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每年年底，《科学》杂志都会评选出十大科学突破。2016年12月22日，《科学》公布了该年度十大科学进展，其中引力波的直接探测位居榜首，而读者网上投票选出的则是体外胚胎发育首次超越一周存活13天。以下是生物医学领域的几项重要突破：

清除衰老细胞保持年轻

昂贵的整容手术、膳食补充剂、注射睾丸激素或任何宣称能永葆青春的精华面霜，都无法阻止衰老。然而，2016年梅奥诊所的研究人员证实，清除衰老细胞可以延迟肿瘤形成、维持组织和器官功能、延长寿命，且未观察到不良影响。他们利用转基因技术使药物可诱导清除正常小鼠体内的衰老细胞。当给予化合物AP20187时，清除衰老细胞延迟了肿瘤形成，抑制了多个器官的年龄相关退化。治疗小鼠的平均寿命延长了17%至35%，并表现出更健康的外表，脂肪、肌肉及肾脏组织中的炎症减少。相关论文：D. J. Baker et al., “Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan,” Nature 530, 184 (11 February 2016)。

巨猿的“读心术”

2016年研究证明，并非只有人类拥有“读心术”。黑猩猩、猩猩和倭黑猩猩等巨猿也能读懂他人的心思。美国、日本和德国研究人员制作了两个简短视频，让这些猿类观看，并用眼红外跟踪器追踪其注视焦点。结果表明，猿类能对人类认为假猩猩或石头藏在何处做出正确判断，表明它们了解他人的想法。这项研究暗示，辨别错误认知的能力并非人类独有，从黑猩猩、倭黑猩猩、猩猩和人类的共同祖先起，在灵长类家族中至少存在了1300万至1800万年。相关论文：C. Krupenye et al., “Great apes anticipate that other individuals will act according to false beliefs,” News from Science 354, 110 (7 October 2016)。

人工设计蛋白质

蛋白质是生命的支柱，能催化关键化学反应、使肌肉收缩、帮助细胞沟通和防御入侵。科学家一直希望创建自己设计的蛋白质。2016年，华盛顿大学生物化学系的Neil P. King和David Baker领导的研究组设计并合成了一个可自组装的25纳米二十面体壳蛋白笼子，并制成了兆道尔顿规模的双组分二十面体蛋白复合物。设计新蛋白的难点在于准确预测三维结构，而氨基酸性质的差异导致微小误差即可影响结果。为此，Baker等人开发了预测工具Rosetta，利用局部氨基酸性质分析蛋白片段，已成功预测900多个蛋白结构。更重要的是，他们设计了一种能结合特殊凝血素的蛋白，并在临床前实验中证明其功能。相关论文：H. Yang et al., “Design of a hyperstable 60-subunit protein icosahedron,” Nature 535, 136 (15 June 2016); J. Bale et al., “Accurate design of megadalton-scale two-component icosahedral protein complexes,” Science 353, 389 (22 July 2016)。

人造卵母细胞

2016年，科学家首次从实验室重编程的小鼠胚胎干细胞和诱导多能干细胞中培育出功能完整的卵母细胞。日本京都大学研究团队实现了完全从实验室获得卵细胞：从任何干细胞类型开始，通过诱导几个基因生成PGC样细胞，然后与雌性性腺体细胞混合，创造体外“重组卵巢”。这些细胞逐渐失去PGC标志，开始表达卵母细胞标记。在培养基中生长三周后，观察到减数分裂前期的初级卵母细胞，关键步骤是添加雌激素抑制剂形成卵巢卵泡。再加入促卵泡素等因子，细胞分离出毛囊样结构，卵母细胞继续生长11天，组装成全尺寸生发泡卵母细胞。最后在成熟培养基中培养一天，成为减数分裂捕获卵母细胞。相关论文：O. Hikabe et al., “Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line,” Nature 539, 299 (10 November 2016)。

纳米测序突破性成果

基因组测序正成为生物学研究的常用工具。2016年多项技术成果，如纳米孔测序设备，进一步推动了这一领域。纳米孔测序的原理是让单链DNA碱基逐个穿过纳米蛋白孔，检测电流变化进行测序。Oxford Nanopore公司的MinION系统已实现商业化，2016年不仅在非洲埃博拉诊断中发挥作用，还登上国际空间站进行太空DNA测序。技术方面，《自然·方法》发表了一种“Read Until”技术，与实时纳米孔测序结合，可选择性分析靶标DNA链。此外，PacBio测序系统在罕见病诊断中表现出色，例如在Carney综合征患者中检测到第二代测序未能发现的缺失突变。相关论文：M. Loose et al., “Real-time selective sequencing using nanopore technology,” Nature Methods 13, 751 (September 2016)。