《侏罗纪公园》系列电影相信不少读者都看过，大家在观看时是否有过这样的疑问：从恐龙血液中提取DNA并复原恐龙，真的可行吗？

▎药明康德内容团队编辑又一个寒冬来临，但科学始终为我们点燃了希望之火。当我们回顾2022，在生命科学领域，有太多科学突破重新定义了我们对于生命、疾病以及人类自身的认知，带领我们一次次触碰未知领域的边界。在过去一年，学术经纬也在第一时间与大家分享重要研究进展，共同见证科学发展的脉络。在这里，我们选出20项生命科学领域候选突破，它们或足以颠覆已有的科学认知，或是有望对难解疾病的疗法产生深远影响……在这些璀璨的成就中，哪些在你看来意义最为重大，或是给你留下最深刻的印象？我们诚邀各位读者参与投票，评选你心中的年度科学突破。此外，如果你有其他心仪的科学突破，也欢迎在问卷中填写。问卷截止时间为2022年12月11日24点整，票数最高的10项科学突破将进入最终评选。我们将随机抽取30位参与问卷填写的读者，赠送我们精心挑选的科学图书《疯狂的心脏》一本。👇长按或扫描下方二维码，仅需2分钟即可完成👇以下为年度科学突破候选（按时间顺序排列）：1CAR-T疗法在体内修复心脏功能利用一次mRNA注射在体内实现CAR-T治疗，科学家成功修复患心衰小鼠的心脏功能，个体化免疫疗法迈出重要一步。相关报道：《科学》封面重磅：mRNA注射在体内直接生成CAR-T细胞！打一针就能修复受损心脏2首例猪心脏移植人体手术美国马里兰大学医学院历时7小时，将一颗经过多种基因编辑的猪心脏成功移植到患者体内，诞生了全球首例猪心脏移植患者。患者术后存活了60天后不幸离世。相关报道：全球首次，猪心脏移植至人体！猪才是器官移植的最终答案？首位猪心移植患者因何去世？《新英格兰医学杂志》发表详细研究3体长2厘米的史上最大细菌科学家发现一种体长可达2厘米的已知最大细菌，可能填补上原核生物向真核生物演化道路上缺失的一环。相关报道：世界最大！体长2厘米的巨型细菌，突破生命分类的界限4解析女性更易患阿尔茨海默病的机制研究首次揭示，卵泡刺激素增高是女性比男性更容易罹患阿尔茨海默病的重要原因。相关报道：叶克强团队《自然》研究：为什么女性更容易得阿尔茨海默病？原因找到了！5最完整的人类基因组测序结果公布“端粒到端粒”联盟公布了迄今最完整的人类基因组序列，填补了过往序列的空白，并解锁了人类基因组中结构最复杂的区域。相关报道：新的里程碑！《科学》封面重磅：迄今最完整的人类基因组测序结果公布6化学诱导多能干细胞利用全新的化学重编程技术，中国科学家首次使用化学小分子诱导人成体细胞转变为多能干细胞。相关报道：北大邓宏魁教授团队今日《自然》发文，诱导多能干细胞技术获重大突破！7最大规模癌症全基因组测序发布对超过1万名癌症患者的全基因组序列分析，揭示出数十种未知的肿瘤突变特征，进一步扩宽人们对癌症发病原因的认识。相关报道：今日《科学》：最大规模癌症全基因组测序发布！我们对癌症有了全新认识8人类细胞图谱里程碑结果研究创建出迄今最全面的泛组织人体单细胞图谱，其整合了人体33种组织的超过100万个细胞，离真正的人类单细胞图谱“百科全书”更近一步。相关报道：四文齐发！迄今最全面人类细胞图谱登上《科学》封面，书写人体“百科全书”9通用型癌症疫苗新型癌症疫苗通过靶向癌症中因DNA损伤而表达的应激蛋白，诱导两种不同的免疫细胞协同攻击，在动物实验中表现出良好的抗肿瘤效果。相关报道：打一针疫苗消灭肿瘤！今日《自然》带来全新设计癌症疫苗10揭开核孔复合物结构核孔复合物是真核细胞中最庞大、最复杂的分子机器之一，多个研究团队结合冷冻电镜技术、AlphaFold软件等前沿方法，解析出目前分辨率最高的核孔复合物多个精细结构。相关报道：《科学》封面专题：结构生物学重大突破！5篇论文揭开核孔复合物神秘面纱11癌细胞转移在睡眠期间更活跃研究发现癌细胞的转移意外地与作息、特定激素水平密切相关，而形成癌转移的细胞，会在睡眠时期出现和活跃。相关报道：太意外！《自然》发现：人睡了，癌醒了！睡觉时癌细胞竟会加速转移12脊椎动物最原始类群：云南虫根据咽弓结构，研究确认云南澄江动物群的云南虫是最原始的脊椎动物，为脊椎动物的起源和早期演化提供了关键证据。相关报道：生命演化重大突破！中国科学家最新《科学》：最古老脊椎动物原来是它13预测地球上几乎所有蛋白质结构AI系统AlphaFold预测出涵盖了超过100万个物种的2.14亿个蛋白质结构，几乎涵盖了地球上所有已知蛋白质，数字生物学进入全新时代。相关报道：AlphaFold又一重大飞跃！预测出地球上几乎所有蛋白质结构，数字生物学迎来全新时代14死亡后恢复器官功能借助OrganEx灌注系统，在持续支持死亡猪身体的6小时内，本应逐渐崩坏的器官逐渐恢复了活力，再次模糊了生死界限。相关报道：再次见证逆转生死！今日《自然》逆天成果，猪死亡6小时后全身“复活”15首个“染色体融合”小鼠诞生研究首次将染色体编辑技术成功应用于哺乳动物，创造出了特殊的“染色体融合”小鼠，它们的细胞里有两条染色体“合二为一”。相关报道：《科学》重磅：中科院团队创造世界首个“染色体融合”小鼠16人造胚胎长出完整大脑结构无需精子与卵细胞，直接在“人工子宫”中生长的小鼠胚胎首次拥有了完整的大脑结构，为器官移植提供新的潜在来源。相关报道：《自然》重磅突破！这枚人造胚胎，长出了完整大脑结构，还有一颗跳动的心脏17揭开“从鱼到人”关键环节重庆、贵州等地距今约4.4亿年的地层中，发现了“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”，填补了早期有颌类化石记录的空白，揭开

Antibiotic-Resistant

▎药明康德内容团队编从寿命长度来看，男女很不一样。世界卫生组织的统计数据显示，如今全世界范围内，女性的预期平均寿命要比男性长5~7年；在某些国家地区，这一差距更是达到10年之久。而在很多动物种类中，雌性比雄性更长寿也是一个普遍现象。此外，与衰老密切有关的很多疾病在男性和女性中的发病率也有明显不同。例如阿尔茨海默病，在老年女性中的发病率明显高于老年男性。图片来源：123RF不仅如此，“很多已知有‘抗衰老’成效的饮食方案、药物甚至基因疗法，两性都表现出令人惊讶的差异。”在德国马普衰老生物所（MaxPlanckInstituteforBiologyofAgeing）从事衰老药物机制研究的吕宇轩博士提到。例如多项动物实验显示，抗衰老药物雷帕霉素可以让雌性比其雄性同伴获得更为显著的寿命延长效果。反之，包括阿卡波糖等其它几种抗衰老药物则基本上只对雄性小鼠有作用。“我们希望通过整合两性各自的独特优势，令男性能活得和女性一样长，而老年女性则能像同龄男性一样健康。”吕宇轩博士说。在刚刚发表于《自然-衰老》（Nature

Vardalaki指出，“这让大脑可以创造新的记忆，又不会覆盖已经存储于稳定的成熟突触中的重要记忆。”图片来源：123RF有趣的是，这项发现竟是“无心插柳柳成荫”。研究负责人Mark

https://doi.org/10.1016/j.stem.2022.06.012[2]

Schoeller教授说，“但这项研究为我们理解每天实际需要消耗多少水，提供了迄今最清晰的认识，并且帮助我们理解驱动水周转量的主要因素。”参考资料：[1]

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05472-9[2]

https://www.nature.com/articles/d41586-022-03837-8[3]

https://www.eurekalert.org/news-releases/971963[2]

Shepard，public

Frank博士说，“这意味着参与不同认知功能的GABA能神经元，成熟的速度也不一样。”“尽管儿童的大脑尚未完全成熟，其大量行为与认知功能不及成年人高效，但这并不意味着成年人的能力总是胜过儿童，”

T细胞的耗竭和清除。综上所述，该研究发现FMRP结合各种免疫基因相关mRNA并调控其蛋白表达，是一个全局掌控肿瘤免疫反应的关键蛋白。在进一步的基因signature分析中，作者发现该FMRP

TACC3——“脱颖而出”，它们同时定位于动粒和纺锤体微管，这与它们在有丝分裂过程中的定位截然不同。研究人员接着在处于生殖泡（Geminal

Stout博士表示，“按道理来说，骨骼传染的概率应该是极低的，即使我一直研究传染病学，但还是很难解释其中的原因。”如今这个谜团终于在杜克大学遗传学家David

https://www.statnews.com/2022/11/09/in-a-first-a-fatal-enzyme-deficiency-is-treated-in-the-womb/[3]

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.041

https://www.eurekalert.org/news-releases/970707[2]

Malumbres博士指出，这名患者特殊的免疫反应或许能给其他癌症治疗提供思路，尤其是通过模拟这类免疫模式，也许能够帮助癌症患者康复。参考资料：[1]

随着年龄增长，慢性炎症、日积月累的压力、代谢变化等诸多因素，共同推动了衰老，许多相关疾病风险升高，例如阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病。根据《自然》旗下子刊Nature

▎药明康德内容团队编辑在高中生物课上，我们应该都学过质壁分离的现象，当植物细胞面对外部环境压力，例如处于高盐或者高糖的溶液中时会选择脱水，此时细胞体积缩小，我们便能观察到细胞膜与细胞壁分离的情景。这种变化同样存在于动物细胞中，类似条件下，动物细胞会脱水变小，形成褶皱状。其实身体内部，尤其是肾脏细胞也会经常经历盐离子浓度的变化，尽管没有实验中那么剧烈，但也对它们适时地调控细胞大小提出了很大要求。那细胞究竟是如何应对变化，调节和控制细胞正常大小来保证生存的呢？图片来源：123RF上世纪90年代，科学家认为细胞可能可以监控内部的蛋白浓度，从而知道内部有多“拥挤”，当检测到不拥挤时，细胞便不再变化。后来的一系列实验证明，一种特殊的无赖氨酸激酶（With-No-Lysine

https://www.eurekalert.org/news-releases/970052[2]

Stern博士在这组有关大脑连接的专辑中总结说，通过“连接”的角度，我们将对人类大脑的运行原理有全新的认识。参考资料：[1]

https://ai.facebook.com/blog/protein-folding-esmfold-metagenomics/[3]

Griffin博士评论道。研究者在论文中指出，这也提出了一个病毒组装基本规则的问题，“外面可能还有很多其他的杂交病毒未被发现。”参考资料：[1]

10.1126/science.abq7871[2]

https://medicalxpress.com/news/2022-10-physical-muscle-fat.html

antidepressant

https://phys.org/news/2022-10-mosquito-magnet.html[2]

10.1126/sciadv.abq2226[2]

https://phys.org/news/2022-10-fully-mature-hair-follicles-grown.html[2]

Barreiro教授指出，“据我所知，这是首次证明黑死病确实是人类免疫系统进化的一个重要选择压力。”▲研究人员从牙齿样本上提取DNA，识别死于黑死病的人与幸存者的基因差异（Credit:

NAFLD）有关。根据症状进展程度，NAFLD包括单纯性脂肪肝（simple

▎药明康德内容团队编辑上世纪90年代，功能性磁共振成像（fMRI）的诞生革新了人们对于大脑的认知。这项无创的工具已经成为神经科学研究的支柱，使得科学家能够深入探究大脑中的神经连接，帮助我们理解大脑的功能与病理机制。不过，目前的fMRI也面临着自身的瓶颈。例如，这项技术无法为我们解答一个关键问题：不同脑区间的交流，是如何产生复杂的认知能力的？而造成这一瓶颈的关键因素，是fMRI检测的时间与空间分辨率的不足。现在，一项发表于《科学》杂志的最新研究有望带来革命性的突破。来自韩国的研究团队在fMRI的基础上，将检测的时间分辨率提升至毫秒级别，从而实现对大脑内神经活动的直接成像。更加令人惊讶的是，这项被命名神经活动直接成像（direct

▎药明康德内容团队编辑你是否有时候下班太晚，回家倒头就睡？这会让一天没有经过清洁的口腔成为许多微生物繁衍的温床。当你偷懒不刷牙、不做口腔清洁的时候，细菌可能是最高兴的了。借助牙齿残留的食物残渣，它们大肆生长，并且分泌一些能破坏牙齿的代谢物，久而久之，一颗龋齿就这样诞生了。但如果事情只是如此简单就该庆幸了！宾夕法尼亚大学的研究团队意外地发现，细菌不只是单独行动，原本不搭界的真菌也会一起参与破坏。并且细菌和真菌并不是竞争关系，而是采取联合行动，它们会组成一个更大的有机体模式一起破坏牙齿。▲研究已经发表于《美国科学院院刊》研究者在显微镜下观察幼儿龋齿时发现，细菌和真菌组成了团簇，这个微生物团表现得不再是分散的独立个体，而是一个整体，它们能共同行动在牙齿上移动、传播。微生物团甚至能够办到单独个体时期做不到的事情。变异链球菌是一种导致龋齿的元凶，但它通常是静止不动的，并且会受到唾液的限制，但是作者发现它们竟然能搭上白色念珠菌的顺风车，后者是一类真菌，能够伸出触手样的结构进行移动。▲细菌和真菌组成的超级有机体（图片来源：Penn

https://www.eurekalert.org/news-releases/967286[3]

▎药明康德内容团队编辑诱导性多能干细胞的横空出世，让科学家在干细胞和发育生物学领域有了突飞猛进的发展，其中非常具有潜力的应用之一便是类器官。借助干细胞的分化能力，研究者可以在3D的条件下让干细胞形成聚集，之后再定向朝某个器官组织分化。这些细胞最后会自我组装成微型的、类似器官的团块，模拟对象可以是肝脏、肾脏，也可以是大脑。类脑器官使得神经科学的研究变得更加方便，科学家可以直接在培养皿里操控感兴趣的神经元，找到背后的神经机制或者潜在药物靶点。图片来源：123RF不过，培养皿中的类脑器官并不完美，神经组织总是难以完全正确地成熟分化，因此也会缺乏现实大脑中的一些连接，这也成为了类脑器官研究的一大缺憾。今天，《自然》的重磅研究终于解决了这一难题，研究将类脑器官移植到了大鼠正在发育的大脑中，结果他们发现类脑器官可以正常发育和成熟，并与大脑的神经回路部分地整合到一起，真正成为大脑的一部分。研究中首先选取了人类诱导多能干细胞（hiPSC）作为培养基础，hiPSC可以在2D条件下培养出神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞。而在特殊的3D培养条件下，hiPSC还能发育成纹状体、皮层等不同的结构，这些组织可以进行合并，构成组装类器官，这也是一种研究复杂神经回路的方式。而在论文中，研究者将培养出的人类皮层类器官移植到了幼年大鼠的皮层，这些幼鼠的免疫系统是具有缺陷的，因此移植的类器官不会遭到免疫排斥。而移植的时间点也非常关键，必须在大鼠的大脑神经回路没有完全形成之前完成，这样能够给类器官提供发育的窗口。事实上，类器官也会拼命融入新的土壤，即使类器官起源于人类，它们也不会抗拒大鼠的生活环境。▲人类的皮层类器官可以移植到大鼠脑内，并发育成熟发挥功能（图片来源：参考资料[1]）根据观察，类器官可以与大鼠的大脑一同发育、成熟，这些类器官会逐渐发展出血管，为自己的发育提供营养。逐渐地，类器官中会出现一些原本不存在的细胞类型，像小胶质细胞这种特异的免疫细胞会逐渐浸润到类器官中。这些都表明，人类的类脑器官已经和大鼠的大脑形成功能连接，融为一体了。不过类器官并不会发育成与人类大脑皮层一模一样，也缺乏一些细胞类型。但与体外培养的相比，这种移植过的类脑器官神经元要更大，联系也要更加紧密。而接受移植的大鼠生存状态也与普通大鼠没有什么区别，生存超过1年的大鼠比例超过了70%。▲作者将类脑器官移植到了大鼠特定部位（图片来源：参考资料[3]）除了正常的类脑器官，研究者还尝试借助Timothy综合征患者的干细胞培养了类脑器官进行移植。由此发育而来的类器官神经元明显要更简单，也会具有不同的突触连接和电活动。当然，研究者还想知道一个关键问题，这些成功在大鼠中取得一席之地的类脑器官能不能发挥作用。他们给类脑器官的细胞带上了特殊的光敏蛋白，在蓝光的刺激下，神经元便能得到激活。他们发现，刺激类脑器官可以用于训练大鼠的奖励相关行为，例如舔舐水源。而没有接受移植的大鼠则不会有类似的反应，这说明类脑器官参与到了大鼠的奖励学习过程。这些全新的结果也证明了，类脑器官可以在宿主体内形成合适、成熟的组织，类器官研究又被推向了一个全新的高度。未来，一个可以更贴近现实的疾病研究系统正在朝我们走来。参考资料：[1]

▎药明康德内容团队编辑当极端环境到来，不再适合生存和繁殖的时候，细菌就会转变成孢子的形式。这种转变可以让细菌获得超强的抵御能力，孢子可以忍受极端的干燥、温度和压力，例如一些致病菌在转变成孢子后能在土壤中留存数年，等环境适宜的时候会再次苏醒。但科学家一直认为孢子处于一种非常模糊的生命状态，严格来讲，孢子并非像冬眠动物一样进行深度睡眠，它们从生理层面来说与死亡无异，因为孢子没有任何新陈代谢活动。图片来源：123RF但是令人惊讶的是，这样一片死寂的孢子却能知道什么时候醒过来，只要时机合适，细菌又可以重新复苏繁殖，扩充部队。这一过程也令许多微生物学家为之着迷。最近，《科学》的一项新研究首次发现了孢子“死而复生”的小小奥秘，尽管没有代谢，但它们可以借助储存在内部的带电粒子来进行调节，并且根据粒子的微小变化来告诉自己外界的营养水平高低，从而决定要不要醒过来。“这项研究改变了我们对细菌孢子的看法，我们过去认为孢子是极其惰性的物体，”加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家Gürol

https://doi.org/10.1038/d41586-019-03459-7[2]

https://phys.org/news/2022-09-viruses-eyes-ears.html[2]

复旦大学生殖与遗传团队，王磊课题组（国家重点研发计划首席科学家、国家杰青获得者）、桑庆课题组（国家优青获得者、上海市优秀学术带头人），主要研究方向为人类

ICB治疗前或治疗中，去除此细胞亚群均导致PD-L1阻断抗体介导的免疫治疗失效；而回输TdLN-TTSM细胞则可以恢复此作用，这些实验结果进一步验证了TdLN-TTSM是真正响应PD1

10.1016/j.celrep.2022.111417[2]

Frisch教授的理论最终成型。他意识到蜜蜂可以通过不同的舞蹈形式传递信息，告诉同伴花蜜在哪里，而太阳位置的变化则为蜜蜂提供了定向工具。von

探源最初阶段的一系列重要科学问题提供了确凿证据，改写了有颌脊椎动物早期演化历史的各个方面。▲最新一期《自然》封面展示了最新发现的5种志留纪古鱼新属种的三维艺术复原（制图：Heming

https://phys.org/news/2022-09-nanoplastics-disrupt-human-liver-lung.html[3]

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2022年诺贝尔生理学或医学奖公布在即，欢迎大家扫码参与预测活动，期待你的神预言~“坐太久不等于运动少。”这是休斯顿大学Marc

Bélanger）在这项最新研究中，研究团队通过冷冻电镜、扫描电镜、X射线衍射等手段，成功破译了几丁质的生物合成过程。他们选取的研究对象是大豆疫霉（Phytophthora

Werbowetski-Ogilvie教授指出。“对于儿童来说，最好的结果是从一开始就预防癌症的发生，而不是在癌症发生后进行治疗。”另一位主要作者、儿童神经外科医生Michael