每年，《科学》杂志都会进行一项盛大的评选活动，从众多的科学成果中挑选出年度十大科学突破。这些突破包括一项获得科学突破冠军奖的杰出成就，以及九项获得科学突破入围奖的优秀成果。它们代表了当年最具影响力和前瞻性的科学发现、进展和趋势。
现在，让我们一起来看看2024年度的十大科学突破榜单吧！
2024 科学突破之首：
长效 HIV 预防针剂
一种创新机制的注射用 HIV 药物展现出显著的预防感染效果，这一成果令人瞩目且在抗击艾滋病的道路上具有重大意义。
过去几十年，尽管在预防和治疗艾滋病毒新发感染方面取得了巨大进步，但每年仍有高达 100 多万人感染艾滋病毒，有效疫苗也尚未问世。今年，情况有了突破性进展，一种每次注射可提供 6 个月保护的药物引起了广泛关注。
今年 6 月，一项聚焦于非洲青少年女孩及年轻女性的大型疗效试验公布了结果，其中显示这种针剂成功地将艾滋病毒感染率降至零，达到了100%有效性。
时隔三个月，另一项横跨四大洲、针对在与男性存在性关系的多样化性别群体的类似试验进一步印证了这一成果，该药物展现出了 99.9%的有效性，有力地消除了人们此前对该药物效果的疑虑。
众多艾滋病毒/艾滋病研究人员满怀期望地表示，倘若将这种药物作为暴露前预防（PrEP）来运用，lenacapavir 极有可能大幅降低全球的艾滋病毒感染率。
《科学》杂志将 lenacapavir 命名为 2024 年度科学突破之首，不仅因为其显著效果，还源于基础研究的重大突破，即对 lenacapavir 所靶向的 HIV 衣壳蛋白的结构与功能有了全新的深入理解，这为类似衣壳抑制剂对抗其他病毒性疾病带来了令人兴奋的前景。
艾滋病毒治疗在过去取得了显著进展。早年间，感染艾滋病毒意味着严重消瘦、免疫系统受损和早逝。1996 年，“鸡尾酒疗法”可以完全抑制艾滋病毒，延缓艾滋病发展，这一成果被评为当年年度突破。
当前的抗病毒药物更为先进，使数百万患者能在慢性且可控制的疾病状态下维持正常生活。经过病毒抑制治疗的个体，其再次传染给他人的可能性显著减少，这一关键性研究成果使得《科学》杂志在2011年将“治疗即预防”评为年度重大突破。新感染人数也大幅下降。
一系列预防措施如使用避孕套、男性包皮环切术等被证明有效，PrEP 药丸也使一些地区的新感染率降至接近零，但较贫困国家获取困难，且存在污名等问题阻碍广泛应用。
研究进展曾陷入停滞，lenacapavir 的出现打破了僵局。今年6月公布的其在南非和乌干达的双盲研究中，接受注射的人无一被感染；9月公布的在南美洲、亚洲、非洲和美国的试验中，仅发生两例感染。
lenacapavir 与衣壳蛋白相互作用，与以往主要 HIV 药物作用机制不同。新的发现改写了衣壳如何工作的剧本，促成了 lenacapavir 的诞生。然而lenacapavir 的溶解度较低，这在一定程度上造成了人体对其吸收不易。好在，研究团队成功研发出该分子的可注射形式后，这一不足之处反而成为了显著的优势，大幅度地延长了药物发挥效用的时长。
药物 lenacapavir（黄色）与 HIV 的衣壳蛋白结合，防止衣壳锥穿过孔进入人体细胞核
注射用 lenacapavir 已上市两年，主要用于对其他药物无效的病毒感染者的挽救治疗。目前，该药物可能成为最有效的 PrEP 形式之一。然而，其广泛使用取决于获取、交付和需求。预计监管部门最早 2025 年中期批准，且价格决定负担能力，仿制药生产协议对中等收入国家覆盖有限，还有诸多因素可能阻碍药品交付。此外，还需人们愿意每 6 个月注射一次。
美国国家过敏和传染病研究所所长 Jeanne Marrazzo 表示，尽管 lenacapavir PrEP 功能强大，但不能替代疫苗，疫苗应可给每个人接种、成本低、保护持久。
虽然注射用 lenacapavir 或许无法达成联合国艾滋病规划署所设定的目标，然而它有希望让数百万人免遭感染。这一重要进展是对诸多显著生物医学突破的有力补充。随着这些医学突破逐渐惠及那些最为需要的人群，艾滋病毒/艾滋病正慢慢从一种颠覆社会的病症向一种罕见病症转变。
狼疮、硬皮病、多发性硬化症以及其他自身免疫疾病皆因免疫系统失控攻击自身健康组织所致。现有的疗法，如免疫抑制药物，或许能发挥一定作用，但往往不能有效阻止病情恶化，还可能引发严重不良反应。今年，一种创新的治疗方法——嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法，在治疗重症患者方面取得了显著的疗效，为自身免疫疾病的治疗揭开了崭新的一页。
CAR-T 疗法约在 15 年前初次作为治疗血液肿瘤的手段出现，并且荣膺 2013 年《科学》杂志年度科学突破。
这是一种独特的疾病治疗方式：医生从患者的白细胞里分离出 T 细胞，然后对这些细胞进行基因工程改造——通常旨在探寻并摧毁 B 细胞（免疫系统的另一组成部分）——然后再把它们输回患者体内。在肿瘤中， B 细胞乃是某些白血病和淋巴瘤的源头，CAR-T 疗法能够将其消除。在自身免疫疾病中，B 细胞通过释放有害的自身抗体来攻击关节、肺、肾脏等器官。
今年，大量的新临床试验展开，以检验 CAR-T 疗法对自身免疫疾病中 B 细胞的作用效果。
今年2月，德国研究人员公布了15位患有狼疮、硬皮病或肌炎的患者在接受CAR-T治疗后的临床成果。这些患者都在 4-29 个月之前接受了 CAR-T 治疗。结果显示，全部8位狼疮患者达到了无需药物治疗的缓解状态；其他患者尽管仍有症状，但都已可以停止使用免疫抑制剂。
此外，其他已公布的研究也显示了该疗法在治疗重症肌无力和僵人综合征（一种痛苦且导致残疾的神经系统疾病）方面的成功案例。到目前为止，已有超过30位患者接受了此疗法并取得了成功。
研究人员在对工程化T细胞为何如此有效的理解上也取得了突破，他们发现这些细胞能在其他治疗方法难以触及的组织（如淋巴结）中深度清除B细胞。
嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T，粉红色）接近并破坏 B 细胞
除《科学》杂志重点介绍的这项德国研究外，中国海军军医大学长征医院徐沪济教授团队在采用通用型CAR-T治疗自身免疫疾病方面也取得了显著进展。这一成果7月15日在线发表于国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）杂志。
研究团队成功使用异体通用型CAR-T治疗了3名患有严重复发难治性的风湿免疫疾病患者，包括重症肌炎和系统性硬化症。研究结果显示，靶向CD19的通用型CAR-T细胞在所有患者体内都能有效扩增并完全清除B淋巴细胞，3个月后实现B细胞的重塑。患者的症状得到显著改善，包括肌力恢复、肌肉炎症缓解、自身抗体清除等。
该研究的主要作者之一徐沪济教授也因为这一成果而被《自然》杂志评选为2024 年度十大人物之一。
然而，该领域仍有许多工作需要进行。科学家们正在努力研究免疫过度反应等严重不良反应的发生几率，以及完全缓解的常见程度和持续时间。
《科学》杂志评出的其他8项年度科学突破包括：
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