《科学》选为2013年十大突破

2013年，攻取胃癌路途上的一个转弯，产生致病化学疗法抑止病毒的希望数据，然而化学家几乎无法判别其年前景几何。其他社会科学领域面临着比方说的接下来性：目年前针锋相对顺利完成的CRIPER基因组总编辑取而代之科技究竟在不久后不会被愈来愈为有效能的大体功能取代？地球磁场电荷的确受到Ia遗存的快速，然而电荷与磁究竟是如何面对面这两项作用的？一项项喜人的社会科学突破心里产生愈来愈多的假设。伴随着欣喜、疑问和希望，《社会科学》周刊简介了2013年那些麦奎尔社会科学的入选为不可或缺突破。胃癌致病化学疗法2013年标志着胃癌攻取的一个转折点，专注使体内致病免受受到影响的长期努力准备料到，尽管其年前景仍是一个问号。致病化学疗法是一种放射治疗胃癌的完全各有不同的方式，其再次目标是致病，并非本身。来年6月底，研究成果执法人员份文件，相辅相成应用于伊匹唑（即抑止CTLA-4）和抑止PD-1令1/3的皮肤癌病症浮现“深层和快速的消退”。目年前尚能只能验证阻断T细胞会内层的PD-1通道的药物可以加长人类，但迄今为止的活到率使医生对此保持良好希望。20世纪80七十年代，英国研究成果执法人员假定了T细胞会内层的一种取而代之细胞受体CTLA-4，胃癌致病学家James Allison见到CTLA-4相当于一个阀门，可以阻止T细胞会上半年启动致病攻击，他设想阻拦CTLA-4的这两项作用究竟可以使致病摧毁胃癌。20世纪90七十年代，日本的一位生物学学家见到了T细胞会上的另一个阀门PD-1。随着医学研究当中抑止CTLA-4与抑止PD-1产生胃癌病症病情恶化的特别是在提升，该化学疗法逐渐成主流。至少5个主要的生物学科技Corporation坚信了先前的犹豫看法，准备共同开发该类血清。2011年，美国制品和药品管理局批准后了百时美施贵宝针对转移性黑素瘤的伊匹唑放射治疗。2012年，霍普金斯大学的Suzanne Topalian、耶鲁大学的Mario Sznol和同事份文件了在近百300名病症当中应用于抑止PD-1化学疗法的结果，其当中31%皮肤癌病症、29%风湿热病症和17%肺癌病症的锐减了一半或愈来愈多。2013年，据百时美施贵宝份文件称之为，在1800名应用于伊匹唑放射治疗的皮肤癌病症当中，22%的人在3年后仍活到。心里用事实好像的学家表示，胃癌放射治疗刚刚走回一个转角，而他们将不再回两头。大众基因组光学开刀20世纪20七十年代，开刀室当中应运而生光学，其清晰度和易用性产生了数场外科开刀的革命。2013年，一种被称之为为CRISPR的基因组总编辑取而代之科技系统会了大量研究成果的顺利完成，它使生物学学家可以愈来愈为精确和平易近百人地顺利完成对基因组组的操作。这归因于一种被称之为为Cas9的变形虫株细胞，它与旨在特定DNA数列的RNA一起，成了这两项抑制、酪氨酸或者相反基因组的原子开刀的。这样的基因组光学取而代之科技在十年前还是一个月光。随着锌指连锁化学反应酸酶和TALENs（转录酪氨酸因子样效应物连锁化学反应酸酶）大体功能的浮现，基因组取而代之功能研究成果和潜在基因组放射治疗应用来得甚为方便。2012年，研究成果执法人员首次在容器当中应用于的测试室所制造的CRISPR一氧化氮顺利完成基因组总编辑，其他人尽快坚信CRISPR的潜质。在应用于TALEN与锌指连锁化学反应酸酶时，每个再次目标取而代之基因组都无需一个功能强大的细胞，而CRISPR则只无需特定的RNA，比功能强大细胞要简单得多。CRISPR在2013年相当受人瞩目，10个月底内有50篇关的文章发表，关于它的“how-to”其网站每天带动约900位访客。自从1月底起，十多个共同开发团队并从未应用于CRISPR操纵了猫、变形虫株、大肠杆菌、斑马鱼、孢子虫、豚鼠、动植物和体内细胞会当中的特定基因组，为探究这些基因组的取而代之功能和为了让它们提升境况铺平了高架桥。CRISPR还具有同时修改多个基因组的潜质，并简化了制作团队动脉硬化大鼠假设的岗位。在从未来，CPISPR很可能被愈来愈为有效能的基因组总编辑大体功能取代，然而今天，CPISPR的热潮仍在接下来。脑成像取而代之科技2013年，神经系统的一个取而代之窗口被打开，未来将会所谓相反的测试室研究成果这种相互依存的心脏的方式，它被称之为为CLARITY。由于形成细胞会膜的油脂不会散射光，CLARITY通过消除油脂可以使神经系统其组织紫色如玻璃幕墙，它应用于一种悬浮取代骨骼肌原子，同时能保持良好轴突、其他脑细胞会及细胞会器非常简单，从而使相互依存的神经系统本体呈现出出有来。在以年前试图建立紫色神经系统的取而代之科技当中，各其组织非常脆弱，但在CLARITY当中，这些其组织有限厚重，化学家可以多次将各有不同标有渗入其当中，进而将其拉到有，并使神经系统反复成像。研究成果执法人员称之为，这种退步必需使量化一个特定神经系统范围内的轴突数量等护航的飞行速度提升100倍。相比之下，传统的失踪脑其组织成像分析方法来得无关紧要。不过，目年前该取而代之科技涵盖少量的其组织：澄清4毫米cm的猫神经系统仍无需大概9天。体内胚胎发育克林2013年，研究成果执法人员达成协议，他们并从未克林出有体内胚胎发育，并将其用于胚胎发育拔（ES）细胞会的缺少，这是一个月光寐以求的再次目标。ES细胞会必需蓬勃发展成任何其组织，并提供与克林细胞会完美匹配的基因组，是研究成果和共同开发药物的稳固大体功能。然而，对于破坏胚胎发育的顾虑以及克林人类文明胚胎发育的简易有效能可能不会使其成标准惯例。这种克林取而代之科技称之为为体细胞会连锁化学反应移植（SCNT），化学家将细胞会连锁化学反应从卵细胞会当中移出有，然后将其与细胞会材质和克林个体的一个细胞会顺利完成相相辅相成。相相辅相成细胞会寄出开始分崩离析的信号后，胚胎发育开始胚胎发育。化学家并从未应用于SCNT克林了猫、猪和其他两栖动物，但多年来从未攻取体内细胞会。2007年，美国奥勒冈东欧国家灵长类两栖动物研究成果外围的研究成果执法人员再次克林出有大象胚胎发育，并从当中赢取ES细胞会。在该流程当中，他们见到一些愈来愈改可以使SCNT在有数人类文明在内的灵长类两栖动物细胞会当中愈来愈为有效。再次的分析方法真实感前所从未有，10次测试当中就有1次可以激发ES细胞会。其当中一个这两项的诱因是，它或许可以尽力保持稳定人类文明卵子细胞会当中的这两项原子。从长远看，该取而代之科技有多不可或缺是一个封闭性的问题。自从首次尝试人隆，研究成果执法人员见到，他们可以通过将成年细胞会“重取而代之编程”为诱导多能胚胎会（iPS细胞会），以制作团队针对病患的胚胎会。化学家在2007年将该取而代之科技用于体内细胞会，添加人类文明卵子以及不关的胚胎发育总括诱因使SCNT颇具政治性并且价格划算。不过一些测试说明了，至少在猫脸上，来自克林胚胎发育的ES细胞会的行星质量要好于iPS细胞会。克林婴儿也引发了顾虑。但目年前这或许不太可能实现。奥勒冈的研究成果执法人员称之为，尽管经过了数百次的尝试，他们克林的大象胚胎发育也只能使性工作者个体获得成功孕育人类。迷你心脏来年，化学家获得成功使iPS细胞会在的测试室转变为微小的“类心脏”——肝脏雏形、迷你肾脏，甚至初期的人类文明神经系统。由澳大利亚研究成果执法人员培养出有的这种神经系统与确实神经系统在一些不可或缺总体有所各有不同。由于其缺少血液供给，它们在长到草莓种子大小时便不会暂停湿润，外围的细胞会由于缺少养分和其他营养物质不会相继失踪。但是类心脏对人类文明神经系统的模拟往往令人吃惊，在光学下可以注意到到斑其组织，就像晚期胎儿的神经系统。迷你神经系统并从未被取得获得成功对两头小遗传性病症（神经系统无法转变至较长时间大小）的研究成果。当研究成果共同开发团队开始应用于来自于一位两头小遗传性病症的iPS细胞会时，其受益的类心脏要小于较长时间心脏，因为胚胎会过早就暂停了分崩离析。随着进一步的蓬勃发展，研究成果执法人员决心为了让迷你神经系统取而代之科技探索其他人类文明动脉硬化。地球磁场的缺少几十年以来，地质学家指出，作为地球磁场在飞船穿过的高能原子连锁化学反应和原子来自于行星着火后的遗骸，或者说Ia。今天，他们确定了这一结论。来年，研究成果执法人员应用于先前（NASA）朗道宇宙射线飞船毫米波，见到了这些电荷在银河系的不规则Ia遗存当中快速的首个这样一来论据。将地球磁场追根溯源至Ia遗存未必易于。因为这些原子连锁化学反应和连锁化学反应都是带电电荷，在外太空磁深渊当中运行。再次，地球磁场未必这样一来看成其起初历史悠久。朗道毫米波共同开发团队不得不找出其他分析方法说明了Ia遗存对这些电荷顺利完成了快速。如果原子连锁化学反应在Ia遗存当中被快速，那么一些原子连锁化学反应—原子连锁反解决问题撞仍无论如何不会发生。这种对撞不会进而激发称之为为pi-zero自旋的在此期间存在的电荷，不久同位素成一对高能原子连锁化学反应。这种pi-zero同位素无论如何不会使来自Ia遗存的热量谱浮现高峰不稳定性。在重新整理了5年数据后，朗道的研究成果执法人员在两个Ia遗存当中见到了原子连锁化学反应快速的信号。其他研究成果曾经见到过该信号，但是朗道毫米波的测试是首次明了的观测。天体地质学家仍不清楚电荷与磁电磁的很多细节，而且他们怀疑略低于热量的地球磁场来自银河系值得注意。不过，Ia遗存的确喷涌出有地球磁场却是显然的。发电取而代之星钙钛矿作为一颗冉冉升起的取而代之星，照亮了发电研究成果自始。这种低廉易制的固态被验证必需将15%遮蔽的热量反转为电能。4年前的取而代之科技必需降到3.8%，而且它比研究成果执法人员制造几十年的一些器件取而代之科技还要好。钙钛矿器件几乎落伍于全世自始屋顶上的钨板发电，后者的效能一般达20%，在的测试室当中略低于能达25%。但是钨电池和其他低功耗发电材质依赖高温下应用于划算的电源生产出有的电子元件。钙钛矿则各有不同。目年前用于器件的钙钛矿无论如何通过在溶解当中混合低廉的年前体化合物，然后在物体内层拌就可以了。令人吃惊的是，该流程生产出有的钙钛矿尤其较高的结晶行星质量，两个研究成果共同开发团队份文件称之为必需应用于其激发激光。不过，关于钙钛矿器件显然的消息是，也许可以将其与传统的钨器件整合，将其覆盖在钨板顶部，可以使效能降到30%。全世自始的发电研究成果执法人员都在竞相将两者相辅相成起来。为什么睡觉我们为何睡觉？这是生物学学的最大体问题。2013年，神经化学家在这个无误的追寻上有了一个大跨步。大多数研究成果执法人员都指出，失眠尤其多种这两项作用，例如强化致病和巩固无意识等，但是他们近来多年来在寻找各种群都原则上的失眠“连锁化学反应心”取而代之功能。通过失眠大鼠神经系统当中的有色染剂，化学家得出有结论，失眠的大体目的是：清洗神经系统。他们见到，在大鼠失眠时，神经系统运输管道的网络平台膨胀了60%，提高了脑脊液的恒定，从而清扫了β淀粉细胞等生物学合成废弃物。在这一见到此年前，研究成果执法人员多年来指出神经系统处理细胞会废弃物的唯一分析方法是将其破坏并在细胞会内回收。如果从未来的研究成果见到，许多其他的种群也不会经历这一神经系统清扫的流程，那将说明了清洗的确是失眠的一个连锁化学反应心取而代之功能。取而代之见到还说明，失眠不足也许在神经动脉硬化的蓬勃发展当中发挥着这两项作用。但是由于其本质尚能不确定，人们担心这一问题还为时过早。两栖动物细胞会与健康研究成果执法人员见到，过氧化物的变形虫株在决定身体如何解决问题动脉硬化和胃癌等各有不同考验总体充当不可或缺角色。100万亿个细胞会联接着300万种各有不同的基因组——这就是过氧化物生活着的两栖动物细胞会的状况。各种两栖动物研究成果说明了，这些空无一物的生物学深刻受到影响着身体对环境污染、动脉硬化和医疗卫生的化学反应。来年，研究成果执法人员开始精确定位特定两栖动物细胞会受到影响健康和动脉硬化的方式。2013年，研究成果执法人员肠道两栖动物细胞会与胃癌之间的一些连系。3个抑止病毒化学疗法被验证无需肠道变形虫株才能料到；变形虫株可以尽力抑制致病以解决问题药物放射治疗。一个大鼠研究成果说明了，由于老年人大鼠体内激发一种损害DNA的变形虫株尿素，与老年人关的的一种肝癌发生率不会上升。取而代之见到还证实了此年前的怀疑：一种称之为为梭变形虫属的肠道变形虫株对抑制结直肠有不可或缺这两项作用。研究成果执法人员还受益了愈来愈多关于两栖动物细胞会受到影响致病取而代之功能的提示。例如，自身致病动脉硬化风湿性关节炎可能与一种被称之为为普氏变形虫的变形虫株有关。在大鼠当中，对由于接触五楼的猫狗所引起的全身性和哮喘预防，太大往往上是由于肠道乳酸变形虫的提高。研究成果越来越明显地说明了，个性化医疗卫生要想愈来愈为有效，无需将每个过氧化物的两栖动物细胞会接下来性顾虑在内。HIV内部设计几十年以来，研究成果执法人员多年来决心本体生物学学（在近百原子水平研究成果生物学原子）可以尽力他们内部设计较好的HIV。来年，他们终于见到显然的论据，验证该分析方法可以产生一流的期望。呼吸道合胞病毒（RSV）每年使数百万婴儿细变形虫感染肺癌和其他气管动脉硬化，许多HIV都对其有罪。对于面临轻微RSV动脉硬化长期性的儿童，市场上的帕利珠唑可以使年老率减少一半，但是帕利珠唑单副作用的价格将近百1000美元，对许多年老儿童来说遥不可及。比帕利珠唑有效10到100倍的血清并从未开始被隔离研究成果。来年5月底，美国东欧国家水痘和传染病研究成果所（NIAID）的一个研究成果共同开发团队份文件称之为，他们并从未锁定其当中一种。该血清不会与RSV内层一种被称之为为F的细胞相辅相成（病毒在细变形虫感染流程当中通过F与细胞会相相辅相成）。研究成果执法人员为了让X射线衍射取而代之科技研究成果了该血清的固态本体，从愈来愈精细的角度量化了F细胞的脆弱点。11月底，NIAID的研究成果共同开发团队赢得了取而代之的的发展：应用于其本体量化受益的见到，内部设计一种RSV F细胞作为致病原。其策略被验证是无论如何的：该细胞可以抑制激发高效血清，它一夜间成了RSVHIV的遥遥领先这两项。不过这种HIV尚能从未用于体内，NIAID的研究成果执法人员决心先对其顺利完成18个月底的准备试验中。来年秋天发表的另外3项研究成果为了让类似的策略为艾滋病病毒（HIV）内部设计HIV。研究成果执法人员尚能从未验证其公认的致病原可以抑制必需解决问题HIV无数突变的血清激发，但是他们决心跟随RSV同事的脚步，后者在两栖动物测试当中试验中了许多版本的人工细胞之后才找出显然的那一个。既然本体生物学学并从未验证了它在HIV内部设计上的价值，许多研究成果执法人员决心这种革命性的岗位也可以为丙型肝炎HIV、白喉等病毒HIV的制造指明方向。

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