利用空调“饿死”癌细胞；常见病毒或引发阿兹海默症；传统电脑打败量子优越性…

盘点

8/1-8/7 改变未来的前沿科技

全文共2156字，阅读约5分钟

“冷”或可成为抗癌新方法

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8月3日，Nature 上发表的一篇论文称，瑞典卡罗林斯卡医学院与复旦大学、山东大学、温州医科大学等高校的科研人员合作，发现低温环境能激活棕色脂肪消耗糖分，抢夺肿瘤生长所需营养，抑制肿瘤生长。“冷暴露”可能是一种很有前途的癌症新疗法。研究人员在小鼠皮下植入结直肠癌，分别放到30℃和4℃的环境中，20天后发现，在4℃环境下的小鼠肿瘤生长延缓80%、生存期延长近一倍。成像显示，低温环境下的小鼠棕色脂肪被激活，有很明显的葡萄糖摄取，而肿瘤中却几乎观察不到。另外，给小鼠喂食高糖饮料能消除低温影响，恢复肿瘤生长。在其他癌种（包括纤维肉瘤、乳腺癌、黑色素瘤、胰腺导管腺癌，以及两种自发性肿瘤模型）小鼠中，也取得了类似的实验结果。研究人员还让一位霍奇金淋巴瘤患者穿着轻薄的衣服在22℃的房间内待了7天，也观察到棕色脂肪的激活，以及淋巴瘤区域糖摄取的减少。不过，这种抗癌新策略是否对人类有效，还需要更多临床研究。

论文 👉

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05030-3

猪死亡一小时后

器官开始“复活”

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8月3日，Nature 上发表的一项研究显示，耶鲁大学团队开发出一种灌注系统OrganEx，可以阻止猪死亡后器官细胞退化，恢复多个器官中特定分子和细胞的功能，从而更长时间地保存身体组织。OrganEx系统包括离心泵、脉冲产生器、血液透析器、药物传输系统和多个传感器，能模拟心肺和肾脏的功能。实验中，在猪死后一小时后，OrganEx系统向猪全身注入灌注液——一种混合了合成血红蛋白、抗生素、以及保护细胞并防止血栓的分子的液体。结果显示，与传统“人工肺”ECMO治疗的器官相比，用OrganEx处理的器官较少出血和出现组织肿胀。OrganEx成功让小猪恢复了全身的血液循环，猪的心脏检测到电信号（意味着心肌细胞的收缩功能依然存在），肾脏组织的状态也获得了改善，类似于猪刚死亡缺血不久时的状态。各种现象说明，OrganEx实现了时间逆转，让猪全身的功能恢复到了刚死时的水平。这项技术或许可以帮助人体器官在移除后寿命更长、状态更好，更适合移植。通过深入了解细胞在缺氧后的反应，还可以帮助科学家开发治疗人类中风和心脏病发作的方法。

论文 👉

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05016-1

人体内常见病毒

或可触发阿兹海默症

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日前，Journal of Alzheimer's Disease 上发表的一篇论文称，牛津大学和塔夫茨大学的联合团队发现，在人体内潜伏的两种非常常见的病毒——水痘带状疱疹病毒（VZV）和单纯疱疹病毒（HSV），可能会引发阿兹海默症。根据世界卫生组织的数据，大约有37亿50岁以下的人曾感染HSV-1，导致口腔疱疹，但在大多数情况下没有症状，只是潜伏在神经细胞内。而大约95%的人口在20岁以前感染过VZV（最初症状为水痘），也会潜伏在神经细胞中。研究者利用干细胞生成了模拟人类大脑的体外模型，他们发现，如果神经中潜伏着HSV-1，那么感染VZV可能触发大脑炎症，重新激活HSV-1，进一步加重大脑炎症，显著提高Tau蛋白和β淀粉样蛋白的水平——这是阿兹海默症患者的标志性特征。此前已有研究发现接种预防水痘和带状疱疹的疫苗与痴呆症风险降低有关，这项发现或许能解释背后的原因。

论文 👉

DOI: 10.3233/JAD-220287

没有精子/卵子/子宫

也能孕育生命？

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8月1日，Cell 上发表了一项突破性研究，以色列魏茨曼科学研究所团队首次在子宫外成功培育出全人工合成的小鼠胚胎，该过程无需使用精子或卵子。这些“人工合成”的胚胎并非精子和卵子的产物，而是由生长于培养皿中的干细胞产生，它们的生长也没有借助雌鼠的子宫，而是在人工生物反应器中发育生长。这些“人工合成”胚胎可以生长到第8天，并成功发育出形态良好的大脑、神经管、肠道以及正常跳动的心脏等组织，与天然状态下胚胎的相似度高达95%。尽管目前只能实现胚胎发育的早期阶段，但这项成功意义重大，将极大地完善组织和器官形成的“路线图”，帮助我们了解干细胞如何在发育中的胚胎中形成各种器官，或能据此进一步研究基因突变如何导致各种发育异常疾病，并找到相应对策。

论文 👉

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028

新算法让传统计算机

也能完成量子计算机的任务

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2019 年，谷歌开发的量子计算机Sycamore首先达到“量子优越性”里程碑：该计算机在200秒内完成随机电路采样任务，谷歌团队认为即使是当时美国最强大的超级计算机Summit也可能需要1万年才能完成。现在，中科院理论物理研究所团队提出了一种“大头”张量网络算法，使用512块GPU在15个小时内就完成了该任务，且保真度高于谷歌量子计算机。如果把这算法用在超级计算机上，几十秒就可以完成。这种算法通过削减一些网络连接来简化关系，减小计算复杂度，让计算速度提高了256倍，并且保真度保持在0.37%，高于Sycamore的0.2%。这项研究证明，算法优化可让经典计算机打败“量子优越性”。研究论文将发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

报道 👉

https://www.science.org/content/article/ordinary-computers-can-beat-google-s-quantum-computer-after-all

汤加火山喷发

向大气层“注水”1460亿公斤

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最近，《地球物理研究快报》上发表的一篇论文称，今年1月汤加火山喷发时冲向天空的火山灰和气体，向大气平流层中喷射了大约1460亿公斤的水——水量足以填满5.8万个奥运会泳池，是大约平流层全部含水量的10%。其他火山喷发也会向大气注入大量水蒸气，但汤加火山喷发注入的水量规模前所未有。一般情况下，大型火山喷发释放的二氧化硫会使气候变冷，然而汤加火山喷发注入的水蒸气如此之多，可能会产生不同影响。二氧化硫在短短几年内就会消散，而这些水却可能会在平流层存留至少5年或更久，吸收太阳的能量成为强大的温室气体。此外，这些水还可能会与其他化学物质发生反应，破坏臭氧层，加速地球变暖的趋势。

论文 👉

https://doi.org/10.1029/2022GL099381