今年（2021）有什么生物化学方面的爆炸性新闻吗？
2021年的生物化学领域，虽然没有那种“瞬间颠覆认知”的“爆炸性”新闻，但却有一系列重要的进展，它们像涓涓细流汇聚成江河，为我们理解生命、治疗疾病以及改造生物世界提供了新的视角和强大的工具。如果非要找出几个“引人注目”的方向，我个人认为可以从以下几个方面展开聊聊，并尽量说得详细一些：
1. mRNA技术的“后浪”：疫苗之外的无限可能
2020年新冠疫苗的成功，让mRNA（信使核糖核酸）技术一飞冲天。到了2021年，这项技术的光芒并未消退，反而开始展现出其在疫苗之外的广阔应用前景。
更广泛的疫苗研发： 除了新冠，科学家们在2021年积极探索mRNA技术在其他传染病疫苗上的应用，比如流感、寨卡病毒，甚至一些罕见的病毒。这不仅仅是“复制”新冠的成功，而是要优化mRNA的递送系统、提高稳定性和延长效力，使其能应对更多样化的病原体。你可以想象一下，未来可能有一种“万能流感疫苗”，一次注射就能覆盖多种流感毒株，而且更新换代的速度远超传统疫苗。
癌症治疗的曙光： 这是2021年mRNA技术最令人兴奋的方向之一。很多研究团队在尝试利用mRNA技术来“教育”患者自身的免疫系统，去识别并攻击癌细胞。他们会设计特殊的mRNA，里面编码的是癌细胞特有的“抗原”（也就是癌细胞表面的独特蛋白质）。当这些mRNA被递送到患者体内后，细胞会根据指令合成这些癌细胞抗原，然后免疫系统就会“学会”识别这些抗原，从而产生针对癌细胞的免疫反应。2021年，我们看到了不少针对黑色素瘤、胰腺癌等癌症的mRNA癌症疫苗进入临床试验，并且在早期数据中展现出了积极的迹象。这就像是给免疫系统下发了一张“癌细胞通缉令”。
罕见病的治疗新思路： 很多遗传性疾病是因为体内缺乏某种关键蛋白质，导致功能缺陷。mRNA技术可以被用来暂时性地“指导”细胞产生这种缺失的蛋白质。例如，对于一些肝脏代谢性疾病，可以通过递送编码正常蛋白质的mRNA，来帮助肝脏恢复正常功能。2021年的研究也在探索这种策略在实际应用中的安全性和有效性。
为什么mRNA技术这么“炸”？ 关键在于它的“信息载体”属性。它就像一个可编程的指令集，可以非常灵活地告诉细胞做什么。相比之下，传统疫苗和药物往往需要更漫长的研发周期和更复杂的生产过程。mRNA技术的高效、快速和灵活，为生物化学家们打开了许多以前不敢想的门。
2. CRISPR的“精雕细琢”：基因编辑的精准与安全
CRISPRCas9基因编辑技术早已不是新闻，但2021年，这项技术的发展更像是在“精雕细琢”，朝着更精准、更安全、更广泛应用的方向迈进。
碱基编辑和引导编辑的成熟： CRISPRCas9虽然强大，但它本质上是“剪切”DNA。而碱基编辑（Base Editing）和引导编辑（Prime Editing）则是在此基础上实现了更精细的操作，可以直接将一个DNA碱基“修改”成另一个，或者实现更复杂的DNA片段替换，而无需“剪断”双链DNA。2021年，这些技术在实验室中的应用越来越广泛，尤其是在纠正单基因遗传疾病的致病突变方面，展现出了巨大的潜力。想象一下，你可以直接把DNA序列中的一个“错别字”改过来，而不用担心引入其他随机的“剪切”错误。
“基因沉默”与“基因开启”的新方法： 除了修改DNA序列，CRISPR技术还可以通过引入失活的Cas酶（dCas9），将其“锚定”在特定的基因位点，然后连接上其他可以抑制基因表达（基因沉默）或激活基因表达（基因开启）的模块。这使得科学家们可以更精确地调控基因的活性，而无需改变DNA本身的序列。2021年，这种“表观遗传学编辑”的研究也取得了显著进展，为理解基因调控机制和开发新的治疗策略提供了工具。
基因疗法临床应用的加速： CRISPR技术不再仅仅是实验室里的工具，而是开始在临床上加速推进。2021年，多个使用CRISPR技术治疗遗传性疾病的临床试验进入了更高级阶段，例如针对镰刀形贫血症、β地中海贫血症等血液系统疾病。虽然距离大规模应用还有距离，但这些试验结果为基因编辑在人体内的安全性和有效性提供了宝贵的证据。
CRISPR的“精雕细琢”体现在哪里？ 过去CRISPR可能被比作一把“基因剪刀”，而现在它更像是一台“基因编辑机”，能够进行更精确、更复杂、更具选择性的操作，并且在安全性和效率上不断突破。
3. 蛋白质结构解析的“前所未有”：AI助力下的生物学新纪元
2021年，另一个“默默发力”但影响力深远的领域是蛋白质结构解析，尤其是得益于人工智能（AI）的飞速发展。
AlphaFold2的“横空出世”与持续发酵： 虽然AlphaFold2在2020年底就已经发布，但其在2021年的持续影响力是毋庸置疑的。这项AI工具能够以前所未有的精度预测蛋白质的三维结构，而且速度惊人。2021年，DeepMind团队继续扩大了AlphaFold的数据库，覆盖了人类基因组编码的大部分蛋白质，以及其他许多生物的蛋白质。这意味着，以前需要数月甚至数年才能解析的蛋白质结构，现在可以快速获得预测结果。
对生物学研究的“赋能”： 蛋白质的结构决定了它的功能。获得准确的蛋白质结构是理解生命活动、药物设计、酶工程等一切生物化学研究的基础。AlphaFold2的出现，极大地加速了这一进程。科学家们现在可以更容易地研究那些难以通过传统实验方法（如X射线晶体学、冷冻电镜）解析结构的蛋白质，比如一些膜蛋白或者小蛋白。这就像是给生物学家们打开了一个“结构宝库”，里面的信息可以用来解锁无数关于生命运作的谜团。
“AI for Science”的典范： AlphaFold2的成功，充分证明了AI在科学研究中的巨大潜力，尤其是在数据驱动和模式识别方面。它为其他学科的AI应用提供了重要的参考和范例，推动了“AI for Science”这一新浪潮。
为什么蛋白质结构解析如此“炸”？ 蛋白质是生命活动的执行者，理解它们的形状，就如同理解一把钥匙的形状才能知道它能打开哪扇锁。AI以前所未有的速度和精度提供了这些“钥匙”的形状信息，极大地拓展了我们对生命机制的认知边界，也为开发新的治疗手段提供了基础。
总结一下， 2021年的生物化学领域，虽然没有一个单一的“爆炸点”足以让整个世界为之侧目，但mRNA技术的多元化应用、CRISPR技术的精进和临床转化，以及AI在蛋白质结构解析上的突破，都代表着生物化学研究进入了一个新的、充满活力的阶段。这些进展不仅加深了我们对生命本质的理解，更直接地为攻克癌症、罕见病等医学难题提供了前所未有的工具和希望。它们就像是悄悄积攒的力量，正在为未来的生物科技革命打下坚实的基础。
1. mRNA技术的“后浪”：疫苗之外的无限可能
2020年新冠疫苗的成功，让mRNA（信使核糖核酸）技术一飞冲天。到了2021年，这项技术的光芒并未消退，反而开始展现出其在疫苗之外的广阔应用前景。
更广泛的疫苗研发： 除了新冠，科学家们在2021年积极探索mRNA技术在其他传染病疫苗上的应用，比如流感、寨卡病毒，甚至一些罕见的病毒。这不仅仅是“复制”新冠的成功，而是要优化mRNA的递送系统、提高稳定性和延长效力，使其能应对更多样化的病原体。你可以想象一下，未来可能有一种“万能流感疫苗”，一次注射就能覆盖多种流感毒株，而且更新换代的速度远超传统疫苗。
癌症治疗的曙光： 这是2021年mRNA技术最令人兴奋的方向之一。很多研究团队在尝试利用mRNA技术来“教育”患者自身的免疫系统，去识别并攻击癌细胞。他们会设计特殊的mRNA，里面编码的是癌细胞特有的“抗原”（也就是癌细胞表面的独特蛋白质）。当这些mRNA被递送到患者体内后，细胞会根据指令合成这些癌细胞抗原，然后免疫系统就会“学会”识别这些抗原，从而产生针对癌细胞的免疫反应。2021年，我们看到了不少针对黑色素瘤、胰腺癌等癌症的mRNA癌症疫苗进入临床试验，并且在早期数据中展现出了积极的迹象。这就像是给免疫系统下发了一张“癌细胞通缉令”。
罕见病的治疗新思路： 很多遗传性疾病是因为体内缺乏某种关键蛋白质，导致功能缺陷。mRNA技术可以被用来暂时性地“指导”细胞产生这种缺失的蛋白质。例如，对于一些肝脏代谢性疾病，可以通过递送编码正常蛋白质的mRNA，来帮助肝脏恢复正常功能。2021年的研究也在探索这种策略在实际应用中的安全性和有效性。
为什么mRNA技术这么“炸”？ 关键在于它的“信息载体”属性。它就像一个可编程的指令集，可以非常灵活地告诉细胞做什么。相比之下，传统疫苗和药物往往需要更漫长的研发周期和更复杂的生产过程。mRNA技术的高效、快速和灵活，为生物化学家们打开了许多以前不敢想的门。
2. CRISPR的“精雕细琢”：基因编辑的精准与安全
CRISPRCas9基因编辑技术早已不是新闻，但2021年，这项技术的发展更像是在“精雕细琢”，朝着更精准、更安全、更广泛应用的方向迈进。
碱基编辑和引导编辑的成熟： CRISPRCas9虽然强大，但它本质上是“剪切”DNA。而碱基编辑（Base Editing）和引导编辑（Prime Editing）则是在此基础上实现了更精细的操作，可以直接将一个DNA碱基“修改”成另一个，或者实现更复杂的DNA片段替换，而无需“剪断”双链DNA。2021年，这些技术在实验室中的应用越来越广泛，尤其是在纠正单基因遗传疾病的致病突变方面，展现出了巨大的潜力。想象一下，你可以直接把DNA序列中的一个“错别字”改过来，而不用担心引入其他随机的“剪切”错误。
“基因沉默”与“基因开启”的新方法： 除了修改DNA序列，CRISPR技术还可以通过引入失活的Cas酶（dCas9），将其“锚定”在特定的基因位点，然后连接上其他可以抑制基因表达（基因沉默）或激活基因表达（基因开启）的模块。这使得科学家们可以更精确地调控基因的活性，而无需改变DNA本身的序列。2021年，这种“表观遗传学编辑”的研究也取得了显著进展，为理解基因调控机制和开发新的治疗策略提供了工具。
基因疗法临床应用的加速： CRISPR技术不再仅仅是实验室里的工具，而是开始在临床上加速推进。2021年，多个使用CRISPR技术治疗遗传性疾病的临床试验进入了更高级阶段，例如针对镰刀形贫血症、β地中海贫血症等血液系统疾病。虽然距离大规模应用还有距离，但这些试验结果为基因编辑在人体内的安全性和有效性提供了宝贵的证据。
CRISPR的“精雕细琢”体现在哪里？ 过去CRISPR可能被比作一把“基因剪刀”，而现在它更像是一台“基因编辑机”，能够进行更精确、更复杂、更具选择性的操作，并且在安全性和效率上不断突破。
3. 蛋白质结构解析的“前所未有”：AI助力下的生物学新纪元
2021年，另一个“默默发力”但影响力深远的领域是蛋白质结构解析，尤其是得益于人工智能（AI）的飞速发展。
AlphaFold2的“横空出世”与持续发酵： 虽然AlphaFold2在2020年底就已经发布，但其在2021年的持续影响力是毋庸置疑的。这项AI工具能够以前所未有的精度预测蛋白质的三维结构，而且速度惊人。2021年，DeepMind团队继续扩大了AlphaFold的数据库，覆盖了人类基因组编码的大部分蛋白质，以及其他许多生物的蛋白质。这意味着，以前需要数月甚至数年才能解析的蛋白质结构，现在可以快速获得预测结果。
对生物学研究的“赋能”： 蛋白质的结构决定了它的功能。获得准确的蛋白质结构是理解生命活动、药物设计、酶工程等一切生物化学研究的基础。AlphaFold2的出现，极大地加速了这一进程。科学家们现在可以更容易地研究那些难以通过传统实验方法（如X射线晶体学、冷冻电镜）解析结构的蛋白质，比如一些膜蛋白或者小蛋白。这就像是给生物学家们打开了一个“结构宝库”，里面的信息可以用来解锁无数关于生命运作的谜团。
“AI for Science”的典范： AlphaFold2的成功，充分证明了AI在科学研究中的巨大潜力，尤其是在数据驱动和模式识别方面。它为其他学科的AI应用提供了重要的参考和范例，推动了“AI for Science”这一新浪潮。
为什么蛋白质结构解析如此“炸”？ 蛋白质是生命活动的执行者，理解它们的形状，就如同理解一把钥匙的形状才能知道它能打开哪扇锁。AI以前所未有的速度和精度提供了这些“钥匙”的形状信息，极大地拓展了我们对生命机制的认知边界，也为开发新的治疗手段提供了基础。
总结一下， 2021年的生物化学领域，虽然没有一个单一的“爆炸点”足以让整个世界为之侧目，但mRNA技术的多元化应用、CRISPR技术的精进和临床转化，以及AI在蛋白质结构解析上的突破，都代表着生物化学研究进入了一个新的、充满活力的阶段。这些进展不仅加深了我们对生命本质的理解，更直接地为攻克癌症、罕见病等医学难题提供了前所未有的工具和希望。它们就像是悄悄积攒的力量，正在为未来的生物科技革命打下坚实的基础。
网友意见
有啊，比如中科院化学所，反应釜爆炸，导致一人身故
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