2010年，全球生物技术领域取得了多项突破性进展，涵盖基因研究、干细胞技术、癌症治疗、传染病防控等多个方面。以下按国家梳理当年最具代表性的科研成果。

美国：生命科学进入新阶段

美国科学家在合成生物学领域取得里程碑式成果，首次制造出完全由人造基因指令控制的细菌。此外，通过人工合成DNA片段，成功构建了小鼠线粒体基因组。在组织工程方面，利用小鼠细胞培育出可分解毒素的人造肝脏，标志着“订制器官”技术的进步；同时，从皮肤细胞成功诱导出干细胞。首个可植入式人工肾脏原型问世，包含数千个微型过滤器和生物反应器，能模拟真实肾脏的代谢和水平衡功能。人造卵巢的制造也是首次实现三维身体组织结构的完全功能化。皮肤“打印机”可直接用于创面，实现皮肤组织的人工制造。东弗吉尼亚医学院迎来由冷冻近20年的胚胎孕育的男婴，打破此前13年的冷冻纪录。

在衰老研究方面，通过开启早衰小鼠体内的端粒酶基因，成功逆转衰老进程，使器官再生、大脑体积增大并恢复生育能力。DNA研究领域，揭示了单链DNA穿越碳纳米管时的“易位”过程，为高速低成本基因测序奠定基础；改良的彗星化验技术可快速分析DNA损伤，应用于流行病学和药物筛选。分子机器人“蜘蛛侠”被编程沿DNA轨道运动，有望实现分子级自组装机器人。确定DNA自组装材料的最佳链长为10-30个碱基，在药物输送和分子传感器领域具有重要价值。

癌症治疗方面，纳米级抗癌“鸡尾酒疗法”首次将不同作用的纳米粒子组合，定位并消灭肿瘤；靶向纳米粒子成功传输双链小干扰RNA（siRNAs）至肿瘤，通过RNAi机制关闭关键癌症基因。U87胶质瘤细胞系全基因组测序完成，揭示了几乎所有潜在的致癌染色体易位及基因缺失和突变。转铁蛋白与纳米粒子结合可靶向杀死拉莫斯癌细胞，为癌症靶向治疗提供新策略。首次在培养皿中将正常细胞转变为三维癌细胞组织，为观察细胞分裂和侵入提供新途径。针对B-RAF突变的抗癌药物研制成功，被认为堪比青霉素的发现。

病毒研究方面，发明了由数百个微型针构成的“贴布疫苗”，可溶解并释放流感疫苗。抗逆转录病毒药物被证明可降低艾滋病感染风险，首次证实定期服药可减少男同性恋和双性恋高危人群中的传播。揭示了T细胞阻断艾滋病病毒的作用机理，发现前胸腺素-α宿主蛋白在抑制病毒复制中的重要作用；两种抗体VRC01和VRC02能中和90%以上已知艾滋病病毒菌株。胞苷和健泽合用可杀灭艾滋病病毒，首次找到无毒性副作用的治疗方法。

干细胞研究方面，美国地方法院发布临时禁令，禁止联邦资金资助人类胚胎干细胞研究，引发巨大反响。将小鼠皮肤细胞直接转化为神经细胞，绕开诱导多能干细胞过程，这些“诱导神经细胞”功能完备并可形成突触。利用蛋白质使每千克脐带血干细胞数量从20万激增至6亿；利用成人细胞和生长因子LIF研发出更易操控的新型多功能干细胞。医学诊断方面，V形纳米晶体管可轻易进入细胞内部检测，测量5微米直径的细胞而不造成伤害。无痛拉曼激光束能探出癌症初发迹象，可能取代X射线。通过促卵泡激素受体发现多种癌症通用标记，借助扫描方法让癌症自动“现形”。

疾病治疗方面，纳米大小的RNA分子自我组装成生物支架，直径仅13纳米，可制造纳米传感器或递送抗病药物。纳米弹簧成功放置生物分子，在微型反应器中最大化接触表面积，作为高效催化剂载体。在类细胞膜内植入由内部燃料驱动的纳米晶体管，可用于制造新型人机接口，读取甚至影响大脑或神经细胞。

英国：基因研究与干细胞治疗取得关键进展

英国科学家发现了大量与健康相关的基因，包括近视、哮喘、肺结核、疟疾和血脂代谢相关基因。通过基因测序绘制了斑胸草雀、苹果、青蒿、小麦等动植物的基因图谱。首例干细胞人体治疗试验于2010年10月获英国医药与保健产品管理局（MHRA）批准，针对视网膜黄斑变性，标志着干细胞走上“改变医学”的道路。耗资300万英镑的人造血计划取得阶段性成果，首次使用胚胎干细胞制造出红血球。此外，成功将小鼠胸腺干细胞转变为毛囊细胞，迈出器官组织再生重要一步；利用诱导多能干细胞技术将肝病患者的皮肤细胞培育成肝脏细胞。还开发出利用植物干细胞生产紫杉醇的新技术，大幅降低提取成本。

法国：发现对称性调控物质与超级细菌

法国科学家发现维生素A酸在确保脊椎动物身体对称性中起关键作用，为理解对称性形成和防止发育异常提供新思路。合成了一种分子，可阻止艾滋病病毒与淋巴TCD4+细胞接触，阻断病毒在细胞间传播。在小鼠身上检验出TSHZ3基因，该基因编码的蛋白质对新生幼鼠用肺呼吸至关重要，是哺乳动物出生后存活的关键。发现一名受伤者皮肤样本中含有超强抗药基因NDM-1的细菌菌株，但抗药性不强且未感染。发现小鼠脂肪组织能生成对抗过敏和发炎的免疫细胞，有助于新药研制。番茄红素有助于预防II型糖尿病等肥胖相关疾病。“玫瑰树碱”衍生物对多种癌症具有特别疗效。揭示了基孔肯雅病毒表面蛋白质的3D结构，掌握其侵入细胞机制，有助于开发抗病毒药物。

德国：植物突变速率测量与光感多肽

德国科学家通过跟踪5组拟南芥30多代遗传发育，首次直接测量了植物基因突变过程的速度，用全新视角展现进化基本过程。研发出水溶性光感多肽结构，其生物学功能可用灯光开启和闭合，控制天然蛋白质相互作用。首次在烟草叶绿体中发现对蛋白质构成起调控作用的基因开关，未来可提高转基因作物生物安全性。发现转录因子Neurogenin2或Dlx2可使大脑皮层星形胶质细胞转化为功能性神经细胞，有助于老年痴呆症或中风新疗法。首次揭示病原体有类似注射器的运输系统，将致病因子直接注入宿主细胞。发现肥大细胞处于免疫系统抗病第一线，在感染后几小时内确定防御方式。以果蝇为对象，首次成功研发出研究蝇脑神经细胞活动机制的方法。揭示细胞线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅰ的结构，发现全新能量转换机制。德国高等法院维持对转基因农作物的限制法案。

日本：RNA维持基因组稳定性与脑机接口

日本科学家证实部分过去被认为“没用”的RNA具有维持整个基因组稳定性的重要作用，为研制副作用更小的抗癌药剂开辟新思路。在白血病干细胞中发现25种可引起复发的主要分子，可开发以白血病干细胞为标靶的新型药物。利用间距仅1纳米的电极测定核酸碱基分子电流，开发出高速DNA自动定序新方法。开发出新型神经信息传输系统，通过读取脑电波在屏幕上表达512种具体信息并语音读出。开发出适用于脑机接口的新型ECoG电极。解开纳豆菌全部遗传信息，有望应用于水质净化和食品医药领域。发现可将水稻产量提高五成的新基因，位于第八染色体，控制一次枝梗数量，可通过自然杂交传递。证实导致遗传性听力障碍的物质TRIOBP，该物质存在于内耳，其基因问题导致声音无法转化为神经信号。证实iPS细胞可用于癌症免疫治疗，并开发出自动培养装置。发现五种与前列腺癌相关的遗传基因，有助于开发新型检查方法和抗癌药物。通过移植神经干细胞，让严重脊髓损伤的瘫痪老鼠重新行走，对中风等中枢神经系统病患恢复有启发。通过让蚜虫感染细菌，使其获得在以往不吃的植物上生存繁殖的能力，为开发新型害虫防治方法提供新思路。

加拿大：基因相互作用图谱与活传感器

加拿大科学家成功绘制出细胞内基因之间相互作用的图谱，发现降低甘油三酯水解酶TGH活性可降低动物血液脂肪含量并改善葡萄糖代谢，TGH酶可成为治疗肥胖症代谢并发症的靶点。发现膜蛋白PD-1和细胞衍生因子IL-10联手影响艾滋病人体内CD4 T细胞功能，导致免疫系统受损，对开发新型艾滋病药物有重要推动作用。发现哺乳动物大脑使用特殊方式修改蛋白质4E-BP2，导致功能改变，对了解大脑工作机理和攻克记忆丧失问题有重要价值。发现使用药物直接攻击癌细胞的新方法，人体存在允许博来霉素进入的“门口”，可直接攻击白血病癌细胞。发现与核糖核酸结合的蛋白质中一小段能控制基因表达，包括癌症中活跃的基因，使癌症个性化治疗向前迈进。发现超级病菌内部存在控制致病能力的“中央处理器”，是一种小化合物，由超级金黄葡萄球菌以其抗药性形式产生，决定传染强度和能力，为治疗致命病菌感染提供新途径。开发出新型“活传感器”，是一种芥菜类植物，在黑暗、温度异常、缺水或缺少营养剂时会发光。在实验室成功利用人体皮肤制成血液，有助于解决血源供应不足，改进癌症治疗效果。

以色列：干细胞悬浮培养与皮肤癌探测

以色列科学家用悬浮液培育胚胎干细胞，过程更简便，为大规模培育开辟新途径。开发出“皮肤扫描650”皮肤癌探测装置，有效率达92%。研发出放射性治疗癌症新方法，利用特殊混合的纳米粒子和抗体确定肿瘤位置，通过外部磁场使其发热定向杀死癌细胞。发现与慢性疼痛有关的基因，位于小鼠第15染色体区域。研发出新型超级吸收剂聚合物，用于农业可节水60%-80%，用于医疗可保持特定湿度并自消毒，加速伤口愈合。

乌克兰：肿瘤超微结构与植物适应性

乌克兰科学家揭示包含α7亚组的乙酰胆碱受体消极调节小鼠B淋巴细胞激活，影响CD40信号传递。证实TRPV1渠道参与对疼痛神经元钙稳态的调节。首次揭示肿瘤细胞超微结构存在不同程度差异。首次揭示植物适应性改变中涉及的表达基因组过程机能。建立监测玉米转基因存在度的方法，找到细胞骨架调节中涉及的人类苏氨酸蛋白激酶唯一同族体，开发增强小麦抗全蚀病愈合组织再生能力的新方法。首次发现暴露在热脉冲中的叶绿体通过基粒聚集快速改组。收集根瘤大豆细菌再分离株，建立有效保护植物免受杂草影响的灭草剂整体应用技术。确定代谢组中水通道蛋白-水孔蛋白的昼夜节律表现度调整作用。培育出移植黑小麦基因组的新冬小麦品种，增加高质量小麦产量。

俄罗斯：纳米药物抗衰老与耐涝小麦

俄罗斯科学家通过动物实验发现，用纳米材料研制的药物能减缓衰老对动物机体组织的影响。通过诱导小麦愈伤组织，培育出耐涝能力更强的小麦品种。

南非：螃蟹壳绷带与结核病新疗法

南非科学家研究螃蟹壳抗菌性能，期望基于壳聚糖制备纳米纤维膜，作为理想创伤敷料。全球结核病药物开发联盟宣布，新药组合NC001（PA-824、莫西沙星和吡嗪酰胺）首次在南非两个结核病治疗中心进入临床试验。

韩国：草药抗流感与脑癌机制

韩国科学家发现从“韩药”多种常用草药中提取的“KIOM-C”制剂具有抑制甲型流感病毒繁殖的功效。发现咖啡和绿茶中的咖啡因成分对激发脑癌细胞活性的三磷酸肌醇受体有抑制作用。成功绘制30名亚洲人高清晰基因组图谱，发现3500个新组织变异因子及与欧洲人和非洲人的差异性。首次成功进行治疗心血管疾病的微型机器人动物试验。开发出以Wnt信号传导为靶点的抗癌新药“CWP231A”，显示广谱抗癌效果；研发的“半导体生物传感芯片及其传输器”设备30分钟内即可诊断癌症。发现过度饮酒引发糖尿病的细胞传导体系。发现谷氨酸羧肽酶II可有效分解引发早老性痴呆症的淀粉样蛋白，遏制其在脑组织中积累。韩国开发的干细胞分化方法被世界干细胞论坛选定为标准方法。使用脐带血干细胞分化的神经组织治疗早老性痴呆症的临床试验获得批准。

巴西：干细胞与动物实验

巴西科学家开展从人类乳齿中提取干细胞进行新生牙齿及新组织培育；在小鼠身上进行风湿热菌疫苗试验；用骨髓间叶干细胞治疗烧伤及改善过度免疫反应；利用改造皮肤基因获取诱导多能干细胞。此外，对患有心脏病和肾功能不全的马、狗和猫进行成人干细胞临床实验，显示干细胞可治愈或改善动物生存质量。