明白：2023科学探索奖生命科学和医学领域10位获奖者代表性论文介绍，一篇CNS是基础2024/1/22

情非得已

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　　整理丨王聪

　　来源 | 生物世界公众号

　　2023年7月17日，科学探索奖2023年获奖名单公布，数学物理学、化学新材料、天文和地学、生命科学、医学科学、信息电子、能源环境、先进制造、交通建筑、前沿交叉领域的48名青年科学家获奖，每位获奖者将在5年内获得总计300万元人民币奖金，且可自由支配。

　　其中， 生命科学领域5位青年科学家获奖，分别是： 白洋（中国科学院遗传与发育生物学研究所）、 曹鹏（北京生命科学研究院）、 葛亮（清华大学）、 巫永睿（中国科学院分子植物科学卓越创新中心）、 张国捷（浙江大学）； 医学科学领域5位青年科学家获奖，分别是： 白凡（北京大学）、姜长涛（北京大学）、刘强（天津医科大学总医院）、王磊（复旦大学）、许琛琦（中国科学院分子细胞科学卓越创新中心）。

　　本文将介绍这10位获奖者近期的代表性研究论文，值得一提的是，2023年度科学探索奖生命科学和医学科学领域的10位获奖者，都作为通讯作者至少发表了一篇 CNS论文 （Cell、Nature、Science）。

　　白洋

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所

　　白洋，2005年毕业于武汉大学，2007年获得武汉大学植物发育生物学硕士学位，2010年在德国科隆大学获得植物发育生物学博士学位，2011-2015年博士后期间在德国马克斯普朗克植物育种研究所进行植物根系微生物组学的研究。2016年5月至今，任中科院遗传与发育生物学所研究员。目前主要研究根系微生物组在植物抗病抗逆、营养高效等过程中的功能。

　　2019年5月10日，白洋课题组与 Anne Osbourn课题组合作，在 Science期刊发表了题为：A specialized metabolic network selectively modulates Arabidopsis root microbiota的研究论文【1】。

　　该研究系统地解析了拟南芥中形成基因簇的三萜合成遗传网络，并发现该网络的关键基因在植物根系特异表达，并具有潜力合成50多种未知的根系化合物（目前能稳定检测到的根系化合物大约300种）。与不能合成三萜的水稻和小麦相比，52%拟南芥特异的根系微生物组被三萜合成基因显著调控。通过分离培养的细菌资源库与纯化/合成的单种或混合化合物共培养，发现三萜化合物直接调控特异的根系细菌种类。同时根系细菌可以特异性修饰和利用拟南芥三萜化合物。该研究为研究根际微生物对植物生长和健康的影响、植物根际微生物组的调控及其在绿色农业发展中的应用提供了理论依据。

　　曹鹏

　　北京生命科学研究院

　　曹鹏，2000年毕业于北京大学生命科学学院，2005年获得中国科学院生物物理研究所理学博士学位，2005-2008年在 美国贝勒医学院分子生理及生物物理系从事博士后研究工作，此后历任斯坦福大学医学院/霍华德休斯医学研究所助理研究员、中国科学院生物物理研究所研究员。2016年任北京生命科学研究所研究员，2022年至今为北京生命科学研究所高级研究员。主要研究方向包括大脑感知病原入侵启动防御反应的神经机制、大脑感知天敌威胁启动“战斗-逃跑”反应的神经机制等。

　　2022年11月1日，北京生命科学研究所 曹鹏团队在 Cell 期刊发表了题为： The gut-to-brain axis for toxin-induced defensive responses 的研究论文 【2】。

　　该研究建立了以小鼠为动物模型研究“ 恶心-呕吐”反应的新范式，初步揭示了大脑感知病原入侵启动“恶心-呕吐”反应的分子细胞和神经环路机制。该研究还 发现这些分子细胞和神经环路机制也参与了化疗药物（doxorubicin）引发的“恶心-呕吐”副作用。这一发现暗示，化疗药物引发的“恶心-呕吐”副作用，可能是通过绑架进化上保守的“食物中毒”机制得以实现。 这一成果开辟了“恶心-呕吐”反应的分子细胞机制和神经环路机制研究的新方向，有望为发展新型化疗止吐药提供新的靶点。

　　葛亮

　　清华大学生命科学学院

　　葛亮，2005年毕业于山东师范大学生命科学院，2011年获得中科院上海生化细胞所 生物化学博士学位，2011-2015年在美国加州大学伯克利分校从事博士后研究，2015-2017年任加州大学伯克利分校研究员 （Research Specialist），2017年至今任清华大学生命科学学院-生命科学联合中心副教授。主要研究方向为三个相互关联的细胞学过程：细胞自噬、非经典分泌和细胞器互作。

　　2022年4月1日，清华大学生命科学学院 葛亮团队在 Cell 期刊在线发表题为： CCT2 is an aggrephagy receptor for clearance of solid protein aggregates 的研究论文 【3】。

　　该研究发现了一种新型的聚集体自噬受体CCT2，能够促进多种与神经退行性疾病相关的毒性蛋白聚集体的自噬性清除。与传统聚集体自噬受体一样，CCT2能够与LC3和蛋白聚集体结合。不同的是，CCT2通过其顶端结构域 （apical domain），以非泛素依赖的方式结合蛋白聚集体，这项研究为CCT2特异性地识别聚集体提供了基础， 揭示了新型聚集体自噬受体CCT2在清除固态蛋白聚集体中的重要作用。

　　巫永睿

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心

　　巫永睿，2000年毕业于兰州大学生物系基地班，2005年获得中国科学院上海生化细胞所生化与分子生物学博士学位。2005-2007年在中国科学院上海植物生理生态研究所工作，2007-2013年在美国新泽西州立大学从事博士后研究工作，2013年至今任中国科学院上海植物生理生态研究所（ 中国科学院分子植物科学卓越创新中心） 研究员。主要研究方向是玉米籽粒发育的生化遗传学、表观遗传学和玉米种子遗传改良。

　　2022年11月6日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心 巫永睿团队等在 Nature 期刊发表了题为： THP9 enhances seed protein content and nitrogen-use efficiency in maize 的研究论文【4】。

　　该研究找到了控制高蛋白和氮素高效利用的关键基因—— THP9 ，将该基因 引入现有玉米品种，能够显著提高其蛋白质含量，并且在减少氮肥的情况下，保持了植株氮含量的稳定，使得植株能够更高效地利用氮元素。基于这项突破，未来有望开发出蛋白质含量更高，并且能减少化肥施用、更加环境友好的玉米品种。

　　张国捷

　　浙江大学生命演化研究中心

　　张国捷，2010年获得中国科学院昆明动物研究所博士学位，2012年起在丹麦哥本哈根大学担任助理教授，2017年转为终身正教授。2022年起全职加入浙江大学，任浙江大学求是讲席教授。主要研究方向包括生物多样性基因组学研究、发育基因组学研究、社会行为的演化与发育研究等。

　　2023年6月2日，浙江大学生命演化研究中心 张国捷团队在 Science期刊发表了题为： Pervasive incomplete lineage sorting illuminates speciation and selection in primates 的研究论文【5】。

　　该研究利用全基因组数据对29个灵长类祖先节点的不完全谱系分流现象进行了分析。作为灵长类一员，我们的基因组既含有人类演化过程中产生的独特变异，也保留了灵长类漫长演化过程中塑造而成的遗传背景，通过比较基因组 不仅回答了包括人类在内的灵长类物种如何起源，而且可以详细刻绘我们身上每个基因、每个碱基的演化过程和变异模式， 也为理解人类创新性状和疾病发生的机制提供重要借鉴。

　　白凡

　　北京大学生物医学前沿创新中心

　　白凡，2003年毕业于北京大学，2008年获得牛津大学理学博士学位，此后分别在牛津大学和大阪大学从事博士后研究工作。2011年加入北京大学生物医学前沿创新中心 （BIOPIC）历任副研究员、研究员、教授。白凡实验室致力于创新和应用单细胞技术，探索生物医学前沿交叉领域。

　　2020年10月2日，北京大学生物医学前沿创新中心 白凡团队等在 Science 期刊发表了题为： Macroscopic somatic clonal expansion in morphologically normal human urothelium的研究论文 【6】。

　　该研究结合激光显微切割技术和全外显子深度测序技术，深入系统的研究了癌旁组织形态学正常的尿路上皮组织中体细胞突变的积累以及突变克隆的扩张和演化，构建了全面的正常尿路上皮细胞突变图谱，为进一步理解尿路上皮癌以至其他肿瘤的早期发生提供了重要的知识。特别是， 在形态正常上皮组织中观察到的大量突变积累和克隆扩张，将引发肿瘤细胞生物学表型与基因突变之间如何对应的深层思考。

　　姜长涛

　　北京大学基础医学院

　　姜长涛，2004年毕业于北京大学临床专业，2009年获得北京大学生理学博士学位，同年进入美国国立卫生研究院 （NIH）进行博士后研究工作，2014年加入北京大学医学部基础医学院任研究员。主要研究方向包括 肠道微生态及其代谢产物在代谢性疾病发病中的作用，神经酰胺代谢网络调控的机制。

　　2022年10月19日，北京大学基础医学院 姜长涛团队等在 Nature期刊发表了题为： Gut bacteria alleviate smoking-related NASH by degrading gut nicotine的研究论文 【7】。

　　该研究表明，吸烟过程中，尼古丁会在肠道中积累并加速非酒精性脂肪性肝病 （NAFLD）的进展，但它可以被人体中的一种肠道细菌解木聚糖拟杆菌 （ Bacteroides xylanisolvens ） 有效降解。这种细菌与人类吸烟者的非酒精性脂肪性肝病 （NAFLD）的严重程度呈负相关，还在小鼠模型中显示出了对吸烟相关脂肪肝疾病进展的保护作用。 这些发现揭示了肠道中尼古丁积累的病理效应，并确定了一种内源性尼古丁降解肠道细菌，对预防和治疗吸烟者的非酒精性脂肪性肝炎（NASH）等吸烟相关肝脏疾病具有潜在应用价值。

　　刘强

　　天津医科大学总医院

　　2022年6月15日，天津医科大学总医院 刘强团队在 Cell 期刊发表了题为： Bone marrow hematopoiesis drives multiple sclerosis progression 的论文 【8】。

　　该研究使用单细胞测序、谱系分析和流式细胞术发现了多发性硬化症 （MS）患者骨髓造血系统上游的造血干细胞 （HSC）发生活化，进而向髓系偏倚，造成下游单核细胞和中性粒细胞明显增加。该研究还使用TCR测序发现，多发性硬化症患者骨髓内的T细胞克隆数量和多样性明显增加。在这些新发现的基础上，研究团队提出了“ 通过再平衡骨髓造血系统，回归免疫系统稳态，减轻神经系统炎症损伤”的新理论，有望开辟治疗多发性硬化症和相关神经免疫疾病如视神经脊髓炎的新途径。

　　王磊

　　复旦大学生物医学研究院

　　王磊，2004年毕业于西北大学，2009年获得上海交通大学生物化学与分子生物学博士学位，此后历任复旦大学生物医学研究院助理研究员、副研究员、教授。实验室主要研究方向为人类生殖疾病的遗传学基础，利用分子遗传学手段寻找相关疾病致病基因，并利用细胞，动物模型对相关基因功能展开深入研究。

　　2022年11月18日，复旦大学生物医学研究院王磊团队等在 Science 期刊发表了题为： The mechanism of acentrosomal spindle assembly in human oocytes 的研究论文 【9】。

　　该研究发现人卵母细胞中存在着前所未知且与众不同的微管组织中心，并将其命名为 huoMTOC（Human Oocyte Microtubule Organizing Center）， 该研究阐明了huoMTOC调控人类卵母细胞纺锤体组装的独特生理机制，同时揭示了huoMTOC异常导致患者卵母细胞成熟障碍，为该疾病的病理机制贡献了新认识。

　　许琛琦

　　中国科学院分子细胞科学卓越创新中心

　　许琛琦，2004年获得中国科学院生物化学与细胞生物学研究所理学博士学位。2004年前往哈佛大学医学院Dana-Farber肿瘤研究所从事博士后研究工作，2009年加入中国科学院生物化学与细胞生物学研究所（ 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心） 研究员。

　　2020年7月29日，中科院分子细胞科学卓越创新中心 许琛琦团队在 Cell 期刊发表了题为： Multiple Signaling Roles of CD3ε and Its Application in CAR-T Cell Therapy的研究论文 【10】。

　　该研究通过定量质谱技术，定量检测了TCR激活过程中所有CD3中ITAMs磷酸化情况，发现部分CD3ε ITAM存在单磷酸化现象，并且CD3ε可通过招募Csk发挥抑制性作用，在传统的嵌合抗原受体 （CAR）中引入CD3ε可以提高CAR-T细胞的存活，提高抗肿瘤效果并减轻过多的细胞因子分泌副作用。 这项研究增加了我们对CD3亚基功能多样性的理解，也为CAR-T细胞疗法的发展提供了新的思路和指导。

　　说明：本文仅介绍了获奖者近期作为通讯作者发表的一篇代表性论文，并不代表其获奖是因为该论文。

　　第一届科学探索奖生命科学领域获奖者

　　第二届科学探索奖生命科学领域获奖者

　　第三届科学探索奖生命科学领域获奖者

　　此外， 刘光慧、 周斌等生命科学或医学领域学者在前沿交叉领域获奖。

　　2022年，科学探索奖增设了 医学科学领域，鼓励医学研究面向人民生命健康，解决医学科学领域的基础性问题。

　　第四届科学探索奖生命科学和医学领域获奖者

　　第五届科学探索奖生命科学和医学领域获奖者

　　论文链接：

　　1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aau6389

　　2. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01314-9

　　3. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00265-3

　　4. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05441-2

　　5. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4409

　　6. https://science.sciencemag.org/content/370/6512/82

　　7. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05299-4

　　8. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00651-1

　　9. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7361

　　10. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30883-7

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