每年《科學(xué)》雜志的編輯們都會(huì )聚集在一起評選出當年的10大科學(xué)突破研究成果。2013年度的10大科學(xué)突破之首是癌癥免疫治療。

癌癥免疫治療

科學(xué)家們數十年來(lái)都在思考如何讓免疫系統來(lái)應對癌癥，但真正實(shí)施起來(lái)卻是相當的困難。如今，很多腫瘤專(zhuān)家都認為事情出現了轉機，因為研究人員找到了兩種不同的技術(shù)來(lái)治療癌癥。其中一種能讓抗體對T細胞進(jìn)行阻遏，從而產(chǎn)生力量來(lái)對付癌癥。另一種技術(shù)能在體外對個(gè)體的T細胞進(jìn)行基因修整，從而治療癌癥。

設制疫苗應對疾病

研究人員應用分子結構生物學(xué)來(lái)設制疫苗中的關(guān)鍵成分，從而治療危險的兒童疾病。每年都有數百萬(wàn)嬰兒由于感染呼吸道合胞病毒（RSV）而住院接受治療。今年科學(xué)家們終于找到了對付RSV的抗體，然后對這種抗體的結構進(jìn)行分析，利用分析所獲得的信息設制出了對付RSV的疫苗的免疫原。其他研究人員希望這種類(lèi)似的方法可以幫助人類(lèi)生產(chǎn)出新的HIV藥物。

微生物和健康

研究人員發(fā)現人體內生存著(zhù)的數萬(wàn)億細菌決定著(zhù)人體如何應對各種不同的疾病，比如營(yíng)養不良和癌癥?；谶@樣的認識，未來(lái)的個(gè)性化藥物治療將會(huì )將這些微生物的作用考慮進(jìn)去。

睡眠有助于腦修復

研究人員通過(guò)對小鼠進(jìn)行實(shí)驗發(fā)現睡眠可以幫助恢復和修復腦。當小鼠睡著(zhù)時(shí)，其腦內神經(jīng)細胞的各個(gè)通路就會(huì )延展，從而讓腦脊液清洗掉無(wú)用的碎屑，比如和人類(lèi)的阿爾茨海默癥有關(guān)的那些蛋白質(zhì)。

駕馭陽(yáng)光

鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池材料的研究2013年取得了飛速的進(jìn)展。研究人員在實(shí)驗室中可以將15%的陽(yáng)光轉化為電能，雖然鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池還無(wú)法與商用硅太陽(yáng)能電池相比，但由于鈣鈦礦的便宜和易得，仍然取得了快速的發(fā)展。

宇宙粒子加速器

理論學(xué)家早就懷疑絕大多數宇宙射線(xiàn)的加速都是由于超新星的大爆炸造成的，2013年費米伽馬射線(xiàn)太空望遠鏡發(fā)現了這些粒子的運動(dòng)軌跡。

迷你器官

科學(xué)家們如今能夠在實(shí)驗室中讓干細胞成長(cháng)出迷你器官，比如肝臟胚芽、迷你腎臟以及基本的人腦。研究人員可以通過(guò)對這樣的人腦進(jìn)行觀(guān)測，對小頭畸形提出新的見(jiàn)解。

克隆人

研究人員發(fā)現干細胞可以發(fā)育出人體的任何細胞類(lèi)型，這使得干細胞可以用來(lái)研究并治療疾病?？茖W(xué)家如今已經(jīng)可以克隆出好幾種不同的動(dòng)物，但人類(lèi)細胞還有許多棘手的工作有待完成。今年研究人員找到了新的方法來(lái)解決這一難題。

CLARITY

一種新的腦成像技術(shù)可以讓人腦組織顯得更為清晰，這種技術(shù)叫做CLARITY，該技術(shù)解決了傳統腦成像技術(shù)的最大障礙：用于形成細胞膜并保持神經(jīng)元和其他大腦細胞及細胞器完整的脂肪分子，即脂質(zhì)會(huì )將光分散到各個(gè)方向，導致光學(xué)顯微鏡不可能觀(guān)察到大腦內部幾百微米以下的情況。脂質(zhì)也排斥很多物質(zhì)，比如抗體，因此要想不對大腦進(jìn)行切片就標記一些特殊類(lèi)型的細胞是很困難的。CLARITY技術(shù)使用透明凝膠分子取代脂質(zhì)，從而使得腦組織變得透明，但神經(jīng)細胞核其他一些結構則能為研究人員所見(jiàn)，并便于他們對其進(jìn)行染色、標記和研究?？茖W(xué)家們認為CLARITY讓計算神經(jīng)元的這類(lèi)任務(wù)變得更為迅捷有效。

CRISPR

麻省理工學(xué)院華人科學(xué)家張鋒等人率先研發(fā)的基因編輯技術(shù)CRISPR引發(fā)了2013年的科研大爆發(fā)，這一技術(shù)以一種叫做Cas9的蛋白質(zhì)為基礎。2013年有超過(guò)12支的研究團隊應用該技術(shù)對小鼠、大鼠、細菌、酵母、斑馬魚(yú)、線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、植物和人體細胞的特定基因進(jìn)行操控，為人們了解這些基因如何發(fā)揮作用以及如何促進(jìn)人體健康鋪平了道路。