楊 潔

2022年年末，《自然》雜志依照慣例，公布了2023年值得關(guān)注的科學(xué)事件，涵蓋了醫(yī)療、天文、氣候和物理學(xué)等領(lǐng)域，登月計(jì)劃、mRNA疫苗和氣候融資等內(nèi)容被視作2023年的重點(diǎn)研究方向。以此為開端，相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒈怀掷m(xù)關(guān)注，而科學(xué)家們也將在新的一年書寫新的篇章。

下一代疫苗接踵而至

過去的3年時(shí)間里，為應(yīng)對(duì)新冠疫情，各類疫苗相繼問世。其中mRNA新冠疫苗一鳴驚人，如由美國(guó)莫德納公司和美國(guó)國(guó)家過敏和傳染病研究所聯(lián)合研發(fā)的mRNA-1273候選疫苗，由美國(guó)輝瑞公司、德國(guó)生物新技術(shù)公司、中國(guó)復(fù)星醫(yī)藥公司聯(lián)合研發(fā)的BNT-162候選疫苗，由上海和德國(guó)美因茨公司聯(lián)合研發(fā)的復(fù)必泰疫苗等，均屬于mRNA疫苗范疇。這也促使一系列預(yù)防其他疾病的mRNA疫苗陸續(xù)進(jìn)入開發(fā)過程中，其中一些已經(jīng)取得階段性進(jìn)展。如德國(guó)生物新技術(shù)公司預(yù)計(jì)將在未來幾周內(nèi)啟動(dòng)針對(duì)瘧疾、結(jié)核病和生殖器皰疹的mRNA疫苗的首次人體試驗(yàn)，這個(gè)公司還與美國(guó)輝瑞公司合作，試驗(yàn)一種旨在降低帶狀皰疹發(fā)病率的候選mRNA疫苗；無獨(dú)有偶，美國(guó)莫德納公司也在研發(fā)病毒用以入侵人類細(xì)胞的蛋白質(zhì)，因此，使用mRNA疫苗的意義就在于幫助免疫系統(tǒng)“學(xué)會(huì)”如何識(shí)別刺突蛋白而不是“引入”真正的病毒，那么刺突蛋白就可以觸發(fā)免疫反應(yīng)，從而抵御未來的感染。

在具體操作中，mRNA疫苗是將mRNA片段包裹在一個(gè)脂質(zhì)納米顆粒中，在接種疫苗后，脂質(zhì)納米顆粒的親脂性可以使納米顆粒和受體細(xì)胞膜融合，將mRNA片段遞送至細(xì)胞內(nèi)，它將指導(dǎo)受感染的細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的刺突蛋白。在此之后，免疫系統(tǒng)會(huì)攻擊被修飾的人類細(xì)胞——因?yàn)槊庖呦到y(tǒng)不再識(shí)別它們，這些細(xì)胞將被視作病毒的“同盟軍”。而一旦免疫系統(tǒng)清除了所有感染細(xì)胞的痕跡，它就保留了對(duì)這一病毒刺突蛋白的記憶，如針對(duì)生殖器皰疹和帶狀皰疹的候選mRNA疫苗；與此同時(shí)，德國(guó)生物新技術(shù)公司和輝瑞公司啟動(dòng)了一款mRNA疫苗的第一階段試驗(yàn)，這個(gè)疫苗旨在預(yù)防新冠感染和流感，包含編碼新冠病毒原始毒株、奧密克戎BA.4/BA.5，以及4種流感變體結(jié)合蛋白的mRNA鏈。

mRNA疫苗研發(fā)再掀熱潮

所謂mRNA疫苗，是將含有編碼抗原蛋白的mRNA導(dǎo)入人體直接進(jìn)行翻譯，進(jìn)而形成相應(yīng)的抗原蛋白，從而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答，并最終達(dá)到預(yù)防免疫之目的。換言之，mRNA疫苗的工作原理是修飾人體細(xì)胞。它不包含病毒的實(shí)際部分，其中的主要作用成分是科學(xué)家復(fù)制的基因指令——一小段mRNA用于合成獨(dú)特的刺突蛋白（S蛋白）。由于刺突蛋白是果再遇到這種蛋白，它就會(huì)發(fā)起攻擊。這意味著，未來這種病毒的“真身”一旦進(jìn)入人體，免疫系統(tǒng)會(huì)立即識(shí)別并知道如何防御，起到預(yù)防疾病的效果。

mRNA疫苗是繼滅活疫苗、減毒活疫苗、亞單位疫苗和病毒載體疫苗后的第三代疫苗。作為使用時(shí)間更久、應(yīng)用范圍更廣泛、更為人所熟知的滅活病毒疫苗，其研發(fā)工藝主要是通過在細(xì)胞基質(zhì)上對(duì)病毒進(jìn)行培養(yǎng)，然后用物理或化學(xué)方法將具有感染性的病毒殺死但同時(shí)保持其抗原顆粒的完整性，使其失去致病力而保留抗原性。在注射滅活疫苗后，受種者將產(chǎn)生以體液免疫為主的免疫反應(yīng)并產(chǎn)生抗體，可中和、清除病原微生物及其產(chǎn)生的毒素作用，對(duì)細(xì)胞外感染的病原微生物有較好的保護(hù)效果，后續(xù)迭代產(chǎn)生的疫苗也采取了類似的原理制成。而相較于傳統(tǒng)疫苗“誘敵深入”的免疫策略，mRNA疫苗則將人體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為增強(qiáng)免疫的主陣地，由內(nèi)而外地引發(fā)對(duì)新冠病毒的強(qiáng)大且持久的免疫力，使其具有了針對(duì)病原體變異反應(yīng)速度快的巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易規(guī)?；瘮U(kuò)大等特點(diǎn)也使得mRNA疫苗成為對(duì)抗病毒的有力武器。

當(dāng)然，關(guān)于mRNA疫苗及相關(guān)技術(shù)的爭(zhēng)論也從未停止。包括歐洲在內(nèi)的世界許多地區(qū)都把mRNA技術(shù)視為一種基因療法，出于安全考慮，基因療法一般很難獲得當(dāng)?shù)匦l(wèi)生主管部門的批準(zhǔn)并受到嚴(yán)格監(jiān)管。不過，業(yè)內(nèi)科學(xué)家普遍認(rèn)為，mRNA疫苗是一種相對(duì)安全的制劑，因病毒里的mRNA相對(duì)不穩(wěn)定，很容易降解。從理論上講，疫苗中使用的mRNA片段不能穿透細(xì)胞的細(xì)胞核，因此也不能影響人類DNA中的染色體；與之相對(duì)的，在新冠疫情期間施用mRNA疫苗并產(chǎn)生如嚴(yán)重過敏等免疫反應(yīng)的報(bào)道也多次見諸報(bào)端?？傮w來講，雖然目前仍缺乏針對(duì)mRNA疫苗對(duì)人類健康長(zhǎng)期影響的臨床數(shù)據(jù)，但這項(xiàng)已經(jīng)存在了30年的技術(shù)有望改變?nèi)祟惣膊∶庖叩臍v史，相關(guān)研究者認(rèn)為，在抗擊新冠疫情的過程中大規(guī)模使用mRNA疫苗開啟了醫(yī)學(xué)史上的新紀(jì)元，意味著采用相同免疫方法對(duì)抗流感、癌癥和艾滋病等疾病在未來有望成為現(xiàn)實(shí)。而世界范圍內(nèi)，在mRNA不同技術(shù)路線上均有候選疫苗進(jìn)入臨床試驗(yàn)，無疑將成為mRNA疫苗研究走向深入、逐步走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的一個(gè)明證。

太空探索精彩紛呈

2022年，人類在航天與天文學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展令人驚嘆：如詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到了奇幻的宇宙圖景，中國(guó)空間站全面建成，“太空之家”遨游蒼穹，雙小行星改道測(cè)試任務(wù)將一顆小行星撞入新軌道，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的火箭一年里完成了61次發(fā)射……2023年，人類探索宇宙的步伐將走得更為堅(jiān)定，將有更多的天文望遠(yuǎn)鏡在這一過程中發(fā)揮重要的作用。

2021年12月25日，研發(fā)歷時(shí)25年、發(fā)射又經(jīng)歷多次延期的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱“韋伯望遠(yuǎn)鏡”）終于成功發(fā)射升空，并于2022年1月24日順利進(jìn)入圍繞日地系統(tǒng)第二拉格朗日點(diǎn)的運(yùn)行軌道。2022年7月中旬，韋伯望遠(yuǎn)鏡正式開工，拍攝了第一批包括星系、星云和太陽(yáng)系外巨行星在內(nèi)的、用于科學(xué)研究的高分辨率全彩色照片，其捕捉到的宇宙景象讓太空愛好者和科學(xué)家連連贊嘆。借助韋伯望遠(yuǎn)鏡，業(yè)內(nèi)科學(xué)家也先后發(fā)表了一些關(guān)于早期宇宙的新發(fā)現(xiàn)。2023年，科學(xué)家將進(jìn)一步發(fā)揮韋伯望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)功用，加快對(duì)宇宙觀測(cè)和探索的步伐，并有望在韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的宇宙圖片中，發(fā)現(xiàn)關(guān)于星系演化的新結(jié)果和新發(fā)現(xiàn)。

“木星冰月探測(cè)器”任務(wù)將研究木星及其衛(wèi)星——木衛(wèi)三、木衛(wèi)二和木衛(wèi)四

除了韋伯望遠(yuǎn)鏡，2023年，人類可能會(huì)從更多天文望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)、使用和觀測(cè)中，獲得對(duì)宇宙的新認(rèn)識(shí)。如歐洲空間局正在開發(fā)的歐幾里德空間望遠(yuǎn)鏡將于2023年發(fā)射升空，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃圍繞太陽(yáng)運(yùn)行6年并拍攝照片，最終創(chuàng)建宇宙的三維地圖；日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的X射線成像和光譜任務(wù)也懷抱同樣的使命，這是一顆地球軌道衛(wèi)星，在其成功發(fā)射后將用于探測(cè)來自遙遠(yuǎn)恒星和星系的X射線；智利的薇拉·魯賓天文臺(tái)也將于2023年7月開始拍攝圖像，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)特殊的三面鏡設(shè)計(jì)和一個(gè)包含超過30億像素固態(tài)探測(cè)器的相機(jī)，3個(gè)晚上就能掃描整個(gè)南部天空。

薇拉·魯賓天文臺(tái)將于2023年開始拍攝圖像

此外，世界上最大的可操作射電望遠(yuǎn)鏡——中國(guó)新疆奇臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡也將于2023年進(jìn)入緊鑼密鼓的建造階段。這一巨型觀天裝置是一款配備完全可操縱的碟形天線、口徑可達(dá)110米的圓形球面射電望遠(yuǎn)鏡，在其建設(shè)完畢后，能夠在任何給定的時(shí)間觀測(cè)到天空中75%的恒星；有“中國(guó)巨眼”之稱的中國(guó)空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡”）預(yù)計(jì)也會(huì)在2023年年底發(fā)射升空，并在接近中國(guó)天宮空間站的軌道中，以可見光波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)巡測(cè)宇宙。相較于哈勃望遠(yuǎn)鏡，中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡更適于巡天，其巡天相機(jī)的鏡片口徑為2米，雖然略小于約2.4米的哈勃望遠(yuǎn)鏡，但其視場(chǎng)約是哈勃望遠(yuǎn)鏡的300倍，可以比較快地完成大范圍宇宙觀測(cè)。作為我國(guó)載人空間站旗艦級(jí)項(xiàng)目，中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡是我國(guó)迄今為止最大的空間天文基礎(chǔ)設(shè)施，依照“建造可以觀察更廣闊天區(qū)的太空望遠(yuǎn)鏡、以更高的效率巡天觀測(cè)、更系統(tǒng)地研究宇宙空間”的設(shè)計(jì)思路，其設(shè)計(jì)之初就瞄準(zhǔn)了大視場(chǎng)、高像質(zhì)、寬波段等方向，并且與空間站相得益彰。具體來說，中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡以天宮空間站為太空母港，平時(shí)觀測(cè)時(shí)遠(yuǎn)離空間站并與其共軌獨(dú)立飛行，在需要補(bǔ)給或者維修升級(jí)時(shí)，主動(dòng)與“天宮”交會(huì)對(duì)接，?？刻漳父?，不僅能夠保障其在10年壽命期內(nèi)可以正常運(yùn)行，有效避免出現(xiàn)類似哈勃望遠(yuǎn)鏡遭遇故障約3年無法修復(fù)的情況，而且能夠延長(zhǎng)在軌壽命，有望實(shí)現(xiàn)超期“服役”。

探月任務(wù)加速推進(jìn)

“這是個(gè)人的一小步，卻是人類的一大步?！?969年美國(guó)宇航員阿姆斯特朗登上月球所說的這句話，至今令世界印象深刻。然而，自1972年最后一次阿波羅任務(wù)結(jié)束后，人類就再也沒有踏足月球這片荒涼沉寂的土地。但這并不意味著人類放棄了對(duì)月球的探索，特別是在2023年，月球?qū)⒊蔀樘?yáng)系中最受歡迎的目的地之一。在人類暌別月球十?dāng)?shù)年甚至數(shù)十年后，多國(guó)公開2023年探月計(jì)劃，包括美國(guó)、俄羅斯、印度、日本等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都將發(fā)射探測(cè)器嘗試登陸月球。

“阿爾忒彌斯2號(hào)”任務(wù)是美國(guó)重返月球計(jì)劃的重要一環(huán)，由美國(guó)航空航天局在2019年紀(jì)念人類首次登月50周年之際宣布。這一計(jì)劃分為三步。第一步是名為“阿爾忒彌斯1號(hào)”的無人繞月飛行測(cè)試任務(wù)，已于2022年11月至12月順利完成。當(dāng)時(shí)美媒報(bào)道認(rèn)為，這項(xiàng)任務(wù)的成功對(duì)美國(guó)重返月球具有里程碑式意義。美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)稱，“阿爾忒彌斯1號(hào)”任務(wù)完成后，美國(guó)航空航天局就已經(jīng)在為第二步，也就是2024年開展“阿爾忒彌斯2號(hào)”載人繞月飛行測(cè)試做準(zhǔn)備，而“阿爾忒彌斯3號(hào)”登月任務(wù)預(yù)計(jì)于2025年進(jìn)行。

與此同時(shí)，美國(guó)航空航天局的重返月球計(jì)劃還與一批商業(yè)航天企業(yè)進(jìn)行了深度合作。根據(jù)美國(guó)航空航天局與美國(guó)私營(yíng)航天企業(yè)簽署的協(xié)議，2023年1月至3月，美國(guó)宇航機(jī)器人技術(shù)公司研制的“游隼”著陸器將啟程前往月球。3月，美國(guó)私營(yíng)航天企業(yè)直覺機(jī)器公司的“新星-C”著陸器也將搭乘火箭，在月球表面搜尋可能存在的水冰。

除美國(guó)外，多個(gè)國(guó)家、地區(qū)乃至多家私營(yíng)航天企業(yè)都將目光投向了月球，2023年極有可能成為人類探索月球的“新黃金時(shí)代”元年。如俄羅斯航天局計(jì)劃在2023年7月將“月球-25號(hào)”探測(cè)器送至月球南極地區(qū)，以驗(yàn)證月球軟著陸技術(shù)，鉆取月球土壤樣品，并探測(cè)月球上的水冰。月球兩極附近分布的水冰，在未來可能為人類訪客提供水源。如若計(jì)劃按時(shí)推進(jìn)，這將是1976年蘇聯(lián)停止探月后，俄羅斯首次發(fā)射探測(cè)器登陸月球表面。

一直懷揣“太空強(qiáng)國(guó)”夢(mèng)的印度，也盯上了月球這片“熱土”。這些年，印度在對(duì)月球的探索中可謂屢敗屢戰(zhàn)、越挫越勇。2019年，印度登月探測(cè)器在執(zhí)行“月球2號(hào)”任務(wù)時(shí)失聯(lián)兩個(gè)多月，后被證實(shí)在著陸過程中失控墜毀，但印度并未就此放棄?！督袢沼《取穲?bào)道稱，印度可能在2023年6月發(fā)射“月球3號(hào)”探測(cè)器，這將是印度在“月球2號(hào)”任務(wù)失敗后，第二次嘗試將著陸器和漫游車送上月球表面。這項(xiàng)任務(wù)對(duì)印度空間研究組織至關(guān)重要，因?yàn)樗鼘⒆C明印度進(jìn)一步執(zhí)行太空任務(wù)所具備的著陸能力。這個(gè)組織負(fù)責(zé)人索姆納特表示，“月球3號(hào)”任務(wù)目前已處于最后準(zhǔn)備階段。據(jù)了解，印度空間研究組織吸取過去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在此次任務(wù)中雖然仍使用與之前類似的月球著陸器和月球車，但改進(jìn)了著陸技術(shù)，以提高成功概率。

日本同樣對(duì)探月燃起了濃厚興趣。據(jù)報(bào)道，日本計(jì)劃2023年發(fā)射“小型月球探測(cè)著陸器”。這是日本首次月球表面探測(cè)任務(wù)，將演示精準(zhǔn)月球著陸技術(shù)。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人介紹，這個(gè)技術(shù)是下一代月球探測(cè)的必備技術(shù)。

“長(zhǎng)征七號(hào)A”火箭

除了各國(guó)的“國(guó)家隊(duì)”，各大商業(yè)航天企業(yè)也是“探月大軍”中不可忽視的力量。在2022年12月11日，在美國(guó)國(guó)家航空航天局執(zhí)行“阿爾忒彌斯1號(hào)”無人繞月任務(wù)的“獵戶座”飛船于加州附近太平洋上濺落之際，阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)的“拉希德”號(hào)月球車、美國(guó)國(guó)家航空航天局的“月球手電筒”和日本的“白兔-R”著陸器則向月球進(jìn)發(fā)。“白兔-R”將于2023年4月嘗試在月球上軟著陸。此外，印度空間研究組織的“月船-3號(hào)”將于2023年年中在月球南極附近著陸。首次民間月球之旅也將于2023年開展——11人將搭乘美國(guó)太空探索技術(shù)公司的“星艦”火箭進(jìn)行為期6天的私人太空飛行。

值得注意的是，中國(guó)航天科技集團(tuán)也于近期公布了2023年計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃顯示，在2023年，中國(guó)航天科技集團(tuán)將安排50多次宇航發(fā)射任務(wù)，全面推進(jìn)探月工程四期和行星探測(cè)工程，開展“嫦娥七號(hào)”“天問二號(hào)”等新型號(hào)探測(cè)器的研制工作。

病原體觀察清單

2022年11月，世界衛(wèi)生組織（以下簡(jiǎn)稱“世衛(wèi)組織”）宣布其正在擬定一份新的病原體優(yōu)先級(jí)名單。之所以要將這些病原體以名單的形式公之于眾，是因?yàn)檫@些病原體有可能引起大流行病或流行病的暴發(fā)，應(yīng)當(dāng)受到密切觀察。世衛(wèi)組織將召集約300名科學(xué)家對(duì)超過25個(gè)病毒和細(xì)菌家族進(jìn)行評(píng)估，以確定未來可能引起大流行病的病原體。此外，他們還會(huì)研究所謂的“X疾病”——一種不知名的、可能導(dǎo)致嚴(yán)重國(guó)際流行病的病原體。

X疾病最早出現(xiàn)在非洲剛果（金）的一個(gè)偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)，感染者是一名女性。在最初，這名患者出現(xiàn)了與感染埃博拉病毒相似的癥狀——出血熱，但隨后在對(duì)其進(jìn)行了多種病毒檢測(cè)之后，并沒有任何一種已知病毒呈現(xiàn)出陽(yáng)性，包括一開始大家最懷疑的埃博拉病毒也是陰性。也就是說，這名女性所感染的病原體充滿未知，就此這種疾病被命名為“X疾病”?！癤疾病”傳播速度快，同時(shí)還具有和埃博拉一樣高達(dá)50%到90%的致死率，甚至還可能出現(xiàn)人畜共患的情況。而面臨這樣的可能，建立更完善的預(yù)警系統(tǒng)、及時(shí)對(duì)新發(fā)現(xiàn)病原體開展研究和防治，并迅速制定出最有效的應(yīng)對(duì)策略，將是應(yīng)對(duì)病毒傳染風(fēng)險(xiǎn)的必要途徑。

正如世衛(wèi)組織突發(fā)衛(wèi)生事件規(guī)劃執(zhí)行主任邁克爾·瑞安所說：“確定應(yīng)優(yōu)先關(guān)注的病原體和病毒家族，以研究和制定應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于迅速有效地應(yīng)對(duì)流行病和大流行病至關(guān)重要?！彼J(rèn)為：“如果在新冠感染疫情暴發(fā)之前沒有大量的研發(fā)投資，就不可能在創(chuàng)紀(jì)錄的時(shí)間里研發(fā)出安全有效的疫苗?！?/p>

現(xiàn)行的病原體優(yōu)先級(jí)名單最早發(fā)布于2017年，包括新冠病毒、埃博拉病毒和馬爾堡病毒、拉沙熱、中東呼吸綜合征和嚴(yán)重急性呼吸綜合征、“尼帕”病毒、寨卡病毒和“X疾病”等。而此次預(yù)計(jì)將于2023年4月前公布的全新的病原體優(yōu)先級(jí)名單，將規(guī)范各國(guó)如何準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)未來的流行病威脅，同時(shí)也將是一份用來指導(dǎo)全球研發(fā)和投資的名單，特別是在疫苗、測(cè)試和治療方面。依據(jù)參與名單評(píng)估工作的科學(xué)家所提供的每種優(yōu)先級(jí)病原體制定研發(fā)路線圖，世界范圍內(nèi)的研發(fā)者和相關(guān)工作者可從中得知認(rèn)知差距、確定研究重點(diǎn)，進(jìn)而指導(dǎo)疫苗、治療和診斷測(cè)試技術(shù)的開發(fā)，以及各項(xiàng)監(jiān)管和道德監(jiān)督。

成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列（CRISPR）療法有望獲批

成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列是原核生物基因組內(nèi)的一段重復(fù)序列，是生命進(jìn)化歷史上細(xì)菌和病毒進(jìn)行斗爭(zhēng)產(chǎn)生的免疫武器，換言之就是病毒能把自己的基因整合到細(xì)菌上，利用細(xì)菌的細(xì)胞工具為自己的基因復(fù)制服務(wù)。細(xì)菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進(jìn)化出成簇規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列與Cas9蛋白組成的系統(tǒng)（CRISPR-Cas9系統(tǒng)），利用這個(gè)系統(tǒng)，細(xì)菌可以不動(dòng)聲色地把病毒基因從自己的基因組上切除，這是細(xì)菌特有的免疫系統(tǒng)，是古菌和細(xì)菌抵抗病毒等外源遺傳物質(zhì)入侵的一種獲得性免疫系統(tǒng)。

細(xì)菌擁有多種切除外來病毒基因的免疫功能，其中比較典型的模式是依靠復(fù)合物。這一復(fù)合物能在一段核糖核酸指導(dǎo)下，定向?qū)ふ夷繕?biāo)脫氧核糖核酸序列，然后將這個(gè)序列進(jìn)行切除。許多細(xì)菌免疫復(fù)合物都相對(duì)復(fù)雜，其中科學(xué)家掌握了對(duì)一種蛋白Cas的操作技術(shù)，并先后對(duì)多種目標(biāo)細(xì)胞脫氧核糖核酸進(jìn)行切除。這種基因編輯技術(shù)，因其非常精準(zhǔn)、廉價(jià)、易于使用且非常強(qiáng)大的特點(diǎn)，迅速成為生命科學(xué)最熱門的技術(shù)之一。

自2012年以來，美國(guó)研究人員即開始運(yùn)用相關(guān)技術(shù)對(duì)生物的脫氧核糖核酸序列進(jìn)行修剪、切斷、替換或添加，美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家證明，這一系統(tǒng)還能精確有效地改變?nèi)祟惖母杉?xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)化了對(duì)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的修改和訂制，有望更快在治療上取得成果，進(jìn)而開發(fā)出用于疾病研究和藥物測(cè)試的模型系統(tǒng)。隨后在2015年1月6日，為了研究這種副作用在人類其他細(xì)胞中是否也存在，研究小組進(jìn)行了對(duì)照組實(shí)驗(yàn)，用JAK2、SERPINA1和AAVS1基因作為模型，研究發(fā)現(xiàn)JAK2基因變異會(huì)導(dǎo)致骨髓紊亂，引起真性紅細(xì)胞增多癥；SERPINA1基因變異會(huì)導(dǎo)致alpha1-抗胰蛋白酶缺乏，這是一種遺傳性紊亂，會(huì)造成肺和肝臟疾??；而AAVS1最近被發(fā)現(xiàn)是人類基因組中的“安全港”，可以插入外來基因。

在這一領(lǐng)域的研究和實(shí)踐中，我國(guó)同樣處于世界領(lǐng)先的位置。2014年，南京大學(xué)的研究人員宣布成功創(chuàng)造出定向突變的基因工程猴，這是有記錄以來首次在非人類靈長(zhǎng)目動(dòng)物身上成功使用此項(xiàng)技術(shù)。2016年8月，四川大學(xué)華西醫(yī)院腫瘤學(xué)家盧鈾率領(lǐng)的一個(gè)中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開展了全球首例對(duì)人體使用革命性基因編輯技術(shù)試驗(yàn)。2018年7月開始，另一項(xiàng)基因編輯實(shí)驗(yàn)也在中國(guó)進(jìn)行，研究人員嘗試使用相關(guān)技術(shù)來破壞人類乳頭瘤病毒的基因，并有效地摧毀病毒。目前，人類乳頭瘤病毒已被證實(shí)可促使宮頸癌腫瘤生長(zhǎng)。

成簇的有規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列療法發(fā)展迅猛

事實(shí)上，早在2018年2月就有專家預(yù)測(cè)這種基因編輯技術(shù)將改變我們的星球，改變?nèi)祟惿鐣?huì)和周圍的生物；2021年，成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列療法顯示出對(duì)鐮刀形細(xì)胞貧血癥和β-地中海貧血癥可能有效，但當(dāng)時(shí)醫(yī)生還不敢在人體上直接使用這種編輯療法。現(xiàn)在基于全球范圍內(nèi)廣泛的臨床實(shí)驗(yàn)證明，這種療法對(duì)這兩種遺傳性血液疾病有令人滿意的結(jié)果。首個(gè)成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列基因編輯療法可能于2023年獲批，相關(guān)產(chǎn)品也隨之進(jìn)入生產(chǎn)研發(fā)和落地階段。如美國(guó)沃泰克斯制藥公司目前正在開發(fā)一種療法，其工作原理是收集病人自己的干細(xì)胞，并使用成簇規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列與Cas9蛋白組成的系統(tǒng)技術(shù)編輯有缺陷的基因，然后再將細(xì)胞輸回人體。這個(gè)公司預(yù)計(jì)將于2023年3月向美國(guó)食品和藥物管理局申請(qǐng)批準(zhǔn)，以期為罹患β-地中海貧血或鐮狀細(xì)胞病的人提供療法。

氣候協(xié)議細(xì)節(jié)敲定

早在1992年5月9日，聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過了一項(xiàng)重要公約——《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》（以下簡(jiǎn)稱“公約”）；同年6月由世界各國(guó)政府首腦參加的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展會(huì)議在巴西里約熱內(nèi)盧召開；1994年3月21日，這份由150多個(gè)國(guó)家及歐洲經(jīng)濟(jì)共同體共同簽署的公約正式生效。公約包含序言和26條正文，具有法律約束力，其終極目標(biāo)是將大氣溫室氣體濃度維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，并確保在這一水平上人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)的危險(xiǎn)干擾不會(huì)發(fā)生。

這并不是一份“一成不變”的公約。自1995年起，公約要求締約方每年召開締約方會(huì)議以評(píng)估應(yīng)對(duì)氣候變化的進(jìn)展。隨后在1997年，《京都議定書》達(dá)成，使溫室氣體減排成為發(fā)達(dá)國(guó)家的法律義務(wù)；2007年，《哥本哈根議定書》取代《京都議定書》，成為新的行動(dòng)綱領(lǐng)；2021年，公約第26次締約方大會(huì)達(dá)成《巴黎協(xié)定》實(shí)施細(xì)則一攬子決議，開啟國(guó)際社會(huì)全面落實(shí)《巴黎協(xié)定》的新征程；到2022年11月底，公約第27次締約方大會(huì)在埃及沙姆沙伊赫落下帷幕，其中一個(gè)成果是建立一個(gè)基金，要求發(fā)達(dá)國(guó)家為貧窮國(guó)家因氣候變化而遭受的損失買單，這標(biāo)志著世界各國(guó)朝氣候正義邁出了重要一步。根據(jù)這一協(xié)議，歷史上對(duì)高排放負(fù)有責(zé)任的富裕國(guó)家將在經(jīng)濟(jì)上補(bǔ)償較貧窮的國(guó)家，后者首當(dāng)其沖地受到氣候變化的影響。從“共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則出發(fā)，公約對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家規(guī)定的義務(wù)及履行義務(wù)的程序有所區(qū)別，要求發(fā)達(dá)國(guó)家作為溫室氣體的排放大戶，采取具體措施限制溫室氣體的排放，并向發(fā)展中國(guó)家提供資金以支付他們履行公約義務(wù)所需的費(fèi)用。而發(fā)展中國(guó)家只承擔(dān)提供溫室氣體源與溫室氣體匯的國(guó)家清單的義務(wù)，制訂并執(zhí)行含有關(guān)于溫室氣體源與匯方面措施的方案，不承擔(dān)有法律約束力的限控義務(wù)。這個(gè)公約建立了一個(gè)向發(fā)展中國(guó)家提供資金和技術(shù)，使其能夠履行公約義務(wù)的機(jī)制，但相關(guān)細(xì)節(jié)仍然需要敲定。

此外，公約計(jì)劃成立一個(gè)“過渡委員會(huì)”并在2023年3月底之前舉行會(huì)議，就如何安排這些資金提出建議，這些建議將在2023年11月于迪拜舉行的公約第28次締約方大會(huì)期間提交給來自世界各地的代表。

《巴黎協(xié)定》簽署現(xiàn)場(chǎng)

粒子物理研究或現(xiàn)曙光

自被發(fā)現(xiàn)以來，μ介子一直以其打破常規(guī)的“怪異行為”使科學(xué)家感到困惑。2021年費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的μ介子g-2實(shí)驗(yàn)表明，這種微小的亞原子粒子的擺動(dòng)遠(yuǎn)超過理論預(yù)測(cè)。當(dāng)μ介子用于測(cè)量質(zhì)子的半徑時(shí)，它也是個(gè)“麻煩制造者”，產(chǎn)生了與以前的測(cè)量截然不同的值。

為了理解μ介子的奇怪行為，保羅·謝爾研究所（PSI）和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員轉(zhuǎn)向了一種稱為μ子素的奇異原子。μ子素由繞行電子的正μ介子形成，類似氫，但要簡(jiǎn)單得多。氫的質(zhì)子由夸克組成，而μ子素的正μ介子沒有子結(jié)構(gòu)，這意味著它提供了一個(gè)非常干凈的模型系統(tǒng)來獲得極其精確的μ介子質(zhì)量基本常數(shù)值。

研究人員表示，因?yàn)榭煞浅＞_地測(cè)量μ子素的性質(zhì)，人們可嘗試檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模型的任何偏差，并由此推斷出哪些超越標(biāo)準(zhǔn)模型的理論是可行的。

想要使測(cè)量非常精確，一個(gè)主要挑戰(zhàn)是制造強(qiáng)烈的μ子素粒子束以減少統(tǒng)計(jì)誤差，但制造大量的μ子素，且只持續(xù)兩微秒并不容易。研究團(tuán)隊(duì)利用低能μ介子光束線上形成的μ子素，以微波和激光探測(cè)了其特性，并首次測(cè)量μ子素中某些非常特定的能量子水平之間的轉(zhuǎn)變。

測(cè)量μ子素的能力有助于對(duì)蘭姆位移的精密確定。蘭姆位移是氫中某些能級(jí)相對(duì)于經(jīng)典理論預(yù)測(cè)的“應(yīng)該”位置的微小變化。隨著量子電動(dòng)力學(xué)的出現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)變得到了解釋。然而在氫中，具有子結(jié)構(gòu)的質(zhì)子又使事情復(fù)雜化，在μ子素中測(cè)量的超精確蘭姆位移卻可用于檢驗(yàn)量子電動(dòng)力學(xué)理論。

保羅·謝爾研究所

μ介子的質(zhì)量只有質(zhì)子的1/9，這意味著與核質(zhì)量相關(guān)的效應(yīng)（如粒子在吸收光子后如何反沖）會(huì)增強(qiáng)。相關(guān)現(xiàn)象在氫中無法檢測(cè)到，但在μ子素中高精度地達(dá)到這些值，可使科學(xué)家測(cè)試某些異常理論，如是否有新粒子存在。

據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)的更大目標(biāo)是稱量μ介子。μ介子質(zhì)量是無法用理論預(yù)測(cè)的基本參數(shù)，隨著實(shí)驗(yàn)精度的提高，迫切需要提高μ介子質(zhì)量的值作為計(jì)算的基礎(chǔ)。同時(shí)，這種測(cè)量還可能導(dǎo)致里德伯常數(shù)的新數(shù)值，這是原子物理學(xué)中的一個(gè)重要基本常數(shù)，獨(dú)立于氫光譜，它將能解釋導(dǎo)致質(zhì)子半徑難題的測(cè)量值差異，甚至可能一勞永逸地解決問題。

目前，物理學(xué)家已經(jīng)公布了μ介子g-2實(shí)驗(yàn)的第一批結(jié)果，預(yù)計(jì)2023年將公布更精確的結(jié)果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)研究了被稱為μ介子的短命粒子在磁場(chǎng)中的行為，并對(duì)粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行了測(cè)試。

另一個(gè)備受粒子物理學(xué)家期待的事件是，位于瑞典隆德的歐洲散裂源將于2023年迎來第一批研究人員?？茖W(xué)家們將使用迄今最強(qiáng)大的線性質(zhì)子加速器，產(chǎn)生強(qiáng)烈的中子束來研究材料的結(jié)構(gòu)。

阿爾茨海默病的新希望

2022年8月發(fā)布的人體試驗(yàn)結(jié)果顯示，在18個(gè)月的研究周期內(nèi)，與安慰劑相比，侖卡奈單抗可使患者認(rèn)知功能衰退速度大幅減緩27%，時(shí)間為4～5個(gè)月。

基于這一數(shù)據(jù)，目前一些專家對(duì)侖卡奈單抗的潛力充滿樂觀，也有一些科學(xué)家認(rèn)為這個(gè)藥帶來的好處有限，并對(duì)其安全性及“這個(gè)藥物能在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)延緩阿爾茨海默病的破壞性影響，包括嚴(yán)重的記憶喪失、情緒變化和無法完成基本任務(wù)”等具體情況產(chǎn)生質(zhì)疑。

β-淀粉樣蛋白被認(rèn)為是導(dǎo)致人患上阿爾茨海默病的因素之一

此外，美國(guó)阿納韋克斯（Anavex）生命科學(xué)公司宣稱，其開發(fā)的阿爾茨海默病藥物——布拉卡美新（blarcamesine）能激活一種可提高神經(jīng)元穩(wěn)定性及其相互連接能力的蛋白，從而改善包括異常淀粉樣蛋白沉積在內(nèi)的多種蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡。此藥物最近一次的臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，與安慰劑相比，布拉卡美新治療改善功能的可能性提高了167%，接受布拉卡美新治療的阿爾茨海默病患者日常生活活動(dòng)量表評(píng)分增加了3.5分及以上。這表明，布拉卡美新治療使阿爾茨海默病患者在認(rèn)知功能方面具有臨床意義的明顯改善。下一階段，美國(guó)阿納韋克斯生命科學(xué)公司將繼續(xù)開展相關(guān)藥物的臨床試驗(yàn)，以全面驗(yàn)證其有效性和安全性。

目前，日本衛(wèi)材制藥和美國(guó)渤健生物科技公司已向美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局提交了侖卡奈單抗加速審批，在2023年，美國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)即將宣布藥物侖卡奈單抗是否可被用于治療阿爾茨海默病。雖然對(duì)此尚無定論，但不斷涌現(xiàn)的新藥無疑為阿爾茨海默病的治療帶來了新的希望。正如侖卡奈單抗部分人體試驗(yàn)的監(jiān)督者之一、加拿大多倫多記憶項(xiàng)目的神經(jīng)學(xué)家和醫(yī)學(xué)主任莎倫·科恩（Sharon Cohen）博士所說：“這是阿爾茨海默病研究中非常有希望的時(shí)刻。我們第一次有機(jī)會(huì)在人們?nèi)阅苷９ぷ鞯脑缙陔A段減緩一種嚴(yán)重疾病的發(fā)展。”

首座核廢料存儲(chǔ)庫(kù)開始運(yùn)營(yíng)

自20世紀(jì)50年代第一座核反應(yīng)堆問世以來，核廢料一直是世界核能爭(zhēng)議的關(guān)鍵問題。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)估計(jì)，全球約有26萬噸高放射性核廢料都處在“臨時(shí)存儲(chǔ)”的狀態(tài)下。而這種存儲(chǔ)形式顯然具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，無論將核廢料放在水中還是放在混凝土與鋼制成的干式存儲(chǔ)桶中，只要位于地表都會(huì)受到事故、泄漏等潛在威脅，如日本福島在核電站事故后頻發(fā)的核廢棄物泄漏即是臨時(shí)儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)性的一個(gè)明證。

盡管如此，世界范圍內(nèi)眾多核電大國(guó)尚未提出任何處理核廢料的長(zhǎng)期計(jì)劃。而在2023年，芬蘭首開先河，世界首座核廢料儲(chǔ)存設(shè)施將在芬蘭奧爾基洛托島開始運(yùn)營(yíng)。芬蘭政府于2015年批準(zhǔn)建造這座深層地下儲(chǔ)存庫(kù)以安全處理廢核燃料，在地底約430米處建設(shè)一個(gè)構(gòu)造類似螞蟻巢穴的坑。據(jù)介紹，這個(gè)核廢料儲(chǔ)存庫(kù)內(nèi)部的每條隧道最后都是一個(gè)死胡同，之后高達(dá)6500噸的放射性鈾燃料會(huì)先裝入封裝廠的銅鋼罐內(nèi)，在水池中冷卻數(shù)十年后再用黏土覆蓋銅罐，最后這些核廢料桶就會(huì)由機(jī)器人運(yùn)送到位于地下400米深處的花崗巖基巖隧道內(nèi)，預(yù)計(jì)可以保持10萬年不受干擾，即使氣候變暖到下一個(gè)冰河時(shí)代也一樣，而核廢料也將在漫長(zhǎng)的衰變過程中變得“人畜無害”。

之所以選擇在奧爾基洛托島建設(shè)核廢料儲(chǔ)存庫(kù)，是由于這里的基巖在過去10億年中基本穩(wěn)定，且位于相距約800米的兩個(gè)平行斷層帶之間，只在上一個(gè)冰河時(shí)代結(jié)束時(shí)，大規(guī)模冰川退縮導(dǎo)致這里的基巖反彈時(shí)發(fā)生過地震，科學(xué)家預(yù)計(jì)這個(gè)地區(qū)要等到下一個(gè)冰河時(shí)代之后才會(huì)發(fā)生大地震。

位于芬蘭奧爾基洛托島地下核廢料儲(chǔ)存設(shè)施內(nèi)的隧道

唯有水是主要威脅。據(jù)介紹，核廢料必須位于某些類型的黏土、鹽或堅(jiān)硬的結(jié)晶巖中，因?yàn)樗鼈兊目紫犊臻g很小、不連通，而且?guī)缀醪煌杆?，而這片近20億年的基巖主要是片麻巖，是一種在高溫和高壓下形成的堅(jiān)硬巖石，可以有效阻隔水的侵蝕。此外，科學(xué)家還對(duì)核廢料進(jìn)行了多層屏障，確保了即使水滲入隧道巖石層，核廢料也還有黏土和銅罐進(jìn)行阻隔。即使發(fā)生了最壞的情況，上述所有的障礙都失效，這些核廢料回到地表還需要幾十年，屆時(shí)放射性水平已經(jīng)下降到安全值。

參考網(wǎng)站

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光明網(wǎng).《自然》發(fā)布2023年值得關(guān)注科學(xué)事件.2022-12-21.

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