新世紀(jì)伊始，歷時(shí)十余年，耗資數(shù)十億美元的人類基因組草圖剛剛測序完成。而在2020年底，單人基因組的測序成本已不到1000美元，更有誘導(dǎo)干細(xì)胞、癌癥免疫療法、基因編輯等新興技術(shù)橫空出世，改變了許多疾病的治療方式。站在世紀(jì)之交，難以想象我們可以取得如此的成就。
在今天這篇文章里，我們一道來回顧《科學(xué)》雜志自2000年起的年度科學(xué)突破。20年的20個(gè)科學(xué)突破里，有將近一半屬于生命科學(xué)。
2000年：解讀生命天書
基因組攜帶了生命一代代傳承的遺傳信息，而每一個(gè)基因組都是由4個(gè)字母寫就的遺傳天書。在上個(gè)世紀(jì)，解讀基因序列是緩慢而枯燥的工作。而在21世紀(jì)，全球合力之下，我們已能對(duì)基因組進(jìn)行測序，產(chǎn)生海量的遺傳數(shù)據(jù)?！犊茖W(xué)》雜志將這一壯舉列為年度突破。但從重要性上看，這或許稱得上是一個(gè)“世紀(jì)突破”。 2002年：小RNA的大作用 長久以來，RNA分子的光芒被它們的親戚DNA所掩蓋。很多科學(xué)家把RNA視作“跑腿的”，不過是把DNA的遺傳信息帶給蛋白質(zhì)生產(chǎn)工廠罷了。然而世紀(jì)之交的一些發(fā)現(xiàn)卻指出，一類小型的RNA分子竟像是細(xì)胞的指揮，能控制基因的表達(dá)，甚至是沉默特定的基因。2006年，發(fā)現(xiàn)RNA干擾原理的兩位科學(xué)家榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2018年，第一款使用RNA干擾治療人類疾病的藥物獲FDA批準(zhǔn)上市。 2005年：進(jìn)化論與基因組 達(dá)爾文的進(jìn)化論是科學(xué)史上的一座豐碑。長久以來，科學(xué)家們知道自然選擇產(chǎn)生的壓力會(huì)誘使生命變得更為多樣，2005年的多項(xiàng)研究則讓我們從分子層面上清楚地看到進(jìn)化如何發(fā)生。這一年，科學(xué)家們知道人類與黑猩猩的基因組序列極為接近，差異不足1%；科學(xué)家們也從一具凍在阿拉斯加的尸體上分離出了1918年導(dǎo)致大流行的病毒，指出它最初只是一種普通的禽流感病毒，直至它發(fā)生了幾個(gè)關(guān)鍵變異，讓病毒能輕易感染人類。 2007年：每個(gè)人都獨(dú)一無二 7年前，人類基因組草圖才剛剛完成。2007年，我們已經(jīng)有能力對(duì)多人的基因組序列進(jìn)行比對(duì)分析了。如果說和黑猩猩的序列比對(duì)讓我們知道自己何以為人，那么和其他人類的序列比對(duì)則讓我們知道自己何以為自己。這一年，我們知道人與人之間存在單核苷酸多態(tài)性（SNP），也存在基因拷貝數(shù)的不同。只需要幾代人的時(shí)間，我們就足以和我們祖先的基因組出現(xiàn)明顯差異。這些都讓我們成為了獨(dú)一無二的自己。 2008年：細(xì)胞返老還童 在過去的認(rèn)知中，細(xì)胞的分化是一條單行道。年輕的干細(xì)胞就像是少年的我們，未來有著無限發(fā)展可能。而成熟的細(xì)胞就像是成年后的我們，專注于某個(gè)領(lǐng)域的工作。2008年，科學(xué)家們將人類的成熟皮膚細(xì)胞變回了干細(xì)胞，堪稱是讓細(xì)胞返老還童。而在小鼠中，科學(xué)家也通過同樣的技術(shù)，讓一種成熟細(xì)胞變回干細(xì)胞，再變成另一種成熟細(xì)胞。2012年，發(fā)明誘導(dǎo)干細(xì)胞技術(shù)的兩名科學(xué)家斬獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 2011年：預(yù)防HIV感染 自艾滋病雞尾酒療法誕生后，研究人員們就知道抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物可以減少人體內(nèi)的HIV病毒水平。但這是否表明這些用于治療的藥物也有預(yù)防效果呢？2011年，一項(xiàng)臨床試驗(yàn)證明，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物能將異性間的傳染風(fēng)險(xiǎn)減少96%。也有人說，我們距離終結(jié)這種影響廣泛的疾病，已經(jīng)不遠(yuǎn)了。 2013年：癌癥免疫療法 《科學(xué)》雜志將這一年列為癌癥治療的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。經(jīng)過了漫長的探索，我們終于學(xué)會(huì)了如何調(diào)動(dòng)自身的免疫系統(tǒng)，用于對(duì)抗癌癥：一名女性患者肺部有拳頭大的腫瘤，治療后已經(jīng)活了13年；一名6歲女孩差點(diǎn)喪生于白血病，如今已經(jīng)讀小學(xué)三年級(jí)；一名男性在停止治療后，轉(zhuǎn)移性腎癌也不斷在消退。2014年，靶向PD-1/PD-L1通路的兩款重磅免疫療法先后獲批。2018年，兩位免疫療法先驅(qū)榮獲當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 2015年：基因魔剪 圖片來源：123RF 早在2012和2013年，CRISPR基因編輯技術(shù)就曾被提名年度突破，2015年終于得償所愿?！犊茖W(xué)》雜志指出，該技術(shù)在2015年登上多次新聞?lì)^條：包括使用“基因驅(qū)動(dòng)”技術(shù)消滅害蟲，以及首次用其編輯人類胚胎中的DNA。正如Emmanuelle Charpentier教授在當(dāng)年的一場峰會(huì)上所言，無論是好是壞，我們都已經(jīng)生活在了一個(gè)CRISPR的世界中。今年，她與Jennifer Doudna教授摘得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的桂冠。 2018：無以倫比的高清 單個(gè)細(xì)胞如何發(fā)育成一個(gè)擁有不同器官、由數(shù)十億個(gè)細(xì)胞組成的復(fù)雜生物？我們知道，基因密碼是這場生命交響曲的指揮家，告訴每一個(gè)細(xì)胞在何時(shí)何地啟動(dòng)哪些基因。如今，在多種技術(shù)的組合下，我們能對(duì)細(xì)胞進(jìn)行挨個(gè)分離測序，搞清每一個(gè)細(xì)胞里究竟有哪些基因正在啟動(dòng)。這就好像是拍下細(xì)胞發(fā)育的瞬間，以單細(xì)胞的高清分辨率，看清生物體的發(fā)育過程。 2040年：…… 20年后，哪些已有的創(chuàng)新技術(shù)值得被稱為年度突破，或是斬獲諾獎(jiǎng)？又會(huì)有哪些突破性的新技術(shù)涌現(xiàn)出來，推進(jìn)生命科學(xué)的發(fā)展，最終造福全球健康？我們對(duì)此充滿期待！
