新世紀伊始，歷時十余年，耗資數(shù)十億美元的人類基因組草圖剛剛測序完成。而在2020年底，單人基因組的測序成本已不到1000美元，更有誘導干細胞、癌癥免疫療法、基因編輯等新興技術橫空出世，改變了許多疾病的治療方式。站在世紀之交，難以想象我們可以取得如此的成就。
在今天這篇文章里，我們一道來回顧《科學》雜志自2000年起的年度科學突破。20年的20個科學突破里，有將近一半屬于生命科學。
2000年：解讀生命天書
基因組攜帶了生命一代代傳承的遺傳信息，而每一個基因組都是由4個字母寫就的遺傳天書。在上個世紀，解讀基因序列是緩慢而枯燥的工作。而在21世紀，全球合力之下，我們已能對基因組進行測序，產(chǎn)生海量的遺傳數(shù)據(jù)?！犊茖W》雜志將這一壯舉列為年度突破。但從重要性上看，這或許稱得上是一個“世紀突破”。 2002年：小RNA的大作用 長久以來，RNA分子的光芒被它們的親戚DNA所掩蓋。很多科學家把RNA視作“跑腿的”，不過是把DNA的遺傳信息帶給蛋白質生產(chǎn)工廠罷了。然而世紀之交的一些發(fā)現(xiàn)卻指出，一類小型的RNA分子竟像是細胞的指揮，能控制基因的表達，甚至是沉默特定的基因。2006年，發(fā)現(xiàn)RNA干擾原理的兩位科學家榮獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。2018年，第一款使用RNA干擾治療人類疾病的藥物獲FDA批準上市。 2005年：進化論與基因組 達爾文的進化論是科學史上的一座豐碑。長久以來，科學家們知道自然選擇產(chǎn)生的壓力會誘使生命變得更為多樣，2005年的多項研究則讓我們從分子層面上清楚地看到進化如何發(fā)生。這一年，科學家們知道人類與黑猩猩的基因組序列極為接近，差異不足1%；科學家們也從一具凍在阿拉斯加的尸體上分離出了1918年導致大流行的病毒，指出它最初只是一種普通的禽流感病毒，直至它發(fā)生了幾個關鍵變異，讓病毒能輕易感染人類。 2007年：每個人都獨一無二 7年前，人類基因組草圖才剛剛完成。2007年，我們已經(jīng)有能力對多人的基因組序列進行比對分析了。如果說和黑猩猩的序列比對讓我們知道自己何以為人，那么和其他人類的序列比對則讓我們知道自己何以為自己。這一年，我們知道人與人之間存在單核苷酸多態(tài)性（SNP），也存在基因拷貝數(shù)的不同。只需要幾代人的時間，我們就足以和我們祖先的基因組出現(xiàn)明顯差異。這些都讓我們成為了獨一無二的自己。 2008年：細胞返老還童 在過去的認知中，細胞的分化是一條單行道。年輕的干細胞就像是少年的我們，未來有著無限發(fā)展可能。而成熟的細胞就像是成年后的我們，專注于某個領域的工作。2008年，科學家們將人類的成熟皮膚細胞變回了干細胞，堪稱是讓細胞返老還童。而在小鼠中，科學家也通過同樣的技術，讓一種成熟細胞變回干細胞，再變成另一種成熟細胞。2012年，發(fā)明誘導干細胞技術的兩名科學家斬獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。 2011年：預防HIV感染 自艾滋病雞尾酒療法誕生后，研究人員們就知道抗逆轉錄病毒藥物可以減少人體內的HIV病毒水平。但這是否表明這些用于治療的藥物也有預防效果呢？2011年，一項臨床試驗證明，抗逆轉錄病毒藥物能將異性間的傳染風險減少96%。也有人說，我們距離終結這種影響廣泛的疾病，已經(jīng)不遠了。 2013年：癌癥免疫療法 《科學》雜志將這一年列為癌癥治療的轉折點。經(jīng)過了漫長的探索，我們終于學會了如何調動自身的免疫系統(tǒng)，用于對抗癌癥：一名女性患者肺部有拳頭大的腫瘤，治療后已經(jīng)活了13年；一名6歲女孩差點喪生于白血病，如今已經(jīng)讀小學三年級；一名男性在停止治療后，轉移性腎癌也不斷在消退。2014年，靶向PD-1/PD-L1通路的兩款重磅免疫療法先后獲批。2018年，兩位免疫療法先驅榮獲當年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。 2015年：基因魔剪 圖片來源：123RF 早在2012和2013年，CRISPR基因編輯技術就曾被提名年度突破，2015年終于得償所愿。《科學》雜志指出，該技術在2015年登上多次新聞頭條：包括使用“基因驅動”技術消滅害蟲，以及首次用其編輯人類胚胎中的DNA。正如Emmanuelle Charpentier教授在當年的一場峰會上所言，無論是好是壞，我們都已經(jīng)生活在了一個CRISPR的世界中。今年，她與Jennifer Doudna教授摘得諾貝爾化學獎的桂冠。 2018：無以倫比的高清 單個細胞如何發(fā)育成一個擁有不同器官、由數(shù)十億個細胞組成的復雜生物？我們知道，基因密碼是這場生命交響曲的指揮家，告訴每一個細胞在何時何地啟動哪些基因。如今，在多種技術的組合下，我們能對細胞進行挨個分離測序，搞清每一個細胞里究竟有哪些基因正在啟動。這就好像是拍下細胞發(fā)育的瞬間，以單細胞的高清分辨率，看清生物體的發(fā)育過程。 2040年：…… 20年后，哪些已有的創(chuàng)新技術值得被稱為年度突破，或是斬獲諾獎？又會有哪些突破性的新技術涌現(xiàn)出來，推進生命科學的發(fā)展，最終造福全球健康？我們對此充滿期待！
