2010科学发展报告/中国科学院科学与社会

本书是中国科学院发布的年度系列报告《科学发展报告》的第十三本，旨在综述2009年度世界科学进展与发展趋势，评述科学前沿与重大科学问题，报道我国科学家所取得的突破性成果，介绍科学在我国实施“科教兴国”与“可持续发展”两大战略中所起的作用，并向国家提出有关中国科学发展战略和政策的建议，特别是向全国人大和全国政协会议提供科学发展的背景材料，为高层科学决策提供参考。

应对危机，把握机遇，科学前瞻，创新发展(代序)
前言
第一章  科学展望
  1.1 iPS细胞研究进展及展望
  1.2 光合作用与太阳能光生物转化及生物质能的研发
第二章  科学前沿
  2.1 2008.9～2009.8物理学、化学、生物学、医学前沿的热门课题
  2.2 第一代恒星和星系的形成
  2.3 量子引力的基本性质和应用
  2.4 流体在碳纳米管中神奇的输运性
  2.5 自驱动型微纳系统和可持续自供型电源
  2.6 Th17细胞的分化、调节和功能
  2.7 G蛋白偶联受体结构研究进展
  2.8 2009年世界科技发展综述
第三章  2009年诺贝尔科学奖评述
  3.1 光纤让世界和生活更美好
  ——2009年诺贝尔物理学奖评述
  3.2 分子机器核糖体工作机制的揭示
  ——2009年诺贝尔化学奖评述
  3.3 端粒与端粒酶：青春与生命的源泉
  ——2009年诺贝尔生理学／医学奖评述
第四章  2009年中国科学家具有代表性的部分工作
  4.1 高维拟线性波方程可控性研究取得重要成果
  4.2 量子计算研究取得重大进展
  4.3 中红外新波段强场物理研究取得重要发现
  4.4 二维超导材料的三维超导特性
  4.5 高温超导体研究取得重要进展
  ——在铜氧化物高温超导体中直接观察到费米口袋
  4.6 深紫外非线性光学晶体KBe2BO3F2的发现、生长及其应用
  4.7 苯酚加氢合成环己酮取得突破性进展
  4.8 纳米催化的形貌效应研究取得重大进展
  ——四氧化三钴纳米棒用于CO低温氧化
  4.9 单分子电子器件性质的设计与调控
  ——双功能内集成单分子器件的实现
  4.10 储能用大容量钠硫电池研制取得突破
  4.11 煤制乙二醇技术产业化进展
  4.12 通过四倍体补偿实验证明iPS细胞具有发育全能性
  4.13 发现调控Polycomb Group蛋白新机制
  4.14 与重大疾病相关的膜蛋白的结构生物学
  4.15 表观遗传调控乳腺癌转移的新机制
  4.16 人源5，10－次甲基四氢叶酸合成酶及复合物的结构与功能研究
  4.17 日本血吸虫系统生物学研究
  ——为开发抗血吸虫药物及疫苗奠定理论基础
  4.18 我国甲型H1N1流感疫苗临床研究
  4.19 中国陆地生态系统碳收支
  4.20 极地科学研究取得重要进展：揭秘南极冰盖的起源与演化
  4.21 植物考古学新方法在东亚旱作农业起源研究中的应用
第五章  公众关注的科学热点
  5.1 世界优选天文观测设备的发展
  5.2 全球甲型HlNl流感病毒研究及疫苗和药物研制进展
  5.3 恶性肿瘤遗传学研究进展
  5.4 中国人祖先起源研究的新进展
第六章  科技战略与政策
  6.1 发挥科技支撑作用，促进经济平稳较快发展
  6.2 2009年世界主要国家科技与创新战略新进展
第七章  中国科学发展概况
  7.1 2009年科技部基础研究工作主要进展
  7.2 2009年度国家优选科学技术奖概况
  7.3 2008年度国家自然科学奖奖励情况综述
  7.4 国家自然科学基金2009年度资助情况
  7.5 国家重点实验室评估
  7.6 2009年度中国科学院院士增选情况
  7.7 2008年SCI收录我国作者论文和被引用情况分析
第八章  中国科学院辉煌60年
  8.1 纪念中国科学院建院60周年
  8.2 中国科学院数学与系统科学研究院成果鸟瞰
  8.3 中国科学院物理学辉煌的60年
  8.4 化学发展一甲子岁月峥嵘，科学创新新纪元风光无限
  ——中国科学院化学发展60年简记
  8.5 继往开来，再创辉煌
  ——中国科学院天文学研究60年
  8.6 创新发展，开创生命科学研究新局面
  ——纪念中国科学院建院60周年
  8.7 中国科学院资源环境领域60年科研进展概述与展望
  8.8 中国科学院空间科学发展历程回顾与展望
第九章  科学家建议
  9.1 应对气候变化，应构建以确定“未来排放配额”为出发点的国际责任体系
  9.2 高影响天气气候事件对我国可持续发展的影响和对策
  9.3 关于重视技术科学对建设创新型国家的作用的建议
  9.4 采取有力措施加速深海生物及其基因资源研究的建议
  9.5 关于“保增长，扩内需，调结构”的建议
附录
  附录一：2009年中国与世界十大科技进展
  附录二：2009年中国科学院、中国工程院新当选院士名单
  附录三：香山科学会议2009年学术讨论会一览表

    (3)iPS相关技术在细胞跨胚层转分化中发挥重要作用
     iPS技术的成功强有力地证明，终末分化的体细胞在适当的外源基因调控下，能分化为胚胎干细胞样的多能性细胞，进而分化为另一种类型的细胞。这一结果也表明，利用iPS技术也可能不经过体细胞分化及分化过程，直接将细胞转分化为目的细胞类型，最终应用于细胞治疗。
     通过探索和寻找目的细胞的发育及分化的分子调控网络及关键基因，结合细胞生物学的手段，调控这些基因在不同分化类型的细胞中表达，利用其对细胞信号通路进行调控，实现不同类型的终末分化细胞同胚层乃至跨胚层的转分化，将会是iPS技术和再生医学研究和应用的重要方向。
     2.产业及应用前景
     (1)在疾病模型中的应用
     iPS技术能够直接将病人带有疾病基因型的细胞重编程为胚胎干细胞样的多能性细胞，获得不同人群和个体的具有遗传多样性的细胞系。由于iPS细胞具有无限传代的能力，以及强大的分化潜能，研究人员能够借助建立病人特异性的iPS细胞系，获得相应疾病的细胞研究模型，进行疾病机制、病原生物学研究，以及治疗方法和相关药物的开发。
     到目前为止，研究人员已经建立了多个人类疾病特异性iPS细胞系，包括帕金森病、1型糖尿病、Duchenne/Becker肌营养不良、Lesch-Nyhan综合征、唐氏综合征、亨廷顿病、家族性自主神经异常以及范可尼贫血症等。
     家族性肌萎縮性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种由于在脊髓及运动皮质缺失运动神经元，而最终会导致瘫痪或死亡的神经退行性疾病。由于大多数发病情况是遗传与环境因素共同作用的结果，因此，对其发病机制的研究和治疗性药物的筛选由于难以获得合适的细胞模型，而进展缓慢。研究人员利用一位82岁高龄的ALS患者的成纤维细胞，建立了iPS细胞系；经检测，此细胞系表达与人胚胎干细胞相似的各种标志物，并且能够在体外被诱导分化成为ALS病人受损的运动神经元。这为体外研究ALS疾病发生机制、药物筛选提供了模型，从而有望使患者的疾病治疗状况得以改观。
     同样，患者来源的iPS细胞系的建立为脊髓型肌肉萎缩症(SMA)的研究提供了便利。SMA是一种常染色体隐性遗传的神经退行性疾病，由于运动神经元生存基因1(SMN1)突变，造成患者缺少运动神经元，而导致肌肉无力、瘫痪甚至死亡。人类除SMN1基因外，还存在特有的SMN2基因，而在啮齿动物、果蝇等常用模式动物基因组中不存在SMN2基因，因此导致SMA的研究模型建立十分复杂。现在已经利用SMA患儿的……