12月20日，美国《科学》杂志发布2018年度十大科学突破。其中，在单细胞水平上追踪生物体发育被列为十大突破之首，理由是相关技术“将改变未来10年的研究”。下面让我们一起来看看其中与生物医疗相关的部分吧！

    单细胞水平追踪生物体发育

    至少从希波克拉底时代开始，生物学家便对单个细胞如何发育成拥有多个器官和数十亿细胞的成年动物之谜感到震惊。

    现在，人们知道是DNA最终精心安排了细胞增殖和分化的过程。如今，3种技术的组合正在揭示单个细胞中的基因何时启动，从而暗示细胞发挥其专门的作用。由此，科学家能以惊人的细节——按照逐个细胞并随着时间推移，追踪生物体和器官的发育。

    《科学》杂志将这些技术的组合及其在推动基础研究和医学进化方面的潜力列为2018年度十大突破之首。

    驱动这些进展的技术将上千个完整细胞从活体生物中分离出来，对每个细胞中被表达的遗传物质进行高效测序，然后用计算机或者对细胞进行标记，重建它们的时间和空间联系。

    德国柏林马克斯—德尔布吕克系统生物学家尼古劳斯·拉杰夫斯基认为，这3项技术“将改变未来10年的研究”。

    古人“混血儿”

    一块来自生活在5万多年前女性的骨头碎片揭示了两种已经灭绝的古人类之间“惊人”的联系。很多科学家都被考古发现的这位名叫“丹尼”（Denny）的古代“混血儿”吸引。

    分析结果显示，这名女性的母亲是尼安德特人，父亲是丹尼索瓦人。此前，研究人员知道，尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人类至少偶尔会在冰河时代的欧洲和亚洲进行杂交。这一最新发现是尼安德特人和丹尼索瓦人相遇的亲密见证。

    法医系谱学时代到来

    4月，美国警方宣布逮捕了金州杀人案嫌疑人。

    该案件是史上最扑朔迷离的悬案之一：上世纪七八十年代在加利福尼亚州发生了一系列强奸和谋杀事件。而破案使用的方式也十分“特殊”：警方利用犯罪现场回收的DNA，通过公共家谱DNA数据库锁定了金州杀手的亲属。

    此后，警方利用这一策略破解了20余起其他悬案，并开辟了一个新的领域：法医系谱学。像Ancestry和23andMe这样的私人DNA网站包含了数以百万计的个人资料。这些资料可用来从共享的DNA片段中找到一个人的亲属，但是警方需要法庭命令才能使用这些数据。

    在金州杀人案中，当局使用了一个公共的、简洁的在线DNA 数据库：GEDMatch。它由得克萨斯州和佛罗里达州的两个业余系谱学家运行，任何人都可以提交DNA测试结果。

    调查人员将犯罪现场的DNA 图谱上传到数据库后，找到了嫌疑人的几个远房亲属。于是，他们与一位系谱学家合作，利用公共记录建造大型家庭树，最终将证据指向了73岁的约瑟夫·詹姆斯·迪安杰洛。他的年龄和位置与部分罪行相匹配，并且测序显示犯罪现场DNA 与迪安杰洛的DNA相匹配。

    基因沉默药物获批

    2018年，一种基于RNA干扰技术让基因沉默的药物，获得了美国食品药品监督管理局的批准。

    早在20多年前，两名美国遗传学家发现，短RNA分子可附着在信使RNA上，从而破坏基因的翻译。这一进展为他们赢得了诺贝尔奖，但将其转化为药物的努力很快遇到了障碍。

    科学家努力使这些脆弱的RNA分子保持完整，并将其导向正确的组织，但结果不尽人意。直到2008年，马萨诸塞州剑桥市奥尼兰姆制药公司提出了解决方案：一种脂质纳米颗粒，可保护基因沉默的RNA 并将其运送至肝脏。在那里，科学家希望它可通过阻止蛋白质折叠错误的产生，治疗一种被称为遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性的罕见疾病。

    该公司推出静脉注射药物Onpattro。该药物在2018年获得美国和欧盟监管机构的批准，并以每年45万美元的定价进入市场。

    细胞如何自我管理

    细胞内的各组分是如何协调的，以至于能在正确的时间和地点行使功能？生物学家逐渐意识到，这个问题的关键是液滴。但他们直到最近才发现，液滴在细胞中无处不在，组织（有时甚至搞乱）细胞工作。

    从2009年开始，研究人员发现许多蛋白质能形成离散的液滴，特别是当细胞对压力作出反应时。2018年，《科学》的3篇论文指出了这种液相分离的更大作用。研究人员称，驱动遗传密码从DNA转移到RNA的蛋白质，可凝结成附着在DNA上的液滴。虽然细节还有待研究，但它们揭示了液相分离在生命的一个基本奥秘（基因的选择性表达）中的作用。

    生物物理学家正在研究这些液滴是如何形成的。当这个过程出错时，原本应该是液体的东西会变成凝胶，进而凝固，形成肌萎缩侧索硬化症等神经退行性疾病中出现的各种聚集体。

    闫洁  唐凤