北京時間 1 月 7 日消息，據(jù)國外媒體報道，隨著 2021 年的到來，生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家仍將繼續(xù)與致命的疫情作斗爭，好讓我們的世界恢復(fù)如初。盡管新冠病毒帶來了各種各樣的挑戰(zhàn)，各個領(lǐng)域的研究人員卻不曾停下腳步，仍朝著重大突破努力前進或積極啟動新的項目。歐洲的科學(xué)家還必須應(yīng)對英國退歐之后的局面。與之相反，很多美國的科學(xué)家，倒是可能會迎來一個更加有希望的政治環(huán)境。美國總統(tǒng)選舉之后，有些研究人員可能會在應(yīng)對另一個全球危機——氣候變化中，發(fā)揮重要作用?！犊茖W(xué)》雜志的新聞工作人員將為我們呈上他們對 2021 年在研究與政策領(lǐng)域可能出現(xiàn)的大事件的預(yù)期，涉及內(nèi)容包括保護公海生物多樣性到探索古人類的互動方式等等。
全球變暖：氣候變化評估報告
▲ 氣候變化可能會導(dǎo)致更多干旱，使得山火更加嚴重。
自聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會發(fā)布第五份評估報告以來，已經(jīng)過去了近八年時間。這個由氣候科學(xué)家志愿者組成的著名機構(gòu)從 1990 年開始，一直在記錄人類對全球變暖的影響。第六份報告由 700 多名科學(xué)家精心編制，因為疫情而推遲發(fā)布。這份報告預(yù)期將在今年和明年分期發(fā)布，并有望進一步闡明人類對氣候變化的影響。新的報告以新一代氣候模型和場景為基礎(chǔ)，以未放緩的全球變化指標為依據(jù)：數(shù)據(jù)顯示海平面上升正在加速；兩極冰川迅速融化；還有極端高溫、干旱和火災(zāi)陸續(xù)發(fā)生。今年 11 月份，世界各國將在蘇格蘭的格拉斯哥大學(xué)舉行下一個聯(lián)合國氣候峰會，屆時各國成員將進一步提高他們對溫室氣體減排的承諾，并商定巴黎協(xié)定的完整規(guī)定。在新任總統(tǒng)表示將重新加入巴黎協(xié)定之后，美國亦會出席今年的氣候峰會。
傳染性疾病：針對新冠病毒的藥物
除了針對新冠病毒的大規(guī)模疫苗接種之外，制藥公司也會在今年著手開發(fā)可阻止新冠病毒流行和治療該傳染病癥狀的藥物。即便監(jiān)管機構(gòu)最近幾周已經(jīng)批準了一些新的高效疫苗，許多人也接種了其中一種疫苗，但新冠病毒仍未根除。2020 年，只有抗病毒藥物瑞德西韋和其他少數(shù)幾種藥物對新冠病毒病的治療表現(xiàn)出有限的療效。這幾種藥物最初的開發(fā)其實也都是為了治療其他的疾病。根據(jù)領(lǐng)先的制藥行業(yè)研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)，為了確定新的候選藥物，研究人員已經(jīng)部署了人工智能和超級計算機，以及已經(jīng)有超過 590 種實驗藥物正在開發(fā)中。例如，研究人員十分看好一些化合物，它們可以通過抑制病毒的兩種蛋白酶中的一個，來破壞流行病毒的繁殖。雞尾酒療法或許可以控制病毒，這種療法已經(jīng)成功地用于治療艾滋病。蛋白酶抑制劑和其他化合物在細胞和動物研究中看起來也十分有前景。但基于人類志愿者的研究才剛剛起步，可能需要數(shù)年時間才能通過安全性和有效性評估。
行星科學(xué)：奔向火星的新型探測器
▲“空中吊車”，一種著陸裝置，用于放下重達 1 噸的 NASA 探測器，使其在火星表面軟著陸
火星的大氣層十分稀薄，因此探測器難以有效減速以在火星表面軟著陸。過去 50 年中，人們一共向火星表面發(fā)射了 18 個機器人探測器，其中有八個墜毀。今年，另外兩個探測器將再次嘗試登陸火星。2 月 18 日，NASA 的毅力號火星探測器（大小幾乎相當于一輛 SUV）將開始它的冒險。著陸時，毅力號將借助降落傘和 “空中吊車”平臺上的減速火箭，來進行減速。毅力號的目標著陸點位于古老三角洲附近的耶澤羅撞擊坑。著陸后，毅力號將采集附近的巖石樣本，最后再返回地球。與此同時，中國的 “天問一號”也將帶著一個軌道飛行器、一個著陸器平臺和一個探測器抵達火星。
顯微鏡觀察：更清楚地觀察蛋白質(zhì)
今年，研究人員的一個目標是提高冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的分辨率。這項技術(shù)旨在用于研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，有望幫助我們進一步了解蛋白質(zhì)在保持人類健康和引發(fā)疾病中起到的作用。另一項技術(shù)——X 射線晶體學(xué)，長期以來一直是在 3D 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)，標測單個原子的黃金標準。但這項技術(shù)僅適用于可以晶體化的蛋白質(zhì)。冷凍電子顯微鏡則不要求晶體。另外，冷凍電子顯微鏡的分辨率也在過去十年中得到了穩(wěn)步提升。2020 年，在研究人員使用配備了改進型電子探測器的冷凍電子顯微鏡和軟件，繪制去鐵蛋白鐵的結(jié)構(gòu)圖時，該顯微鏡已經(jīng)突破了原子分辨率極限。去鐵蛋白鐵異常 “剛硬”，因此在使用冷凍電子顯微鏡繪制結(jié)構(gòu)時也更容易保持穩(wěn)定。接下來，研究人員希望可以繪制穩(wěn)定性稍差的蛋白質(zhì)。如果成功，這對結(jié)構(gòu)生物學(xué)家而言將是一大福音。他們將可以生成大型蛋白質(zhì)的詳細結(jié)構(gòu)圖，以及無法晶體化的多種蛋白質(zhì)化合物的詳細結(jié)構(gòu)圖。
天文學(xué)：韋伯空間望遠鏡即將發(fā)射
漫長的等待將很快結(jié)束：NASA 的旗艦望遠鏡——詹姆斯 · 韋伯空間望遠鏡（JWST）曾因各種原因，發(fā)射時間數(shù)次推遲。終于，這臺期待已久的望遠鏡將于 10 月 31 日升空。韋伯空間望遠鏡是哈勃太空望遠鏡的后繼者，配備 6.5 米寬的反射鏡，聚光能力是哈勃望遠鏡的六倍。鍍金的蜂窩狀反射鏡可以被冷卻，以便收集遙遠天體的紅外光，調(diào)查大爆炸理論的殘余紅外線證據(jù)。韋伯空間望遠鏡也足夠敏感，可以檢查附近系外行星的大氣層，以尋找生命跡象和收集宇宙中最古老恒星與星系的光線。該望遠鏡項目耗資 88 億美元，預(yù)期到項目完成還將花費十幾億美元。項目的發(fā)射時間也比原計劃推遲了好幾年。最近，韋伯空間望遠鏡完成了最后一系列測試。本月，工程師將最后一次展開設(shè)備上的反射鏡，打開設(shè)備上的多層遮陽板，以確定設(shè)備一切正常。等到年中，韋伯空間望遠鏡將被運往法屬圭亞那，然后登上歐洲的亞利安五號火箭，前往下一站目的地：外太空。
能源：反應(yīng)堆將再次用于能源制造
世界上最大磁局限融合物理實驗反應(yīng)堆——歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）將在今年發(fā)起一項試驗，來產(chǎn)生大量的聚變能。歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆位于英國，是一臺托卡馬克，即環(huán)磁機。它使用強大的磁體來約束熱等離子體，從而使原子核碰撞并融合，進而釋放能力。升級后，該反應(yīng)堆將具備新的金屬內(nèi)襯和額外的加熱能；在今年的試驗中，研究人員會向其注入氫同位素氘和氚（D-T）的有效混合物。這種燃料很少使用，因為氚具有放射性，需要小心處理和清理。這種燃料上一次被使用還是在 1997 年。當時，歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆在幾秒鐘內(nèi)只產(chǎn)生了 16 兆瓦的能量，遠低于反應(yīng)生成所需的能量。新的試驗在一開始不會試圖產(chǎn)生更多能量，但會嘗試保持更長的反應(yīng)時間。這個試驗將有助于規(guī)劃大型的國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）。國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆位于法國，目前正在建設(shè)中，擁有和歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆相似的形狀和內(nèi)襯。該反應(yīng)堆計劃于 2025 年投入使用，但將在 2030 年代中期之后才會開始使用氘 - 氚混合燃料。
營養(yǎng)學(xué)：營養(yǎng)不良兒童的腸道健康
▲ 一種新的治療方法可以幫助營養(yǎng)不良的兒童，比如圖中這個在孟加拉國羅興亞難民治療中心的男孩
數(shù)百萬營養(yǎng)不良的兒童有望在今年獲得幫助。這些兒童雖然獲得了適當?shù)臓I養(yǎng)，也為營養(yǎng)不良接受了治療，但仍未能完全康復(fù)。疫情帶來的混亂和失業(yè)，更會導(dǎo)致營養(yǎng)不良的兒童數(shù)量激增。營養(yǎng)不良的兒童面臨的一個問題是腸道微生物組的損壞，這會導(dǎo)致消化系統(tǒng)發(fā)育不良。為了修復(fù)腸道微生物組，健康專家正在等待孟加拉國的一項研究結(jié)果。該研究評估了一種低成本的營養(yǎng)補充品；該營養(yǎng)補充品混合了容易找到的食材，比如鷹嘴豆，香蕉，大豆和花生粉。2019 年，該研究團隊報告說，在小鼠和豬的實驗中，血液標志物的變化表明，該營養(yǎng)補充品可修復(fù)腸道。隨后，研究團隊對 60 名兒童進行了為期一個月的初步研究。但該研究的持續(xù)時間并不足以驗證該營養(yǎng)補充品對發(fā)育的影響。自此之后，這些研究人員在一項為期三個月的針對更多營養(yǎng)不良兒童的試驗中，將新的營養(yǎng)補充品的干預(yù)效果與現(xiàn)有的補充品進行了比較。
保護：聯(lián)合國希望保護公海
在我們地球上，有三分之二的海洋位于國家主權(quán)水域之外。這些公海的生物多樣性，幾乎沒有法律法規(guī)的保護。今年，聯(lián)合國計劃確定第一份專門旨在改變該狀況的公約。這份公約有望提供一個途徑，以在公海上劃定海洋保護區(qū)域（MPA）。公約草案的措辭還設(shè)定了環(huán)境影響評估的最低標準，將要求各國在開展可能危害海洋生物的商業(yè)活動之前，先對即將開展的活動進行評估。一個新的國際科學(xué)技術(shù)機構(gòu)——類似于管理南極洲海洋生物的機構(gòu)——將審查海洋保護區(qū)域的提案。公約草案還提供了一個系統(tǒng)，以管理來自公海海洋生物的基因序列。
考古學(xué)：古代社會的新線索
今年，我們或許可以看到古人類研究領(lǐng)域的新突破，因為研究人員正將古代 DNA 分析與其他的分子和微生物線索相結(jié)合，以研究社會關(guān)系和遷徙?？茖W(xué)家將 DNA 證據(jù)與來自蛋白質(zhì)和同位素的數(shù)據(jù)、以及來自骨頭、牙菌斑和化石糞便中的微化石和病原體的數(shù)據(jù)相結(jié)合。今年，這樣的研究可以確定哪些早期凱爾特家族成員繼承了財富。這些研究也可以用來確定《圣經(jīng)》中非利士人的故鄉(xiāng)，以及弄清楚歐洲早期盎格魯 - 撒克遜人和希臘人的身份，還有中國和埃及的木乃伊身份。
公共健康：縮水的疫苗傷害賠償
美國政府原先打算拿出 40 億美元資金來補償因疫苗受到傷害的人。但是，這筆資金在本月可能會繼續(xù)縮水。美國政府提出的更改很有可能會在一月中旬生效。如果人們在不恰當?shù)刈⑸淞肆鞲?、破傷風(fēng)和其他疫苗之后肩部受傷，他們想要獲得疫苗傷害賠償時，這個程序可能會更加復(fù)雜且耗時。但是，新的規(guī)定不會影響因接種新冠病毒疫苗而受傷的那些人，他們需要申請另一個政府賠償項目。
生物醫(yī)學(xué)：癌癥藥物即將獲得批準
三十多年來，科學(xué)家一直希望使用讓 KRAS 蛋白質(zhì)失去活性的方法來縮小腫瘤。KRAS 蛋白質(zhì)的生長信號會推動許多癌癥類型。人們曾認為，藥物對 KRAS 蛋白質(zhì)不起作用，部分原因在于 KRAS 蛋白質(zhì)上沒有明顯的口袋可以讓抑制劑靶向該蛋白質(zhì)。但如今，多家公司已經(jīng)開發(fā)出一些化合物，可以靶向某些促癌突變體 KRAS 蛋白質(zhì)，并抑制他們的信號。這些藥物先是在嚙齒動物試驗中，接著在癌癥患者試驗中，已經(jīng)表現(xiàn)出積極的結(jié)果。2020 年 12 月，制藥公司安進已經(jīng)向美國食品和藥物管理局（FDA）提出申請，審核該公司的 KRAS 藥物——sotorasib。Sotorasib 或許會成為今年該類新型藥物中第一個獲批準的藥物。該藥物可能會首先被批準用于治療部分肺癌患者。另一家公司也計劃在今年提交 KRAS 藥物的批準申請。
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