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2023年05期

专题 | 癌症进化史浅说

1971年，美国总统尼克松签署了《国家癌症法》（National Cancer Act），旨在通过扩大癌症研究规模、增加科研经费，根除癌症。在此方案刺激下，癌症成为生物医学领域过去50年中研究最多、范围最广的疾病，有超过至少100万篇论文聚焦癌症发生机制及治疗措施。尽管如此，但根除癌症之路依然漫长。越来越多的证据表明，癌症是一种古老的进化疾病，癌症的发生是一个多因素、多步骤的漫长进

专题 | 癌症进化发育学：解析癌症发生过程的新理论

自古以来，癌症就是人类医学研究的重要课题。现代医学和分子生物学技术的进步使得癌症研究快速发展，在大量碎片化研究证据积累的同时，癌症研究理论也在不断进步，研究者力图将众多发现的证据拼图连接起来，展示癌症发生发展过程的全貌，以指导后续的研究和治疗策略。在总结癌症领域最新进展的基础上，结合生物进化发育学理论，我国研究者创新地提出了“癌症进化发育学”概念，为解析癌症发生发展提供了新的研究思

专题 | 肿瘤免疫：免疫系统与肿瘤细胞的持续战斗

肿瘤是由体细胞基因组DNA突变驱动的复杂疾病，靶向这些突变的治疗策略曾在部分癌症中取得出色的治疗效果，但大部分癌症通过靶向治疗，并不能取得长期有效的根治效果。近十年来，以免疫检查点抑制剂、CAR-T（chimeric antigen receptor T cell，嵌合抗原受体T细胞）为代表的免疫治疗策略给部分晚期、难治性肿瘤的治疗带来了革命性的突破。肿瘤的发生发展过程，不但取决于

专题 | 纳米生物材料：助力抗肿瘤药物研发

肿瘤已逐渐成为对人类公共健康构成重大威胁的疾病之一。近年来，肿瘤的发病率和死亡率呈持续上升态势，癌症的防治形势相当严峻。各国在针对癌症发生发展机理研究及诊治方案上投入了大量人力物力和财力。治疗方面，除了传统的药物治疗和放疗外，纳米技术的迅速发展为开发肿瘤特异性药物带来了全新的机遇。纳米技术是一种研究物质在纳米尺度（通常是1～100纳米）下的特性和现象的科学技术。在生物医药应用方

前沿 | 虫高一尺稻高一丈：水稻抗褐飞虱研究

已经在地球上生存了几亿年的昆虫，经过漫长的进化形成了纷繁复杂上百万种种类，其中以植物为食的植食性昆虫占40%～50%[1]。植食性昆虫为了高效地从植物获取养分，形成了各式各样的口器和取食方式，因此，植物的根茎叶花果都成为昆虫的美食。昆虫的食量大、繁殖快，对植物形成巨大的压力，植物因此进化出各种抗性机制，抵抗昆虫的取食和危害。农业的兴起使人类可以通过种植特定的植物——农作物而获得稳定可靠的食物来

前沿 | 见微知著：微生物组局部比对算法检测疾病

微生物是一种极小的生物体，广泛地分布在人体、土壤、海洋等各种生态环境中，已成为自然界中重要的组成部分。绝大多数情况下，微生物不会孤立存在，而是以“微生物群落”（亦称“菌群”）的形式，与其周围的环境进行着密切的相互作用。为了更好地描述菌群的特征，通常用“微生物组”来表示某个环境中所有微生物信息的总和。“人类基因组计划”（Human Genome Project）完成以后，人们意识到单

论坛 | 马克拉姆的人工脑之梦

2023年9月30日原本应该是欧盟人脑计划（EU Human Brain Project， HBP）[1]的到期之日。该计划曾拟用10年时间、投资10亿欧元以建立人工脑为目标吸引了全球的眼光，但该目标在计划启动两年不到即被取消了，其牵头人马克拉姆（H. Markram）也黯然下台。但是，他在其主导的由瑞士政府支持的蓝脑计划（Blue Brain Project， BBP）[2]中仍然坚持这一研究目

论坛 | 杰出女性科学家家庭关系与职业发展研究

2010年至2020年十年间，我国女性硕士毕业生占比从49.14%增加至55.14%，女性博士毕业生占比从36.76%增加至41.47%，2020年女性博士毕业生总数为66 176人；2009年至2019年十年间，我国女性参与R&D人员总数从78.9万增加至185.4万（占比26%）。这些数据反映出中国女性人才资源的基数和规模不断增大，女性科技人员的占比不断增加，女性科技工作者已经成为我国人才强国

知识讲堂 | 基因编辑递送系统：将“手术刀”送进突变细胞

基因编辑是指特异性改变基因序列，利用酶来对DNA链进行剪切，移除已有的DNA片段，或者插入代替的DNA片段的技术。在过去的20多年里，以核酸酶为基础的基因编辑工具的出现，带来了基因编辑技术的蓬勃发展。与传统的基因编辑技术相比，基于核酸酶的基因编辑技术减少了外源基因的随机插入，提高了对基因组特定片段进行精确修饰的概率。基因编辑工具基于DNA核酸酶的基因编辑技术发展迅速，从第一代锌指核酸酶（z

知识讲堂 | 从分子到思想：神经科学视角下的认知活动

神经系统是人体最为复杂和高级的系统，它负责接收、处理和传递信息，不仅调节着我们的身体状况，还让我们适应外部环境。神经系统主要由两部分组成：中枢神经系统和外周神经系统，它们共同掌控着我们的身体。中枢神经系统包括大脑、脑干和脊髓，外周神经系统则将中枢神经系统与身体其他部位连接起来。大脑作为中枢神经系统的核心，它由两个半球构成，分别负责处理不同的信息。这座奇妙的“指挥中心”由四个主要区域组成：额叶、顶叶

知识讲堂 | 激光智能制造打造幸福生活

激光智能制造是激光制造技术与人工智能技术相结合的新型制造技术。激光制造技术是先进的制造技术，同样的，人工智能也是先进制造技术，它们的融合，锦上添花，成就了一门新型先进制造技术，进一步大幅度提高了工业生产效率，产品质量，产品多样性、适用性以及生产的环保性，多、快、好、省地制造出更多种类产品，体现了未来制造业向智能化、绿色化的发展趋势。推动工业制造向高质量、高速度方向发展激光智

科学源流 | 新式木船下水试航抗战运输谱写新篇：抗战时期的改良木船制造

卢沟桥事变爆发后，日本帝国主义发动全面侵华战争，侵略者的铁蹄蹂躏神州大地，中华民族奋起抗击，开始了艰苦卓绝的全民抗战。上海、南京相继沦陷后，为应对抗战的严峻危局，确保战时运输命脉，国民政府改组交通部。1938年1月1日，国民政府交通部重新组建，卢作孚被任命为交通部常务次长，主管战时交通运输。1月6日，临危受命的卢作孚到达武汉正式就职。1月10日，国民政府在汉口成立军事委员会水陆运输管理委员会，卢作

科学源流 | 狄利克雷——科研教学两不误的数学家

德国著名数学家黎曼认为，约翰·狄利克雷（Johann P. G. L. Dirichlet， 1805—1859）是当时除了高斯之外最伟大的数学家。和人们通常认为不喜教学的高斯不同，狄利克雷一生热爱从教，不仅培养了一大批优秀的数学家，而且在提升德国数学教育水平方面也做出了重要贡献。然而，忙碌的教书生活并没有阻碍他的科研进程，狄利克雷的研究成果不仅推动了德国数学的发展，更是在整个数学

跟踪·扫描 | 脉冲星后随测时研究取得新进展

[本刊讯] 中国科学院新疆天文台脉冲星研究团组及其合作者，使用中国天眼（FAST）对漂移扫描多科学目标同时巡天发现的部分脉冲星进行后随测时研究，发现了2颗毫秒脉冲星和22颗正常脉冲星的基本性质。该研究有助于更全面地探索中子星物理性质和星族性质。脉冲星在1967年首次被发现，是快速旋转的中子星，是恒星演化到末期发生超新星爆发而形成的产物之一，因不断发出电磁脉冲信号而得名。脉冲星具有原子核的密度，

跟踪·扫描 | 大科学装置助力国民健康

[本刊讯] 癌症是困扰人类健康、危及人类生命的重大疾病。重离子治癌具有对健康组织损伤小、疗程短、治愈率高等优势，被誉为当下精准、高效和安全的先进放射治疗方法。中国科学院近代物理研究所早在 1993年就启动重离子束治疗癌症的相关基础研究，研究团队突破国外专利壁垒，成功研制出了国内首台具有完全自主知识产权的医用重离子加速器并成功注册上市。 2020年3月26日，我国首台医用重离子

跟踪·扫描 | 世界首套单细胞分辨率猕猴大脑皮层细胞空间分布图谱发布

[本刊讯] 由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）与华大生命科学研究院、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心、腾讯AI Lab、深圳国家基因库、瑞典皇家理工学院、卡罗林斯卡医学院等单位106人组成的团队，采用自主研发的超高精度大视野空间转录组测序技术Stereoseq和高通量单细胞核转录组测序技术DNBelab C4 snRNA-seq，成功绘制出猕猴大脑皮层的

跟踪·扫描 | 黑洞的吸积磁场研究

[本刊讯] 武汉大学物理科学与技术学院天文系游贝主持的国际团队关于黑洞吸积磁场的研究取得了最新成果。相关论文“黑洞X射线双星的观测揭示了磁囚禁吸积盘的形成过程”发表在2023年9月1日的《科学》上。黑洞捕获气体的过程被称为“吸积”。2019年，“事件视界望远镜”（EHT）合作组织发布了人类历史上第一张黑洞照片（M87）。黑洞周围存在磁场，黑洞吸积气体的同时也会向内拖曳磁场。理论认为，随着吸积气

跟踪·扫描 | 上海交大研制出高灵敏度宽频微动超机械感知器

[本刊讯] 上海交通大学机械与动力工程学院何清波课题组提出机械式频分多路复用概念，研制出高灵敏度宽频微动超机械感知器，相关成果于2023年9月7日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。自然界的生物感知器如小鼠的胡须、鱼类的侧线、蜘蛛的触角和人类的皮肤等，能够在宽频范围内高灵敏地感知微动信息。基于此，在设计人工微动感知器时，灵敏度和带宽是关键的性能指标，也一直是