新一代试管婴儿技术问世

　　中国科学院北京基因组研究所（以下简称基因组所）研究员刘江团队与合作者，研发了使用表观遗传信息（即DNA甲基化指标）来优选胚胎的方法（PIMS），并在国际上首次报道PIMS技术的临床应用结果。该方法使试管婴儿技术活产率达到72%，比当前提高了一倍多。相关研究5月8日发表于《细胞研究》。

　　国家统计局数据显示，我国不孕不育率已达18%，近5000万个家庭存在生殖障碍。另据《中国出生缺陷防治报告》，我国出生缺陷发生率为5.6%，每年国家要消耗巨额财富来应对出生缺陷。解决出生障碍的最佳方式是辅助生殖技术（试管婴儿），然而根据《柳叶刀》2021年相关研究统计，当前全球辅助生殖的活产率不足30%。因此，提高试管婴儿的活产率和降低出生缺陷是临床上亟需解决的问题。

　　“PIMS方法涉及的DNA甲基化是胞嘧啶上的甲基化修饰，对基因的表达起‘开关’作用。”刘江向《中国科学报》解释，DNA甲基化状态的正确与否决定婴儿能否顺利出生以及健康成长。他从2013年开始与北京大学第三医院、广州医科大学附属第三医院合作研发PIMS，获得多个国外专利，之后与山东大学等单位合作，在国际上首次报道PIMS技术的临床应用结果。

　　刘江与和合作者利用PIMS技术对182个家庭的800个胚胎进行优良胚胎（DNA甲基化水平在0.25~0.27之间的胚胎）的筛选，活产率达到72%。该技术改变了过去依靠经验根据胚胎形态选择胚胎的方法，大大提升了试管婴儿活产率，减少了移植周期次数，既减轻了患者痛苦，又节省了家庭和社会经济负担。

　　据介绍，唐氏综合征是较为常见的出生缺陷，PIMS可以筛查唐氏综合征等遗传学疾病。印记基因疾病在试管婴儿中出现的比例高，是唐氏综合征的3倍以上，但原来的方法无法检测印记基因疾病。PIMS还可以筛查印记基因疾病等表观遗传疾病，因此可以大大降低出生缺陷的比例。

　　试管婴儿最早发明于1978年，最初的技术被称为第一代技术。之后使用了单精注射被称为第二代试管婴儿。上世纪九十年代染色体DNA序列的检测被称为第三代试管婴儿技术。刘江表示，使用DNA甲基化筛选胚胎用于临床是新一代试管婴儿技术，该技术使生殖医学进入表观遗传时代，有望使我国在辅助生殖领域处于国际领跑的地位。

　　中国每年有超百万家庭使用试管婴儿技术，据估测，PIMS技术的推广可以使我国每年多生10万以上婴儿、减少近万的出生缺陷、节省临床费用上百亿，会使更多的家庭受益，也有助于缓解我国因人口减少带来的压力。

　　建月球基地的玻璃有了？中国科学家月壤最新发现

　　月球上也有玻璃！7日，记者从中国科学院物理研究所获悉，通过对嫦娥五号月壤样品开展系统的物质科学研究，我国科研人员发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质。更重要的是，他们还在嫦娥五号月壤中首次发现天然玻璃纤维。相关研究成果在线发表于《国家科学评论》。

　　月球玻璃是探索月球奥秘的重要材料，不仅保存了古老的月球物质，还记录着其形成时的环境信息。“嫦娥五号月壤样品为揭示月球起源与演化、认识月球表面和空间环境、促进月球资源原位利用等提供了绝佳机遇，也为地外玻璃物质研究提供了宝贵样本。”中科院物理所研究员白海洋说。

　　此次，研究人员综合分析了嫦娥五号月壤样品中玻璃物质的形态、成分、微观结构和形成机制。他们发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。月球表面频繁遭受的陨石及微陨石撞击导致的矿物熔化和快速冷却，产生了各种形态的玻璃物质，包括球状、椭球状、哑铃状等旋转形状的玻璃珠，气孔构造的胶结质，流体形态的溅射物等。

　　“这些撞击起源的玻璃物质记录了月球表面从数千米到纳米的多尺度撞击事件，相关凝固玻璃的形态取决于撞击温度主导的玻璃形成液体的黏度，由此可反推出陨石的撞击强度，对理解月壤的形成与演化具有重要意义。”中科院物理所赵睿博士介绍。

　　月球表面陨石撞击、太阳风辐照等空间活动示意图。中科院物理所供图

　　尤其值得关注的是，研究人员在嫦娥五号月壤中首次发现了天然玻璃纤维。这些具有超高长径比的玻璃纤维来源于撞击过程中黏稠液体的热塑成型。和低长径比的玻璃珠相比，形成这些玻璃纤维的液体黏度要更高，意味着对应的撞击温度和撞击速率更低。这反映了月球表面较为温和的微撞击事件。

　　同时，“这些天然的玻璃纤维证明，月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性，肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性，将为未来月球基地建设提供重要支撑。”中科院物理所副研究员沈来权说。

　　我国科研人员开发出可精准检测与治疗癌症的纳米粒子

　　我国科研人员成功开发出一种能够实现癌症精准检测与治疗的纳米粒子，可显著降低癌症检测治疗过量使用药物带来的副作用。相关研究成果近日已发表于国际知名学术期刊《先进材料》。

　　记者6日从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院了解到，该院周欣研究员团队利用肿瘤微环境与正常组织的差异，开发出了一种可智能识别肿瘤的纳米粒子GQD NT。这种纳米粒子通过在肿瘤中不断变形，延长了粒子内的药物在肿瘤中的驻留时间、增强了药物在肿瘤中的穿透性，以极低的药物剂量实现了癌症的长时磁共振成像检测与高效治疗。

　　据团队专家介绍，药物过量是造成癌症检测与治疗副作用大的主要原因。这是因为现有药物对病灶的靶向不足，难以富集于肿瘤区域，且在病灶部位停留时间短，需要进行大剂量注射以达到预期成像检测与治疗效果。

　　据悉，GQD NT是一种模块化自组装纳米粒子，可以使用十分简易的步骤将药物分子封装于其中，通过肿瘤微环境促发GQD NT变形，逐步提高药物在病灶部位的富集浓度。小鼠实验发现，GQD NT在癌症检测中的造影剂使用量仅为现有临床技术的6%至22%。在注射后4至36小时内，肿瘤部位的造影剂与正常组织对比度高，边界明显，极大延长了磁共振成像时间。团队基于GQD NT设计的光动力学治疗方法，单次光动力学治疗后，肿瘤体积下降82%，两次光动力学治疗后，肿瘤被完全消融。实验中，光敏药物的总剂量降至1.76至3.50微摩尔/千克的极低水平，与文献报道相比降低了90%（单次治疗）至95%（两次治疗），且所用的低剂量激光不会造成皮肤损伤，有望克服光动力学治疗中光敏药物过量的问题。

　　全球首例！北京成功完成非人灵长类动物介入式脑机接口试验

　　5月4日，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功。试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂，对推动脑科学领域研究具有重要意义，标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。

　　正在参与该项目研发、试验的宣武医院神经外科马永杰博士介绍：脑机接口技术可以将脑电信号转换为控制指令，从而帮助运动功能障碍患者如脑卒中、渐冻症等与外部设备交互，提升生活质量。

　　目前脑机接口主要有三种。包括侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。

　　其中侵入式脑机接口是以开颅等方式，将电极植入大脑皮层功能区附近。由于直接接触大脑皮层，这种方式获取的脑电信号是准确度最高的，但也由于它采取的是有创的接入方式，因而会对人体造成较大损伤，并可能出现炎性反应、排异反应等。

　　非侵入式脑机接口通过头皮采集脑电信号，优点是安全，缺点是隔着头皮采集到的信号纯度和信噪比较差，质量不高。

　　介入式脑机接口是通过微创介入方式，将血管穿刺小口，通过类似心脏支架的微创手术实现脑机连接。创伤较侵入式脑机接口更小，信号质量较非侵入式脑机接口更高。

　　完成首例动物试验是突破性的进步，是从0到1的进步。但抵达临床是一个从1到100的过程，可以说还有很远的路要走。介入式脑机接口真正走到临床，可能还要5年甚至更长的时间。

　　我国科学家发明“进化透镜”，马铃薯育种取得世界性突破

　　北京时间2023年5月4日，国际权威期刊《细胞（Cell）》在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队的最新研究成果：“Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding（利用进化基因组学鉴定有害突变进而指导杂交马铃薯育种）”。

　　该研究发明了一种新的“进化透镜”技术，发现马铃薯进化约束及有害突变位点，绘制了首个马铃薯有害突变二维图谱，使我国在马铃薯育种基础理论和技术上站在了世界领先地位。

　　马铃薯育种是世界性难题，我们在快餐店吃的薯条还是来自120多年前育成的马铃薯品种，但是该品种容易感染病虫害。

　　马铃薯之所以很难选育出相对较好的品种，因其有着“四套基因组”，遗传分析很复杂。再加上，马铃薯属于薯块繁殖，繁殖系数仅1：10，相当于收获10个土豆，人们需要留下一个作为“种子”，极大的增加了种植成本。

　　我国科学家团队突破常规思维，将马铃薯育种放置在“进化论”这样更广的领域中去研究。

　　黄三文团队便是这样的开拓者。他们收集了100份茄科和旋花科的材料，通过基因组的比较分析，追踪最长8千万年、累计12亿年的进化痕迹，在此基础上开发出“进化透镜”，用来发现马铃薯进化约束及有害突变的点位，绘制了首个马铃薯有害突变二维图谱。

　　黄三文介绍，“进化透镜”技术的发明，给育种家安装最强“火眼金睛”，让他们能够更早发现阻碍马铃薯育种的基因组“暗礁”，避免育种“走弯路”，让大家能够更快吃上更优质的高产土豆。

　　“黄三文团队的这项研究是马铃薯育种的里程碑式成果，预示着作物育种进入一个新的时代。”中国科学院院士、中科院植物所研究员种康给出高度评价。

　　明尼苏达大学的教授彼得·莫雷尔认为，黄三文团队设计实验并有效鉴定出有害的遗传变异，进而达到能够长期不断改良产量等性状。

　　近年来，由中国科学家开展的“优薯计划”相继破解了马铃薯基因组解析、自交不亲和、自交衰退等重大难题，培育出第一代自交系材料及杂交种，相关成果均已在国际顶尖学术期刊发表。

　　下一步，中国农业科学院深圳农业基因组研究所团队将根据模型选择更多品种，运用二维图谱指导马铃薯设计育种，聚合更多有利基因，培育高产优质的马铃薯品种。

　　中国科学家发现火星近期水活动新证据

　　近日，中国地质大学（武汉）研究团队首次在火星横向风成脊表面识别出小型多边形裂隙。研究发现裂隙分布区的表面可能存在石膏等含水硫酸盐矿物，为了解火星表面水活动，评估当前火星的宜居性这一关键科学问题，提供了新线索。相关成果于近日发表在国际期刊《地球物理研究通讯》。

　　“祝融号”火星车拍摄的横向风成脊表面的多边形裂隙

　　研究认为这些多边形裂隙可能存在两种成因：地下水通过毛细作用被输送至横向风成脊表面，在水分蒸发过程中表面收缩形成多边形；地表与大气中的水汽交换导致横向风成脊表面形成硬化的砂质壳层，壳层破裂形成多边形裂隙。在当前的火星环境条件下，第二种成因机制最为可能。

　　同时，由于横向风成脊是火星表面较为年轻的地貌（可能小于100万年），且这些多边形裂隙在横向风成脊演化的后期形成，因此它们可能指示了火星近期水活动及地表—大气水的交换过程，从而为研究火星在当前寒冷干旱气候条件下的水循环提供了线索。

　　编辑：壹壹