“两院院士评选2024年世界十大科技进展新闻”揭晓 “星舰筷子回收助推器”上榜

1月22日上午，由中国科学院、中国工程院主办的“两院院士评选2024年中国/世界十大科技进展新闻”在江苏南京揭晓。

1．首次3D打印出功能性人类脑组织

美国威斯康星大学麦迪逊分校科学家首次3D打印出功能性人类脑组织，它可以像传统脑组织一样正常生长并发挥作用。

研究人员采用水平叠层方案，将从诱导多能干细胞中培养出来的脑细胞置于柔软的“生物墨水”凝胶中，最终培育出神经元。打印的细胞通过介质在每个打印层内部和层之间产生连接，形成与人类大脑相当的网络。

研究流程示意图。图据《细胞—干细胞》

该技术不需特殊生物打印设备或培养方法来保持组织健康，并可使用显微镜、标准成像技术和电极进行深入研究。科学家认为，这一突破对研究大脑，治疗阿尔茨海默氏症、帕金森氏症等多种神经和神经发育疾病具有重要意义。

2．谷歌新量子芯片跨越精度里程碑

谷歌公司量子芯片Willow首次实现“低于阈值”的量子计算，这是寻求制造足够精确且实用量子计算机的重要里程碑。

谷歌新量子芯片。图据谷歌

过去几年，包括IBM和亚马逊的AWS在内的多家公司和学术团体已证明，纠错可略微提高准确性。2023年初，谷歌发布研究成果，在Sycamore量子处理器中使用49个量子比特，并在超导电路中对每个物理量子比特进行编码。

Willow是该技术的改进版本，其规模更大，拥有105个物理量子比特。谷歌量子计算部门负责人表示，Willow功能强大，可在约5分钟内完成全球最大的超级计算机预计需要1025年才能完成的随机电路采样任务。

3．欧几里得空间望远镜公布首批科学成果

欧洲航天局公布欧几里得空间望远镜首批科学成果。其中一组图像清晰展现了闪闪发光的星系团、附近的螺旋星系，以及孕育着数十万颗年轻恒星的彩色星际气体云。

欧几里得空间望远镜公布首批科学成果。图据ESA

此外，太空望远镜拍摄的一组拼接图像捕捉到1400多万个星系，首次展示“宇宙地图”，增进了人们对暗物质和暗能量在宇宙结构中所起作用的理解。这幅巨图由260幅图像拼接而成，是欧几里得太空望远镜绘制的迄今最大、最精确的宇宙地图的第一次展示。

在接下来的6年里，欧几里得太空望远镜将自动扫描大约1/3的夜空。预计最终地图将显示约80亿个星系，每个星系都有数十亿颗恒星，跨越100亿年的宇宙历史。

4．科学家绘制迄今最大脑基因调控网络图谱

5月24日，研究人员在《科学》《科学进展》《科学报告》杂志发表15篇论文，宣称绘制出迄今最大、最先进的大脑基因调控网络多维图谱。

科学家绘制迄今最大脑基因调控网络图谱。图据pixabay

这些论文按几个关键主题报告了研究结果，扩展了先前发现，探索了人类大脑多个皮层和皮层下区域。这些大脑区域在一系列重要功能中起到了关键作用，包括决策、记忆、学习、情感、奖励处理和运动控制。

5．超精确癌细胞3D图谱问世

发表于《自然》的12篇论文中，人类肿瘤图谱网络（HTAN）研究人员通过分析人类和动物组织的数十万个细胞，绘制了超精确肿瘤细胞3D图谱，同时创建能追踪导致癌症的细胞变化的“分子钟”。

超精确癌细胞3D 图谱问世。图据Steve Gschmeissner

科学家分析了6种癌症的131个样本中的细胞组织，并使用“分子钟”追踪正常细胞如何在肠道中失控并增殖。他们使用单细胞分析和基因编辑工具CRISPR在每个细胞的DNA中生成突变，从而记录了每个细胞变化和分裂的时间轴。科学家将这种方法应用于418个人类结肠息肉，发现高达30%的息肉起源于几种细胞类型。这些发现推翻了结肠癌起源于肠道内壁单个流氓细胞的观点，并可能为早期诊断和干预提供更多机会。

6．首个双语读脑装置让失语者重新“开口”

美国加利福尼亚大学旧金山分校研究人员在《自然—生物医学工程》发表的研究称，与大脑植入物耦合的人工智能（AI）系统首次帮助无法正常说话的人用两种语言进行交流。

双语读脑装置研究示意图。图据研究团队

这项研究只有一名绰号为Pancho的参与者，他的母语是西班牙语，20岁中风后学会英语。研究团队开发了一个包含西班牙语和英语等模块的AI系统，针对Pancho说出的短语，根据第一个单词区分英语和西班牙语的准确率为88%，而解码正确句子的准确率为75%。

此外，研究人员分析大脑皮层直接记录的信号后发现，有关西班牙语和英语的许多大脑活动实际来自同一区域。这项研究为人们了解大脑如何处理语言提供了见解，并为无法口头交流的人恢复多语言能力带来希望。

7．美“星舰”第五次试飞 “筷子”成功回收助推器

美国太空探索技术公司新一代重型运载火箭“星舰”实施第五次试飞。火箭助推器在降落时由发射塔上被称作“筷子”的机械臂“夹住”，首次实现在半空中捕获回收，飞船溅落在印度洋。

“星舰”火箭

“星舰”火箭总长约120米，直径约9米，由两部分组成，第一级是长约70米的“超级重型”助推器，第二级是“星舰”飞船，两级均可重复使用。该火箭设计目标是将人和货物送至地球轨道、月球乃至火星。

这是“星舰”的第五次试飞。今年6月第四次试飞时，火箭第一、二级成功分离，分别按计划落入墨西哥湾和印度洋。本次使用机械臂捕获助推器的方式，有助于更快地回收、重复使用助推器，提高“星舰”发射频率。

8．首例干细胞治疗恢复人类视力

日本大阪大学研究团队实现世界首例诱导多能干细胞（iPSC）角膜移植手术。在接受手术的4名视力严重受损患者中， 3名在接受干细胞移植后，视力得到了持续一年多的显著改善，另一患者视力虽有所提高，但并不持续。相关研究成果发表于《柳叶刀》。

角膜位于眼睛的最外层。图据Patrick Landmann SPL

研究人员从健康的供体中提取血细胞，并重新编程为胚胎样状态，然后将其转化为一层薄而透明的鹅卵石状角膜上皮细胞。作为手术的一部分，该团队刮掉覆盖在患者一只眼睛的受损角膜上的疤痕组织层，然后缝合来自供体的上皮细胞，并在上面放置一个柔软的保护性隐形眼镜。研究人员计划今年3月临床试验，以进一步评估疗效。

9．首例人类接受经基因编辑的猪肾脏移植完成

美国马萨诸塞州总医院的外科团队完成全球首例人类接受经基因编辑的猪肾脏移植手术。接受猪肾移植的是一位62岁终末期肾衰竭患者。该移植手术获得美国食品药品监督管理局的“同情使用”许可。

全球首例人类接受经基因编辑的猪肾脏移植手术完成。图据马萨诸塞州总医院

移植肾脏取自小型猪，这只猪经过eGenesis公司科学家进行的CRISPR-Cas9基因组编辑， 69个动物基因被修改。这些编辑的基因组旨在防止捐赠器官的排斥反应，并降低器官中的病毒感染接受者的风险。

手术的初步成功，让研究人员燃起了对猪器官进行更大规模临床试验的希望。

10．长效HIV预防针剂试验成功

美国生物制药公司吉利德公布，其研发的一年注射两次的HIV-1衣壳抑制剂“Lenacapavir”（来那卡帕韦），在预防艾滋病毒（HIV）方面显示出100%的有效性。

长效HIV预防针剂试验成功。图据N. BURGESSSCIENCE

《科学》认为，该药物的成功源于基础研究的重大突破，即对其所靶向的HIV衣壳蛋白的结构与功能有了全新的深入理解。鉴于许多病毒也拥有各自的衣壳蛋白，来那卡帕韦的成功应用意味着，类似的衣壳抑制剂有望对抗其他病毒性疾病。

预计监管部门最早到今年中期才会批准来那卡帕韦，价格尚未公布，因此能否加速终结艾滋病流行尚未可知。美国国家过敏和传染病研究所所长提醒，来那卡帕韦不能替代疫苗。

封面新闻记者 赵雨笙