入選“2017年中國科學(xué)十大進(jìn)展”科學(xué)家合影（攝影：郭維）
將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物
流感、艾滋病和埃博拉出血熱等烈性傳染病時刻危害著人類的健康和社會穩(wěn)定，其幕后“黑手”是結(jié)構(gòu)和功能多樣且快速變異的病毒，而疫苗是預(yù)防病毒感染的有效手段。
北京大學(xué)藥學(xué)院周德敏研究團(tuán)隊以流感病毒為模型，在保留病毒完整結(jié)構(gòu)和感染力的情況下，僅突變病毒基因的一個三聯(lián)遺傳密碼為終止密碼，流感病毒就由致病性傳染源變?yōu)轭A(yù)防性疫苗；再突變多個三聯(lián)碼為終止密碼，使病毒變?yōu)橹委熜运幬铩?/p>
此類疫苗的特點是保留了野生型病毒的全部抗原、感染活力和相同的感染途徑，可以誘發(fā)人體產(chǎn)生強而廣的體液免疫、鼻腔黏膜免疫以及T-細(xì)胞活化免疫應(yīng)答，但感染人體后復(fù)制能力缺失。這種復(fù)制缺陷的活病毒疫苗在老鼠、雪貂和天竺鼠模型中得到驗證，達(dá)到廣譜、持久和高效的效果。
該方法顛覆了傳統(tǒng)滅活/減毒疫苗的理念：前者需改變病毒抗原結(jié)構(gòu)去除其毒性，只能部分激發(fā)人體免疫力，所以需要多次接種；后者需要復(fù)雜的工藝處理方能保留病毒的完整結(jié)構(gòu)，但仍具有弱的復(fù)制能力和潛在的致病性，安全隱患大。
該方法將是研發(fā)活病毒疫苗的一種通用方法，并可針對幾乎所有病毒。
該研究得到中國科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國教育部及北京大學(xué)的長期支持，也是我國長期支持基礎(chǔ)研究并鼓勵基礎(chǔ)研究進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化的典型范例。Science評述該進(jìn)展為病毒疫苗領(lǐng)域的革命性突破，Nature稱其為“馴服病毒的新方法”。相關(guān)研究進(jìn)展發(fā)表在2016年12月2日Science上。
項目主要完成人合影，上圖左起徐歡、司龍龍、周德敏、張禮和。司龍龍和徐歡是北大藥學(xué)院博士研究生，為論文共同第一作者。
實現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲
氫能被譽為下一代二次清潔能源，但氫氣的高效制備以及安全存儲和運輸一直以來是阻礙氫能源大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。
由于甲醇可以安全運輸，將氫氣存儲于液體甲醇中，通過水和甲醇低溫液相重整反應(yīng)原位產(chǎn)氫成為氫能利用的可行途徑。這種過程裝置簡單、耗能低、容易和車載或固定聚合物電解質(zhì)膜燃料電池整合，而釋放占重比達(dá)18.8％的氫氣。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院馬丁研究組與中國科學(xué)院山西煤化研究所溫曉東以及大連理工大學(xué)石川等合作研究表明，將鉑原子級分散在面心立方結(jié)構(gòu)的碳化鉬（α-MoC）上制備的催化劑可用于甲醇的液相重整，在較低溫度下（150-190攝氏度）能夠表現(xiàn)出很高的產(chǎn)氫活性，可達(dá)每摩爾鉑每小時產(chǎn)氫18,046 摩爾，其關(guān)鍵在于α-MoC突出的解離水的能力以及鉑和α-MoC協(xié)同活化并重整甲醇的能力。
相關(guān)研究論文發(fā)表在2017年4月6日Science上。同時，該團(tuán)隊在在水煤氣變換產(chǎn)氫過程（CO+H2O=CO2+H2）中也突破了低溫條件下高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率不能兼得的難題，并于2017年6月在Nature發(fā)表。
馬丁研究組合影（右一為馬丁）
馬丁研究組集中圍繞能源相關(guān)的催化過程，研究工作針對我國社會能源和資源利用過程中的氫氣制備輸運，以及高值碳基化學(xué)品合成等，聚焦這些過程中的C-H鍵、O-H鍵、C-O鍵等化學(xué)鍵的活化和重組等具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)前沿問題，通過對催化劑和催化反應(yīng)過程的創(chuàng)新，結(jié)合原位表征手段來解決能源轉(zhuǎn)化過程中的重要科學(xué)問題。
研制出可實現(xiàn)自由狀態(tài)腦成像的微型顯微成像系統(tǒng)
北京大學(xué)集合分子醫(yī)學(xué)研究所、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院等單位的多學(xué)科交叉研發(fā)團(tuán)隊，在程和平院士的帶領(lǐng)下，在自然科學(xué)基金委國家重大科研儀器研制項目的支持下，運用微集成、微光學(xué)、超快光纖激光和半導(dǎo)體光電學(xué)等技術(shù)，在高時空分辨在體成像系統(tǒng)研制方面取得突破性技術(shù)革新，成功研制出2.2克微型化佩戴式雙光子熒光顯微鏡，在國際上首次記錄懸尾、跳臺、社交等自然行為條件下，小鼠大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動的高速高分辨圖像。
FIRM-TPM以及實驗動物的實物圖
此項突破性技術(shù)將開拓新的研究范式，在動物自然行為條件下，實現(xiàn)長時程觀察神經(jīng)突觸、神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多腦區(qū)等多尺度、多層次動態(tài)信息處理，這樣，不僅可以“看得見”大腦學(xué)習(xí)、記憶、決策、思維的過程，還將為可視化研究自閉癥、阿爾茨海默病、癲癇等腦疾病的神經(jīng)機制發(fā)揮重要作用。
該研究成果于2017年7月發(fā)表于Nature Methods（IF 25.3），并申請了6項國家發(fā)明專利和1項國際專利。
三種模式在神經(jīng)元樹突和樹突脊成像中的成像質(zhì)量對比
冷泉港亞洲腦科學(xué)專題會議主席、美國著名神經(jīng)科學(xué)家加州大學(xué)洛杉磯分校的Alcino J Silva教授在Light：Science&Application發(fā)文評述中寫道：“從任何一個標(biāo)準(zhǔn)來看，這款顯微鏡都代表了一項重大技術(shù)發(fā)明，必將改變我們在自由活動動物中觀察細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方式。它所開啟的大門甚至超越了神經(jīng)元和樹突成像。系統(tǒng)神經(jīng)生物學(xué)正在進(jìn)入一個新的時代，即通過對細(xì)胞群體中可辨識的細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜生物學(xué)事件進(jìn)行成像觀測，從而更加深刻地理解進(jìn)化所造就的大腦環(huán)路實現(xiàn)復(fù)雜行為的核心工程學(xué)原理。毫無疑問，這項非凡的發(fā)明讓我們向著這一目標(biāo)邁進(jìn)了一步。”
2017年10月，2014年諾貝爾生物學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者Edvard.I. Moser博士專程訪問北大微型化雙光子顯微鏡跨學(xué)科聯(lián)合實驗室，他對微型化雙光子顯微鏡給予了很高贊譽，稱其將為神經(jīng)科學(xué)研究，特別是他研究的大腦空間定位神經(jīng)系統(tǒng)提供一個“革命性”的新工具。
2017年8月，國家自然科學(xué)基金委員會專門印發(fā)簡報分送中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳、全國人大、全國政協(xié)辦公廳向國家領(lǐng)導(dǎo)匯報該項重大科研成果，稱該項目將為實現(xiàn)“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)揮不可或缺的重要作用。
該項成果作為國家近年來重大儀器專項的產(chǎn)出代表成果之一，現(xiàn)已入選“2017年中國生命科學(xué)十大進(jìn)展”和“2017年中國十大醫(yī)學(xué)科技新聞”。
2015年8月24日，團(tuán)隊成員在微型雙光子顯微鏡第一次實驗成功時拍照留念。
超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)項目組成員來自分子醫(yī)學(xué)研究所、信息科學(xué)學(xué)院、工學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院以及中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院等單位。
在程和平院士把握總研發(fā)方向和整體方案的前提下，團(tuán)隊中陳良怡教授聚焦于組織團(tuán)隊學(xué)習(xí)國內(nèi)外頂尖團(tuán)隊，主導(dǎo)設(shè)計微型顯微鏡不同光學(xué)和機械設(shè)計方案，王愛民教授負(fù)責(zé)微型化特定光纖和雙光子激光器，張云峰老師指導(dǎo)系統(tǒng)控制和圖像采集，周專教授指導(dǎo)在神經(jīng)科學(xué)應(yīng)用。
真正把大家的想法落到實處則離不開宗偉健、吳潤龍和李明立等博士研究生同學(xué)。他們不斷嘗試，最終將成像探頭從計劃書的15克重降到2.2克重。
中國發(fā)現(xiàn)新型古人類化石
2007年12月，周力平教授與年小美討論取樣方案。
北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院周力平教授參與了2017中國科學(xué)十大進(jìn)展入選項目“中國發(fā)現(xiàn)新型古人類化石”的研究工作。
周力平和博士研究生年小美從2007年開始與中國科學(xué)院古脊椎動物和古人類研究所的研究人員合作，對在河南許昌靈井遺址發(fā)現(xiàn)的古人類化石及其所在地層進(jìn)行多學(xué)科研究，取得了重要進(jìn)展，許昌人化石揭示了目前未知的一種古老型人類。
這項研究填補了古老型人類向早期現(xiàn)代人過渡階段中國古人類演化上的空白，表明晚更新世早期中國境內(nèi)可能并存有多種古人類成員。這一研究于2017年3月3日在Science刊出，受到國內(nèi)外同行的高度關(guān)注，近日被中國古生物學(xué)會評為2017年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展之一。
延伸閱讀：走近“中國科學(xué)十大進(jìn)展”
“中國科學(xué)十大進(jìn)展”由科技部基礎(chǔ)研究管理中心牽頭，聯(lián)合《中國基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報》《中國科學(xué)院院刊》《中國科學(xué)基金》和《科學(xué)通報》等5家編輯部共同組織，至今已成功舉辦13屆。
中國科學(xué)十大進(jìn)展涵蓋自然科學(xué)所有領(lǐng)域的重要進(jìn)展，分為推薦、初選和終選3個環(huán)節(jié)。研究進(jìn)展由上述5家編輯部推薦，由兩院院士、973計劃顧問組和咨詢組專家、973計劃項目首席科學(xué)家、國家重點實驗室主任等專家學(xué)者經(jīng)過初選和終選兩輪投票選出。
該項活動旨在加強對我國重大基礎(chǔ)研究進(jìn)展的宣傳，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻(xiàn)精神，促進(jìn)公眾更加理解、關(guān)心和支持科學(xué)，在全社會營造良好的科學(xué)氛圍。該項活動已成為我國基礎(chǔ)研究傳播工作的一個品牌，在科技界產(chǎn)生了良好反響。
