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美国的科技巨头们开始卷能源了。
过去一周，谷歌和亚马逊相继宣布核电相关合作协议。10月14日，谷歌宣布向核能初创公司Kairos Power购买多个小型模块化核反应堆（SMRs，Small Modular Reactors）的核能。两天后，亚马逊宣布在华盛顿州和弗吉尼亚州分别合作开发建设SMRs项目，还投资了一家核能开发商X-energy。
SMRs是一种新型的核反应堆技术，相比传统核反应堆，其建设时间更短、建设成本更低，具有体积小、设计简单、模块化、灵活度高的特点，可以建在离电网更近的地方，能更好地满足不断变化的电力需求。
Kairos Power公司采取熔盐冷却系统，这种被动安全系统允许反应堆在低压下运行，从而使得核反应堆的设计更简单、更经济。2024年夏天，Kairos Power公司位于田纳西州的赫尔墨斯无动力示范反应堆破土动工，这是美国第一个获得美国核管理委员会（U.S.Nuclear Regulatory Commission）施工许可的先进反应堆项目。其与谷歌合作的首个小型模块化反应堆预计将在2030年之前投入运行，并在2035年前部署更多反应堆，总计将提供约500兆瓦的无碳电力。
亚马逊签署的核电协议，电力目标更设在6000兆瓦以上。
在弗吉尼亚州，亚马逊与公用事业公司Dominion Energy签署谅解备忘录，合作开发北安娜核电站附近的SMRs项目，预计发电能力至少为300兆瓦。
在华盛顿州，亚马逊与州公用事业联盟Energy Northwest签订合作协议，计划为四座SMRs的开发和部署提供资金支持，亚马逊将有权购买这些反应堆产生的电力，预计第一阶段的发电能力约为320兆瓦，总发电能力可增至960兆瓦，足以为77万多个美国家庭供电。
亚马逊投资的X-energy，将执行Energy Northwest项目的早期开发工作。亚马逊和X-energy的目标是到2039年在美国实现超过5000兆瓦的装机容量，这是目前最大的SMRs商业部署目标。
一个月前，2024年9月20日，微软与美国星座能源公司（Constellation Energy）签署了一项为期20年的电力购买协议，为2028年重启三哩岛核电站（Three Mile Island）铺平道路，该核电站曾发生美国历史上最严重的核事故，835兆瓦的核设施于2019年退役。
科技巨头们纷纷拥抱核能，一面是人工智能的电力需求正日益增长，另一面也与环保减排有关。
美国计划到2050年实现净零排放（Net-Zero Emissions，温室气体排放量与其减排行动所吸收的碳排放量相互抵消，从而达到零排放状态）。
科技公司自身的减排目标则更早：谷歌计划在2030年实现全天候无碳能源和净零排放，亚马逊则计划到2040年实现净零排放。
美国能源部估计，实现2050年净零排放将需要大约700-900吉瓦额外的清洁发电能力，而核能是一种可靠的有效选择。2024年10月16日，美国能源部（DOE）开放了高达9亿美元的资金申请以支持SMRs技术的初步部署。
人工智能的发展，造成了对能源的需求也在不断增长。在帮助人类完成各种“不可能的任务”的同时，人工智能能否解决自身面临的能源挑战？难道真的应了那句，“AI的尽头是核能”？！
太空探索01 中国发布首个国家层面空间科学中长期规划
10月15日，中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划（2024-2050年）》，这是中国空间科学领域首个国家层面的中长期发展规划。《规划》提出中国拟突破的五大科学主题以及优先发展方向，分别是极端宇宙（探索宇宙的起源与演化）、时空涟漪（探测中低频引力波、原初引力波）、日地全景（探索地球、太阳和日球层）、宜居行星（探索太阳系天体和系外行星的宜居性）、太空格物（揭示太空条件下的物质运动和生命活动规律）；同时还描绘了在2027年、2028-2035年、2036-2050年三个阶段实施的科学任务规划，形成到2050年中国空间科学发展的路线图。
• 点评：以航天技术为基础的空间科学，正在成为揭示宇宙未知、引领科技革命的推手，带动航天探测器、遥感卫星等领域发展。作为统筹性方案，《规划》在基础研究、优先方向、人才队伍等方面给出了指导性目标。（曹妍）
02 “欧罗巴快船”探寻木卫二潜在宜居性
10月14日，美国航空航天局（NASA）的“欧罗巴快船”（Europa Clipper）探测器搭载SpaceX猎鹰重型火箭，从佛罗里达州肯尼迪航天中心39A发射台发射升空，前往木星卫星木卫二（“欧罗巴”），以探索该星球的宜居条件。
木卫二于1610年由意大利天文学家、物理学家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）发现，是木星的第六颗已知卫星。有科学家认为，木卫二与地球有着类似环境，可能孕育生命。
“欧罗巴快船”将飞行18亿英里（约合29亿公里），于2030年4月抵达木星。之后，它将对木卫二进行49次近距离飞行，展开冰壳、海洋、卫星成分、地质特征等研究。
• 点评：“欧罗巴快船”是首个对木卫二进行详细研究的探测器，将帮助人类了解太阳系及系外10亿颗卫星和行星中是否存在生命，寻找可能适合居住的星球。（曹妍）
生物医药03 全球首个RNA编辑疗法获积极结果
10月16日，美国生物制药公司Wave Life Sciences（WVE.O）宣布其在研RNA编辑候选疗法WVE-006，在进行中的临床1b/2a期研究获得积极结果，能够成功编辑AATD（α-1 抗胰蛋白酶缺乏症）患者的基因，完成临床机制验证。
WVE-006是一款通过PN化学修饰和GalNAc偶联，以皮下注射方式给药的潜在“first-in-class”RNA编辑寡核苷酸疗法，采用Wave的寡核苷酸化学平台开发。数据显示，在两例PiZZ型AATD患者中，单次皮下注射WVE-006使其平均血浆总AAT（α-1抗胰蛋白酶）水平达到约11µM；平均总AAT蛋白从基线时的不可量化水平增加到第15天的10.8µM，达到了监管部门批准AAT增强疗法的基础水平。
Wave成立于2012年，2015年在纳斯达克上市，是RNA编辑技术的先驱者。数据发布后，Wave股价上涨了74%。GSK拥有WVE-006的独家全球许可，Wave将在完成当前的研究后将WVE-006移交给GSK做进一步开发。
• 点评：RNA编辑技术通过修改信使RNA（mRNA）的方式，来实现对基因表达的调控，治疗遗传疾病。因其更安全、更灵活的特性，被视为有望超越CRISPR的存在。WVE-006是首个进入临床开发的RNA编辑疗法，本次试验结果是RNA编辑疗法在人体中完成首次机制验证，这不仅是Wave的里程碑，也是RNA编辑技术的一次突破性进展。（罗仙仙）
04 抗疟疾药物青蒿琥酯或能治疗心脏纤维化
10月15日，美国斯坦福大学科学团队在《细胞》（cell）发表论文Multiscale drug screening for cardiac fibrosis identifies MD2 as a therapeutic target，团队开发了新的高通量多维度药物筛选技术，并从约5000个化合物中找到治疗心脏纤维化的新药青蒿琥酯（ART）。青蒿琥酯的作用靶点为MD2（髓系分化因子2），从而抑制了MD2/TLR4（Toll 样受体 4）的信号通路，抑制纤维化基因的表达和肌成纤维细胞的转化；在小鼠模型中，青蒿琥酯治疗显著减少了纤维化沉积，并明显改善了心衰导致的心脏功能障碍。
青蒿琥酯通过靶向MD2发挥抗纤维化作用。图片来源：cell
• 点评：心脏纤维化是诸多疾病的常见合并症，包括缺血性心力衰竭（HF）、遗传性心肌病、糖尿病和衰老，目前尚无临床治疗手段。青蒿琥酯是青蒿素的衍生物，已广泛用于治疗疟疾，上述研究成果或能为心脏纤维化药物带来突破。（罗仙仙）
05 可根据血糖水平改变活性的胰岛素
10月16日，诺和诺德制药研究团队在《自然》（Nature）发表论文Glucose-sensitive insulin with attenuation of hypoglycaemia，团队设计了一种带有“开关”的胰岛素分子，并命名为NNC2215，它由环状结构（大环化合物）和葡糖苷（一种源自葡萄糖的分子）组成，可以根据血糖水平的高低，打开或关闭胰岛素分子的活性。
在猪和大鼠的测试试验中，NNC2215在降低血糖方面与正常人类胰岛素一样好，并能防止当前胰岛素治疗可能导致的血糖过低问题。研究人员表示，这项研究只是NNC2215葡萄糖敏感胰岛素特性的原理证明，优化该分子的进一步研究仍在进行中。
• 点评：胰岛素可以降低血糖，有助于预防与高血糖相关的许多长期并发症，然而过量的胰岛素则会导致低血糖症。此前，科学家曾经制造出一种含有沉积物的化合物，在血糖浓度升高时释放胰岛素，但这种方法的弊端是不可逆性。如今，NNC2215的活性可以被智能调节，以可逆的方式对葡萄糖做出反应，有望成为一种更加灵活的胰岛素治疗手段。（曹妍）
06 肺部防御病毒感染及感染后恢复的新机制
10月16日，曹雪涛院士团队联合华大生命科学研究院、中国医学科学院、昌平实验室等研究团队在 《细胞发现》（Cell Discovery ）发表两篇研究论文，利用单细胞时空分析，揭示肺部防御病毒感染及感染后恢复的新机制。
第一篇题为Single-cell spatiotemporal analysis of the lungs reveals Slamf9+ macrophages involved in viral clearance and inflammation resolution，分析了感染新冠病毒（SARS-CoV-2）的叙利亚仓鼠模型在从重症肺炎中自然恢复两周期间肺部的时空变化，发现了一组单核细胞来源的Slamf9+巨噬细胞及其与中性粒细胞的协作在损伤后组织修复和炎症消退中的潜在作用。
第二篇题为Single-cell spatiotemporal analysis reveals alveolar dendritic cell–T cell immunity hubs defending against pulmonary infection，团队生成了一份全面的肺部感染过程的转录组图谱，并通过整合分析发现，肺泡树突状细胞-T细胞免疫枢纽在SARS-CoV-2感染期间迅速扩增，在Slamf9+巨噬细胞的帮助下清除了SARS-CoV-2，并在病毒清除后恢复到生理水平。
• 点评：长期以来，肺部感染后肺如何感知病毒入侵、启动免疫应答反应、清除病毒、修复损伤组织的结构基础和时空变化等并不清楚。上述研究成果在肺组织中发现了新型免疫微结构，并证明其在免疫监测和病毒清除中的关键作用，为理解肺部免疫以及未来开发抗病毒疗法提供了资源。（罗仙仙）
新能源07 钙钛矿电池光电转换效率刷新
10月14日，南京大学谭海仁教授团队在《自然》发表论文Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite，在1.05平方厘米的全钙钛矿叠层太阳能电池实现稳态光电转换效率28.2%，刷新了同尺度全钙钛矿叠层太阳能电池的世界纪录，并被收录进国际权威的《太阳能电池效率表》。该研究通过使用混合4-氟苯乙胺氯和4-三氟甲基苯胺氯两种分子的后处理溶液，开发了一种定制的二维钙钛矿插入层，显著优化了钙钛矿器件在电子传输层界面处的均匀性及性能。
• 点评：此前，谭海仁教授团队不断突破小面积全钙钛矿叠层太阳电池的光电转换效率，分别在2019年、2022年和2023年达到24.8%、26.4%和28.0%的认证效率。大面积（1平方厘米以上）全钙钛矿叠层太阳电池的光电转换效率一直是个挑战，此次研究在大面积上取得突破，为全钙钛矿叠层太阳能电池的产业化带来希望。（谯雅馨）
08 新型解耦式海水直接电解制氢策略
10月15日，中国工程院院士谢和平团队在《自然·通讯》发表论文Redox-mediated decoupled seawater direct splitting for H2 production，提出了一种新的解耦式海水直接电解制氢策略，有效应对海水中的氯离子引发的副反应和电极腐蚀现象。该研究通过引入氧化还原介导的解耦策略，利用兼具热力学和动力学优势的阳极反应，巧妙规避了传统电解水制氢过程中析氧反应和氯离子反应的干扰，大幅降低了电化学腐蚀，使得铁氰酸根/亚铁氰根电对在海水中不仅保持了优异的可逆氧化还原动力学特性，而且该系统在真实海水环境下实现了超过250小时的长时间稳定运行。
• 点评：2022年11月，谢和平团队曾在《自然》发表论文，通过分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合，提出相变迁移海水直接电解制氢的新路径（见科创力研究中心的2023十大科创突破），此次研究针对海水中的氯离子引发副反应和电极腐蚀问题，开发了一种新的解耦式海水直接电解制氢策略，进一步拓展了海水直接电解制氢的理论和技术体系。(谯雅馨）
南方周末科创力研究中心
责编 黄金萍
