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掌握基金申请动向 盘点2019生命科学热门领域

  1. 生命科学

来源:本站原创 2019-03-11 16:26

近年来,随着科学家们研究的不断深入,转化医学领域的一些热门关键领域也逐渐开始浮现,比如“衰老”、“非编码RNA”、“HIV”、“人工智能”、“癌症”、“肥胖”、“糖尿病”等。那么,哪些课题可能是未来的热门研究方向?为什么说这些课题热门?今天小编就为大家带来了一篇深入分析。1、衰老机制的探索提及衰老,我们不禁会想到2009年的诺贝尔生理学或医学奖:科学家们发现端粒和端粒酶保护染色体的机制,来自美、澳

近年来,随着科学家们研究的不断深入,转化医学领域的一些热门关键领域也逐渐开始浮现,比如“衰老”、“非编码RNA”、“HIV”、“人工智能”、“癌症”、“肥胖”、“糖尿病”等。

那么,哪些课题可能是未来的热门研究方向?为什么说这些课题热门?今天小编就为大家带来了一篇深入分析。


1、衰老机制的探索

提及衰老,我们不禁会想到2009年的诺贝尔生理学或医学奖:科学家们发现端粒端粒酶保护染色体的机制,来自美、澳、英的科学家们发现端粒变短,细胞就会衰老;如果端粒酶活性很高,端粒的长度就能得到保持,从而就能有效延缓细胞的衰老。

此外,衰老相关研究成果也入选了2016年的《科学》杂志十大突破成果。

通过查询可以了解到,在这两年的国家自然科学基金项目中,与衰老相关的项目在过去几年的中标数不断增加,且增幅不小。2018年,与衰老相关的中标项目为150项,比去年的135项略有增加。

10年以来,国自然衰老相关的中标数从2008年的52项增加到了2018年的150项,近年来人们非常关注衰老方面的新闻,科学家们在衰老机制上的研究也可谓是投入巨大,当然也取得了很多值得关注的亮点研究成果。

 

2007-2018衰老相关国自然项目立项数

仅仅在2018年,衰老领域的重磅研究就络绎不绝。

2018年6月发表在Cell杂志上的研究报告中,研究人员使用冷冻电子显微镜揭示了四膜虫中结合了端粒DNA的活化端粒酶的原子结构,为端粒酶组装和循环提供了新的观点,这或能帮助深入阐明端粒及端粒酶在衰老等中扮演的关键角色[1]

另一项发表在Cell杂志上的成果中,研究人员解释了皮肤成纤维细胞衰老的分子机制,他们发现,成纤维细胞失去身份特征或是引发皮肤衰老的罪魁祸首[2];来自Science杂志上的一篇研究报告中,研究人员阐明了参与机体衰老过程的多个蛋白网络,为研究机体衰老的分子机制提供了新的线索[3]

由上述近期发表的衰老相关研究报告不难看出,科学家们在机体衰老机制的研究上可谓是硕果累累。

不仅是国外对于该领域十分重视,国内相关研究也如火如荼。查询2018年衰老相关的国自然立项项目我们不难发现,其中很多研究都与阐明衰老机制有关,相信未来科学家们在衰老机制及其它研究领域会取得更多可喜的成果。

 

 

 

2、非编码RNA与癌症

非编码RNA在生命调控过程中扮演着重要角色,其数量众多,包括microRNA,siRNA,tRNA等,目前已经发现了将近1500个不同的microRNA。

近年来非编码RNA相关的研究成果经常入选CNS年度十大科学突破。目前在高等生物中,存在着一个巨大的、尚未被完全发现的非编码RNA世界,而且近年来,非编码RNA一直是生命科学领域的研究热点,也是国家自然科学基金等鼓励申报的重要领域,非编码RNA领域的研究将从全新的角度揭示生命调控的分子机制,并为人类疾病的诊断(尤其是癌症)和防治提供理论依据和新的技术。

查询“非编码RNA”关键词,可以看到2018年与其相关的国自然中标项目为177项,相比2008年仅有的7项足足增加了170个项目。非编码RNA在过去几年的中标数不断增加,虽然近两年呈现出了一个稳定(略有下降)的趋势,但也保持住了热度,而且随着科学家们对非编码RNA这一领域不断深入的研究,相信未来该领域的进展到一个更加成熟、稳定的新阶段。

 

2007-2018非编码RNA相关国自然项目立项数

长期以来,非编码RNA基因被认为是基因组中的“垃圾”或“暗物质”,然而随着2001年人类基因组测序的完成,科学家们惊奇地发现人类基因组中能编码蛋白的DNA只占整个基因组的2%!其余98%的DNA大多数仅转录成RNA,而不继续翻译成蛋白质。

根据生物进化所遵循的“用进废退”的原则,非编码RNA基因如果是垃圾DNA的话,那么其就应该会逐渐淘汰,然而事实却并非如此,近年来科学家们发现这些非编码RNA与癌症之间存在密切关联。

2018年11月,Nature Medicine上发表的一篇研究报告中,研究人员首次发现,孤儿非编码RNA(oncRNA)竟会促进癌症转移,让癌症变得更具致命性[4];同月,来自上海大学的研究者通过研究揭示了一种新型microRNA促进肺癌发生的分子机制[5],发表在PNAS杂志上的一篇研究报告中,中澳科学家联合研究发现,一种名为lncRNA OVAAL的非编码RNA或具有促癌效应,其有望作为克服癌症耐药性一个潜在靶点[6];近日发表在Cell杂志上的一篇研究报告指出,circRNA(环状RNA)或许有望作为血液或尿液中的癌症生物标志物帮助开发诊断癌症的新型检测技术[7]。近年来越来越多的科学家们发现非编码RNA与癌症的发生存在密切关联,利用国自然查询系统我们随机搜索“非编码RNA”关键词发现,在18年立项的20个与其相关的国自然项目中,有8项都是与癌症相关的,由此可见,非编码RNA与癌症的关联性研究或将成为未来的热门研究领域。

 

 

3、人工智能与疾病预测

中国政府近几年对人工智能发展也愈加重视,从2015年以来就开始从政策层面给予多项支持。2016年5月,国家发改委等四部门联合印发了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》,提出到2018年形成千亿级的人工智能市场应用规模。在2017年两会上,人工智能更是首次被写入政府工作报告,意味着AI技术对于经济社会的巨大推动作用在国家层面得到正式认可,接下来有望成为政府重点扶持的研究方向。

搜索“人工智能”关键词我们可以看到,虽然相关项目数量不算多,但是从增长趋势来看,热门程度可见一斑。自2016年谷歌的AlphaGo击败围棋世界冠军李世石起,人工智能的热度就一直居高不下,当然了,人工智能绝不仅仅只会下棋,如今其已经逐渐渗透到了我们生活的各个方面,而作为群众呼声最高、行业寄予厚望和相对成熟的领域—医疗人工智能,被认为最有应用前景。近几年来科学家们开始使用人工智能来预测疾病及患者的治疗预后。

 

2007-2018人工智能相关国自然项目立项数

 

此前,Lancet Oncology杂志上发表的一项研究首次证实,人工智能可以处理医学图像以提取生物学和临床信息,通过设计算法并将其开发用于分析CT扫描图像,就能创建放射学特征,用以定义了肿瘤的淋巴细胞浸润水平,并能提供患者免疫治疗功效预测评分[8];而发表在Science杂志上的一篇研究报告中,研究者则成功利用人工智能来预测RNA病毒的动物宿主和传播媒介[9];近日,英国的科学家开发出一款人工智能软件,其能预测卵巢癌患者的生存率及其对治疗方案的反应,比使用传统方法更准确[10]

搜索“人工智能”关键词我们发现,2018年与人工智能相关的国自然项目中,不乏有利用人工智能来进行疾病研究的相关项目,比如中国医学科学院北京协和医院的项目“基于人工智能青少年特发性脊柱侧凸进展预测系统的研发”,因此未来利用人工智能来预测疾病及疗法预后领域或将掀起一股热潮。

 

4、组织器官再生

2018年11月,由国家自然科学基金委员会主办,中国人民解放军陆军特色医学中心承办的“组织器官的修复与再生”高峰论坛在重庆召开,汇聚了中国人民解放军海军军医大学王红阳院士、中国人民解放军陆军军医大学卞修武院士等19位专家,分别就器官纤维化的逆转、创伤与修复的最新研究进展进行了报告与讨论。可见组织器官再生的选题也将是重磅热点领域。

预计未来10到20年,随着再生医学研究的进展,组织修复与再生医学将在传统治疗技术方法不断完善的基础上,展现分子、细胞、组织和器官不同层次生物高科技修复工程的划时代医疗水准,这将会造福无数需要帮助的病人,从而改变整个人类的健康水平和发展史。

搜索“再生”关键词后我们发现,2018年再生领域的国自然中标项目为275项,相比2017年略有下降,但相比几年前(2016年以前)立项项目数而言仍处于高位状态,未来该领域研究依旧火爆,当然了,近几年科学家们在再生医学领域的研究成果也是非常多的。

 

2007-2018组织再生相关国自然项目立项数

 

此前发表在Nature杂志上的一篇报告中,研究人员开发了一种三管齐下的治疗方法,该方法能够触发轴突在啮齿类动物遭受完全的脊髓损伤后实现再生的目的[11];发表在Cell杂志上的研究报告中,来自美国的科学家通过使用蛋白CXCL12诱导侧支动脉形成,进而实现了心脏的再生[12];而最近发表在Nature Biotechnology上的一篇研究报告中,哈佛大学的研究人员通过研究开发出一种可注射的海绵状凝胶,其能增强骨髓移植后的T细胞产生,从而增加了免疫系统中的这些关键组分的数量和多样性,这种生物工程支架(海绵状凝胶)可在骨髓移植的同时注射到皮肤下,促进患者在接受移植后机体免疫系统功能的恢复[13]

从2018年再生医学领域项目立项结合近几年的研究成果来看,未来这一领域的研究将会继续保持热门态势。


5、肥胖发病机制

世界卫生组织将“肥胖”定为十大慢性病之一,而目前中国人体重超重人群达2亿,肥胖人群超过9000万,每年至少有260万人因肥胖而死亡,肥胖有可能会成为21世纪的人群头号杀手。

2017年国务院办公厅印发《国民营养计划(2017-2030年)》,随着该计划的提出和实施,未来在控制人群的肥胖率上将有明显改善,而且相应的资金投入也会增加。

搜索“肥胖”关键词后我们发现,2018年与肥胖相关的国自然中标项目为94项,达到了历年来的最高峰,鉴于目前肥胖已经成为影响人群健康的主要问题,相信未来这一领域的研究会持续升温。

 

2007-2018肥胖相关国自然项目立项数

如今,因超重和肥胖引发的糖尿病高血压、心血管病等疾病逐年增加且呈年轻化趋势,而且长期持续肥胖者其糖尿病发病率也会明显提高。

近些年来科学家们在寻找治疗肥胖新疗法的同时也重点研究了引发肥胖的多种机制:发表在Diabetes杂志上的研究报告中,研究人员就发现,脂肪细胞和巨噬细胞之间能通过对话方式来介导胰岛素调控机体的肥胖[14];来自麦吉尔大学的科学家们此前研究发现,肥胖可能是通过大脑来遗传[15]

2018年11月,西安大略大学的研究者发现,一种名为Pannexin 1的糖蛋白能够显著调节小鼠机体脂质的积累,在小鼠机体脂质细胞发育的早期阶段,敲除Panx1基因会增加其机体脂质积累的水平,从而增加小鼠后期患肥胖的风险[16]

搜索2018年肥胖相关的立项项目,我们不难发现,其中有很多深入研究肥胖发生机制的项目,比如第三军医大学的立项项目:“TRPV1缺失加重棕色脂肪线粒体功能障碍致肥胖的机制”,部分研究项目的资金支持超过了百万,比如来自浙江大学的研究项目“唾液蛋白mLeg1调控高脂食物诱导的肥胖症的机制研究”(279万)。

当然了,肥胖相关疾病,比如肥胖相关肾病、糖尿病的立项项目也在其中,未来肥胖发生机制研究领域火热的同时,其相关疾病的研究浪潮也将持续走高。


6、糖尿病疗法

我国是糖尿病大国,2017年国际糖尿病联盟(IDF)发布的最新糖尿病地图数据显示,中国糖尿病人群已达1.14亿,居世界首位,而与庞大的糖尿病人群形成鲜明对比的是,我国糖尿病的治疗现状堪忧。

近二十年来,中国糖尿病研究无论在量还是质上均得到了显著提升。随着国家经济高速增长,科研经费同样水涨船高,带动了糖尿病领域研究成果的不断涌现。

这些文章从发表期刊、引用情况和对国内外指南贡献三个维度分析,均取得了长足进步。特别是总被引次数和单篇平均被引次数两项指标,都呈现逐年增长态势,且该趋势将至少延续至2020年,这既能体现我国糖尿病研究成果日益扩大的影响力,也可见国内外同行对我国糖尿病研究及糖尿病流行形势逐年增长的关注与重视。

 

图片来源:《中国科学》杂志社

搜索“糖尿病”关键词,我们发现,2018年糖尿病领域的国自然中标项目为368项,虽略低于2017年(378项),但相比前几年而言立项数量依然较多,目前全球人群糖尿病发病趋势不容乐观,研究人员迫切需要开发出治疗糖尿病的良方,未来相信这一领域的研究会持续升温。

 

2007-2018糖尿病相关国自然项目立项数

 

近年来,科学家们在糖尿病疗法研究领域的研究成果可谓是层出不穷,2018年11月,来自丹麦哥本哈根大学的研究人员发现了决定胰腺中胰腺祖细胞命运的关键信号,在发育中的胰腺内部,这些胰腺祖细胞是高度迁移性的,其命运受到周围环境的影响,接触特定的胞外基质组分决定着它们的最终命运,这一突破性发现将有助于科学家们利用干细胞产生的胰岛β细胞来治疗1型糖尿病[17]

而一项发表在Science杂志上的研究报告中,美国的研究人员开发出一种可用于递送口服型胰岛素的药物胶囊,其有望取代胰岛素注射治疗2型糖尿病的治疗方式,未来研究者有望利用这种新型的药物胶囊来代替胰岛素注射方式治疗糖尿病[18]。近期发表在Nature杂志上的一篇研究报告中,日内瓦大学的研究人员通过研究,首次让人胰腺中的α细胞和γ细胞产生和分泌胰岛素,有望成为治疗糖尿病的新思路[19]

搜索2018年糖尿病领域相关立项项目,其中不乏有多项糖尿病疗法的研究项目,比如西北农林科技大学的项目“BMSCs向胰岛β-细胞分化机理及其分化细胞治疗犬糖尿病可行性研究”等,未来糖尿病新型疗法研究领域的热度将会一直持续,相应的立项课题也将会持续增加。

以上就是我们基于国自然立项情况分析及各研究领域的最新进展情况,所总结出的6大热门领域。

值得注意的是,在某些以往以临床研究为主的领域,如肥胖、糖尿病等,一些基础研究成果也在近几年大放异彩。而从基础到临床的转化,少不了动物实验,少不了模式动物的定制。

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最后,相信上述这些领域未来将会得到更多科学家的关注,更多相关的课题也会不断推陈出新。

 

 

参考资料:

【1】Jiansen Jiang et al. Structure of Telomerase with Telomeric DNA,Cell (2018).

DOI:10.1016/j.cell.2018.04.038

【2】Marion Claudia Salzer, Atefeh Lafzi,Antoni Berenguer Llergo,et al. Identity Noise and Adipogenic Traits Characterize Dermal Fibroblast Aging. Cell,2018;

DOI:10.1016/j.cell.2018.10.012

【3】Valur Emilsson,Marjan Ilkov,John R. Lamb, et al. Co-regulatory networks of human serum proteins link genetics to disease. Science (2018). DOI:10.1126/science.aaq1327

【4】Lisa Fish, Steven Zhang, Johnny X. Yu et al. Cancer cells exploit an orphan RNA to drive metastatic progression. Nature Medicine,November 2018,24(11):1743–1751, doi:10.1038/s41591-018-0230-4.

【5】Caiyan Zhang, et al. Oncogenic microRNA-411 promotes lung carcinogenesis by directly targeting suppressor genes SPRY4 and TXNIP. Oncogene (2018),

DOI:10.1038/s41388-018-0534-3

【6】Sang B, Zhang YY, Guo ST, et al. Dual functions for OVAAL in initiation of RAF/MEK/ERK prosurvival signals and evasion of p27-mediated cellular senescence. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Dec 11;115(50):E11661-E11670. doi:10.1073/pnas.1805950115

【7】Josh N. Vo et al. The Landscape of Circular RNA in ,Cancer. Cell,2019,

doi:10.1016/j.cell.2018.12.021.

【8】Roger Sun et al. A radiomics approach to assess tumour-infiltrating CD8 cells and response to anti-PD-1 or anti-PD-L1 immunotherapy: an imaging biomarker, retrospective multicohort study. The Lancet Oncology,2018;DOI:10.1016/S1470-2045(18)30413-3

【9】Simon A. Babayan,Richard J. Orton, Daniel G. Streicker. Predicting reservoir hosts and arthropod vectors from evolutionary signatures in RNA virus genomes. Science, 02 Nov 2018, 362(6414):577-580, doi:10.1126/science.aap9072.

【10】Haonan Lu,Mubarik Arshad,Andrew Thornton,et al. A mathematical-descriptor of tumor-mesoscopic-structure from computed-tomography images annotates prognostic- and molecular-phenotypes of epithelial ovarian cancer, Nature Communicationsvolume 10, Article number: 764 (2019), doi:10.1038/s41467-019-08718-9

【11】Mark A. Anderson,Timothy M. O’Shea, Joshua E. Burda et al. Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury. Nature, Published Online: 29 August 2018, doi:10.1038/s41586-018-0467-6.

【12】Soumyashree Das et el. A Unique Collateral Artery Development Program Promotes Neonatal Heart Regeneration. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.023.

【13】Nisarg J. Shah et al. An injectable bone marrow–like scaffold enhances T cell immunity after hematopoietic stem cell transplantation. Nature Biotechnology,2019,

doi:10.1038/s41587-019-0017-2.

【14】Yun Bu,et al. Insulin Regulates Lipolysis and Fat Mass by Upregulating Growth/Differentiation Factor 3 in Adipose Tissue Macrophages. Diabetes 2018 Jun;db171201. https://doi.org/10.2337/db17-1201

【15】 Uku Vainik et al,Neurobehavioral correlates of obesity are largely heritable, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI:10.1073/pnas.1718206115

【16】Vanessa R. Lee, Kevin J. Barr, John J. Kelly, et al. Pannexin 1 regulates adipose stromal cell differentiation and fat accumulation,Scientific Reports (2018).

DOI:10.1038/s41598-018-34234-9

【17】Anant Mamidi et al, Mechanosignalling via integrins directs fate decisions of pancreatic progenitors, Nature (2018). DOI:10.1038/s41586-018-0762-2

【18】A. Abramson el al. An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules. Science,2019,doi:10.1126/science.aau2277.

【19】Kenichiro Furuyama et al. Diabetes relief in mice by glucosesensing insulin-secreting human α-cells. Nature,2019,doi:10.1038/s41586-019-0942-8.

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