2010：《Science》的中國聲音（下）

本刊記者 王銀鳳

2010：《Science》的中國聲音（下）

本刊記者 王銀鳳

《Science》雜志現任主編Bruce Michael Alberts博士，1938年生于美國伊利諾伊州芝加哥市，畢業于美國哈佛大學獲得生物化學學士學位。1965年獲得哈佛大學博士學位。普林斯頓大學任職10年后，1976年就職加州大學舊金山分校至今。1993至2005年連任兩屆美國國家科學院院長。曾任國際科學院(InterAcademy)的共同主席及美國細胞生物學學會(American Society of Cell Biology)的主席。迄今為止，共發表研究論文150余篇，美國一本最主要的教科書——《細胞的分子生物學》(Molecular Biology of the Cell)的原創作者，對染色體復制起關鍵作用的蛋白復合物研究做出重要貢獻。2008年3月，出任《Science》主編。

《Science》雜志每周發表約20篇論文，競爭十分激烈。由于版面所限，很多高水平論文在沒有得到同行評議之前就被退回。每年，大約有7000篇論文稿件投到《Science》編輯部，但是只有15%左右能被錄用，其中70%來自美國，其余來自歐洲和亞洲。目前，《Science》編輯部正在增加美國之外的論文稿件的發表比率。投稿被錄用的原則是論文必須對科技進步有大范圍。來稿必須簡潔明了，應讓不同學科的讀者看懂。《Science》優先考慮內容新穎，且具有跨學科意義的文章。

稿件首先被分配到在華盛頓或英國劍橋的《Science》文稿編輯手中。大多數來稿還須經一兩名審稿編委會（Board of Reviewing Editors）成員就其是否適合在《Science》上發表打分。審稿編委會成員都是仍在從事科研工作的相應領域的專家。《Science》的編輯在決定是否送來稿做同行評議時，會參考審稿編委打的分。編委認為不適合發表的來稿不再送同行評議，編輯將在兩三個星期內將其退還給作者。一般情況下，只退插圖，不退文稿本身。

進入同行評議過程的稿件將被送交兩名或幾名外部審稿人（outside reviewers）。送審之前，編輯部會通知審稿人并要求其在兩周內將審稿意見返回。審稿人會被告知，不得利用審稿的特權泄露或利用稿件內容。《Science》的同行評議是匿名的。責任編輯從技術角度、文章對其學科本身的重要性、其所具有的普遍科學意義以及與其他正在考慮或已經考慮發表的文章比較，來對稿件進行選擇。選用稿件時，編輯會優先考慮內容新穎并具有普遍意義的文章。《Science》也試圖保持其各學科內容的平衡。

原則上被選用的稿件，編輯部要求作者根據審稿人意見修改稿件，并按照編輯的意見在文字上適當改動，以使文章的表述更準確、清楚，還要嚴格遵守文章的篇幅限制。文章被錄用后，編輯還要進一步加工以提高準確性和條理性，必要時還會壓縮內容。

吳孔明研究員 中國農科院植物保護研究所

1964年生于河南省固始縣。1984年畢業于河南農業大學植物保護系。1987年獲浙江農業大學農學碩士學位。1987年至1992年，河南省農業科學院植物保護研究所工作。1994年獲中國農業科學院農學博士學位。現為中國農業科學院植物保護研究所所長兼植物病蟲害生物學國家重點實驗室主任、研究員。并任國家轉基因生物安全委員會委員、農業部科學技術委員會委員等職。

長期從事棉花害蟲生物學與控制技術研究工作。先后獲得國家和省部級科技獎勵8項，主持完成的“棉鈴蟲區域性遷飛規律與監測預警技術的研究與應用”于2007年獲國家科技進步2等獎。1998年獲國務院政府特殊津貼，1999年被農業部授予有突出貢獻的中青年專家榮譽稱號，2006年獲第九屆中國青年科技獎和國家杰出青年基金，2007年入選人事部“新世紀百千萬人才工程”。先后主持科技部攀登計劃植保項目“棉鈴蟲遷飛擴散規律研究”專題（1994-1998）；973計劃植保項目“植物-害蟲-天敵間的協同進化機制”（2000-2004）；“九五”863計劃“Bt棉花害蟲發生規律及控制技術”課題（1998-2000）；“十五”863計劃“Bt棉花生態安全性”課題（2001-2003）；國家“九五”科技攻關計劃“棉花主要病蟲害綜合防治技術”課題（1999-2000）；“十五”科技攻關計劃“棉花重要病蟲害可持續控制技術”課題（2001-2003），Rockefeller基金會課題（2003-2004）和美國USDA課題（2003-2004）等10余項研究項目。先后獲國家和省部級科技成果獎勵7項，在國內外學術刊物上發表研究論文120余篇，其中SCI國際刊物論文17篇

中國大面積種植轉基因棉花造成盲蝽大爆發

在中國北方一項長達十年的研究中發現，種植轉基因棉花來殺死它的主要害蟲棉鈴蟲，但卻可能導致其它昆蟲的大量爆發。上世紀90年代初期，棉鈴蟲爆發嚴重打擊了棉花的產量和經濟效益，使用殺蟲劑控制棉鈴蟲會對環境造成危害，造成每年數千例的中毒死亡事件，1997年，中國政府大力推廣種植轉基因棉花，它能產生一種來自綠芽孢桿菌（Bt）的毒素，可以有效殺死棉鈴蟲。盲蝽是盲蝽科一些昆蟲的統稱，以前在中國北方只是一種數量較少、危害并不嚴重的害蟲。但是，研究人員發現自從1997年以來它們的數量增加了12倍。現在盲蝽成了北方地區的主要害蟲。盲蝽的數量大量增加與大規模種植Bt轉基因棉花有很大的關系。這與引進Bt轉基因棉花之后農田里使用廣譜殺蟲劑減少有關，盲蝽對Bt毒素并不敏感，當農民不再使用殺蟲劑后它們就開始興盛蔓延。盲蝽的爆發迫使農民重新使用殺蟲劑，目前他們使用殺蟲劑的數量已經達到引進Bt轉基因棉花前的2/3。由于蝽科蟲子會吃范圍廣泛的植物，這種害蟲現在第一次成為對其它作物（其中包括葡萄、蘋果、桃子和梨）的一種威脅。這些發現證明，針對某一特別害蟲的害蟲控制政策的改變會導致其它非目標性害蟲的擴散，由此可見在貫徹大面積的病蟲害治理策略之前分析這些可能性的重要性。譯文引自：Science 328, 1151-1154.

圖1. 本項研究在中國北方的觀測點。

方 忠研究員 中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室

戴 希研究員 中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室

磁性拓撲絕緣體中的量子化反常霍爾效應

反常霍爾效應是固體基本遷移過程，起源于自旋軌道耦合。在量子反常霍爾絕緣體中，自發磁矩與自旋軌道耦合共同引起拓撲非平凡電子結構，導致無外部磁場的量子化反常霍爾效應。基于最早原理計算，我們預測輝碲鉍礦石半導體Bi2Te3、Bi2Se3和Sb2Te3當與過渡金屬元素（銅或鐵）將形成磁場有序絕緣體。與必須依賴自由載子斡旋磁耦合的傳統弱磁場半導體相比，這種磁場次序引起了以精確Chern數為特征的拓撲電子結構，霍爾電導以e2/h為單位被量子化（e為一個電子的電荷，h為Planck常數）。

圖2. 交換場增強下子帶頻結構的演變。

汪 建研究員 深圳華大基因研究院

1954年出生。1987年獲北京中醫藥大學中西醫結合碩士學位，1988年至1989年，美國德克薩斯大學博士后。1989年至1990年，美國愛荷華大學博士后。1990年至1994年，美國華盛頓大學高級研究員。1994年6月回國創建北京GBI生物技術有限公司，任董事長、總裁。現任中國科學院遺傳所人類基因組中心執行主任、北京華大基因研究中心執行主任、北京華大蛋白質有限公司董事長、北京基因組研究所副所長、深圳華大基因研究院院長。

王 俊研究員 深圳華大基因研究院

1977年生。1997年畢業于北京大學，2002年獲得北京大學生物信息學博士學位。1999年至今從事基因組學，生物信息學研究，組織實施了家蠶、家雞、家豬、水稻、炎黃等多個重大基因組計劃，在基因組組裝，基因注釋，比較基因組，基因進化，表達分析等方面取得多項研究成果。2008年獲國家杰出青年基金，先后獲得“中國科學院杰出科技成就獎”、“中丹合作科學獎”，“新世紀百千萬人才工程國家級人選”、“中國科學院重大創新貢獻獎”等多項榮譽。現任華大基因執行總裁、深圳華大基因研究院常務副院長，丹麥奧胡斯大學人類遺傳學研究所/南丹麥大學人類遺傳學生化及分子生物學系、北京大學生命科學學院客座教授。

50個人類外顯子基因測序揭示高原適應

通過將50個藏族人與低海拔漢族人群、高加索人群的基因進行比對后發現，發現了藏族人群適應高原環境的關鍵基因。研究顯示,一系列基因在藏族人群的高原適應中發揮作用，其中“EPAS1”基因可能起著關鍵作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發生的可能性。由于“EPAS1”基因與缺氧及血紅蛋白生成密切相關，對這一基因的研究還有可能對某些血液性疾病的治療帶來突破，并且還可應用于運動員的篩選等方面。

弓背蟻與印度跳蟻基因組比較

在佛羅里達弓背蟻（Camponotus floridanus）的群體中，只有蟻后才會產下受精卵；當該蟻后死亡時，該螞蟻的群體也隨之死亡。該蟻群中的其它螞蟻或是主要工蟻或是次要工蟻，它們有著不同的生理學和行為學差異。相反，在印度跳蟻(Harpegnathos saltator) 的群體中，蟻后與工蟻的身體差別沒有那么明顯，而且在蟻后死亡時，某個工蟻會進而成為蟻后。研究人員對這兩種螞蟻的基因組進行了測序，并對基因表達進行了比較，發現了可能與諸如RNA介導的信號轉導和甲基化等基因調節的表觀變化有關的差異。研究人員認為，這一研究除了對造成這兩種螞蟻的不同等級間存在分子差異的原因提供了線索之外，它還建立了一個研究衰老和行為的表觀遺傳學的新的實驗模型。

圖3. 基于單拷貝蛋白最大相似性分析的螞蟻蛋白組進化樹(左)，與其他昆蟲的同源關系（右），人作為對照。

黃 俊教 授 浙江大學生命科學研究院

2001年畢業于南開大學生命科學學院。2006年獲得北京大學細胞生物學博士學位。2006年至2009年美國耶魯大學醫學院博士后。2009年7月至2009年12月美國安德爾森癌癥研究中心博士后。2010年至今，浙江大學生命科學研究院教授、研究員，博士生導師。

主要研究癌癥發生的分子機制。維持基因組的穩定對于細胞存活并抑制腫瘤的發生起著重要作用。為此，細胞建立了精密的分子信號傳導通路如DNA損傷監測點（DNA Checkpoint）和DNA修復通路（DNA Repair）并通過它們之間的相互協調來保持基因組的穩定。然而，DNA checkpoint)如何同DNA repair，特別是同源重組 (Homologous Recombination)修復之間進行協調還不清楚。因此，深入研究這些信號通路不僅能夠促進我們了解腫瘤的發生機制，而且對于進一步的藥物治療都具有重要的意義。

FAN1以FANCI-FANCD2的方式促進DNA鏈間交聯修復

DNA交聯損傷的檢測和修復主要由一組FA (Fanconi anemia)蛋白來完成。FA蛋白得名于一種罕有的常染色體遺傳病：范可尼貧血癥，在范可尼貧血癥的病人中，FA蛋白以各種突變體形式存在，因而導致DNA交聯損傷無法得到修復。患有范可尼貧血癥的病人會在年幼時發病，出現嚴重的再生障礙性貧血癥狀，癌癥，以及多發性先天畸形。FA蛋白包括分別由FANC-A，B，C，E，F，G，L和M組成的FA核心復合體以及FANCI和FANCD2組成的ID復合體。在DNA交聯損傷產生后，FA核心復合體被上游的蛋白激酶ATR所激活，從而單泛素化底物FANCI和FANCD2。一直以來，科學家們認為修飾后的ID復合物可能通過招募特定的關鍵蛋白，完成對交聯處DNA的識別和核苷酸的切除，從而得到適合重組修復的DNA底物。然而，對這一重要的DNA損傷修復信號通路的研究卻因為這一關鍵蛋白的缺失而停滯不前。FA途徑的中心事件是FANCI-FANCD2（ID）蛋白復合物的單泛肽化。浙江大學生命科學研究院黃俊教授和美國M.D.安德森癌癥中心陳俊杰教授合作表征了一個先前未識別的促進鏈間交聯修復的核酸酶，FA相關核酸酶1。該酶同時具有泛素結合活性的鋅指結構域以及核酸酶內切酶結構域的，通過與泛素分子的直接相互作用，FAN1被活化的ID復合體招募到DNA交聯損傷位點，并通過其內切核酸酶的活性對損傷位點進行剪切，從而得到適合重組修復的DNA底物。用siRNA對FAN1的表達進行阻斷后，細胞表現出對引起DNA雙鏈間交聯的藥物如MMC極度敏感, 這一現象與范可尼貧血癥病人體內的FA蛋白突變細胞完全一致，進一步證明了FAN1在FA信號通路中關鍵作用。這一研究成果填補了DNA交聯損傷修復通路遺留的一個最大空缺，并為范可尼貧血病人的診斷和治療提供了一個新的分子靶標。

圖4. 依賴于ZNF結構域和ID復合體單乙酰化的FAN1精確定位。

邵 峰高級研究員 北京生命科學研究所

1996年畢業于北京大學技術物理系應用化學專業。1999年獲得中國科學院生物物理所分子生物學碩士。2003年獲得美國密西根大學醫學院生物化學博士。2003年至2004年美國加州大學圣地亞哥分校醫學院博士后。2004年至2005年哈佛大學醫學院博士后。2005年至2009年北京生命科學研究所研究員。2009年至今，北京生命科學研究所高級研究員。

研究興趣集中在病原細菌感染宿主和宿主先天性免疫防御的分子機制。對于細菌感染來說，通過特殊的分泌系統向宿主細胞中注入毒素效應蛋白是病原細菌普遍采用的重要致病機制。這些效應蛋白往往以非常有效的方式作用于宿主信號轉導中的關鍵分子，使其發生功能紊亂。效應蛋白的作用有利于細菌在宿主中的生存和進一步感染。我們的研究以多種臨床上常見的病原菌為模式，著眼于發現并揭示效應蛋白在抑制真核細胞重要信號轉導通路中的一些新的、較為普遍的生物化學機制。實驗室最近的研究工作在這方面取得了一系列的突破和發現。1) 來源于Shigella、Salmonella和植物假單胞桿菌的OspF家族三型分泌系統效應蛋白通過一種嶄新的磷酸化蘇氨酸裂合酶的活性，特異性地、不可逆地“去磷酸化”宿主MAPK激酶并使其失活,從而抑制宿主細胞因子的表達。2)Legionella的四型分泌系統效應蛋白LegK1能模擬宿主中的IKK激酶而磷酸化IκBa蛋白，并誘導其被泛素化和降解，進而激活NF-κB通路并對巨噬細胞凋亡產生抑制作用。3) 三型分泌系統效應蛋白CHBP（Burkholderia）和Cif（E. coli）特異性地修飾（脫氨）泛素和泛素樣蛋白NEDD8中Gln-40。這種修飾能有效地阻斷宿主泛素-蛋白酶體通路并導致諸如細胞周期等重要細胞生理過程發生功能紊亂。

細菌效應分子家族誘導的泛素/NEDD8的谷氨酰胺脫氨基作用和功能異常

來自類鼻疽桿菌的CHBP和來自致病性大腸桿菌的Cif是一類具有木瓜蛋白酶催化結構域的三型分泌效應蛋白，這類效應分子具有阻斷宿主細胞周期的活性。北京生命科學研究所邵峰研究員所領導的團隊發現CHBP是真核生物泛素途徑的潛在抑制子。在體外和類鼻疽桿菌細胞內，CHBP作為脫酰胺酶可以特異性并有效地對泛素和類泛素NEDD8的Gln40脫氨基。脫氨基的泛素分子喪失了形成泛素鏈的活性。Cif選擇性脫NEDD8的氨基，這消除了Cull-RING型泛素連接酶（CRLs）的活性。在大腸桿菌細胞內，泛素化和依賴泛素的多種CRL底物的降解被Cif抑制。在真核細胞中直接異位表達脫氨化的NEDD8能夠模擬致病性大腸桿菌的感染作用，這些作用包括Cullin底物的特異性積累，細胞周期運轉受到抑制，以及細胞出現很強的應力纖維。

圖5. 在EPEC感染過程中，NEDD8脫酰氨基與Cif誘導的細胞病變效應相關聯。

夏國良教 授 中國農業大學生物學院

1983年畢業于寧夏農學院畜牧獸醫系。1988年獲得北京農業大學動物生理生化博士學位，從事生殖內分泌學的研究。1991年至1994年，公派到丹麥國家教學研究醫院（Rigshospitalet）生殖生物學實驗室做博士后研究工作，師從國際著名胚胎學家Anne Grete Byskov教授。從事胚胎卵巢中卵細胞的發育和調節的研究。1994年回到母校中國農業大學工作，并在當年破格提升為教授。教育部長江學者獎勵計劃特聘教授，國家杰出青年基金獲得者。現任中國農業大學生物學院教授，博士生導師。中國農業大學國家“211工程”項目“畜禽細胞與分子生物學實驗室”負責人。

研究結果已發表科研論文90余篇，其中在國內外重要的SCI源期刊中發表學術論文30余篇。論文被國外引用200余次。主編《生殖生物學》專著一部。除此之外還擔任中國農業大學學報編輯委員會副主任、主編，中華中西醫雜志常務編委、動物學雜志編委，中國農業大學國家“211工程”項目“畜禽細胞與分子生物學實驗室”負責人。中國生殖生物學會副理事長、中國生理學會理事、中國動物學會教學工作委員會委員，中國畜牧獸醫學會動物生理生化學會副理事長。中國科學院動物所國家重點“生殖生物學國家實驗室”學術委員會委員，內蒙古大學“哺乳動物胚胎工程及生物技術”教育部重點實驗室學術委員會委員等學術工作，寧夏大學“分子生物學及生物技術”教育部重點實驗室學術委員會副主任。

研究方向：促性腺激素刺激卵母細胞成熟過程中的作用途徑及機理，促卵母細胞成熟物質(MAS)對豬卵母細胞成熟質量影響的研究，MAS對初級卵泡或腔前卵泡內卵母細胞成熟的研究，轉基因生產的FSH、LH對卵泡發育和卵母細胞成熟和胚胎發育的影響，胚胎卵巢卵細胞/卵泡發育機制及胚胎卵巢體外再生（Reorganization）的研究。

小鼠卵母細胞中粒層細胞配體NPPC及其受體NPR2維持減數分裂

現代生物技術在動物繁殖領域及人類輔助生殖的應用中，成熟卵母細胞的質量至關重要。以往研究發現，正常卵巢卵泡中的卵母細胞一直停滯于減數分裂的前期，不能成熟，只有在促性腺激素周期性排卵前峰的作用下才能成熟和排卵。卵母細胞成熟的機制一直是生殖生物學研究的重點。什么原因抑制了卵母細胞的成熟，一直是一個未解之謎。日前，由中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室夏國良教授課題組和美國Jackson研究所John Eppig教授課題組合作，利用自發突變小鼠模型開展研究。他們發現，卵泡中的顆粒細胞分泌 C-型鈉肽，該物質通過其受體 NPR2產生 cGMP阻止卵母細胞內cAMP的降解，從而抑制了卵母細胞的成熟。只有當周期性促性腺激素峰出現時下調了C-型鈉肽的分泌，才能解除其對卵母細胞成熟的抑制，進而引起卵母細胞的成熟和排卵。他們的研究結果證實，C-型鈉肽及其受體NPR2缺失將導致卵泡中卵母細胞的提前成熟。這一研究為揭示卵母細胞成熟的分子機制提供了重要的理論依據；對于揭示促性腺激素精確調控卵母細胞成熟與排卵的同步化，以及雌性的正常受精等機理具有重要的生物學意義；為今后人類卵巢早衰和卵巢多囊癥的發病機理研究提供重要的理論參考；同時也為動物高效繁殖技術的應用奠定重要基礎。

圖6. Npr2cn-2J/Npr2cn-2J和NppClbab/NppClbab基因突變小鼠卵巢的囊狀卵泡中捕獲到的不能保持減數分裂的細胞。

劉 力研究員 中國科學院生物物理研究所

1989年畢業于南開大學。1996年獲中國科學院生物物理研究所博士學位。1997年，獲洪堡獎學金在德國維爾茲堡大學做博士后。1999年入選中科院“百人計劃”。負責承擔了科技部973項目子課題、國家基金委杰出青年基金項目和中國科學院知識創新方向性項目等。

主要研究方向：以果蠅為模型，在“基因、腦、行為”的框架下，采用分子遺傳學、細胞生物學和行為學相結合的方法，主要研究（1）學習記憶及基本認知過程的細胞分子機制；（2）神經系統特定結構的功能以及與行為的關系。

近期主要工作和進展：在自然界中，果蠅可以根據圖形本身所具有的一些參數，如大小、顏色、重心高度和圖形朝向等，來完成對相應視覺圖形的識別并形成記憶。但是基于這種圖形識別的結構基礎是什么，也就是果蠅腦中神經元是如何構成功能回路來完成記憶的，我們卻還不了解。最近其采用遺傳學方法將特定的腦結構與功能聯系起來，首次證明了果蠅中心腦區－扇形體結構，參與調節視覺圖形的識別過程。扇形體內的兩層水平平行片狀結構由兩組神經元的末梢分支構成，它們分別具有記憶圖形的重心高度信息和記憶圖形朝向信息的功能，從而使果蠅有效地分辨重心或朝向不同的圖形。這一發現表明：果蠅個體很小，腦功能卻相當復雜，其視覺記憶功能需要腦中特定神經元形成回路來完成。這項工作也使果蠅成為了研究神經結構和功能關系的模型之一。

兩對中央的神經元在大腦控制果蠅天生的光傾向

動物行為是具有相當靈活性的，可以隨著環境，營養狀況，年齡等因素的變化而大幅度調整變化。但是，外在和內在的條件是如何改變動物的天性的？其神經基礎并沒有完全被人們所了解。高等動物包括人類，其行為習性和偏好都會隨著外在因素如環境以及內在因素如年齡之類的變化而發生劇烈變化。比如，人類的愛和恨，常常會隨著內在和外在的因素變化而發生轉化。與此類似，無脊椎動物如果蠅的幼蟲，隨著年齡的變大，那些年幼時曾經喜歡呆在黑暗處的幼蟲在年長后會偏好光線充足的地方。這種行為的變化可能是為了適應自身的需要，年長的幼蟲需要離開他們年幼時一直需要的食物（它們呆在食物里面光線不足的地方）而尋找明亮處適合結蛹的地方。偏好行為是動物的最基本行為之一，但是對其神經元回路決定機制的了解卻相對很少。我們的研究發現，增加這兩對神經元的活性會促進幼蟲的避光行為，而抑制這兩對神經元的活性則能夠逆轉幼蟲的避光行為為趨光行為。這項工作是在偏好行為的神經回路研究中第一次將神經元回路延伸到第三級神經元，為揭示果蠅幼蟲光偏好行為乃至于其他偏好行為的神經元機制奠定了重要基礎。

圖7. 三個Gal4標記的神經節抑制引發的正向幼蟲趨光性。

駱清銘教 授 華中科技大學生命科學與技術學院

1966年生于湖北。1986年畢業于西北電訊工程學院技術物理系。1986年至1993年在華中理工大學光電子工程系學習，先后獲光學專業理學碩士和物理電子學與光電子學專業工學博士學位。1993年11月起在華中科技大學工作。1993年至1999年任光電子工程系講師、副教授、教授，其間于1997年2月創建生物醫學光子學研究中心。2000年8月起任生物醫學光子學教育部重點實驗室主任。1999年受聘教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授(首批)，2000年榮獲國家杰出青年科學基金。1999年1月至2007年9月任生命科學與技術學院副院長、院長，2007年8月起任華中科技大學副校長。2007年當選國際光學工程學會會士(SPIE Fellow)。

長期從事信息光電子學與生物醫學交叉的學科（生物醫學光子學）研究，具體研究方向包括：1）面向重大疾病（如胰腺癌、Alzheimer disease 阿爾茨海默氏病）早期診斷與藥物研發的光學分子成像研究，2）認知神經活動基本過程的光電成像研究。

獲美國等國外發明專利4項，國家發明專利3項，主編專著1本，主編國際會議論文集5本。主持國家重大基礎研究（973）前期研究專項、國家杰出青年科學基金和國家自然科學基金等省部級以上項目十余項。主要學術兼職有國務院學位委員會光學工程和儀器科學與技術學科評議組成員、國家“十五”863計劃生物信息技術主題管理專家，科技部納米科技重大專項專家委員會納米生物和醫藥組成員，中國光學學會激光醫學分會主任委員, 國際《Journal of Biomedical Optics》雜志編委，《光電子·激光》和《激光生物學報》副主編，《紅外與毫米波學報》《Chinese Optics Letters》《中國醫療器械雜志》《中國激光醫學雜志》《航天醫學與醫學工程》《CT原理與應用》等雜志編委，《國外醫學—生物醫學工程分冊》特邀編輯。多次擔任國際學術會議主席和學術委員會委員，兩次擔任香山科學會議執行主席。曾榮獲第七屆中國青年科技獎和全國優秀科技工作者稱號。

2010年度國家科學技術獎勵大會上，由駱清銘主持責的“生物功能的飛秒激光光學成像機理研究”項目，獲2010年國家自然科學二等獎。

微光學分層成像法獲得小鼠大腦的高解析圖

神經解剖結構被認為是理解腦功能和功能障礙的基礎。然而，已有的圖像工具不能繪制中尺度水平神經回路的腦整體結構圖。華中科技大學Britton Chance生物醫學光子學研究中心駱清銘教授領導的課題組開發了一種微光學分層成像法（MOST, Micro-optical Sectioning Tomography）系統，該系統可以提供厘米級小鼠大腦完整的微米級分層成像。利用MOST，得到了高爾基染色的小鼠大腦整體三維結構數據，可以清楚地分辨神經元的分層成像和空間定位及神經突觸的走向。研究發現臨近的Purkinje細胞互相粘連在一起。顯微光學切片層析成像系統有望用于構建不同腦疾病鼠全腦的圖片，及鼠全腦內血管微循環的精細結構網。結合熒光鼠腦樣本技術的進展，還可以高分辨地獲得鼠腦功能連接圖譜。此外，顯微光學切片層析系統可以推廣應用到對其他數厘米大小的昆蟲、動物的胚胎、局部器官、植物、甚至某些材料等進行高分辨率三維結構成像。

圖8. （A）微光學分層成像法的原理圖，（B）切片原理圖，（C）微光學分層成像法獲得的圖片堆棧。

董 奇教 授 北京師范大學認知神經科學與學習研究所

較大神經模式相似性與更好的記憶有關

重復學習可以提高記憶力，但是這種提高背后的神經機制卻不為人所知。北京師范大學認知神經科學與學習研究所董奇教授與美國德州大學奧斯汀分校Russell Poldrack教授利用功能性核磁共振成像進行大腦活性的代表性的相似性分析。研究發現，經過多次學習，已被記住的臉和文字在很多大腦區域表現出較大的神經活動相似性，包括（但并不僅限于）那些平均活動與隨后記憶相對應的區域。研究結果證明記憶力在相同的神經性表現被再次激活時（而不是在激活模式顯得不同的時候）會更容易地保留在一個人的頭腦中。當人在研究某東西或試圖將其銘記住的時候，他們會產生不同的神經活動模式。在這一記憶編碼時期的類似的神經活動模式上表明，在以后某個日子會有較大的可能性回想起該段記憶。那些看來不相同的神經活動模式被人 們記住的可能性不大。譯文引自：Science 330, 97-101.

圖9.神經模式相似性與詞的自由回憶相關。

沈 巖中國科學院院士 中國醫學科學院基礎醫學研究所

張 學教 授 中國醫學科學院基礎醫學研究所

家族性痤瘡γ-分泌酶基因突變

γ-分泌酶是由四個亞單位組成的膜內蛋白水解酶，主要參與β-淀粉樣蛋白前體（APP）和Notch等重要跨膜蛋白的切割和水解過程。γ-分泌酶不僅是導致阿爾茲海默氏病關鍵因素之一，γ-分泌酶亞單位三個基因突變也是引發家族性反常性痤瘡的“元兇”。反常性痤瘡是毛囊的一種慢性炎癥性疾病，多發于腋下、腹股溝和頭面部，主要危害包括形成痛性皮膚膿腫及破相疤痕。經過長達6年的研究，對6個反常性痤瘡漢族人家系的成員進行基因序列分析后發現，家族性反常性痤瘡可由包括早老素-1在內的不同γ-分泌酶亞單位的編碼基因發生功能喪失性突變而引起。在6個家系中，研究發現，1個有編碼早老素-1的PSEN1基因的移碼突變，2個有編碼γ-分泌酶輔因子Pen-2的PSENEN基因的移碼突變，3個有編碼γ-分泌酶輔因子nicastrin的NCSTN基因的無義、移碼、剪接突變。這項研究成果與研究小鼠所得出的結論相符合。小鼠皮膚γ-分泌酶滅活后，會影響Notch1信號通路，從而引起與反常性痤瘡患者病變皮膚相似的組織病理改變。

譯文引自：Science 329, 61-64.

譯文引自：Science 329, 75-78.

譯文引自：Science 329, 1068-1071.

譯文引自：Science 329, 693-696.

譯文引自：Science 329, 1215-1218.

譯文引自：Science 330, 366-369.

譯文引自：Science 330, 499-502.

譯文引自：Science 330, 1404-1408.

譯文引自：Science 330, 1065.

圖10. 帶有反常性痤瘡相關突變的γ-分泌酶復合物的原理圖。