6.“芝麻粒”大小心臟模型問世
奧地利科學院生物學家Sasha Mendjan和團隊使用人類多能幹細胞培養出芝麻大小的心臟模型，又稱心臟線。它可以自發地進行組織，在不需要實驗支架的情況下發展出一個中空的心房。Mendjan團隊以特定的順序激活所有參與胚胎心臟發育的6個已知信號通路，誘導幹細胞自我組織。隨著細胞分化，它們開始形成不同的層——類似心臟壁的結構。經過一周的發育，這些類器官自組織成一個有封閉腔的3D結構，幾乎重現了人類心臟的自發生長軌跡。此外，研究小組還發現心臟壁狀組織能有節奏地收縮，擠壓腔內的液體。該團隊還測試了心臟類器官對組織損傷的反應。他們用一根冷鋼棒冷凍部分心臟類器官，並殺死該部位的許多細胞，研究發現，心臟成纖維細胞（一種負責傷口愈合的細胞）開始向損傷部位遷移，並產生修復損傷的蛋白質。相關研究5月20日發表於《細胞》，這項進展使得科學家能創造出一些迄今為止最真實的心臟類器官，為制藥公司將更多藥物引入臨床試驗提供了可能。
7.科學家利用人工智能實現兩項數學突破
純數學研究工作的關鍵目標之一是發現數學對象間的規律，並利用這些聯繫形成猜想。從20世紀60年代開始，數學家開始使用計算機幫助發現規律和提出猜想，但人工智能系統尚未普遍應用於理論數學研究領域。12月1日，一篇發表在《自然》上的論文顯示，DeepMind公司研發出一個機器學習框架，能幫助數學家發現新的猜想和定理。此前，該框架已經幫助發現了不同純數學領域的兩個新猜想。研究人員將這一方法應用於兩個純數學領域，發現了拓撲學（對幾何形狀性質的研究）的一個新定理，和一個表示論（代數系統研究）的新猜想。研究人員表示，這是計算機科學家和數學家首次使用人工智能來幫助證明或提出複雜數學領域的新定理。
8.科學家成功在實驗室中構建人類早期胚胎樣結構
美國得克薩斯大學達拉斯西南醫學中心研究人員領銜的團隊成功用人多能幹細胞分化誘導出人類早期胚胎樣結構。該結構與人囊胚期胚胎具有類似的結構，能正確表達相應的基因與蛋白，並且可在體外發育2至4天，形成類羊膜囊等結構。相關研究成果3月17日刊登於《自然》。據介紹，借助人類早期胚胎樣結構，研究人員能深入研究胚胎的早期發育，更加了解人類早期重大疾病造成的流產、畸形兒、女性受孕障礙等現象，並為其尋找可行的解決方案。此外，研究人員還可以通過這項技術建立藥物篩選模型，為進入臨床應用的孕婦藥品提供安全性模擬檢測。
9.激光傳輸穩定自如創世界紀錄
澳大利亞國際射電天文學研究中心（ICRAR）和西澳大利亞大學（UWA）等機構的研究人員創造了在大氣層中最穩定傳輸激光信號的世界紀錄。該團隊將相位穩定技術與先進的自導向光學終端相結合，實現了此次最穩定的激光傳輸。新技術有效地消除了大氣湍流，允許激光信號從一個點發送到另一個點，而不會受到大氣的干擾。這一結果是用一個通過大氣傳輸的激光系統比較兩個不同地點間時間流動的全球最精確的方法。相關論文1月22日發表於《自然—通訊》。據悉，這項研究有廣闊的應用前景，可以用來精確地檢驗愛因斯坦的廣義相對論，或者發現基本物理常數是否隨著時間而變化。同時，這項技術的精確測量能力在地球科學和地球物理學中也有實際用途，可以改進有關地下水位如何隨時間變化的衛星研究或尋找地下礦藏。此外，該技術在光通信領域的應用可以將衛星到地面的數據傳輸速率提高幾個數量級，下一代大型數據收集衛星能更快地將關鍵信息傳送到地面。
10.科學家“繪制”最清晰原子“特寫”
美國康奈爾大學的 Muller團隊捕捉到了迄今為止最高分辨率的原子圖像，打破了其2018年所創下的紀錄。據悉，Muller團隊使用叠層成像技術，用X射線照射鈧酸鐠晶體，然後利用散射電子的角度來計算散射它們的原子的形狀。這些進步使得研究小組能夠觀察更稠密的原子樣本，並獲得更好的分辨率。據了解，這種最新形式的電子叠層成像分析技術使科學家可以在所有三個維度上定位單個原子。研究人員還將能夠一次發現異常結構中的雜質原子，並對它們及其振動進行成像。相關論文5月21日刊登於《科學》。 |
