《自然》公布2023年值得关注的科学事件
2023-03-30杨洁
杨 洁
2022年年末,《自然》杂志依照惯例,公布了2023年值得关注的科学事件,涵盖了医疗、天文、气候和物理学等领域,登月计划、mRNA疫苗和气候融资等内容被视作2023年的重点研究方向。以此为开端,相关领域将被持续关注,而科学家们也将在新的一年书写新的篇章。
下一代疫苗接踵而至
过去的3年时间里,为应对新冠疫情,各类疫苗相继问世。其中mRNA新冠疫苗一鸣惊人,如由美国莫德纳公司和美国国家过敏和传染病研究所联合研发的mRNA-1273候选疫苗,由美国辉瑞公司、德国生物新技术公司、中国复星医药公司联合研发的BNT-162候选疫苗,由上海和德国美因茨公司联合研发的复必泰疫苗等,均属于mRNA疫苗范畴。这也促使一系列预防其他疾病的mRNA疫苗陆续进入开发过程中,其中一些已经取得阶段性进展。如德国生物新技术公司预计将在未来几周内启动针对疟疾、结核病和生殖器疱疹的mRNA疫苗的首次人体试验,这个公司还与美国辉瑞公司合作,试验一种旨在降低带状疱疹发病率的候选mRNA疫苗;无独有偶,美国莫德纳公司也在研发病毒用以入侵人类细胞的蛋白质,因此,使用mRNA疫苗的意义就在于帮助免疫系统“学会”如何识别刺突蛋白而不是“引入”真正的病毒,那么刺突蛋白就可以触发免疫反应,从而抵御未来的感染。
在具体操作中,mRNA疫苗是将mRNA片段包裹在一个脂质纳米颗粒中,在接种疫苗后,脂质纳米颗粒的亲脂性可以使纳米颗粒和受体细胞膜融合,将mRNA片段递送至细胞内,它将指导受感染的细胞产生相应的刺突蛋白。在此之后,免疫系统会攻击被修饰的人类细胞——因为免疫系统不再识别它们,这些细胞将被视作病毒的“同盟军”。而一旦免疫系统清除了所有感染细胞的痕迹,它就保留了对这一病毒刺突蛋白的记忆,如针对生殖器疱疹和带状疱疹的候选mRNA疫苗;与此同时,德国生物新技术公司和辉瑞公司启动了一款mRNA疫苗的第一阶段试验,这个疫苗旨在预防新冠感染和流感,包含编码新冠病毒原始毒株、奥密克戎BA.4/BA.5,以及4种流感变体结合蛋白的mRNA链。
mRNA疫苗研发再掀热潮
所谓mRNA疫苗,是将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体直接进行翻译,进而形成相应的抗原蛋白,从而诱导机体产生特异性免疫应答,并最终达到预防免疫之目的。换言之,mRNA疫苗的工作原理是修饰人体细胞。它不包含病毒的实际部分,其中的主要作用成分是科学家复制的基因指令——一小段mRNA用于合成独特的刺突蛋白(S蛋白)。由于刺突蛋白是果再遇到这种蛋白,它就会发起攻击。这意味着,未来这种病毒的“真身”一旦进入人体,免疫系统会立即识别并知道如何防御,起到预防疾病的效果。
mRNA疫苗是继灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗和病毒载体疫苗后的第三代疫苗。作为使用时间更久、应用范围更广泛、更为人所熟知的灭活病毒疫苗,其研发工艺主要是通过在细胞基质上对病毒进行培养,然后用物理或化学方法将具有感染性的病毒杀死但同时保持其抗原颗粒的完整性,使其失去致病力而保留抗原性。在注射灭活疫苗后,受种者将产生以体液免疫为主的免疫反应并产生抗体,可中和、清除病原微生物及其产生的毒素作用,对细胞外感染的病原微生物有较好的保护效果,后续迭代产生的疫苗也采取了类似的原理制成。而相较于传统疫苗“诱敌深入”的免疫策略,mRNA疫苗则将人体细胞转化为增强免疫的主阵地,由内而外地引发对新冠病毒的强大且持久的免疫力,使其具有了针对病原体变异反应速度快的巨大优势,同时生产工艺简单、易规模化扩大等特点也使得mRNA疫苗成为对抗病毒的有力武器。
当然,关于mRNA疫苗及相关技术的争论也从未停止。包括欧洲在内的世界许多地区都把mRNA技术视为一种基因疗法,出于安全考虑,基因疗法一般很难获得当地卫生主管部门的批准并受到严格监管。不过,业内科学家普遍认为,mRNA疫苗是一种相对安全的制剂,因病毒里的mRNA相对不稳定,很容易降解。从理论上讲,疫苗中使用的mRNA片段不能穿透细胞的细胞核,因此也不能影响人类DNA中的染色体;与之相对的,在新冠疫情期间施用mRNA疫苗并产生如严重过敏等免疫反应的报道也多次见诸报端。总体来讲,虽然目前仍缺乏针对mRNA疫苗对人类健康长期影响的临床数据,但这项已经存在了30年的技术有望改变人类疾病免疫的历史,相关研究者认为,在抗击新冠疫情的过程中大规模使用mRNA疫苗开启了医学史上的新纪元,意味着采用相同免疫方法对抗流感、癌症和艾滋病等疾病在未来有望成为现实。而世界范围内,在mRNA不同技术路线上均有候选疫苗进入临床试验,无疑将成为mRNA疫苗研究走向深入、逐步走向现实应用的一个明证。
太空探索精彩纷呈
2022年,人类在航天与天文学领域的进展令人惊叹:如詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄到了奇幻的宇宙图景,中国空间站全面建成,“太空之家”遨游苍穹,双小行星改道测试任务将一颗小行星撞入新轨道,美国太空探索技术公司(SpaceX)的火箭一年里完成了61次发射……2023年,人类探索宇宙的步伐将走得更为坚定,将有更多的天文望远镜在这一过程中发挥重要的作用。
2021年12月25日,研发历时25年、发射又经历多次延期的詹姆斯·韦伯空间望远镜(以下简称“韦伯望远镜”)终于成功发射升空,并于2022年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。2022年7月中旬,韦伯望远镜正式开工,拍摄了第一批包括星系、星云和太阳系外巨行星在内的、用于科学研究的高分辨率全彩色照片,其捕捉到的宇宙景象让太空爱好者和科学家连连赞叹。借助韦伯望远镜,业内科学家也先后发表了一些关于早期宇宙的新发现。2023年,科学家将进一步发挥韦伯望远镜的科学功用,加快对宇宙观测和探索的步伐,并有望在韦伯望远镜拍摄的宇宙图片中,发现关于星系演化的新结果和新发现。
“木星冰月探测器”任务将研究木星及其卫星——木卫三、木卫二和木卫四
除了韦伯望远镜,2023年,人类可能会从更多天文望远镜的建设、使用和观测中,获得对宇宙的新认识。如欧洲空间局正在开发的欧几里德空间望远镜将于2023年发射升空,这个望远镜计划围绕太阳运行6年并拍摄照片,最终创建宇宙的三维地图;日本宇宙航空研究开发机构的X射线成像和光谱任务也怀抱同样的使命,这是一颗地球轨道卫星,在其成功发射后将用于探测来自遥远恒星和星系的X射线;智利的薇拉·鲁宾天文台也将于2023年7月开始拍摄图像,这个望远镜有一个特殊的三面镜设计和一个包含超过30亿像素固态探测器的相机,3个晚上就能扫描整个南部天空。
薇拉·鲁宾天文台将于2023年开始拍摄图像
此外,世界上最大的可操作射电望远镜——中国新疆奇台射电望远镜也将于2023年进入紧锣密鼓的建造阶段。这一巨型观天装置是一款配备完全可操纵的碟形天线、口径可达110米的圆形球面射电望远镜,在其建设完毕后,能够在任何给定的时间观测到天空中75%的恒星;有“中国巨眼”之称的中国空间站工程巡天望远镜(以下简称“中国巡天空间望远镜”)预计也会在2023年年底发射升空,并在接近中国天宫空间站的轨道中,以可见光波长和紫外线波长巡测宇宙。相较于哈勃望远镜,中国巡天空间望远镜更适于巡天,其巡天相机的镜片口径为2米,虽然略小于约2.4米的哈勃望远镜,但其视场约是哈勃望远镜的300倍,可以比较快地完成大范围宇宙观测。作为我国载人空间站旗舰级项目,中国巡天空间望远镜是我国迄今为止最大的空间天文基础设施,依照“建造可以观察更广阔天区的太空望远镜、以更高的效率巡天观测、更系统地研究宇宙空间”的设计思路,其设计之初就瞄准了大视场、高像质、宽波段等方向,并且与空间站相得益彰。具体来说,中国巡天空间望远镜以天宫空间站为太空母港,平时观测时远离空间站并与其共轨独立飞行,在需要补给或者维修升级时,主动与“天宫”交会对接,停靠太空母港,不仅能够保障其在10年寿命期内可以正常运行,有效避免出现类似哈勃望远镜遭遇故障约3年无法修复的情况,而且能够延长在轨寿命,有望实现超期“服役”。
探月任务加速推进
“这是个人的一小步,却是人类的一大步。”1969年美国宇航员阿姆斯特朗登上月球所说的这句话,至今令世界印象深刻。然而,自1972年最后一次阿波罗任务结束后,人类就再也没有踏足月球这片荒凉沉寂的土地。但这并不意味着人类放弃了对月球的探索,特别是在2023年,月球将成为太阳系中最受欢迎的目的地之一。在人类暌别月球十数年甚至数十年后,多国公开2023年探月计划,包括美国、俄罗斯、印度、日本等多个国家和地区都将发射探测器尝试登陆月球。
“阿尔忒弥斯2号”任务是美国重返月球计划的重要一环,由美国航空航天局在2019年纪念人类首次登月50周年之际宣布。这一计划分为三步。第一步是名为“阿尔忒弥斯1号”的无人绕月飞行测试任务,已于2022年11月至12月顺利完成。当时美媒报道认为,这项任务的成功对美国重返月球具有里程碑式意义。美国有线电视新闻网称,“阿尔忒弥斯1号”任务完成后,美国航空航天局就已经在为第二步,也就是2024年开展“阿尔忒弥斯2号”载人绕月飞行测试做准备,而“阿尔忒弥斯3号”登月任务预计于2025年进行。
与此同时,美国航空航天局的重返月球计划还与一批商业航天企业进行了深度合作。根据美国航空航天局与美国私营航天企业签署的协议,2023年1月至3月,美国宇航机器人技术公司研制的“游隼”着陆器将启程前往月球。3月,美国私营航天企业直觉机器公司的“新星-C”着陆器也将搭乘火箭,在月球表面搜寻可能存在的水冰。
除美国外,多个国家、地区乃至多家私营航天企业都将目光投向了月球,2023年极有可能成为人类探索月球的“新黄金时代”元年。如俄罗斯航天局计划在2023年7月将“月球-25号”探测器送至月球南极地区,以验证月球软着陆技术,钻取月球土壤样品,并探测月球上的水冰。月球两极附近分布的水冰,在未来可能为人类访客提供水源。如若计划按时推进,这将是1976年苏联停止探月后,俄罗斯首次发射探测器登陆月球表面。
一直怀揣“太空强国”梦的印度,也盯上了月球这片“热土”。这些年,印度在对月球的探索中可谓屡败屡战、越挫越勇。2019年,印度登月探测器在执行“月球2号”任务时失联两个多月,后被证实在着陆过程中失控坠毁,但印度并未就此放弃。《今日印度》报道称,印度可能在2023年6月发射“月球3号”探测器,这将是印度在“月球2号”任务失败后,第二次尝试将着陆器和漫游车送上月球表面。这项任务对印度空间研究组织至关重要,因为它将证明印度进一步执行太空任务所具备的着陆能力。这个组织负责人索姆纳特表示,“月球3号”任务目前已处于最后准备阶段。据了解,印度空间研究组织吸取过去的经验教训,在此次任务中虽然仍使用与之前类似的月球着陆器和月球车,但改进了着陆技术,以提高成功概率。
日本同样对探月燃起了浓厚兴趣。据报道,日本计划2023年发射“小型月球探测着陆器”。这是日本首次月球表面探测任务,将演示精准月球着陆技术。日本宇宙航空研究开发机构负责人介绍,这个技术是下一代月球探测的必备技术。
“长征七号A”火箭
除了各国的“国家队”,各大商业航天企业也是“探月大军”中不可忽视的力量。在2022年12月11日,在美国国家航空航天局执行“阿尔忒弥斯1号”无人绕月任务的“猎户座”飞船于加州附近太平洋上溅落之际,阿拉伯联合酋长国的“拉希德”号月球车、美国国家航空航天局的“月球手电筒”和日本的“白兔-R”着陆器则向月球进发。“白兔-R”将于2023年4月尝试在月球上软着陆。此外,印度空间研究组织的“月船-3号”将于2023年年中在月球南极附近着陆。首次民间月球之旅也将于2023年开展——11人将搭乘美国太空探索技术公司的“星舰”火箭进行为期6天的私人太空飞行。
值得注意的是,中国航天科技集团也于近期公布了2023年计划。这个计划显示,在2023年,中国航天科技集团将安排50多次宇航发射任务,全面推进探月工程四期和行星探测工程,开展“嫦娥七号”“天问二号”等新型号探测器的研制工作。
病原体观察清单
2022年11月,世界卫生组织(以下简称“世卫组织”)宣布其正在拟定一份新的病原体优先级名单。之所以要将这些病原体以名单的形式公之于众,是因为这些病原体有可能引起大流行病或流行病的暴发,应当受到密切观察。世卫组织将召集约300名科学家对超过25个病毒和细菌家族进行评估,以确定未来可能引起大流行病的病原体。此外,他们还会研究所谓的“X疾病”——一种不知名的、可能导致严重国际流行病的病原体。
X疾病最早出现在非洲刚果(金)的一个偏远小镇,感染者是一名女性。在最初,这名患者出现了与感染埃博拉病毒相似的症状——出血热,但随后在对其进行了多种病毒检测之后,并没有任何一种已知病毒呈现出阳性,包括一开始大家最怀疑的埃博拉病毒也是阴性。也就是说,这名女性所感染的病原体充满未知,就此这种疾病被命名为“X疾病”。“X疾病”传播速度快,同时还具有和埃博拉一样高达50%到90%的致死率,甚至还可能出现人畜共患的情况。而面临这样的可能,建立更完善的预警系统、及时对新发现病原体开展研究和防治,并迅速制定出最有效的应对策略,将是应对病毒传染风险的必要途径。
正如世卫组织突发卫生事件规划执行主任迈克尔·瑞安所说:“确定应优先关注的病原体和病毒家族,以研究和制定应对措施,对于迅速有效地应对流行病和大流行病至关重要。”他认为:“如果在新冠感染疫情暴发之前没有大量的研发投资,就不可能在创纪录的时间里研发出安全有效的疫苗。”
现行的病原体优先级名单最早发布于2017年,包括新冠病毒、埃博拉病毒和马尔堡病毒、拉沙热、中东呼吸综合征和严重急性呼吸综合征、“尼帕”病毒、寨卡病毒和“X疾病”等。而此次预计将于2023年4月前公布的全新的病原体优先级名单,将规范各国如何准备和应对未来的流行病威胁,同时也将是一份用来指导全球研发和投资的名单,特别是在疫苗、测试和治疗方面。依据参与名单评估工作的科学家所提供的每种优先级病原体制定研发路线图,世界范围内的研发者和相关工作者可从中得知认知差距、确定研究重点,进而指导疫苗、治疗和诊断测试技术的开发,以及各项监管和道德监督。
成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)疗法有望获批
成簇的规律间隔的短回文重复序列是原核生物基因组内的一段重复序列,是生命进化历史上细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器,换言之就是病毒能把自己的基因整合到细菌上,利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务。细菌为了将病毒的外来入侵基因清除,进化出成簇规律间隔的短回文重复序列与Cas9蛋白组成的系统(CRISPR-Cas9系统),利用这个系统,细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的基因组上切除,这是细菌特有的免疫系统,是古菌和细菌抵抗病毒等外源遗传物质入侵的一种获得性免疫系统。
细菌拥有多种切除外来病毒基因的免疫功能,其中比较典型的模式是依靠复合物。这一复合物能在一段核糖核酸指导下,定向寻找目标脱氧核糖核酸序列,然后将这个序列进行切除。许多细菌免疫复合物都相对复杂,其中科学家掌握了对一种蛋白Cas的操作技术,并先后对多种目标细胞脱氧核糖核酸进行切除。这种基因编辑技术,因其非常精准、廉价、易于使用且非常强大的特点,迅速成为生命科学最热门的技术之一。
自2012年以来,美国研究人员即开始运用相关技术对生物的脱氧核糖核酸序列进行修剪、切断、替换或添加,美国约翰斯·霍普金斯大学医学院的科学家证明,这一系统还能精确有效地改变人类的干细胞。这一发现简化了对诱导多能干细胞的修改和订制,有望更快在治疗上取得成果,进而开发出用于疾病研究和药物测试的模型系统。随后在2015年1月6日,为了研究这种副作用在人类其他细胞中是否也存在,研究小组进行了对照组实验,用JAK2、SERPINA1和AAVS1基因作为模型,研究发现JAK2基因变异会导致骨髓紊乱,引起真性红细胞增多症;SERPINA1基因变异会导致alpha1-抗胰蛋白酶缺乏,这是一种遗传性紊乱,会造成肺和肝脏疾病;而AAVS1最近被发现是人类基因组中的“安全港”,可以插入外来基因。
在这一领域的研究和实践中,我国同样处于世界领先的位置。2014年,南京大学的研究人员宣布成功创造出定向突变的基因工程猴,这是有记录以来首次在非人类灵长目动物身上成功使用此项技术。2016年8月,四川大学华西医院肿瘤学家卢铀率领的一个中国科学家团队开展了全球首例对人体使用革命性基因编辑技术试验。2018年7月开始,另一项基因编辑实验也在中国进行,研究人员尝试使用相关技术来破坏人类乳头瘤病毒的基因,并有效地摧毁病毒。目前,人类乳头瘤病毒已被证实可促使宫颈癌肿瘤生长。
成簇的有规律间隔的短回文重复序列疗法发展迅猛
事实上,早在2018年2月就有专家预测这种基因编辑技术将改变我们的星球,改变人类社会和周围的生物;2021年,成簇的规律间隔的短回文重复序列疗法显示出对镰刀形细胞贫血症和β-地中海贫血症可能有效,但当时医生还不敢在人体上直接使用这种编辑疗法。现在基于全球范围内广泛的临床实验证明,这种疗法对这两种遗传性血液疾病有令人满意的结果。首个成簇的规律间隔的短回文重复序列基因编辑疗法可能于2023年获批,相关产品也随之进入生产研发和落地阶段。如美国沃泰克斯制药公司目前正在开发一种疗法,其工作原理是收集病人自己的干细胞,并使用成簇规律间隔的短回文重复序列与Cas9蛋白组成的系统技术编辑有缺陷的基因,然后再将细胞输回人体。这个公司预计将于2023年3月向美国食品和药物管理局申请批准,以期为罹患β-地中海贫血或镰状细胞病的人提供疗法。
气候协议细节敲定
早在1992年5月9日,联合国大会通过了一项重要公约——《联合国气候变化框架公约》(以下简称“公约”);同年6月由世界各国政府首脑参加的联合国环境与发展会议在巴西里约热内卢召开;1994年3月21日,这份由150多个国家及欧洲经济共同体共同签署的公约正式生效。公约包含序言和26条正文,具有法律约束力,其终极目标是将大气温室气体浓度维持在一个稳定的水平,并确保在这一水平上人类活动对气候系统的危险干扰不会发生。
这并不是一份“一成不变”的公约。自1995年起,公约要求缔约方每年召开缔约方会议以评估应对气候变化的进展。随后在1997年,《京都议定书》达成,使温室气体减排成为发达国家的法律义务;2007年,《哥本哈根议定书》取代《京都议定书》,成为新的行动纲领;2021年,公约第26次缔约方大会达成《巴黎协定》实施细则一揽子决议,开启国际社会全面落实《巴黎协定》的新征程;到2022年11月底,公约第27次缔约方大会在埃及沙姆沙伊赫落下帷幕,其中一个成果是建立一个基金,要求发达国家为贫穷国家因气候变化而遭受的损失买单,这标志着世界各国朝气候正义迈出了重要一步。根据这一协议,历史上对高排放负有责任的富裕国家将在经济上补偿较贫穷的国家,后者首当其冲地受到气候变化的影响。从“共同但有区别的责任”原则出发,公约对发达国家和发展中国家规定的义务及履行义务的程序有所区别,要求发达国家作为温室气体的排放大户,采取具体措施限制温室气体的排放,并向发展中国家提供资金以支付他们履行公约义务所需的费用。而发展中国家只承担提供温室气体源与温室气体汇的国家清单的义务,制订并执行含有关于温室气体源与汇方面措施的方案,不承担有法律约束力的限控义务。这个公约建立了一个向发展中国家提供资金和技术,使其能够履行公约义务的机制,但相关细节仍然需要敲定。
此外,公约计划成立一个“过渡委员会”并在2023年3月底之前举行会议,就如何安排这些资金提出建议,这些建议将在2023年11月于迪拜举行的公约第28次缔约方大会期间提交给来自世界各地的代表。
《巴黎协定》签署现场
粒子物理研究或现曙光
自被发现以来,μ介子一直以其打破常规的“怪异行为”使科学家感到困惑。2021年费米实验室的μ介子g-2实验表明,这种微小的亚原子粒子的摆动远超过理论预测。当μ介子用于测量质子的半径时,它也是个“麻烦制造者”,产生了与以前的测量截然不同的值。
为了理解μ介子的奇怪行为,保罗·谢尔研究所(PSI)和苏黎世联邦理工学院的研究人员转向了一种称为μ子素的奇异原子。μ子素由绕行电子的正μ介子形成,类似氢,但要简单得多。氢的质子由夸克组成,而μ子素的正μ介子没有子结构,这意味着它提供了一个非常干净的模型系统来获得极其精确的μ介子质量基本常数值。
研究人员表示,因为可非常精确地测量μ子素的性质,人们可尝试检测标准模型的任何偏差,并由此推断出哪些超越标准模型的理论是可行的。
想要使测量非常精确,一个主要挑战是制造强烈的μ子素粒子束以减少统计误差,但制造大量的μ子素,且只持续两微秒并不容易。研究团队利用低能μ介子光束线上形成的μ子素,以微波和激光探测了其特性,并首次测量μ子素中某些非常特定的能量子水平之间的转变。
测量μ子素的能力有助于对兰姆位移的精密确定。兰姆位移是氢中某些能级相对于经典理论预测的“应该”位置的微小变化。随着量子电动力学的出现,这种转变得到了解释。然而在氢中,具有子结构的质子又使事情复杂化,在μ子素中测量的超精确兰姆位移却可用于检验量子电动力学理论。
保罗·谢尔研究所
μ介子的质量只有质子的1/9,这意味着与核质量相关的效应(如粒子在吸收光子后如何反冲)会增强。相关现象在氢中无法检测到,但在μ子素中高精度地达到这些值,可使科学家测试某些异常理论,如是否有新粒子存在。
据了解,研究团队的更大目标是称量μ介子。μ介子质量是无法用理论预测的基本参数,随着实验精度的提高,迫切需要提高μ介子质量的值作为计算的基础。同时,这种测量还可能导致里德伯常数的新数值,这是原子物理学中的一个重要基本常数,独立于氢光谱,它将能解释导致质子半径难题的测量值差异,甚至可能一劳永逸地解决问题。
目前,物理学家已经公布了μ介子g-2实验的第一批结果,预计2023年将公布更精确的结果。这个实验研究了被称为μ介子的短命粒子在磁场中的行为,并对粒子物理学标准模型进行了测试。
另一个备受粒子物理学家期待的事件是,位于瑞典隆德的欧洲散裂源将于2023年迎来第一批研究人员。科学家们将使用迄今最强大的线性质子加速器,产生强烈的中子束来研究材料的结构。
阿尔茨海默病的新希望
2022年8月发布的人体试验结果显示,在18个月的研究周期内,与安慰剂相比,仑卡奈单抗可使患者认知功能衰退速度大幅减缓27%,时间为4~5个月。
基于这一数据,目前一些专家对仑卡奈单抗的潜力充满乐观,也有一些科学家认为这个药带来的好处有限,并对其安全性及“这个药物能在多长时间内延缓阿尔茨海默病的破坏性影响,包括严重的记忆丧失、情绪变化和无法完成基本任务”等具体情况产生质疑。
β-淀粉样蛋白被认为是导致人患上阿尔茨海默病的因素之一
此外,美国阿纳韦克斯(Anavex)生命科学公司宣称,其开发的阿尔茨海默病药物——布拉卡美新(blarcamesine)能激活一种可提高神经元稳定性及其相互连接能力的蛋白,从而改善包括异常淀粉样蛋白沉积在内的多种蛋白质稳态失衡。此药物最近一次的临床试验结果显示,与安慰剂相比,布拉卡美新治疗改善功能的可能性提高了167%,接受布拉卡美新治疗的阿尔茨海默病患者日常生活活动量表评分增加了3.5分及以上。这表明,布拉卡美新治疗使阿尔茨海默病患者在认知功能方面具有临床意义的明显改善。下一阶段,美国阿纳韦克斯生命科学公司将继续开展相关药物的临床试验,以全面验证其有效性和安全性。
目前,日本卫材制药和美国渤健生物科技公司已向美国食品药品监督管理局提交了仑卡奈单抗加速审批,在2023年,美国监管机构即将宣布药物仑卡奈单抗是否可被用于治疗阿尔茨海默病。虽然对此尚无定论,但不断涌现的新药无疑为阿尔茨海默病的治疗带来了新的希望。正如仑卡奈单抗部分人体试验的监督者之一、加拿大多伦多记忆项目的神经学家和医学主任莎伦·科恩(Sharon Cohen)博士所说:“这是阿尔茨海默病研究中非常有希望的时刻。我们第一次有机会在人们仍能正常工作的早期阶段减缓一种严重疾病的发展。”
首座核废料存储库开始运营
自20世纪50年代第一座核反应堆问世以来,核废料一直是世界核能争议的关键问题。国际原子能机构估计,全球约有26万吨高放射性核废料都处在“临时存储”的状态下。而这种存储形式显然具有一定的风险性,无论将核废料放在水中还是放在混凝土与钢制成的干式存储桶中,只要位于地表都会受到事故、泄漏等潜在威胁,如日本福岛在核电站事故后频发的核废弃物泄漏即是临时储存风险性的一个明证。
尽管如此,世界范围内众多核电大国尚未提出任何处理核废料的长期计划。而在2023年,芬兰首开先河,世界首座核废料储存设施将在芬兰奥尔基洛托岛开始运营。芬兰政府于2015年批准建造这座深层地下储存库以安全处理废核燃料,在地底约430米处建设一个构造类似蚂蚁巢穴的坑。据介绍,这个核废料储存库内部的每条隧道最后都是一个死胡同,之后高达6500吨的放射性铀燃料会先装入封装厂的铜钢罐内,在水池中冷却数十年后再用黏土覆盖铜罐,最后这些核废料桶就会由机器人运送到位于地下400米深处的花岗岩基岩隧道内,预计可以保持10万年不受干扰,即使气候变暖到下一个冰河时代也一样,而核废料也将在漫长的衰变过程中变得“人畜无害”。
之所以选择在奥尔基洛托岛建设核废料储存库,是由于这里的基岩在过去10亿年中基本稳定,且位于相距约800米的两个平行断层带之间,只在上一个冰河时代结束时,大规模冰川退缩导致这里的基岩反弹时发生过地震,科学家预计这个地区要等到下一个冰河时代之后才会发生大地震。
位于芬兰奥尔基洛托岛地下核废料储存设施内的隧道
唯有水是主要威胁。据介绍,核废料必须位于某些类型的黏土、盐或坚硬的结晶岩中,因为它们的孔隙空间很小、不连通,而且几乎不透水,而这片近20亿年的基岩主要是片麻岩,是一种在高温和高压下形成的坚硬岩石,可以有效阻隔水的侵蚀。此外,科学家还对核废料进行了多层屏障,确保了即使水渗入隧道岩石层,核废料也还有黏土和铜罐进行阻隔。即使发生了最坏的情况,上述所有的障碍都失效,这些核废料回到地表还需要几十年,届时放射性水平已经下降到安全值。
参考网站
Nature.The science events to watch for in 2023.2022-12-19.
https://www.nature.com/articles/d41586-022-04444-3
光明网.《自然》发布2023年值得关注科学事件.2022-12-21.
https://m.gmw.cn/baijia/ 2022-12/21/1303230240.html
新民晚报.多国公开2023年“探月计划”.2022-02-02.
https://m.gmw.cn/2023-02/02/content_1303270639.htm