兩院院士評選2024世界十大科技進展揭曉 新量子芯片、宇宙地圖等入選

2024年世界十大科技進展新聞具體內容分別是：

——科學家首次3D打印出功能性人類腦組織。美國科學家首次3D打印出功能性人類腦組織，它可以像傳統腦組織一樣正常生長并發揮作用。研究人員采用了水平疊層方案，將從誘導多能干細胞中培養出來的腦細胞置于柔軟的“生物墨水”凝膠中，最終培育出神經元。打印的細胞通過介質在每個打印層內部和層之間產生連接，形成與人類大腦相當的網絡。

這種3D打印技術不需要特殊的生物打印設備或培養方法來保持組織健康，并可以使用顯微鏡、標準成像技術和電極進行深入研究?？茖W家認為，這一突破對研究大腦，治療阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥等多種神經和神經發育疾病具有重要意義。

——谷歌新量子芯片跨越精度里程碑。美國谷歌公司開發的一款量子芯片Willow，首次實現了“低于閾值”的量子計算，這是尋求制造足夠精確且實用量子計算機的一個重要里程碑。

Willow是該技術的改進版本，其規模更大，擁有105個物理量子比特。谷歌量子計算部門負責人表示，Willow功能強大，可以在約5分鐘內完成全球最大的超級計算機預計需要1025年才能完成的隨機電路采樣任務。

——歐幾里得空間望遠鏡公布首批科學成果，包括首張“宇宙地圖”照片。歐洲空間局(ESA)公布了歐幾里得空間望遠鏡首批科學成果，其中，一組科學圖像清晰展現了閃閃發光的星系團、附近的螺旋星系，以及孕育著數十萬顆年輕恒星的彩色星際氣體云。該太空望遠鏡拍攝的一組拼接圖像捕捉到1400多萬個星系，首次展示了“宇宙地圖”，增進了人們對暗物質和暗能量在宇宙結構中所起作用的理解。這幅巨圖由260幅圖像拼接而成，是歐幾里得太空望遠鏡繪制的迄今最大、最精確的宇宙地圖的第一次展示。

在接下來的6年里，歐幾里得太空望遠鏡將自動掃描大約1/3的夜空。研究人員預計，最終地圖將顯示約80億個星系，每個星系都有數十億顆恒星，跨越100億年的宇宙歷史。

——科學家繪制迄今最大腦基因調控網絡圖譜。2024年5月，研究人員在《科學》《科學進展》《科學報告》雜志上發表了15篇論文，宣稱繪制出了迄今最大、最先進的大腦基因調控網絡多維圖譜，詳細描述了協調大腦生物通路和細胞功能的許多調節元件。這些論文按照幾個關鍵主題報告了研究結果，擴展了先前的發現，探索了人類大腦多個皮層和皮層下區域。這些大腦區域在一系列重要功能中起到了關鍵作用，包括決策、記憶、學習、情感、獎勵處理和運動控制。

上述研究由美國國立衛生研究院資助，使用2500多名捐贈者的死亡后腦組織，繪制了大腦發育不同階段和與多種大腦疾病相關的基因調控網絡。

——超精確癌細胞3D圖譜問世。2024年10月，在發表于《自然》的12篇論文中，人類腫瘤圖譜網絡(HTAN)的研究人員通過分析人類和動物組織的數十萬個細胞，繪制了超精確腫瘤細胞3D圖譜，同時創建了能夠追蹤導致癌癥的細胞變化的“分子鐘”。

科學家分析了6種癌癥的131個樣本中的細胞組織，并使用“分子鐘”追蹤正常細胞如何在腸道中失控并增殖。他們使用單細胞分析和基因編輯工具CRISPR在每個細胞的DNA中生成突變，從而記錄了每個細胞變化和分裂的時間軸?？茖W家將這種方法應用于418個人類結腸息肉，發現高達30%的息肉起源于幾種細胞類型。這些發現推翻了結腸癌起源于腸道內壁單個流氓細胞的觀點，并可能為早期診斷和干預提供更多機會。

——首個雙語讀腦裝置讓失語者重新“開口”。美國研究人員在《自然—生物醫學工程》發表的一項研究稱，與大腦植入物耦合的人工智能(AI)系統首次幫助一個無法正常說話的人用兩種語言進行交流。

該研究分析大腦皮層直接記錄的信號后發現，有關西班牙語和英語的許多大腦活動實際來自同一區域，從而為人們了解大腦如何處理語言提供了見解，并為無法口頭交流的人恢復多語言能力帶來了希望。

——美國“星艦”第五次試飛“筷子”成功回收助推器。2024年10月，美國太空探索技術公司新一代重型運載火箭“星艦”實施第五次試飛?；鸺破髟诮德鋾r由發射塔上被稱作“筷子”的機械臂“夾住”，首次實現在半空中捕獲回收，飛船濺落在印度洋。本次使用機械臂捕獲助推器的方式，有助更快地回收、重復使用助推器，提高“星艦”發射頻率。

“星艦”火箭總長約120米，直徑約9米，由兩部分組成，第一級是長約70米的“超級重型”助推器，第二級是“星艦”飛船，兩級均可重復使用。該火箭的設計目標是將人和貨物送至地球軌道、月球乃至火星。

——世界首例干細胞治療恢復人類視力。日本研究團隊實現世界首例誘導多能干細胞(iPSC)角膜移植手術。在接受手術的4名視力嚴重受損患者中，3名在接受干細胞移植后，視力得到了持續一年多的顯著改善，另一名患者視力雖有所提高，但并不持續。

研究人員從健康的供體中提取血細胞，并重新編程為胚胎樣狀態，然后將其轉化為一層薄而透明的鵝卵石狀角膜上皮細胞。作為手術的一部分，該團隊刮掉覆蓋在患者一只眼睛的受損角膜上的疤痕組織層，然后縫合來自供體的上皮細胞，并在上面放置一個柔軟的保護性隱形眼鏡。研究人員計劃2025年3月啟動臨床試驗，以進一步評估這種方法的療效。

——全球首例人類接受經基因編輯的豬腎臟移植完成。2024年3月，美國馬薩諸塞州總醫院的外科團隊完成了全球首例活體人類移植豬腎臟手術。該移植手術獲得美國食品藥品監督管理局(FDA)的“同情使用”許可。本例移植的腎臟取自一只小型豬，這只豬經過基因組編輯，69個動物基因被修改。這些編輯的基因組旨在防止捐贈器官的排斥反應，并降低器官中的病毒感染接受者的風險。

全球首例活體人類移植豬腎臟手術的初步成功，讓研究人員燃起了對豬器官進行更大規模臨床試驗的希望。這樣的試驗可能會將“異種移植”帶入臨床。

——長效HIV預防針劑試驗成功。2024年6月，美國生物制藥公司吉利德公布，其研發的一年注射兩次的HIV-1衣殼抑制劑“Lenacapavir”(來那卡帕韋)，在預防艾滋病毒(HIV)方面顯示出了100%的有效性?！犊茖W》雜志認為，該藥物的成功源于基礎研究的重大突破，即對其所靶向的HIV衣殼蛋白的結構與功能有了全新的深入理解。鑒于許多病毒也擁有各自的衣殼蛋白，來那卡帕韋的成功應用意味著，類似的衣殼抑制劑有望對抗其他病毒性疾病。

預計監管部門最早到2025年中期才會批準來那卡帕韋，其價格尚未公布，因此能否加速終結艾滋病的流行尚未可知。美國專家提醒，來那卡帕韋不能替代疫苗。(完)

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