全球規(guī)模最大肺炎鏈球菌基因組普查完成

國際科研團(tuán)隊最近完成了迄今最大規(guī)模的肺炎鏈球菌“基因組普查”。研究人員對來自51個國家和地區(qū)的約2萬份病菌樣本進(jìn)行了基因組測序，相關(guān)數(shù)據(jù)對了解不同菌株的分布和進(jìn)化有重要意義，可幫助確定未來的疫苗研發(fā)方向。這個名為“全球肺炎鏈球菌測序計劃”的項目由英國韋爾科姆基金會桑格研究所主導(dǎo)，美國、以色列、南非和中國香港等地的多家機(jī)構(gòu)參與。相關(guān)論文發(fā)表在英國《柳葉刀·傳染病》雜志上。

研究人員共發(fā)現(xiàn)了621個肺炎鏈球菌菌株，每個菌株都有一種或多種表面抗原類型。病菌樣本取自接種疫苗前后不同時期，揭示了病菌進(jìn)化出新形態(tài)以躲避疫苗攻擊的情形。

肺炎是全球主要傳染病之一，也是5歲以下兒童的頭號致死疾病，其細(xì)菌型病原體以肺炎鏈球菌為主。許多國家近年來針對兒童開展大規(guī)模疫苗接種，但全球肺炎發(fā)病率仍然很高。其中一個原因是主要肺炎疫苗針對7種或13種常見的肺炎鏈球菌表面抗原，而已知的表面抗原類型超過100種。

肺炎鏈球菌

此次普查使人們首次了解了全球范圍的肺炎鏈球菌感染情況，弄清了不同地區(qū)常見的菌株。此外，根據(jù)病菌在疫苗壓力下的進(jìn)化規(guī)律，還可以預(yù)測特定地區(qū)接種疫苗后會出現(xiàn)什么樣的新菌株，從而及時制訂應(yīng)對方案。該項目首席研究員、美國埃默里大學(xué)全球衛(wèi)生研究所所長羅伯特·布雷曼表示，“全球肺炎鏈球菌測序計劃”開啟了基因組學(xué)與公共衛(wèi)生工作結(jié)合的新時代，這種結(jié)合在優(yōu)化疾病預(yù)防策略方面有著無與倫比的能力，并為預(yù)測和應(yīng)對新挑戰(zhàn)提供了一種極富價值的工具。

科學(xué)家首獲三種更高精度單堿基編輯工具

中國科學(xué)家通過全轉(zhuǎn)錄組R N A測序首次發(fā)現(xiàn)，包括BE3、BE3-hA3A和ABE7.10等在內(nèi)的DNA編輯工具單堿基編輯技術(shù)存在大量的RNA脫靶，并且ABE7.10還會導(dǎo)致大量的癌基因和抑癌基因突變，具有較強(qiáng)的致癌風(fēng)險。通過點突變的方式，科學(xué)家們對3種單堿基編輯工具進(jìn)行突變優(yōu)化，使其完全消除RNA脫靶的活性，首次獲得3種更高精度的單堿基編輯工具，為單堿基編輯技術(shù)進(jìn)入臨床治療提供了基礎(chǔ)。6月11日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然》雜志。

單堿基編輯是一種高精度基因編輯技術(shù)，因其能實現(xiàn)高精度的目標(biāo)打靶，因而成為罕見病基因治療的熱門工具之一，對于基因突變導(dǎo)致的遺傳疾病的治療具有重大意義。

2019年3月，中國科學(xué)家曾在《科學(xué)》上報道了單堿基編輯技術(shù)BE3存在全基因組范圍內(nèi)的脫靶，引起廣泛關(guān)注。此前的研究對于基因編輯工具的脫靶檢測都瞄準(zhǔn)在DNA水平，而此次科學(xué)家們則將DNA編輯工具脫靶的檢測范圍擴(kuò)展到RNA水平，首次證明常用的3種單堿基編輯技術(shù)均存在大量的RNA脫靶。通過精巧的實驗設(shè)計，科學(xué)家證明RNA脫靶主要是由于融合在Cas9上的脫氨酶導(dǎo)致；同時發(fā)現(xiàn)被寄予厚望的ABE7.10存在大量的RNA脫靶，并高頻率地發(fā)生在癌基因和抑癌基因上。

為獲得更加精準(zhǔn)的單堿基編輯工具，科學(xué)家對單堿基編輯的胞嘧啶脫氨酶和腺嘌呤脫氨酶分別進(jìn)行了突變優(yōu)化，最終獲得能完全消除RNA脫靶并維持DNA編輯活性的高精度單堿基編輯工具。此外，他們開發(fā)的ABE（F148A）突變體還能夠縮小編輯窗口，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的DNA編輯。

我國將首批“捕風(fēng)”小衛(wèi)星送入太空

6月5日，我國在黃海海域利用“長征”11號固體運載火箭將首顆基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)反射信號技術(shù)的“捕風(fēng)一號”A/B試驗衛(wèi)星成功送入太空。這支國產(chǎn)小衛(wèi)星“編隊”將實現(xiàn)我國全天候探測海面風(fēng)場零的突破，為臺風(fēng)海洋監(jiān)測預(yù)報業(yè)務(wù)提供重要數(shù)據(jù)支撐。

海面風(fēng)場是臺風(fēng)預(yù)警和預(yù)報最關(guān)鍵的要素之一，目前應(yīng)用急需而觀測手段缺乏，“捕風(fēng)一號”利用GNSS-R信號能穿透降水的特點，可獲取臺風(fēng)中心厚云或強(qiáng)降水區(qū)域高質(zhì)量海面風(fēng)場信息，是我國風(fēng)云氣象衛(wèi)星大氣觀測的重要補充。據(jù)悉，在冰川、積雪厚度、土壤濕度等監(jiān)測方面，捕風(fēng)衛(wèi)星也具有廣闊應(yīng)用前景，在生態(tài)文明建設(shè)中可發(fā)揮重要作用。

中國氣象局作為“捕風(fēng)一號”衛(wèi)星主用戶，將在國家衛(wèi)星氣象中心建設(shè)業(yè)務(wù)試驗系統(tǒng)，應(yīng)用該衛(wèi)星開展星載全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射測量技術(shù)（GNSS-R）在軌演示驗證和相關(guān)科學(xué)試驗研究。此前，中國氣象局已為“捕風(fēng)一號”全天候衛(wèi)星海面風(fēng)場測量信息進(jìn)入全球和區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報模式進(jìn)行了技術(shù)儲備。后續(xù)，新數(shù)據(jù)的應(yīng)用有望提升我國臺風(fēng)監(jiān)測和精準(zhǔn)預(yù)報能力。

當(dāng)前各國均在大力發(fā)展低軌微小衛(wèi)星星座，小衛(wèi)星已經(jīng)成為天基地球觀測系統(tǒng)的重要力量。其中，作為國內(nèi)外遙感和導(dǎo)航領(lǐng)域研究熱點之一，捕風(fēng)衛(wèi)星因只被動接收導(dǎo)航系統(tǒng)信號，可采用微小衛(wèi)星平臺，質(zhì)量僅為常規(guī)對地遙感衛(wèi)星的幾十分之一，同時還具有研制周期短、部署快、性價比高的優(yōu)勢為后續(xù)風(fēng)云氣象小衛(wèi)星星座觀測技術(shù)提供了技術(shù)準(zhǔn)備。

我國新一代“人造太陽”開始總裝

由于與太陽發(fā)光發(fā)熱的原理相同，受控核聚變實驗裝置又被稱為“人造太陽”。近日，中國環(huán)流器二號M（HL-2M）裝置主機(jī)線圈系統(tǒng)在成都交付，這標(biāo)志著我國自主研制的新一代“人造太陽”總體安裝正式開始。

即將建成的中國新一代核聚變實驗裝置中國環(huán)流器二號M（HL-2M），規(guī)模大、參數(shù)高，采用更先進(jìn)的結(jié)構(gòu)與控制方式，有望將等離子體電流從我國現(xiàn)有裝置的1兆安培提高到3兆安培，等離子體溫度將超過2億攝氏度。該裝置是中國開展聚變堆核心技術(shù)研究的關(guān)鍵平臺，將積累大科學(xué)工程裝置設(shè)計、建設(shè)和運行等方面的寶貴經(jīng)驗，大幅提高我國聚變研究手段和能力，為我國參與國際熱核聚變實驗堆（ITER）實驗與運行以及自主設(shè)計建造未來聚變堆提供重要技術(shù)支撐。

“太陽風(fēng)暴”對地球的空間環(huán)境有重要影響

據(jù)了解，主機(jī)線圈系統(tǒng)是該裝置主機(jī)的核心部件之一，其中心柱的研制是整個線圈系統(tǒng)最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，線圈中心柱由20組環(huán)向場線圈中心段組件和中心螺旋管線圈裝配而成，總體重量約90噸。中心柱制造難度大，工藝精度要求極高，高沖擊載荷條件下運行壽命要求不低于10萬次，在國內(nèi)尚屬首次，沒有現(xiàn)成的工藝和設(shè)備借鑒。我國科學(xué)家通過艱難攻關(guān)，取得多項關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，設(shè)計制造國內(nèi)最大尺寸、最大重量的中心柱，為開展堆芯級聚變等離子體物理實驗和關(guān)鍵技術(shù)研究提供強(qiáng)力保障。

“太陽風(fēng)暴”中日珥的磁場結(jié)構(gòu)被揭示

“太陽風(fēng)暴”主要表現(xiàn)為日珥爆發(fā)、耀斑和日冕物質(zhì)拋射3種緊密聯(lián)系的爆發(fā)活動，對地球的空間環(huán)境有重要影響。會擾動地球磁場，影響衛(wèi)星運行，干擾無線電通訊，破壞電網(wǎng)設(shè)備，導(dǎo)致GPS（全球定位系統(tǒng)）失準(zhǔn)等。近期，中國科研團(tuán)隊對日珥的研究發(fā)現(xiàn)，其磁場為磁繩與剪切磁拱共存的雙層結(jié)構(gòu)，這對理解太陽爆發(fā)的機(jī)制及其對地球的影響方式具有重要意義。國際天體物理學(xué)學(xué)術(shù)期刊《天體物理雜志》日前發(fā)表了該研究成果。

太陽的磁場活動被認(rèn)為是導(dǎo)致“太陽風(fēng)暴”產(chǎn)生的原因，弄清楚其磁場結(jié)構(gòu)非常重要，但太陽的磁場難以觀測，只能通過觀測太陽大氣中的等離子體來推測其磁場的結(jié)構(gòu)。

日珥位于太陽的表面，作為“太陽風(fēng)暴”的3種形式之一，其爆發(fā)也與另外兩種密切相關(guān)。因此，觀察日珥的磁場結(jié)構(gòu)和動力學(xué)演化，是研究太陽爆發(fā)活動的重要途經(jīng)。中國科研團(tuán)隊利用我國云南撫仙湖1米口徑的太陽望遠(yuǎn)鏡對日珥進(jìn)行了觀測，并結(jié)合衛(wèi)星提供的極紫外光觀測，發(fā)現(xiàn)沿日珥軸向的大幅度振蕩，推測相關(guān)的磁場結(jié)構(gòu)為剪切磁拱。另一方面，他們利用多普勒頻移研究發(fā)現(xiàn)物質(zhì)繞日珥軸向的旋轉(zhuǎn)運動，因此相關(guān)的磁場結(jié)構(gòu)也具有磁繩的性質(zhì)。由于兩層磁結(jié)構(gòu)之間并無明顯的分離，暗示這種雙層結(jié)構(gòu)在日珥中可能普遍存在。

長期以來，國際學(xué)術(shù)界對日珥的磁場結(jié)構(gòu)是磁繩還是剪切磁拱爭論不休。中國科研團(tuán)隊的研究表明，這兩種結(jié)構(gòu)可能共同存在，為解決爭論提供了新方向。