2024年“科学探索奖”发布，刘俊杰/曹云龙/张强锋等人获奖，系统介绍生命科学和医学领域获奖者代表论文

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2024年8月26日，科学探索奖2024年获奖名单公布，数学物理学、化学新材料、天文和地学、生命科学、医学科学、信息电子、能源环境、先进制造、交通建筑、前沿交叉领域的49名青年科学家获奖，每位获奖者将在5年内获得总计300万元人民币奖金，且可自由支配。

其中，生命科学领域4位青年科学家获奖，分别是：刘俊杰（清华大学）、田丰（中国农业大学） 、田烨（中国科学院遗传与发育生物学研究所）、闫建斌（中国农业科学院深圳基因组研究所）。

医学科学领域5位青年科学家获奖，分别是曹云龙（北京大学）、高强（复旦大学附属中山医院）、王峰（中山大学肿瘤防治中心）、伊成器（北京大学）、朱永群（浙江大学）。浙江大学冯建东、中国科学院生物物理研究所纪伟、清华大学张强锋则在前沿交叉领域获奖。

本文将介绍这12位生命科学及医学相关获奖者获奖相关的一篇代表性研究论文。

刘俊杰

2024年2月1日，清华大学生命学院刘俊杰（Jun-Jie Gogo Liu）课题组在国际顶尖学术期刊Science期刊发表了题为：Hydrolytic endonucleolytic ribozyme (HYER) is programmable for sequence-specific DNA cleavage 的研究论文【1】。

该研究报道了一种无需蛋白质的基于RNA核酶的新一代基因编辑工具——HYER（水解型内切核酶），仅由具有催化活性的RNA（核酶）构成，HYER可序列特异性地切割RNA和DNA底物，并在哺乳动物细胞基因组中产生位点特异性的编辑。研究团队还通过理性设计，获得了工程化HYER，具有更高的特异性和灵活性。这也是科学界首次报道具有DNA水解切割能力的核酶。

HYER对底物的识别和切割仅依赖于RNA分子，而无需蛋白核酸酶参与，由于具有良好的可编程性，HYER有望成为继CRISPR之后的新一代基因编辑底盘工具。

田丰

2024年6月12日，中国农业大学田丰团队等在Nature期刊发表了题为：Maize smart-canopy architecture enhances yield at high densities 的研究论文【2】。

该研究首次在玉米中鉴定到“智慧株型”基因lac1，揭示了光信号动态调控lac1促使玉米适应密植的分子机制，建立了“一步成系”的单倍体诱导编辑技术体系。“一步成系”单倍体诱导编辑技术体系的建立为商业品种快速定向修饰、多性状协同改良、野生种从头驯化等提供了强大工具。

田烨

2021年8月2日，田烨团队在Nature Cell Biology期刊发表了题为：The memory of neuronal mitochondrial stress is inherited transgenerationally via elevated mtDNA levels 的研究论文【3】。

该研究报道了一个全新的跨代遗传现象——线虫神经元的线粒体应激，可以通过提高生殖腺中线粒体DNA（mtDNA）的拷贝数，促进后代个体继承更多的mtDNA，继而引发后代个体中mtDNA与核基因组DNA（nDNA）的比例失衡，激活线粒体未折叠蛋白反应（UPRmt）。这一神经-生殖腺的线粒体应激信号的传递，是通过线粒体细胞因子（mitokine）Wnt信号通路介导的，使得后代个体虽然并未经历上一辈的压力胁迫，但却意外获得更多的mtDNA以及上一代的适应性反应UPRmt，这一跨代传递的效应赋予了后代更强的抗逆境能力以及更长的寿命。

闫建斌

2024年1月25日，中国农业科学院深圳基因组研究所闫建斌团队在Science期刊发表了题为：Characterization and heterologous reconstitution of Taxus biosynthetic enzymes leading to baccatin III 的研究论文【4】。

该工作在研究团队前期绘制的高质量红豆杉基因组的基础上，成功发现了紫杉醇生物合成途径中最具挑战的未知酶，阐明了颠覆传统认知的植物含氧四元环结构的形成机制，建立了紫杉醇生产前体巴卡亭III的异源生物合成路线。该研究成果解决了紫杉醇生物合成的世纪难题，突破了合成生物学技术实现紫杉醇绿色可持续生物制造的关键瓶颈。

曹云龙

2022年12月19日，北京大学曹云龙、谢晓亮团队等在Nature发表了题为：Imprinted SARS-CoV-2 humoral immunity induces convergent Omicron RBD evolution 的研究论文【5】。

该研究系统地探究了新冠病毒受体结合域（RBD）“趋同演化”的机制，并前瞻性地对病毒未来突变演化方向进行了预测，为广谱疫苗和抗体药物的设计与研发提供了宝贵的理论与数据支持。

该研究最早于2022年9月16日在线发布于预印本平台 bioRxiv，是世界首篇系统性研究新冠病毒“趋同演化”机制，预测病毒进化方向的研究论文，在国际学术界引起了广泛关注。

高强

2024年3月5日，复旦大学附属中山医院高强、樊嘉团队等在Cell期刊发表了题为：Neutrophil profiling illuminates anti-tumor antigen-presenting potency 的研究论文【6】。

该研究生成了覆盖17个癌种的中性粒细胞图谱，深入分析了中性粒细胞癌种特异及共享的转录模式、细胞状态、临床相关性等，聚焦HLA-DR+CD74+中性粒细胞的抗原提呈功能，并探索了利用中性粒细胞抗原提呈来增敏免疫治疗的可能。

王峰

2024年3月4日，中山大学肿瘤防治中心王峰、徐瑞华团队在Nature Medicine期刊发表了题为：Combined anti-PD-1, HDAC inhibitor and anti-VEGF for MSS/pMMR colorectal cancer: a randomized phase 2 trial 的研究论文【7】。

在这项2期临床试验中，研究团队探索了PD-1单克隆抗体信迪利单抗联合组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）西达本胺，在有或无抗血管内皮生长因子（VEGF）单克隆抗体贝伐珠单抗的情况下，在不可切除的化疗耐药局部晚期或转移性微卫星稳定/错配修复完整（MSS/pMMR）结直肠癌患者中的潜在疗效。结果显示，与双药组（信迪利单抗+西达本胺）相比，三药组（信迪利单抗+西达本胺+贝伐珠单抗）表现出显著改善的结果，在第18周时的无进展生存率更高（64.0% vs 21.7%），总缓解率更高（44.0% vs 13.0），中位无进展生存期更长（7.3个月 vs 1.5个月）。

对患者的RNA测序数据分析表明，三药联合治疗增强了CD8+T细胞浸润，导致更具免疫活性的肿瘤微环境。这项研究研究表明，PD-1单抗、HDACi和VEGF单抗的组合可能是MSS/pMMR晚期结直肠癌患者的一种有前景的治疗方案。

伊成器

2024年3月6日，北京大学伊成器课题组在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Near-cognate tRNAs increase the efficiency and precision of pseudouridine-mediated readthrough of premature termination codons 研究论文【8】。

该研究发现，通过过表达近同源tRNA（near-cognate tRNA），能够影响假尿苷（Ψ）化PTC的翻译过程，显著提高RESTART系统的通读效率及无义突变的修复精准性，提升了RESTART系统在疾病治疗中的应用潜力，避免了脱靶修饰导致的遗传信息改变，为新型RNA碱基编辑器的发展提供了新的策略与方向。

朱永群

2024年5月22日，浙江大学朱永群团队等在Nature期刊发表了题为：Legionella effector LnaB is a phosphoryl-AMPylase that impairs phosphosignalling 的研究论文【9】。

该研究发现了一类广泛存在于病原菌中新型的LnaB家族磷酰基单磷酸腺苷酸化酶效应蛋白，揭示了全新的磷酰基腺苷酸化修饰和调节磷酸化信号转导的方式，突破了磷酸化是终端化的、在细胞内不可被进一步共价修饰的传统概念。该研究还阐释了病原菌通过同一效应蛋白既保护宿主经典泛素通路，又抑制宿主免疫防御反应，以达到与宿主细胞短期共存的目的，实现了“绵里藏针”的致病策略。

冯建东

2021年8月11日，浙江大学冯建东团队在Nature期刊发表了题为：Direct imaging of single-molecule electrochemical reactions in solution 的研究论文【10】。

该研究发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并且证实了该技术可以用于活细胞的超高时空分辨成像，而且无需使用外部光源。该论文还被选为当期 Nature 的封面论文。这项新型显微镜技术将来有望为化学反应位点可视化、单分子测量、化学和生物成像等领域，具备广泛的应用前景。

纪伟

2021年4月1日，中国科学院生物物理研究所纪伟、徐涛团队在Nature Methods期刊发表了题为：Molecular-scale axial localization by repetitive optical selective exposure 的研究论文【11】。

该研究提出了一种新型三维超分辨显微成像技术，并据此研制出了干涉定位显微镜（ROSE-Z），把单分子定位成像的轴向分辨率提升至优于侧向分辨率的水平，实现了纳米尺度的三维解析能力。这是该团队在2019年超高分辨成像重大成果（Nature Methods，2019）的延续，在侧向分辨极限已突破3nm后，通过引入非对称干涉光路，进一步突破了分辨率的极限，其轴向定位精度比传统的柱面镜成像方法提高6倍以上。

张强锋

2021年11月16日，清华大学张强锋团队在Nature Machine Intelligence期刊发表了题为 ：A deep learning method for recovering missing signals in transcriptome-wide RNA structure profiles from probing experiments 的研究论文【12】。

研究团队受自动驾驶领域中稀疏雷达信号恢复算法的启发，将RNA序列与其对应的RNA结构信号相结合，并通过屏蔽部分已知RNA结构信号来进行自监督式训练，建立了一种基于人工智能的恢复实验缺失的RNA结构信号的新方法——StructureImpute。

科学探索奖2024年获奖名单

第一届科学探索奖生命科学领域获奖者

第二届科学探索奖生命科学领域获奖者

第三届科学探索奖生命科学领域获奖者

此外，刘光慧、周斌等生命科学或医学领域学者在前沿交叉领域获奖。

2022年，科学探索奖增设了医学科学领域，鼓励医学研究面向人民生命健康，解决医学科学领域的基础性问题。

第四届科学探索奖生命科学和医学领域获奖者

第五届科学探索奖生命科学和医学领域获奖者

论文链接：

1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh4859

2. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07669-6

3. https://www.nature.com/articles/s41556-021-00724-8

4. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3484

5. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05644-7

6. https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00126-0

7. https://www.nature.com/articles/s41591-024-02813-1

8. https://www.nature.com/articles/s41587-024-02165-8

9. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07573-z

10. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03715-9

11. https://www.nature.com/articles/s41592-021-01099-2

12. https://www.nature.com/articles/s42256-021-00412-0