环球科学：将来不用打针了？科学家找到了吃药替代注射的方法

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　　· 人工智能 ·

　　DeepMind和谷歌的中期天气预报模型超越顶级气象台

　　把探测到的天气数据输入GraphCast多层网格处理器进行迭代，得到对未来的天气预测。图片来源：原论文

　　中期天气预报在旅游、农业等行业中发挥着重要作用，在计划旅行前，我们往往希望知道下周天气怎样。但传统的中期天气预报模型一直面临着技术上的难点——随着探测到了数据量快速增长，模型的预测性能却没能相应的提升。最近，来自DeepMind和谷歌的团队发表了一篇论文，构建了名为GraphCast的多层网格（multi-scale mesh）图神经网络（GNN）用于中期天气预报，在99%的预测目标上的性能超过了以往最好的机器学习模型，并且在90%的预测目标上优于现在使用的业务天气预报模型HRES。此前，他们在2021年时发表过短期降雨预报的研究。

　　GraphCast的做法大致如下：首先把地球表面切分成一个个小块，给定前几个时间点（一个时间点=6小时）每个位置上的天气数据，它可以递推地逐步计算出后面40个时间点里每个位置的天气数据。预测的空间分辨率达到了0.25°经纬度。传统的卷积神经网络（CNN）的缺陷是只能表达数据局部的关联，而GraphCast开发的多层网格技术则可以建立地球上任意两个区域间跨越空间的关联，这更适用与天气预测。

　　· 医学 ·

　　一种新的药物输送方法，可用药丸替代注射

　　类风湿性关节炎等慢性疾病的治疗，常常要涉及终身注射。但对针头、注射相关的感染以及疼痛等因素的恐惧，会导致许多患者逃避治疗。科学家也一直在探索新的给药方式。最近，在一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究中，科学家提出了一种口服治疗慢性炎症性疾病的新方法。

　　研究团队先前的工作表明，从海葵毒素中提取的一种肽，可有效并安全地降低类风湿性关节炎大鼠与斑块状银屑病患者的严重程度，只是反复注射会令患者依从性下降，而口服肽的疗效又较低。这次，科学家使用名叫罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）的益生菌，作为口服药物的给药平台，在动物模型中测试类风湿性关节炎的治疗情况。罗伊氏乳杆菌是人和其他动物内脏中固有的细菌，在食品工业中也被长期使用，研究者对这种细菌进行基因工程，让它们分泌海葵毒素中的肽ShK-235。科学家发现，让健康大鼠每天口服这种细菌一次，能让大鼠的循环中拥有足够的ShK-235肽，可以在迟发性超敏反应模型中减轻炎症。另外，每天口服这种细菌也能显著减少类风湿性关节炎大鼠的关节炎症、软骨破坏和骨损伤等等。如果想将这种给药方式带入临床阶段，还需进行更多研究，不过科学家们预计它将来能够帮助到更多的患者。

　　· 航空 ·

　　C919开展100小时验证飞行

　　12月9日，中国商飞向东方航空公司交付了全球首架C919客机。12月26日，这架C919飞机开始验证飞行，计划在9条航线上累计飞行100小时。每个验证飞行日，C919飞机将从上海虹桥机场起飞，飞往北京首都、北京大兴、成都天府、西安、海口、青岛、武汉、南昌、济南等航点，并于当天返回上海虹桥机场。验证飞行将模拟整个航班的运行过程，包括签派放行、旅客登机、飞行员操作、机务维修等。

　　1月1日，C919飞机完成新年首飞，从上海虹桥机场飞抵北京大兴机场。1月2日又从上海虹桥机场飞抵海口美兰机场。C919飞机完成航线验证飞行后，中国民航局将对验证结果进行审定和检查，确认东航具备安全运行C919飞机能力之后，颁发相应运营许可。（新华社）

　　· 健康 ·

　　水分充足的人也许更能在衰老的过程中保持健康

　　全球约有一半的人没有达到建议的每日1.5L的饮水量，而当液体摄入量减少时，血液中的血清钠水平就会上升。美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）发表在eBioMedicine上的一项研究表明，保持充足水分的中年人患心脏病和肺病等慢性疾病的几率更小，而且寿命更长，更健康。？

　　根据15种健康指标，研究人员利用30年来收集的11 255名中老年人（50~90岁）的健康数据评估了血清钠水平与生物衰老的关系。他们发现，与血清钠水平处于正常范围（135-146 mEq/L）的人相比，血清钠水平正常偏高的人更有可能患上慢性疾病，并表现出生物衰老的迹象。具体来说，血清钠水平高于142 mEq/L的人在生物学上比实际年龄衰老的几率增加了10-15%，而高于144 mEq/L的人在该项数据上甚至达到了50%。同时，血清钠水平处于144.5-146 mEq/L时，其早亡风险较处于正常范围的人增加了21%?。此外，血清钠水平高于142 mEq/L的人更易患慢性疾病（心力衰竭、中风、糖尿病等），相关风险最高可增加64%。相反的，血清钠水平在138-140 mEq/L之间的人患慢性疾病的风险最低。？这些规律可以告知临床实践并指导个人健康行为，如通过水、果汁或含水量高的蔬菜和水果来安全地增加液体摄入量来维持适宜的血清钠水平。

　　· 物理学 ·

　　毛细血管中红细胞的“超扩散”现象

　　血液在血管中流动时遵从流体力学方程。但血管会逐渐分叉出更细的血管，直到分叉成只比红细胞大一点的毛细血管，此时传统流体力学方程失效。为了更好地描述血液在毛细血管中的流动，研究人员对微通道网络中的粒子系统进行了数值分析。他们发现可形变的不规则粒子（例如红细胞）在网格中的扩散速度取决于粒子的浓度和形变能力。相关论文发表在《物理评论快报》上。

　　研究人员模拟了一个蜂窝状网格，形状不规则的可形变粒子在网道中遇到分叉时，可以选择上下两条通道。在典型流体中，粒子相对于管道非常小，每个粒子向上、向下的概率与其在上一级分叉中的选择相互独立。但当粒子大小和管道宽度相当，并且浓度较低时（类似于毛细血管中的红细胞），如果粒子较为坚硬，那么它将会具有很强的“记忆效应”。如果粒子在一个分叉处向上行进，那么在下一个分叉处它很有可能会继续向上行进。这种效应会导致粒子流整体扩散比传统情况快得多，研究人员称其为“超扩散”（superdiffusion）。镰状细胞贫血、疟疾等疾病会导致红细胞属性变化，研究人员认为，此项研究或许能给我们带来更多对相关疾病的见解。

　　· 医学 ·

　　用诱饵捕获抗体，防止移植细胞排斥

　　在治疗一些淋巴瘤或实体瘤时，一种有名的方法是CAR-T疗法，将T细胞进行改造后移植到患者体内以对抗肿瘤。但T细胞移植后，很可能被机体识别为外来异物，触发排斥反应，导致治疗效果不佳。近日，一项发表在《自然·生物技术》的研究介绍了一种“诱饵”受体，可捕获机体中的抗体，将其清除出循环血，以防止免疫排斥反应杀死移植细胞，而无需削弱患者的免疫能力。

　　先前，CAR-T疗法常常是利用患者自身的细胞来进行，而异源性细胞则会激发机体产生大量抗体、杀灭细胞。为避免这一现象，研究者通过基因工程改造了三种细胞——胰岛细胞、甲状腺细胞和CAR-T细胞，令细胞表面产生大量名为CD64的蛋白质。CD64可以充当“诱饵”，结合介导免疫排斥反应的抗体，在这些抗体杀死治疗用的细胞之前将它们带离循环，阻止抗体介导的免疫排斥反应。研究者表示，这项成果为“同种异体”细胞的应用带来了启发，可能降低CAR-T疗法的高额成本。

　　撰文：陶兆巍、王昱、栗子、韩佳桐、王馨仪