生命科学学科的发展前沿与课程的育人价值.doc

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1、生命科学学科的发展前沿与课程的育人价值现代生命科学与生物技术取得了一系列重要进展和重大突破，并正在加速向应用领域渗透，在解决人类发展面临的环境、资源和健康等重大问题方面展现出巨大的应用前景。生命科学新技术和新方法的发展及其与数理科学、工程科学的进一步交叉融合，为更深入系统地认识生命、更精准有效地改造生物体提供了前所未有的机遇。继信息技术之后，生物技术日益成为新一轮科技革命和产业变革的核心，在重塑未来经济社会发展格局中的重要性不断增强，作为21世纪最重要的创新技术集群之一，其引领性、突破性、颠覆性特征日益凸显。

2、今天先来了解2018国际生命科学与生物技术发展态势：随着以纳米孔为标志的第三代基因测序技术迅猛来袭，测序技术迈向高通量、高精度、低成本与便携性时代。与此同时，表观转录组分析技术、单细胞测序分析技术与基因编辑技术加速了人类生命蓝图的绘制与完善。这些生命科学手段与生物技术不断创新、交叉与融合，广泛地应用到科学前沿、临床应用乃至产业研发等诸多领域，从而涌现出了越来越多的生命科学研究：脑-机接口技术的重大突破，改造生命和创造生命的深入研究，干细胞与再生医学疗法的临床转化，微生物组与人类健康和疾病的重大关联，乃至细胞免

3、疫疗法的无限潜力，无一不彰显出生命科学和生物技术向个体化、精准化迈进的趋势。（一）重大研究进展1．生命组学研究继续推动生命科学发现技术创新和交叉推动生命组学研究向更精确的方向发展。在基因组方面，韩国首尔大学医学院利用PacBio单分子测序技术结合BioNano单分子光学图谱技术，发表了最为连续的人类二倍体基因组组装结果。在转录组方面，德国马克斯-普朗克学会（马普学会）生物物理化学研究所开发了瞬时转录组测序技术，绘制了人类瞬时转录组图谱；美国斯克利普斯研究所协同多家机构完成了大脑单神经元转录组的大规模评估。在蛋

4、白质组方面，美国系统生物学研究所和瑞士苏黎世联邦理工学院合作开发了人类SRMAtlas分析方法，首次定量检测了完整的人类蛋白质组；美国多家机构联合开展了大规模蛋白质基因组学（proteogenomics）研究，探索了驱动乳腺癌和卵巢癌的关键因子。在免疫组方面，哈佛大学医学院在一系列免疫细胞中进行了干扰素诱导基因表达和染色质的分析，构建了干扰素诱导调节网络；新一代基因测序技术推动了免疫组库分析的临床应用。2．脑科学酝酿全球合作研究，脑-机接口技术实现重大突破脑科学持续稳步发展，并酝酿全球合作。在美国、欧洲和中国

5、的脑计划不断推进的同时，全球神经科学家积极探讨开展全球协作，共同解决脑科学研究三大挑战。脑科学研究产出系列成果，尤其是在脑-机接口技术上取得了重要突破。技术进步推动基础研究快速发展，美国冷泉港实验室开发的标记大脑神经元MAP-seq新技术，有望实现深度神经网络的重大突破；美国洛克菲勒大学首次精确定位并定量了哺乳动物大脑中的基因表达。脑图谱绘制方面，美国加州大学伯克利分校成功绘制了大脑语义地图，迈出了解读人类思想的关键一步；美国华盛顿大学完成了人类大脑皮层图谱，97个大脑皮层区域首次亮相；美国艾伦脑科学研究院绘

6、制了迄今最完整的数字版人脑结构图谱，将成为大脑研究的最新指南。美国俄亥俄州立大学、瑞士联邦技术研究所分别利用脑-机接口技术，实现了脊髓损伤后人类和黑猩猩对自身部位而非假肢的控制，标志着脑-机接口技术在2016年迈出了重要一步。3．合成生物学发展突飞猛进合成生物学在改造生命和创造生命方面的研究愈发深入。随着软件工具的迅速发展与大数据技术的广泛应用，美国克雷格·文特尔研究所等机构在以前工作的基础上人工合成了目前世界上最小、仅含有473个基因的“合成细菌细胞”Syn3.0；美国哈佛大学通过计算机软件设计出了只包含5

7、7个密码子的大肠杆菌基因组，这一事件入选了我国两院院士投票评选的2016年世界十大科技进展新闻；美国华盛顿大学通过计算、建模、预测与优化，首次人工设计出了超级稳定的二十面体蛋白，该重大成果入选了2016年《科学》杂志评选的十大科学突破，为合成生物学、药物装载提供了良好的工具。此外，人类基因组编写计划日益受到研究人员的关注；能够合成硅-碳键生物体的诞生预示着合成生物学未来具有无限可能性。4．干细胞与再生医学研究展现临床应用巨大前景全球各国继续大力支持干细胞与再生医学研究，同时强化监管体系建设，进一步加速了干细胞

8、与再生医学疗法的临床转化进程。干细胞基础研究持续深入，日本九州大学首次实现了干细胞体外生成成熟卵细胞，为理解卵子形成进程提供了新的蓝图，该成果入选了2016年《科学》杂志评选的十大科学突破；美国加州大学旧金山分校利用化合物把皮肤细胞成功转化为心肌细胞与脑细胞；美国马里兰大学医学中心首次利用成人干细胞修复新生儿心脏。与此同时，包括干细胞在内的细胞技术与组织工程、3D打印等工程化技术的融合，逐渐指明了工