2025年，十大生命科學突破

2025年，生命科學的多個研究方向同時出現(xiàn)了引人注目的突破。從為單個患者定制的基因編輯療法，到人類首次實時觀察胚胎植入過程；從揭示癌細胞如何借助神經(jīng)系統(tǒng)獲取能量，到揭示丹尼索瓦人的真實面貌，研究者正在以不同方式拓展我們理解生命的邊界。

在這里，我們選取了2025年生命科學領域值得關注的十項研究。它們有的打開了新的研究路徑，有的挑戰(zhàn)了既有認知，也有的為未來的醫(yī)學干預和基礎研究提供了新的可能。

首例個性化基因編輯療法

KJ Muldoon出生于2024年8月，他很快就被確診患有一種極為罕見的遺傳疾病——氨甲酰磷酸合成酶（CPS1）缺乏癥。患有這種疾病的人一旦攝入蛋白質，體內(nèi)氨的濃度就會升高至中毒水平，進而可導致嚴重的昏迷、腦腫脹、肝功能損害，甚至永久性腦損傷或死亡。現(xiàn)有的治療手段通常包括極為嚴格的蛋白質攝入限制，并且往往需要接受風險較高的肝臟移植手術。

醫(yī)生與KJ的家人決定嘗試一種此前從未在人類嬰兒中實施過的治療方案——定制化的CRISPR基因編輯。從今年2月開始，KJ接連接受了三次注射治療，每次注射中都包含數(shù)十億個微型基因編輯器。這些編輯器被精準輸送至肝臟中的突變位置。治療后，KJ不僅能攝入蛋白質，還成功挺過了一次感冒和一次胃腸道感染。

這一里程碑式的成果表明，基因編輯技術或許能夠為那些尚無有效治療方案的遺傳性罕見病患者，開辟一條全新的路徑。

首例豬肺移植人體試驗

異種移植，指的是將動物的器官、組織或細胞移植到人體中，或在體外與動物細胞接觸后再回輸?shù)饺梭w內(nèi)，其目標是緩解腎、心、肺、肝和胰腺等器官長期供不應求的困境。在所有可移植器官中，肺被認為是技術難度最高的一類。這與肺的解剖學和生理學特點有關。即便在人與人之間，肺移植也屬于高風險手術，更遑論異種移植。

今年5月，何建行團隊將一名因嚴重顱內(nèi)出血而腦死亡的39歲男子的左肺，首次成功替換為一只豬的左肺。供體肺來自一只經(jīng)過CRISPR基因編輯的巴馬香豬，研究人員對其進行了6處基因編輯。移植的豬肺可以在患者體內(nèi)發(fā)揮作用，為血液供養(yǎng)并排出二氧化碳，同時避免了最危險的免疫屏障之一——超急性排斥反應。不過，移植的豬肺僅在體內(nèi)維持了9天。

盡管時間有限，這項試驗首次證明了豬肺在人體內(nèi)短期發(fā)揮功能的可行性。要實現(xiàn)長期存活，仍需進一步增加基因修飾，或改進抑制受體免疫反應的藥物，以幫助移植肺維持更持久、穩(wěn)定的功能。

疫苗接種可降低癡呆癥風險

目前，癡呆癥在全球范圍內(nèi)影響著超過5500萬人，每年新增病例約為1000萬例。今年4月，一項具有里程碑意義的真實世界研究提供了迄今最有力的證據(jù)表明：接種過帶狀皰疹疫苗的人群，在接下來七年內(nèi)罹患癡呆癥的風險，比未接種者低約20%。

帶狀皰疹是一種會引發(fā)疼痛性皮疹的病毒感染，其致病病毒與水痘相同，都是水痘-帶狀皰疹病毒。人們通常在童年時期感染水痘，此后這種病毒就會終身潛伏在神經(jīng)細胞中。在老年人或免疫系統(tǒng)較弱的人群中，這種潛伏的病毒可能重新激活，引發(fā)帶狀皰疹。

這一研究結果支持了一種正在受到關注的理論：某些影響神經(jīng)系統(tǒng)的病毒感染，可能會增加癡呆癥的發(fā)生風險。若這一關聯(lián)在未來研究中得到進一步確認，意味著預防癡呆癥的干預手段或許已經(jīng)觸手可及。在本月發(fā)表的一項后續(xù)研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，這類疫苗可能對已確診的癡呆癥患者同樣有益，有望減緩疾病進展。

神經(jīng)元為癌細胞提供能量

神經(jīng)系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉移中的作用正受到越來越多的關注。2025 年的一項研究揭示了一種此前未知的機制：癌細胞可以通過在自身與神經(jīng)元之間形成的超細管狀結構，直接“抽取”神經(jīng)元中的線粒體——這些細胞器是細胞能量的主要來源。

研究人員利用一種名為MitoTRACER的技術，追蹤這些被“增強動力”的癌細胞是否更容易發(fā)生轉移。在將小鼠神經(jīng)元與癌細胞共同培養(yǎng)后，研究團隊將它們一同注射至雌性小鼠的腹部脂肪組織中。原發(fā)腫瘤迅速形成，并擴散至肺部和大腦。

進一步分析顯示，在原發(fā)腫瘤中，僅約 5% 的癌細胞獲得了來自神經(jīng)元的線粒體；而在肺部轉移灶中，這一比例上升至 27%，在大腦中更是高達 46%。這些結果表明，阻斷線粒體的轉移，可能成為一種新的癌癥治療策略。

首次實時記錄人類胚胎植入過程

（視頻/IBEC）

人類的生殖過程效率并不高。胚胎在子宮中的植入失敗，是不孕和自然流產(chǎn)的主要原因之一，約占自發(fā)性流產(chǎn)的60%。然而，胚胎植入過程長期以來無法在人體中被實時觀察，研究者只能從靜態(tài)圖像中推測出有限的信息。

今年，一個研究團隊設計了一種實驗平臺，使胚胎能夠在受控條件下在子宮外完成植入。該平臺以一種凝膠為基礎，這種凝膠包含大量在子宮組織中豐富存在的膠原，以及胚胎發(fā)育所必需的多種蛋白質。利用這一平臺，研究人員得以進行實時熒光成像，并分析胚胎與其周圍環(huán)境之間的機械作用。

通過對人類胚胎和小鼠胚胎的對比實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)了顯著差異：小鼠胚胎在接觸子宮組織后，會施加機械力黏附其表面，隨后子宮組織發(fā)生形變，向內(nèi)折疊，將胚胎包裹在一個稱為“子宮隱窩”的結構中；而人類胚胎則會向內(nèi)移動，完全穿透子宮組織，并在其中呈放射狀生長。

這一平臺為定量解析胚胎植入過程中的動態(tài)變化提供了全新手段，也為提升生育成功率和改進輔助生殖技術提供了重要線索。

弓頭鯨的長壽秘密

隨著年齡增長，人類更容易罹患癌癥及多種慢性疾病。然而，生活在北冰洋的弓頭鯨（Balaena mysticetus）卻能夠存活超過 200 年，并且?guī)缀醪槐憩F(xiàn)出其他動物（包括人類）常見的與衰老相關的疾病。

作為體重可達80噸以上的海洋巨獸，弓頭鯨是如何在漫長的生命歷程中保持健康的？今年的一項研究提供了部分答案：在弓頭鯨體內(nèi)，一種名為CIRBP的蛋白質水平顯著高于其他哺乳動物。該蛋白在修復DNA雙鏈斷裂這一最具破壞性的基因損傷類型中發(fā)揮著關鍵作用，而這類損傷與多種疾病及壽命縮短密切相關。

這樣的研究結果為人類未來如何增強DNA修復能力、提高抗癌潛力以及減緩衰老過程，提供了新的研究線索。

兩個不同的物種，卻有同一個母親

螞蟻因其復雜的社會結構而聞名，但同樣引人注目的，是它們多樣而非常規(guī)的生殖策略。在今年的一項研究中，科學家在伊比利亞收獲蟻（

Messor ibericus

Messor structor

研究顯示，在某個演化時間點，伊比利亞收獲蟻的蟻后獲得了一項新能力：能夠“制造”出擁有工匠收獲蟻基因組的雄性。這一過程的機制是，當伊比利亞收獲蟻的卵細胞與來自工匠收獲蟻的精子結合時，卵細胞會排除自身的細胞核DNA，保留精子DNA來發(fā)育成工匠收獲蟻的雄蟻。

這兩個物種早在約500萬年前便已分化。一個物種的雌性能夠產(chǎn)下另一個物種的雄性，直接挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)意義上的“物種界限”，也提醒我們，自然界中的演化過程往往比既有理論更為多樣和出人意料。

揭示丹尼索瓦人的真實面貌

2010年，科學家在西伯利亞的一處洞穴中發(fā)現(xiàn)了一節(jié)史前人類指骨，并從中解析出一個此前未知的古人類族群的基因信息——丹尼索瓦人（Denisovans）。此后，盡管基因研究不斷推進，但由于只有少數(shù)零散化石被發(fā)現(xiàn)，人們始終難以還原丹尼索瓦人的真實面貌。

今年，付巧妹團隊發(fā)表了對一具出土于哈爾濱的古人類頭骨的系統(tǒng)研究結果。在2021年的一項研究中，研究者曾提出該頭骨可能屬于一個此前未被識別的古人類物種，并將其命名為“龍人”（

Homo longi

這一發(fā)現(xiàn)讓這一神秘的古人類族群在被發(fā)現(xiàn)15年后，首次擁有了相對清晰、可供系統(tǒng)比較的“面貌”，并為識別其他丹尼索瓦人化石提供了新的參照。

發(fā)現(xiàn)迄今最古老的古RNA

古DNA的研究已經(jīng)徹底改變了我們對已滅絕和現(xiàn)存生物的認識，使科學家能夠研究那些生活在距今最早可達200萬年前的生物。然而，僅依靠現(xiàn)有的DNA測序技術，仍無法直接揭示組織類型、基因表達的動態(tài)變化或轉錄調控機制，因為這些關鍵信息儲存在RNA分子中。

在今年發(fā)表的一項研究中，研究人員報告了來自10頭更新世晚期真猛犸象的轉錄譜數(shù)據(jù)。其中一頭距今約3.9萬年的個體，提供了足夠精細的信息，使研究人員能夠恢復與骨骼肌代謝相關的組織特異性調控機制和生物學功能。這也使其成為迄今為止記錄到的最古老的古RNA序列。

這一成果表明，除了DNA和蛋白質之外，RNA也能在極長時間內(nèi)得以保存。未來，研究人員希望將史前 RNA 與 DNA、蛋白質以及其他保存下來的生物分子結合起來開展綜合研究，從而有望進一步改變我們對滅絕巨型動物及其他物種的理解，揭示那些至今仍被凍結在時光中的生物學信息。

人工智能加速生命科學突破

如果說AlphaFold在2020年的出現(xiàn)，首次擊穿了人們對人工智能在科學研究中能力邊界的預期，那么今年則標志著一個新的階段：通用型大語言模型開始在多個科學領域中，系統(tǒng)性地展示出參與科學研究過程本身的能力。這一變化并非源于為某一具體學科量身定制的模型，而是來自模型規(guī)模、推理深度與自主規(guī)劃能力的整體躍遷。

在生命科學領域，這一轉變尤為清晰。例如，谷歌開發(fā)的具備自主決策能力的AI聯(lián)合科學家，已經(jīng)可以從現(xiàn)有藥物中成功篩選出了治療肝纖維化的新候選藥物，并在短短兩天內(nèi)復現(xiàn)了關于細菌中寄生DNA如何傳播的一項關鍵認識——而這一發(fā)現(xiàn)曾花費研究人員數(shù)年時間才得以揭示。

這些成果清楚地表明，生命科學研究正在進入一個由人類研究者與人工智能共同推進的新階段。

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撰文/設計：原理編輯部

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封面圖/首圖：IBEC