▎药明康德内容团队编辑
和往年一样，《科学》杂志的记者和编辑们在年底的时候选出了对于2020年具有特殊意义的科学新闻，并以特刊的形式公布了“2020年的年度科学突破”。
▲点击文末“阅读原文/Read More”，即可访问英文文章页面（图片来源：《科学》官网；插图：Adam Simpson/Heart Agency）
“这是完全不同于往常的一年。”《科学》指出。今年截至12月中旬，同行评议的期刊上，已经发表了超过20万篇有关COVID-19的研究，此外未经同行评议的预印本网站上还有更多数量的研究论文。科学家们正在竭尽全力了解和遏制新冠病毒引起的疫情。以创纪录的速度研制和测试万众期盼的新冠疫苗，成为2020年最重要的突破。
在全世界肆虐的新冠病毒，让无数人的生活、工作一度陷入停滞。与此同时，生物医学领域的进步可以说一日千里。1月份，科学家们刚刚确认新冠病毒的基因序列，还没有人知道这种病毒将如何威胁全球健康。随着病例数目急速上升，多家科研机构和生物医药公司加快了新冠疫苗、疗法以及检测的开发。
在疫苗研发项目中，科学家们采用了多种技术平台，既有传统的灭活病毒、非复制型腺病毒技术平台，也有基于信使RNA（mRNA）和DNA的创新技术平台。
例如，辉瑞（Pfizer）/BioNTech公司合作以及Moderna公司的疫苗策略基于实验室制造的mRNA。这是一种新兴技术，过去没有过获批的基于mRNA的疫苗或药物。研究人员设计了编码新冠病毒刺突蛋白的RNA片段，并用脂质体将其包裹，以便将这些RNA片段送入人类细胞，然后由人类细胞制造病毒蛋白，激发人体免疫应答。
要带来一款疫苗，除了技术选择外，对疫苗的测试也至关重要，必须经由成千上万的人接种疫苗或安慰剂，评估效力，并对不良反应进行监测。美国国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福奇（Anthony Fauci）博士曾介绍，通常开发一款疫苗需要“6、7、8年时间”，在最好的情况下，“至少需要6~8个月才能知道是否有效”。
而最好的情况比福奇预期的还要好。今年4月，中国科学家率先通过“攻毒”实验展示了，根据传统灭活技术研制的一款候选疫苗，可以保护猴子免受病毒感染。此后，多个疫苗研发项目进入临床试验阶段。
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截至11月，两款候选的mRNA疫苗传来捷报，在3期临床试验中显示出了高达90%和94.5%的保护效力。相比之下，流感疫苗的保护效力在相对较好的年度也只有60%。
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《科学》文章评论：各种力量共同推动了科学以革命性的速度从零发展出了新冠疫苗。“研究人员从未像现在这样，迅速地针对同一个敌人开发出那么多实验性疫苗；众多竞争对手从未像现在这样，开放、频繁地合作；如此多的候选疫苗从未像现在这样，在大规模有效性试验中齐头并进；在如此短的时间内，政府、企业、学术界和非营利组织从未像现在这样，在一种传染病上投入如此多的人力和财力。”
这些“从未有过”的努力，正在走向同一个目标：抗击新冠，保卫全人类健康。
▲新冠疫苗项目上的科学突破，正给全世界带来希望（图片来源：123RF）
在《科学》这期专刊中，同时还列出了入围的其他几项生物医学领域的重要科学突破，它们包括：
CRISPR基因组编辑工具在2015年就曾被《科学》评为当年的年度科学突破。今年，在这一领域做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授与Jennifer Doudna教授更是摘得诺贝尔化学奖。
现在，CRISPR技术继续在临床中显示其治疗潜力。基于这一技术的在研疗法，今年在临床治疗上取得了首次成功，为两种遗传性血液疾病的患者带来了一次性治愈的希望。
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50年来，科学家们一直在努力解决生物学中的一个巨大挑战：根据蛋白质的氨基酸序列，通过计算预测它们的精确三维结构。而这个目标，今年实现了。
DeepMind公司的新一代AlphaFold人工智能系统，在基于氨基酸序列预测蛋白质3D结构上，准确性可以与使用冷冻电子显微镜（CryoEM）、核磁共振或 X 射线晶体学等实验技术解析的3D结构相媲美。
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对于大部分HIV感染者来说，长期接受有效的抗逆转录病毒治疗（ART）可以把体内的病毒控制在极低的水平。但有少数“精英控制者”，能自发控制病毒复制，在不用药情况下存活数十年。
今年，一项研究针对64名长期随访的“精英控制者”进行了基因组分析，揭示了HIV在基因组中的定位特点与患者特殊防御力有何关系，为控制感染提供了新的策略。
今年同期刊登在《科学》上的两项研究，考察了几种鸟类的大脑结构与感觉意识的关系。
一项研究表明，鸟类大脑的某些部分在组织结构上，其实与人类引以为豪的“智力源泉”——大脑新皮层十分相似；另一项研究则显示，小嘴乌鸦可能具有一些有意识的思考能力。
研究人员认为这意味着，某种形式的意识可以追溯到3.2亿年前，追溯到鸟类和哺乳动物的最后一个共同祖先。
[1] Jon Cohen (2020) Shots of hope. Science. DOI: 10.1126/science.370.6523.1392
[2] Robert Service et al., (2020) Runners-up Science. DOI: 10.1126/science.370.6523.1402
[3] CRISPR Therapeutics and Vertex Present New Data for Investigational CRISPR/Cas9 Gene-Editing Therapy, CTX001™ at American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition, Together With Publication in the New England Journal of Medicine. Retrieved December 6, 2020, from http://ir.crisprtx.com/news-releases/news-release-details/crispr-therapeutics-and-vertex-present-new-data-investigational
[4] Chenyang Jiang et al., (2020) Distinct viral reservoirs in individuals with spontaneous control of HIV-1. Nature. DOI: 10.1038/s41586-020-2651-8
[5] Martin Stacho et al., (2020) A cortex-like canonical circuit in the avian forebrain. Science. DOI: 10.1126/science.abc5534
[6] Andreas Neider et al., (2020) A neural correlate of sensory consciousness in a corvid bird. Science. DOI: 10.1126/science.abb1447.
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