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2024年12月12日，《科学》（ Science）杂志的年度十大科学突破如期而至。

来源 | “生物世界”微信公众号

作者 | 王聪

2024年12月12日，《科学》（Science）杂志的年度十大科学突破如期而至。一款 艾滋病 药物——Lenacapavir，被评为年度科学突破之首，该药物只需每6个月注射一次，在预防艾滋病毒感染方面取得了显著成功，有望帮助结束HIV/艾滋病的流行。吉利德公司（Gilead Sciences）公布的关键3期临床试验的中期分析数据显示，每年两次给药，在女性中实现了100%艾滋病预防效果。

入选2024年度十大科学突破的还有：

CAR-T细胞治疗自身免疫病

詹姆斯·韦布空间望远镜探测 宇宙 黎明

基于RNA的杀虫剂进入农田

固氮细胞器的进化

发现一种新磁性
古代真核生物的多细胞性出现得很早

地幔波塑造大陆
星舰着陆实现筷子夹火箭

古代DNA揭示家族纽带

长效艾滋病预防药物

2024年6月20日，吉利德公司（Gilead Sciences）公布了其艾滋病预防药物Lenacapavir的关键3期临床试验的中期分析结果，结果显示，仅需每年两次给药，在女性中实现了100%艾滋病预防效果。据悉，该项目是迄今为止开展的最全面、最多样化的艾滋病预防试验项目。

吉利德公司首席医学官 Merdad Parsey 博士表示，每年两Lenacapavir用药具有0感染和100%预防效果，证明了它作为帮助预防HIV感染的重要新工具的潜力。我们期待从正在进行的临床试验中获得更多结果，并进一步实现我们的目标——帮助世界各地的每个人结束HIV流行。

Lenacapavir，是由吉利德公司开发的抗逆转录病毒药物，这是一种HIV-1衣壳抑制剂，于2022年获得美国FDA批准用于治疗HIV/艾滋病。其作用原理是通过直接与HIV-1病毒衣壳蛋白（p24）亚基之间的界面结合，干扰病毒复制过程中的关键步骤，包括HIV-1前病毒DNA通过衣壳介导的细胞核摄取、病毒装配和释放、衣壳蛋白亚基的产生以及衣壳核心的形成。

在这项3期、双盲、随机对照临床试验（项目代号为PURPOSE 1）中，研究团队评估了Lenacapavir用于暴露前预（PrEP）HIV感染的安全性和疗效。来自南非的25个地点和乌干达的3个地点的5300多名16-25岁女性参加了这项临床研究，他们按照2:2:1的比例随机分配接受Lenacapavir（每年2次皮下注射）、Descovy（每日口服）和Truvada（每日口服）的治疗。

结果显示，在Lenacapavir组的134名女性中，无HIV感染新发病例（发病率为0.00例/100人·年）。Truvada组1068名女性中有16例新发病例（发病率为1.69例/100人·年）。Descovy组的2136名女性中有39例发病病例（发病率为2.02例/100人·年）。在试验过程中，Lenacapavir的耐受性总体良好，未发现显著或新的安全性问题。吉利德公司后续将进一步公布更详细的数据。

CAR-T细胞治疗自身免疫病

早在2021年8月5日，德国埃尔朗根-纽伦堡大学（FAU）的 Georg Schett 教授等人在《新英格兰医学杂志》（NEJM）上发表临床研究论文，首次将CAR-T细胞疗法应用于 系统性红斑狼疮 的治疗，并成功治疗了一名年轻女性患者。

2024年2月22日，Georg Schett 教授团队在《新英格兰医学杂志》（NEJM）上发表论文，报告了15名自身免疫病患者（8名系统性红斑狼疮患者、4名 系统性硬化症 患者和3名特发性炎性肌病患者）在接受CAR-T细胞疗法后重获新生，他们不再出现症状或不再需要进行新的治疗，其中第一批接受治疗的患者已经保持了两年多无病状态。这一结果让人们燃起了彻底治愈自身免疫病的希望。

此后，CAR-T细胞疗法陆续成功治疗了 多发性硬化 症、 重症肌无力 等多种自身免疫病。

值得一提的是，近日，海军军医大学附属长征医院风湿免疫科主任医师徐沪济因使用现货通用型CAR-T细胞疗法（由邦耀生物开发）成功治疗两种自身免疫病（免疫介导的坏死性肌病、弥漫性皮肤系统性硬化症）患者而入选 Nature 年度十大人物。

固氮细胞器的进化

2024年4月11月，加州大学圣克鲁兹分校、加州大学旧金山分校等机构的研究人员合作，在 Science 期刊发表了题为：Nitrogen-fixing organelle in a marine alga 的研究论文，该论文还被选为当期封面论文。

教科书告诉我们，生物固氮只发生于细菌和古菌中，而这项研究发现了第一种固氮真核生物，其通过一种名为Nitroplast的新型细胞器来固定氮气（N2）。

这一发现意义重大，有助于促进对植物的基因工程改造，设计出能够自行固氮的作物，从而提高作物产量，减少对化肥的需求。此外，该研究也为从内共生体到真正细胞器的转变提供了一个新视角。

2012年，Jonathan P. Zehr团队发现贝氏布拉藻（Braarudosphaera bigelowii）与一种名为UCYN-A的细菌密切互动，这种细菌似乎生活在该藻类的细胞内或表面。他们认为，UCYN-A将氮气转化为藻类生长所需的 氨 ，作为回报，藻类为其提供生长所需的碳源。

而在这项新研究中，Jonathan P. Zehr团队得出新结论——UCYN-A应该被归类为藻类内部的细胞器，而不是一个独立生命。大约1亿年前，该细菌与藻类开始了共生关系，最终演变成了藻类细胞中的一个专门用来固氮的细胞器，研究团队将其命名为——Nitroplast。

与细菌等原核生物相比，真核生物拥有复杂的细胞器，例如线粒体和叶绿体，内共生假说认为，真核生物中的线粒体和叶绿体是由细菌进化而来。生物固氮是一些原核生物的特有能力，而这项研究显示，UCYN-A在漫长的进化过程中，与贝氏布拉藻之间超越了内共生，成为了其一种处于早期进化阶段的细胞器。这为从内共生体到真正细胞器的转变提供了一个新视角。

参考资料：

https://www.science.org/content/article/breakthrough-2024

责编｜亦一

封面图来源｜视觉中国

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