日本重大科技成果一览
1.基础研究
发现新物种。产业综合技术研究所的花田智等从生活废水中发现了第24门细菌。日本水产研究所的和田志郎等发现了新种长须鲸,并命名为OMURAI。
发现超新星。国立天文台利用位于夏威夷的SUBARU天文望远镜,在距地球40亿-70亿光年的宇宙空间,在世界上首次成群(18颗)发现超新星。
新理论、新现象。高能加速器研究机构的国际研究组发现“宇宙可能是由‘超对称’的物质构成”,该机构的另一国际研究组还发现了由4个夸克形成的新粒子。电力中央研究所的安藤阳一等发现“超导形成机理”。物质材料研究机构的竹村谦一等世界首次成功观察并解明了分子与原子之间的中间态。
新材料、新物质。物质材料研究机构的高田和典等发现了新型超导材料,该小组将纳、铜氧化物中层状结构之间加入水分子,发现在5K时出现抗磁性和零电阻。NEC基础研究所的蔡兆申等人制作了世界首个量子计算逻辑电路。东京大学的盐谷光彦等开发了用DNA排列铜离子的技术,将可用于在分子水平设计和制作磁铁或导线等。
新手段、新方法。高能加速器研究机构等单位共同开发了“超冷中子大量生成技术”,比此前世界最大的法国Laue Langevin研究所的超冷中子源的中子生成能力强1000倍。产业技术综合研究所开发了铯原子标准时钟,精度为每2000万年的误差不到1秒。东京大学宇宙线研究所和京都大学地球物理研究所共同建造了“世界最高精度地壳伸缩观测仪”,精度达到0.01纳米/百米。
2.农业
抗倒伏水稻。东京大学的坂本知昭等利用转基因技术开发出新种水稻。由于转基因,赤霉素对其茎叶生物的刺激作用受到抑制,稻秆高度降低1~2成。但其花和穗的激素都工作正常,所以产量不会降低。由于抗倒伏,可以通过增加施肥来增产。
防糖尿病水稻。日本制纸公司、农业生物资源研究所、三和化学研究所的共同研究组利用转基因技术开发了一种能促进胰岛素分泌的水稻,每天食用这种稻米可以改善和预防糖尿病,减轻患者每天注射胰岛素的痛苦。
信息农机。农业技术研究机构开发了一种无人插秧系统。该系统利用全球定位系统(GPS)能将稻秧精确插到预定位置,误差只有2厘米。这一技术将可为少子老龄化的日本农业解决劳力不足问题。
3.医药
SARS相关研究。①在预防手段上,德岛大学开发出高效防病毒口罩,对病毒有效阻止率达98%以上,并具备捕捉杀灭病毒的功能;DAIKIN工业用钛原子代替光催化剂磷灰石的钙原子的方法开发了能够吸附并杀死SARS病毒的过滤器;鸟取大学则将“白云石”加工到直径为1~100纳米的微粒,能在10分钟左右时间内,将与SARS病毒同种的鸟类冠状病毒杀灭。②在诊断技术方面,试剂企业荣研化学采用基因扩增法(LAMP法)开发出半小时内鉴别SARS的试剂盒。③在非典药物寻找方面,东京医科齿科大学与京都大学的研究组发现用于艾滋病治疗的Nelfinavir能有效抑制非典病毒。④在疫情控制与预测方面,PASCO公司开发出了一种疫情感染空间分析预测系统。
疫苗及药物研发。大阪大学研制出疟疾疫苗,并开始动物实验;国立疗养所中部病院长寿医疗研究中心开发了无副作用的老年痴呆症疫苗,并通过了老鼠试验;国立感染症研究所应用DNA片段开发出安全低成本的百日咳疫苗,并完成了动物试验。东京大学田原秀晃根据免疫学原理开发出癌症新药,通过向患者体内注射与血管增生相关的蛋白质片段,引起机体免疫反应来阻止癌细胞周围毛细血管的扩张的增强,使癌细胞得不到大量补给而死亡,并经动物试验成功;EISAI制药公司发现了能阻止血管内侧细胞增长的新物质,通过动物试验证明对前列腺癌有效,2004年开始临床试验。
再生医疗。京都府立医大的木下茂教授等利用患者口腔粘膜培养角膜获得成功,并使多个失明者恢复视力。名古屋大学的上田实等从患者腰骨骨髓中提取干细胞,开发出骨头再生技术。国立循环器病中心等开发出血管再生新技术,通过了动物试验。
个性化医疗。正式启动“与个人遗传信息相应的医疗实用化项目”,以东京大学医学科学研究所为主办单位,预定5年内投入200亿日元。将收集30万个癌症等患者血样建立数据库,从而对个人遗传基因的差别以及对药剂效果的不同进行统计与分析。
医疗仪器。国立癌症中心与OLYMPUS、东京工业大学共同开发出新一代内窥镜,操作简单,癌症早期发现率提高20倍。本多电子开发出一种“超声波显微镜”,可以在10分钟内完成组织切片的诊断,因此在癌症手术过程中可以随时进行切片评测。
4.生物技术
后基因组人类功能基因研究。理化研究所等单位发现 “PADI4”和 “RUNX1”基因与风湿性关节炎有关,并发现风湿性关节炎患者基因组相关部位的精氨酸被瓜氨酸代替,该所还发现了“躁郁症”致病基因XBP1。滋贺大学的上山久雄等发现X染色体上的第二个“绿色”基因变异导致色盲。JST的芹泽尚等发现味觉基因位于H区域,山之内制药与美国企业合作发现了与2型糖尿病即与胰岛素相关的3个遗传基因,分别控制细胞膜中的受体、妨碍胰岛素作用的功能蛋白质和酵母蛋白质的合成。
植物和动物功能基因。农业生物资源研究所等收集了各个生长阶段和各种环境下水稻全长cDNA,共3.2万多个基因,并对其中2.8万个进行了功能预测。原子力研究所发现植物耐紫外线基因——AtREV3,农业生物资源研究所发现了基因突变水稻“LGCI”的发生机制。千叶县的上总DNA研究所世界首次完成了大豆根瘤菌基因组解读。神户大学的冈村均等发现了形成动物生物钟的基因“WEEL”。
RNA相关研究。东京大学的横山茂之等利用0.3纳米分辨率的显微镜,成功地观察了在蛋白质合成过程中负责传递DNA遗传信息的tRNA的活动情况。东京大学先端科学技术研究中心的小宫山真等开发了能够自由切断细胞中各种RNA的技术,可用于癌症等疾病的基因疗法。东京医科齿科大学的水泽英洋等利用RNA干涉技术成功地阻止神经细胞上“老人斑”蛋白质的形成,为治疗老年痴呆症找到一条路径。东京医科齿科大学与东京大学的研究组通过将丙肝病毒RNA片段植入人类肝细胞的方法,成功抑制了病毒的增殖。
DNA合成。北海道系统科学与昭和精机共同开发出合成DNA新装置,每台价格600万日元,可提高合成速度40-50倍。
DNA保存和运输。理化学研究所的林崎良英等将一定量的DNA喷到水溶性纸上,形成可以通过邮局寄送并能在书架上保存一年以上的“基因书”。目前已将人类新陈代谢相关的1211种基因收录于约100页B5纸大小的书里。
基因芯片。理化学研究所开发出能够根据“单碱基对多态性”(SNP),在3秒内测出个人体质的DNA芯片;TAKARA BIO公司开发出世界首个RNA诊断芯片,比蛋白质检测法获得的信息量更大,而且避免了DNA芯片对患者隐私的侵害;东京理工大学的村上康文等则发明了超高敏感度基因芯片,只要细胞中有一段mRNA,这种芯片就可以检测出来。
其他生物芯片。物质材料研究机构和半导体商ROHM公司联合研制出家用肝功能芯片;东北大学等单位开发了通过电流来测量蛋白质质量的芯片,能从1滴血液中测出100皮克的CRP;东京大学与神奈川科技院共同开发出能在30分钟内诊断心脏病、大肠癌、花粉症等疾病的生物芯片。此外,佳能采用普通喷墨打印机,开发了低成本大批量的DNA芯片量产技术。
糖链研究。日本的糖链工程相关专利占世界相关专利50%,NEDO等单位成立了“糖链科学联盟”。
蛋白质研究。大阪大学的米田悦启等发现一种名为“IMPORTIN-β”的蛋白质负责传达“开始合成胆固醇”的指令;大阪府立成人病中心发现蛋白质“TICAM-1”促进干扰素分泌;名古屋大学生物分子研究中心松冈信教授发现一种被称为“GID2”的蛋白质具有控制植物茎增高的作用。
“蛋白质3000计划”解析完成613个蛋白质的结构解析,其中申请国内专利82件,国际专利22件。承担此计划的理化学研究所推出“合作伙伴制度”,即定期向与其订有共同研究协议的制药企业低价提供蛋白质结构及功能等方面的信息和采用DNA人工制作蛋白质的新方法等。
物质材料研究机构与理化学研究所利用世界最强的920MHz的核磁共振装置,开发了能同时准确测定构成蛋白质的H、C、N三元素的技术系统,而且对一直认为难以解读的“膜蛋白质”也能适用。
人类干细胞。京都大学经批准在日本历史上首次培育出人类胚胎干细胞,并开始提供给政府批准的研究部门用于再生医疗研究;东京医科齿科大学寺冈弘文等由脐带血成功培养出了肝细胞;成蹊大学的桶口亚绀等以过滤法取代离心法开发出低成本高纯度干细胞提取技术,提取率达75%。
动物干细胞。广岛大学藤元贵启助等利用老鼠胚胎干细胞生产出血小板。理化学研究所的 井芳树等世界首次用灵长类动物猴子的胚胎干细胞培养出了感觉神经细胞;奈良先端科学技术大学院的山中伸弥等发现了决定ES细胞“万能性”的基因;东北大学的带刀益夫等开发了能利用干细胞随心所欲培养动物组织器官的技术。
克隆牛研究。厚生省发表了“克隆牛食用安全性报告”,指出:迄今为止的实验数据及知识,都表明克隆牛具有与其他牛同样的生长、繁殖能力,其奶、肉成分与普通牛没有区别,没有证据而且理论上也不能说明克隆的肉和奶会损害人类健康。
生物信息学。日本生物产业信息化协会等制作了收录有61万种蛋白质立体结构的大规模数据库,并公布于收费网站:www.pdfams.jbic.or.jp;放射线医学综合研究所开发了“高精度遗传基因发现”技术,可以在无需知道基因信息的条件下,对大量的遗传基因进行“一网打尽”式的解析,将使日本的“后基因组解析研究”获得大幅度提速;NEC与奈良先端科学技术大学院共同开发了能在短时间内解析多个基因之间相互关系,从而提出候补新药的软件;富士通开发了蛋白质解析并行计算机“BIO SERVER”,比目前的模拟器速度快2000倍;产业综合研究所开发了能帮助用户选择“有用”蛋白质信息的网络软件,公布于:www.cbrc.jp/papia。