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2012年度中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展揭曉

[2012/12/20]

  2012年“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”在12月18日舉行的教育部科學(xué)技術(shù)委員會全會上揭曉。

  2012年度高校這十大科技進(jìn)展是:安徽醫(yī)科大學(xué)主持的全基因組外顯子測序分析發(fā)現(xiàn)汗孔角化癥、掌跖角化癥和少毛癥致病基因研究,北京大學(xué)主持的強(qiáng)激光場下原子分子隧道電離研究,哈爾濱工業(yè)大學(xué)主持的先進(jìn)微小衛(wèi)星平臺技術(shù)研究,蘭州大學(xué)主持的牦;蚪M及對高海拔的生命適應(yīng)研究,清華大學(xué)主持的腦起搏器研究,武漢大學(xué)主持的資源三號衛(wèi)星指標(biāo)設(shè)計及地面處理關(guān)鍵技術(shù)研究和基于生物質(zhì)大分子的新材料和生化品研究,廈門大學(xué)主持的重組戊型肝炎疫苗(大腸桿菌)研究,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)主持的古—中生代之交海水溫度變化與生物演化研究,中山大學(xué)主持的鼻咽癌放化綜合治療及個體化治療基礎(chǔ)的研究等取得重大突破的10個項目入選。

  為了推動高?萍紕(chuàng)新,促進(jìn)創(chuàng)新人才脫穎而出,教育部科技委從1998年開始組織評選高等學(xué)校十大科技進(jìn)展,今年是第15屆。評選對提升高?萍嫉恼w水平、增強(qiáng)高校的科技創(chuàng)新能力發(fā)揮了積極作用,并產(chǎn)生了較大的社會影響,贏得了較高的聲譽(yù)。

  2012年度“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”入選項目介紹

  一、全基因組外顯子分析發(fā)現(xiàn)汗孔角化癥、掌跖角化癥和遺傳性少毛癥致病基因

  汗孔角化癥以皮膚角化異常為特征,無特異治療手段,約10%患者易癌變,嚴(yán)重影響患者身心健康,亟須揭示其發(fā)病機(jī)理。由張學(xué)軍教授領(lǐng)銜的安徽醫(yī)科大學(xué)皮膚病學(xué)教育部重點(diǎn)實驗室,聯(lián)合深圳華大基因研究院、中南大學(xué)等,通過全基因組外顯子測序分析,在既往定位的連鎖區(qū)域,揭示甲羥戊酸激酶(MVK)基因是汗孔角化癥常見亞型播散性淺表性光線型(DSAP)特異性致病基因,通過功能研究發(fā)現(xiàn)MVK通過影響皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞增殖、鈣離子誘導(dǎo)的分化、紫外線誘導(dǎo)的凋亡而參與DSAP發(fā)病,闡明了DSAP的發(fā)病機(jī)理,為DSAP的基因診斷、產(chǎn)前診斷和遺傳咨詢提供了特異性分子標(biāo)志,為藥物研發(fā)提供了新思路。該成果發(fā)表在《NatureGenetics》2012年第9期上。

  此外,該實驗室利用全基因組外顯子分析開展系列研究,發(fā)現(xiàn)COL14A1為點(diǎn)狀掌跖角化癥致病基因、EPS8L3為MarieUnna遺傳性少毛癥致病基因。研究明確了這兩種疾病的病因,為疾病機(jī)制研究指明了方向。成果先后刊登在《JournalofMedicalGenetics》2012年第9期和第12期上。

  全基因組外顯子分析方法將大大加快人類發(fā)現(xiàn)其他疾病基因的步伐,為發(fā)現(xiàn)病因、揭示發(fā)病機(jī)制,為疾病的產(chǎn)前診斷、早期預(yù)警、基因診斷及新藥研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

  二、強(qiáng)激光場下原子分子隧道電離研究

  隧道電離是強(qiáng)激光場原子分子物理的基本過程。對隧道電離的深入研究將揭示強(qiáng)激光場與物質(zhì)相互作用動力學(xué)過程的物理本質(zhì),可以推動阿秒(10-18s)極端超快科學(xué)、原子分子成像以及超快光場調(diào)控等新興研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。北京大學(xué)龔旗煌教授、吳成印副教授和劉運(yùn)全研究員等建成了國際先進(jìn)的原子分子光物理實驗平臺,該平臺包含國內(nèi)首臺強(qiáng)場超高真空離子電子符合測量的動量成像譜儀和5飛秒相位可控超快激光系統(tǒng)等,極大提升了我國在該領(lǐng)域的實驗研究能力。

  利用該先進(jìn)實驗平臺,他們精確測量了強(qiáng)激光場下原子分子隧道電離區(qū)低能電子(<1eV)的精細(xì)能譜結(jié)構(gòu),揭示了隧穿電子與母體離子多次散射對電子能譜的重要影響,深化了人們對原子分子內(nèi)部電子態(tài)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。他們還發(fā)現(xiàn)隧道電離區(qū)的局域電離抑制現(xiàn)象,即零動量電子相對產(chǎn)額隨著激光光強(qiáng)的增加而減少,并指出強(qiáng)場隧道電離區(qū)的原子穩(wěn)定化是局域電離抑制現(xiàn)象的主要機(jī)制。上述研究成果發(fā)表在2012年7月和8月的《物理評論快報》上。

  該研究進(jìn)展深化了人們對強(qiáng)激光場下原子分子量子隧穿動力學(xué)的認(rèn)識,對強(qiáng)場原子分子成像以及高通量阿秒脈沖產(chǎn)生具有重要意義。

  三、先進(jìn)微小衛(wèi)星平臺技術(shù)

  微小衛(wèi)星是軍用、民用航天領(lǐng)域的一類重要衛(wèi)星,隨著其空間應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和需求量的驟增,傳統(tǒng)衛(wèi)星的定制方式研制模式已經(jīng)不能適應(yīng)微小衛(wèi)星批量化快速研制的需求。

  哈爾濱工業(yè)大學(xué)曹喜濱教授率領(lǐng)其研究團(tuán)隊在國家“973”、“863”及國防預(yù)先研究等計劃支持下,十余年集智攻關(guān),在微小衛(wèi)星高性能、低成本、快速研制方面取得重要突破。創(chuàng)造性地將微小衛(wèi)星平臺劃分為可重構(gòu)模塊、公用模塊和專用系統(tǒng),建立了以可重構(gòu)模塊為核心、靈活集成公用模塊和專用系統(tǒng)的微小衛(wèi)星柔性化快速構(gòu)建方法,研制發(fā)明了可重構(gòu)模塊,不改變硬件結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)系統(tǒng)功能和接口的按需重構(gòu),在航天產(chǎn)品難以標(biāo)準(zhǔn)化的條件下,有效地解決了微小衛(wèi)星的快速集成問題;采用單粒子鎖定自主檢測與恢復(fù)等方法攻克了低等級器件航天應(yīng)用的技術(shù)瓶頸,基于資源共享和信息融合等技術(shù)巧妙地解決了簡單配置下的高性能姿態(tài)控制難題,奠定了微小衛(wèi)星低成本、高性能、批量化研制的核心技術(shù)基礎(chǔ)。

  應(yīng)用本成果研制的我國技術(shù)試驗系列衛(wèi)星的首顆衛(wèi)星——試驗三號,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平,目前已圓滿完成了各項飛行試驗任務(wù),超出設(shè)計壽命兩年多,運(yùn)行狀態(tài)良好。同時,樹立了我國高校“基礎(chǔ)創(chuàng)新—技術(shù)突破—工程應(yīng)用”協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。

  四、牦牛基因組及對高海拔的生命適應(yīng)

  牦牛是生長在青藏高原的特殊牛類家畜物種,對高海拔地區(qū)嚴(yán)寒、低氧、缺草等惡劣條件具有良好的適應(yīng)能力,為藏族和其他民族的當(dāng)?shù)啬撩裉峁┝松a(chǎn)生活必需品,具有不可替代的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)地位。蘭州大學(xué)劉建全教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊,在過去長達(dá)10年的研究中,系統(tǒng)調(diào)查了家養(yǎng)和野生牦牛的群體遺傳結(jié)構(gòu)式樣,取得了系列研究成果,為牦牛遺傳資源利用、品種改良以及理解牦牛馴化后的遺傳效應(yīng)提供了重要依據(jù)。

  在此基礎(chǔ)上,和合作單位一起,完成了牦牛的基因組測序,進(jìn)而系統(tǒng)闡述了牦牛適應(yīng)高原的遺傳學(xué)機(jī)制,如鑒定了牦;蚪M中通過基因家族擴(kuò)張等方式產(chǎn)生的、與能量代謝和低氧應(yīng)答密切相關(guān)的新基因,鑒定了這些通路上發(fā)生特異位點(diǎn)變異的關(guān)鍵基因。該研究不僅能加速牦牛農(nóng)藝重要性狀的遺傳分析,還能幫助人類理解和治療高原反應(yīng)和低氧導(dǎo)致的有關(guān)疾病。

  該成果發(fā)表在2012年8月的《NatureGenetics》雜志上,并被選為該期的封面標(biāo)題論文;《Science》雜志新聞部也以“Whatgetsyakshigh”為題進(jìn)行了在線評論,《TheScientist》等上百家網(wǎng)站和雜志也對該研究進(jìn)行了報道。

  五、腦起搏器研究

  腦深部刺激是通過埋植在胸前的刺激器向植入在大腦特定靶點(diǎn)的電極發(fā)送電脈沖來治療大腦疾病的新方法,是帕金森病、癲癇、抑郁等疾病的首選外科療法,對于藥物成癮等治療有潛在的臨床價值。植入人體的腦深部刺激器(俗稱“腦起搏器”)是其核心裝備,被美國壟斷。國內(nèi)相關(guān)患者超過6000萬人,臨床價值重大。

  清華大學(xué)李路明教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊從2000年開始腦起搏器研究,經(jīng)過不懈努力,攻克集成制造、測試、可靠性等技術(shù)難關(guān),建立了由26項發(fā)明專利組成的知識產(chǎn)權(quán)網(wǎng)絡(luò),研制成功腦起搏器;進(jìn)而突破了對植入體內(nèi)的腦起搏器進(jìn)行無線充電的技術(shù),研制成功可充電腦起搏器。迄今,已經(jīng)完成40例腦起搏器臨床試驗,術(shù)后最長超過3年,已經(jīng)完成53例可充電腦起搏器臨床試驗,均取得了顯著療效。

  腦起搏器的臨床試驗是由首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院張建國教授的團(tuán)隊負(fù)責(zé),中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院郭毅博士、王任直教授的團(tuán)隊和南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院張世忠教授的團(tuán)隊參與完成的。

  腦起搏器的研制成功標(biāo)志著我國成為繼美國之后全球第二個有能力研發(fā)、生產(chǎn)腦起搏器的國家,對我國自主高端醫(yī)療器械的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化具有極重要的示范意義。

  六、資源三號衛(wèi)星指標(biāo)設(shè)計及地面處理關(guān)鍵技術(shù)

  資源三號是我國第一顆民用高分辨率三線陣立體測圖衛(wèi)星,2005年立項研制,2012年1月9日發(fā)射成功。資源三號實現(xiàn)了中國民用高分辨率測繪衛(wèi)星領(lǐng)域零的突破,對中國航天與測繪事業(yè)的發(fā)展具有革命性意義。資源三號衛(wèi)星影像產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了國際同類衛(wèi)星的領(lǐng)先水平,扭轉(zhuǎn)了高分辨率衛(wèi)星影像長期依賴外國進(jìn)口的局面,成為我國衛(wèi)星遙感從“有”到“好”的革命性轉(zhuǎn)折的里程碑。武漢大學(xué)研究團(tuán)隊在航天科技集團(tuán)五院、中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心和國家測繪地理信息局的大力支持下,2012年取得了重大進(jìn)展。主要創(chuàng)新點(diǎn)內(nèi)容包括:

  提出了資源三號輻射和幾何等核心技術(shù)設(shè)計指標(biāo)以及指標(biāo)設(shè)計的過程控制方法,保證了資源三號衛(wèi)星關(guān)鍵指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。

  建立了資源三號衛(wèi)星嚴(yán)格幾何成像模型,使獲取影像全球無控制定位精度優(yōu)于20米,突破了困擾我國多年的遙感衛(wèi)星幾何定位精度低的核心瓶頸問題。

  建設(shè)了我國首個高分辨率幾何定標(biāo)場,發(fā)明了資源三號衛(wèi)星高精度在軌幾何定標(biāo)模型,填補(bǔ)了遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)處理空白。

  該項目核心技術(shù)成果分別獲得了2012年國家科技進(jìn)步二等獎和2012年測繪科技進(jìn)步特等獎。

  七、基于生物質(zhì)大分子的新材料和生化品

  纖維素和甲殼素是自然界中最豐富的生物質(zhì)大分子,也是未來主要化工原料,但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以溶解和熔融而一直未被充分應(yīng)用。武漢大學(xué)天然高分子及高分子物理課題組在張俐娜院士帶領(lǐng)下,突破有機(jī)溶劑加熱溶解高分子的傳統(tǒng)方法,開創(chuàng)了纖維素、甲殼素、聚苯胺等難溶大分子在水溶劑體系低溫溶解的嶄新技術(shù)并提出低溫溶解新機(jī)理。他們通過大量實驗證據(jù)提出了大分子和溶劑小分子自組裝形成低溫下較穩(wěn)定的水溶性氫鍵配體從而引起大分子溶解的新機(jī)理。該溶解過程清潔無污染,成本低廉,是真正的“綠色”工藝,被國際上評價為纖維素加工技術(shù)上的一大里程碑。基于該低溫溶解體系,他們開發(fā)了一系列如纖維素、甲殼素和聚苯胺絲、膜、水凝膠和氣凝膠以及具有光、電、磁和生物及分離功能的新型環(huán)保材料,并建立了材料結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。此外,他們還系統(tǒng)研究了80多種多糖(如香菇多糖、茯苓多糖、黑木耳多糖等)分子鏈構(gòu)象及其構(gòu)效關(guān)系。這些創(chuàng)新成果不僅具有較高學(xué)術(shù)水平,而且能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

  相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Adv.Mater.、Angew.Chem.Int.Ed.、Macromolecules等刊物上。2012年張俐娜院士獲得國際纖維素和再生資源材料領(lǐng)域最高獎——美國化學(xué)會AnselmePayen獎,成為半個世紀(jì)以來獲得該獎的第一位中國人,也是第一位女性科學(xué)家。

  八、重組戊型肝炎疫苗(大腸桿菌)的研制

  戊型肝炎是危害人類健康的重要傳染病。廈門大學(xué)等單位的科研人員經(jīng)過14年的原始創(chuàng)新研究和產(chǎn)學(xué)研合作,率先發(fā)現(xiàn)了戊肝病毒的主要保護(hù)性抗原表位,從病毒學(xué)、免疫學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)角度系統(tǒng)闡明了該表位在機(jī)體抗病毒免疫過程中的作用和規(guī)律,發(fā)展出獨(dú)特的原核表達(dá)技術(shù),研制出高質(zhì)量的診斷試劑以及安全、有效的基因工程疫苗,并完成了12萬人大規(guī)模臨床試驗,在《柳葉刀》、《美國科學(xué)院院刊》、《肝臟病學(xué)》等國際著名學(xué)術(shù)雜志上陸續(xù)發(fā)表了29篇論文,取得3項7個國家的發(fā)明專利授權(quán),成為國際公認(rèn)的戊肝研究領(lǐng)域的前沿團(tuán)隊之一。

  廈門大學(xué)夏寧邵教授所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊研制的戊肝診斷試劑盒已成為國內(nèi)外戊肝診斷的標(biāo)準(zhǔn)試劑盒之一,被英國、法國、德國等西方發(fā)達(dá)國家大量應(yīng)用于臨床診斷,2010年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。2012年10月,課題組研制的戊型肝炎疫苗正式上市銷售,世界上第一個商業(yè)化的戊型肝炎疫苗在我國問世。這是繼乙肝疫苗、人乳頭瘤病毒疫苗之后世界上第三個成功的基因工程病毒疫苗,以及第一個采用原核表達(dá)系統(tǒng)研制成功的病毒疫苗。

  戊肝疫苗的成功證實利用大腸桿菌進(jìn)行類病毒顆粒疫苗的研制是可行的,為疫苗的研制開辟了一條嶄新的路徑,得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度贊譽(yù)和關(guān)注。2012年該研究獲得中國專利金獎。

  九、古—中生代之交海水溫度變化與生物演化

  發(fā)生于2.52億年前的古—中生代之交生物大滅絕是地球歷史上比恐龍滅絕還嚴(yán)重的一次最大滅絕事件,造成了當(dāng)時世界上絕大多數(shù)物種的消失,對于這一滅絕事件的原因眾說紛紜。中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)研究小組與英國利茲大學(xué)、德國愛爾蘭根大學(xué)等單位合作,通過對華南地區(qū)大量的海相微體化石牙形石的氧同位素分析,首次定量地構(gòu)建了該時期赤道低緯度地區(qū)高精度的古海水溫度的變化曲線,揭示了古—中生代之交是一個從冰室氣候到溫室氣候轉(zhuǎn)變、距今2.52億年至2.47億年前的早三疊世一直延續(xù)了近500萬年極端高溫的過程。

  該研究表明古—中生代之交海水溫度急劇升高,并與該時期生物大滅絕相吻合;早三疊世是地質(zhì)歷史時期最熱的時期之一,赤道低緯度地區(qū)海平面溫度最高時超過了40℃。極端的高溫抑制了赤道低緯度地區(qū)大滅絕之后生態(tài)系的復(fù)蘇,當(dāng)時的海洋幾近無法棲息,只有一些個體呈現(xiàn)小型化的貝類生物,大多數(shù)的魚類及海生爬行動物被驅(qū)趕至更高的緯度地區(qū)。極端高溫也造成了早三疊世煤沉積的缺乏。

  本研究揭示了在極端溫室條件下環(huán)境變化與生物演化的關(guān)系,證實了氣候極度暖化可以是物種滅絕的一個直接的原因,并抑制生態(tài)系的發(fā)展。

  本研究的主要成果于2012年分別發(fā)表于國際著名刊物《科學(xué)》(Science)和《地質(zhì)學(xué)》(Geology)上。

  十、鼻咽癌放化綜合治療及個體化治療基礎(chǔ)的研究

  每年全球鼻咽癌新發(fā)病例的40%在中國。鼻咽癌病變部位隱蔽,來醫(yī)院就診的病人70%都是中晚期患者,轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)率高。國際指南推薦的中晚期鼻咽癌的標(biāo)準(zhǔn)治療模式是不僅要在放射治療的同時采用化療,還要在放療后再給予3個療程的強(qiáng)化化療。

  中山大學(xué)腫瘤防治中心馬駿教授團(tuán)隊會同復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院等7家中心,完成了世界最大宗508例中晚期鼻咽癌前瞻性隨機(jī)對照臨床試驗,發(fā)現(xiàn)在同時期化療和放射治療基礎(chǔ)上,標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)化化療方案(3個療程的“順鉑 氟尿嘧啶”)不能提高患者的生存率;而且,病人的毒副反應(yīng)大,治療周期延長3個月,患者難以承受。在此基礎(chǔ)上,馬駿教授團(tuán)隊會同四川大學(xué)華西醫(yī)院,通過microRNA芯片檢測465例鼻咽癌組織標(biāo)本,發(fā)現(xiàn)一組由5個microRNA構(gòu)成的分子標(biāo)簽?zāi)茌^好預(yù)測治療效果。

  以上研究內(nèi)容先后在國際權(quán)威期刊英國的《柳葉刀腫瘤學(xué)》上進(jìn)行快速報道(LancetOncol2012,13:163-71及2012,13:633-41)。該研究被NatureChina網(wǎng)站以亮點(diǎn)文章予以推薦。國際知名評估生物醫(yī)學(xué)頂級文獻(xiàn)的專業(yè)網(wǎng)站Facultyof1000確認(rèn):該項研究為醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中2%的頂級文獻(xiàn)。

  其意義在于:在臨床上可使患者避免過度治療,有效地利用醫(yī)療資源,為鼻咽癌的個體化治療奠定了基礎(chǔ),對未來相關(guān)靶向藥物的研發(fā)開辟了新的思路。