除了有望用于精準(zhǔn)的藥物遞送之外,，還可應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)，或可為出生缺陷,、對抗創(chuàng)傷,、癌癥與衰老提供開創(chuàng)性的解決思路。11月29日,，相關(guān)研究成果發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》,。

科學(xué)家借助AI技術(shù)破解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測難題

AI現(xiàn)在可以快速可靠地預(yù)測大多數(shù)蛋白質(zhì)的三維形狀。圖片來源：DEEPMIND

美國華盛頓大學(xué)和英國DeepMind公司通過構(gòu)建人工智能程序,，預(yù)測蛋白質(zhì)和一些分子復(fù)合物的精確三維原子結(jié)構(gòu),。DeepMind公司報告的人工智能程序AlphaFold可以預(yù)測出98.5%的人類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，有助于深入理解一些關(guān)鍵生物學(xué)信息,、開展藥物研發(fā),。美國華盛頓大學(xué)創(chuàng)建的RoseTTAFold蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測程序，僅需十分鐘,，就能預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)之間的結(jié)合形式,。相關(guān)論文于7月15日分別刊登于《自然》和《科學(xué)》。

“基因剪刀”首次治療遺傳病

利用CRISPR治療罕見致命肝病,。圖片來源：ELLA MARU STUDIO

“基因剪刀”的CRISPR基因編輯技術(shù)治療遺傳疾病,，需要清除一個巨大的障礙：將分子剪刀工具直接注射到受影響的細(xì)胞中，從而實(shí)現(xiàn)DNA切割,。英國倫敦大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)CRISPR技術(shù)能使一種突變基因失活,。研究首次將CRISPR藥物注射到一種罕見遺傳病患者的血液中，并發(fā)現(xiàn)其中3人的肝臟幾乎停止產(chǎn)生有毒的蛋白質(zhì),。相關(guān)研究結(jié)果5月28日發(fā)表于《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》。該研究在能夠滅活,、修復(fù)或替換身體任何部位的致病基因方面邁出了關(guān)鍵的第一步,。

“芝麻粒”大小心臟模型問世

心臟模型發(fā)育的再現(xiàn)性。圖片來源：Sasha Mendjan等

奧地利科學(xué)院生物學(xué)家Sasha Mendjan團(tuán)隊使用人類多能干細(xì)胞培養(yǎng)出芝麻大小的心臟模型,，又稱心臟線,。它可以自發(fā)地進(jìn)行組織，在不需要實(shí)驗(yàn)支架的情況下發(fā)展出一個中空的心房,，幾乎重現(xiàn)了人類心臟的自發(fā)生長軌跡,。相關(guān)研究5月20日發(fā)表于《細(xì)胞》，為創(chuàng)造人造心臟類器官提供了可能。

科學(xué)家成功在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建人類早期胚胎樣結(jié)構(gòu)

人造囊胚,。圖片來源：UT Southwestern

美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯西南醫(yī)學(xué)中心研究人員成功用人多能干細(xì)胞分化誘導(dǎo)出人類早期胚胎樣結(jié)構(gòu),。該結(jié)構(gòu)與人囊胚期胚胎具有類似的結(jié)構(gòu)，能正確表達(dá)相應(yīng)的基因與蛋白,，并且可在體外發(fā)育2至4天,，形成類羊膜囊等結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究成果3月17日刊登于《自然》,。該胚胎樣結(jié)構(gòu),，為深入了解人類早期重大疾病造成的流產(chǎn)、畸形兒,、女性受孕障礙等現(xiàn)象,，及建立藥物篩選模型，提供了基礎(chǔ),。