2014年科研亮点

2014-01-14 11:27 · lobu

进入2014年,有哪些值得关注的科研领域?全球科研大国的钱会投向哪里?各科研“国家队”又有哪些引人注目的新项目?Nature, Science对此一一进行了展望。


Nature:展望2014

转基因猴(Transgenic monkeys)

目前已经有几个研究小组,包括遗传学家Erika Sasaki和干细胞生物学家Hideyuki Okano,都希望制备出转基因的灵长类动物,以此来研究有关于免疫系统缺陷或脑部疾病。尽管这项灵长类动物模型是最接近人类治疗这方面的疾病的有效动物(小鼠在这方面的疾病很难建立可靠的模型),然而该研究或许会引起伦理问题。去年迅速发展的基因编辑(gene-editing)技术——CRISPR可使得这项工作变成可能。

神经壮举(Neural feats)

杜克大学的神经生物学家Miguel Nicolelis已经研发出由大脑控制的外骨骼。他打算在今年的巴西世界杯上对脊髓损伤的运动员应用此技术。同时,研究者也在瘫痪者身上试图将其大脑同瘫痪区域重新建立连接,而不是之前常使用的机器手臂或外骨骼等治疗方式。在基础研究中,一些神经科学家也对美国和欧洲的大脑刺激项目感到兴趣,因为这样他们可从中获得相应的基金,如欧洲人类大脑项目(Europe’s Human Brain Project)。

新型药物(Novel drugs)

在制药行业里,几乎所有人都在关注两个相互竞争的抗体治疗药物Nivolumab和 Lambrolizumab,都在期待它们在增强免疫系统抵抗癌症的试验结果。这两种药物能作用于阻断蛋白质,从而使人体T细胞攻击肿瘤的通路不被阻断。在早期的测试中,这些药物的试验结果比2011年用于治疗晚期黑色素瘤治疗的Ipilimumab药物更积极。

可再生能源的革命(Renewable revolution)

半导体因钙钛矿能将光能转化成电能,而被看好。它们构建的成本也比较廉价,目前转化率超过了15%(2009年这一比例仅为4%)。而这个转化效率有望在今年得到进一步提升,可达到20%,英国牛津大学的一个研究小组同时也在研发无铅钙钛矿。

艾滋病的希望(HIV hope)

2013年,两个研究小组发现“广泛中和”抗体能够迅速清除模型动物猴子体内的艾滋病毒。这项治疗将在今年的秋季在人体进行实验。与此同时,去年的被治愈的艾滋婴儿技术也将被广泛地应用:即在出生之前高剂量地使用抗逆转录病毒药物。

微型测序仪(Miniature sequencer)

经过几十年的发展,一种DNA快速测序技术——纳米孔测序今年将进入市场。英国牛津Oxford Nano-pore Technologies公司计划发布第一批来自他们U盘大小的一次性测序仪产生的数据,这些测序仪正在一些科学家手里做测试。相比于其他技术,纳米孔测序有望提供更长的读长(可应用于细菌DNA混合样本测序),并能够实时显示结果。

气候变化(A better climate)

政府间气候变化专门委员会(IPCC)将今年的11月完成第五次评估报告。第二和第三工作小组的研究报告将继续关注气候变化带来的影响以及社会如何适应或缓解这些影响(第一工作组的报告去年已经完成)。联合国秘书长潘基文(Ban ki moon)也希望今年9月在纽约举行非正式峰会上对碳排放问题的“大胆承诺”(bold pledges)。在研究领域中,加拿大开始尝试进行碳捕获和储存的项目——萨斯喀彻温省的边界大坝煤炭发电厂(Boundary Dam coal power-plant )将在4月开始商业化运营,这个发电厂共投资11.7亿美元。

干细胞的再生(Stem-cell regeneration)

日本的一个研究团队将启动第一个在临床试验使用诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cells)的研究,但不要期望结果很快出来。加利福尼亚州Santa Monica地区一生物技术公司Advanced Cell Technology称,它们将会发布两个使用人类胚胎干细胞的试验数据,目前只有两个试验获得了美国药品监管机构的批准。

Science:展望2014年值得关注科研领域

12月20日出版的《科学》杂志展望2014年值得关注的科研领域,共4项,分别如下:

1、中微子研究

2013年,科学家首次探测到来自太阳系外中微子,接下来,科学家将验证它们是否能够作为探测宇宙的有用工具。

2、临床基因组

2014年,越来越多的研究人员,甚至医生,会要求病人进行基因组测序,这将有助于诊断罕见疾病和确定癌症疗法

3、探寻宇宙历史

“普朗克”探测器在2009年8月至2013年10月期间采集了相关天文数据,通过分析这些数据,欧洲宇航局研究人员有望在未来数月内绘出宇宙全景偏振图。

4、黑猩猩退休

黑猩猩正在陆续“离开”美国科研实验室。多家美国政府或科研机构以多种方式取消实验中使用黑猩猩。一些科学家将不得不转向其它实验动物,或者彻底放弃相关研究。

展望2014:大国科研有何新亮点

美国:“脑计划”进入快车道

美国一直是全球科技“领头羊”。近年来,美国的年度科研开支虽有下降,但仍是全球第一。奥巴马2013年4月宣布实施“脑计划”,被外界看做是可以和人类基因组测序相媲美的大科学项目。2014年,“脑计划”将加速进行,美国政府将为项目拨款1.1亿美元。

参与“脑计划”的美国国防部高级研究项目局已宣布,将在未来5年投资7000万美元,支持治疗神经系统疾病与记忆丧失的医疗设备开发研究;美国国家卫生研究院宣布2014年将为6个“高优先”基础研究领域提供4000万美元的经费支持,这些领域包括给脑细胞分类的新方法以及脑细胞在神经回路中的作用等。

美国“脑计划”瞄准“第一”的目标:绘制出第一幅囊括大脑所有活动的详图,其最终的临床应用包括通过直接改变神经回路来诊断和治疗疾病。“脑计划”的进展不仅会带动美国的医疗卫生、信息技术等产业,还会带来人类认知的大进步。

欧盟:“人脑工程”放眼10年

并不只有美国盯上了大脑。2013年年初,欧盟委员会就宣布“人脑工程”为欧盟未来10年的“新兴旗舰技术项目”。欧盟项目与美国“脑计划”有很大不同,前者提出在巨型计算机上对人脑建模,而建模所需的数据可以来自“脑计划”,两者可以互为补充。

美、欧为何在同一时间掀起“脑科学热”?首先是保障人类健康的需要。随着社会老龄化程度加深,脑相关疾病将成为人类避不开的问题。其次是科学探索的需要。脑科学研究不但可以揭开大脑高智能、高效率、低能耗之谜,对诸多科研领域都有重要拉动作用。正因为此,欧盟和美国才先后把脑科学列为国际竞争制高点予以重视。

正如美国《大众科学》网站所言,“尽管2014年科学家们并不能完全绘制和模拟出整个人脑,但2014年是所有这些事情开始走上正轨的一年”。

日本:打造“机器人大国”

机器人是日本的传统优势领域。日本政府期待通过官民协作建设“机器人大国”。

2014年,防灾减灾领域机器人的需求迅速增加。日本还拟优先开发一系列可用于基础设施建设工地的机器人,以帮助解决劳动力严重不足的问题。例如,可以检查老化基础设施的“检查诊断机器人”、迅速掌握灾害状况的“调查机器人”以及灾区重建时所需的“施工机器人”。

为了增加国家科研实力,日本还伸出“团队招揽”橄榄枝。日本文部科学省决定,从2014年度开始,从海外的世界顶级大学中邀请研究团队集体到日本的大学开展研究,不仅邀请研究人员本身,还邀请其研究室的所有工作人员。这也是日本加强国立大学功能、推动大学全球化的新举措。

德国:“数字化”增强竞争力

2013年底德国成立了新一届政府,各执政党的联合组阁协议中就包含科研政策内容。协议提出,继续推进德国高技术战略,并强调科研在医药卫生、能源供应、信息安全、原材料、未来汽车等领域的重要性。

协议强调“数字化”概念,力图推动汽车、机械制造、物流、医疗等优势产业的数字化进程,以增强国际竞争力。德国自2000年起每年举办“科学年”活动,促进科学界与民众交流,今年的主题也是“数字化社会”,以期向民众展示数字化如何改变人们的生活和推动经济发展。

德国2012年科研投入已创历史新高,达到795亿欧元,占国内生产总值近3%,今年有望持续增长。德国教研部长约翰娜•万卡在展望2014年时表示,为使德国在科研领域保持优势,政府将重点资助医药卫生、气候能源以及信息安全领域研发。

中国:全方位科研世界瞩目

新年伊始,英国广播公司(BBC)在展望2014年可能发生的科技大事时,首先就提到中国科技崛起“势不可当”,“玉兔”号月球车和世界最快的超级计算机“天河二号”就是例证,中国科研投入的规模让大多数西方国家的科学家“十分嫉妒”。

BBC还援引英国一位科学家的话说,当前中国与19世纪末的美国十分相似,人口众多、资源丰富、能量无限。看看那时美国的科研产出,就有理由在新的一年对中国的科技进展充满期待,这些进展可能出现在克隆、机器人、航天等多个领域。

“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”,还可极地探险,中国科研正大踏步在各维度推进。美国《科学》杂志高度关注中国新一年的科学进展,这份全球顶级科学刊物在新年展望中说,中国首艘水下考古工作船今年将交付使用,这是中国大力推进的海洋考古计划的一部分;新建的南极泰山站也被看做全球极地科研的一大亮点。

关键词: 科研 展望 2014