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基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。下面是由我整理的基因工程学术论文，谢谢你的阅读。 基因工程学术论文篇一 摘 要：基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中，甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞，就会改变这个细胞的某种功能。这项工程创造出原本自然界不存在的重组基因。它不仅为医药界带来新希望，在农业上提高产量改良作物，并且对环境污染、能源危机提供解决之道，甚至可用在犯罪案件的侦查。基因工程的发展现状和前景是怎么样呢，而又有哪些利弊? 关键词：基因工程;发展现状;发展前景;基因工程利弊 一、基因工程 (一)基因工程的概念及发展 1.概念 基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。 2.发展 生物学家于20 世纪50 年代发现了DNA 的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。 (二)基因工程的发展现状及前景 1.发展现状 (1)基因工程应用于农业方面。运用基因工程方法，把负责特定的基因转入农作物中去，构建转基因植物，有抗病虫害，抗逆，保鲜，高产，高质的优点。 下面列举几个代表性方法。 ①增加农作物产品营养价值如：增加种子、块茎蛋白质含量，改变植物蛋白必需氨基酸比例等。 ②提高农作物抗逆性能如：抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。 ③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生，或具固氮能力，将代替无数个氮肥厂。④增加植物次生代谢产物产率。植物次生代谢产物构成全世界药物原料的 25% ，如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。 ⑤运用转基因动物技术，可培育畜牧业新品种。 二、基因工程应用于医药方面 目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一，前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。对预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 并且应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。 三、基因工程应用于环保方面 工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA 重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4 种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4 种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3 烃类降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR 技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。 (一)发展前景 基因工程应用重组DNA 技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。重组DNA 技术的一个显著特点是，它注往可以使一个生物获得与之固有性状完全无关的新功能，从而引起生物技术学发生革命性的变革，使人们可以在大量扩增的细胞中生产哺乳动物的蛋白质，其意义无疑是相当重大的。将控制这些药物合成的目的基因克隆出来，转移到大肠杆菌或其它生物体内进行有效的表达，于是就可以方便地提取到大量的有用药物。目前在这个领域中已经取得了许多成功的事例，其中最突出的要数重组胰岛素的生产。 重组DNA 技术还有力地促进了医学科学研究的发展。它的影响所及有疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的研制以及癌症和艾滋病的研究等诸多科学，并且均已取得了相当的成就。 (二)基因工程的利与弊 1.基因工程的利 遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误;基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传疾病，这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎，早至只有两天大，尚在八个细胞阶段的试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出，抽取DNA，侦测其基因是否正常，再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。 基因筛检并不改变人的遗传组成，但基因治疗则会。目前全世界正重视发展永续性农业，希望农业除了具有经济效益，还要生生不息，不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分或增强抗病抗虫特性。可以增加畜禽类的生长速率、牛羊的泌乳量、改良肉质及脂肪含量等。 2.基因工程的弊 广泛的基因筛检将会引起一连串的社会问题。虽然基因筛检可帮助医生更早期更有效地治疗病人，但可能妨碍他的未来生活就业。基因工程会产生“杀虫剂”的作物，也可能对大环境有害，它们或许会杀死不可预期的益虫，影响昆虫生态的平衡。转基因食品不同于相同生物来源之传统食品，遗传性状的改变，将可能影响细胞内之蛋白质组成，进而造成成份浓度变化或新的代谢物生成，其结果可能导致有毒物质产生或引起人的过敏症状，甚至有人怀疑基因会在人体内发生转移，造成难以想象的后果。转基因食品潜在危害包括：食物内所产生的新毒素和过敏原;不自然食物所引起其它损害健康的影响;应用在农作物上的化学药品增加水和食物的污染;抗除草剂的杂草会产生;疾病的散播跨越物种障碍;农作物的生物多样化的损失;生态平衡的干扰。 四、结束语 随着社会科技的进步，基因工程的发展将成为必然。尽管它会给我们带来一些危害但是仍然为我们带来了很多好处。不仅为我们提供了新的能源而且促进了各国的经济的发展，所以在我们发展基因工程的同时应该尽力避免一些危害，而让有利的方面尽可能应用。 参考文献： [1]陈宏.2004.基因工程原理与应用.北京：中国农业 出版社 [2]胡银岗.2006.植物基因工程.杨凌.西北农林科技大学出版社 [3]刘祥林.聂刘旺.2005.基因工程.北京：科学出版社 [4]陆德如.陈永青.2002.基因工程.北京：化学工业出版社 [5]王关林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科学出版社 基因工程学术论文篇二 基因工程蛋白药物发展概况 【摘要】近些年，随着生物技术的发展，基因工程制药产业突飞猛进，本文就一些相关的重要蛋白药物的市场概况和研究进展作一概述。 【关键词】基因工程 蛋白药物 发展概况 中图分类号：R97 文献标识码：B 文章编号：1005-0515(2011)6-255-03 基因工程制药是随着生物技术革命而发展起来的。1980 年，美国通过Bayh-Dole 法案，授予科学家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆专利，这是现代生物制药产业发展的里程碑。1982 年，第一个生物医药产品在美国上市销售，标志着生物制药业从此走入市场[1]。 生物制药业有不同于传统制药业的特点：首先，生物制药具有“靶向治疗”作用;其次，生物制药有利于突破传统医药的专利保护到期等困境;再次，生物制药具有高技术、高投入、高风险、高收益特性;此外，生物制药具有较长的产业链[1]。生物制药业这一系列的特点决定了其在21世纪国民经济中的重要地位，历版中国药典收录的生物药物品种也是逐渐增多[2](图一)。 当前生物制药业的发展趋势在于不断地改进、完善和创新生物技术，在基因工程药物研发投入逐年增加的基础上，我国生物制药的产值及利润增长迅猛， 2006-2008年三年就实现了利润翻番[2](表一)。随着研究的深入，当前生物药的热点逐渐聚焦到通过新技术大量生产一些对医疗有重要意义且成分确定的蛋白上。研究表明，在我国的基因工程药物中，蛋白质类药物超过50%[3]。而这些源自基因工程菌表达的蛋白，如疫苗、激素、诊断工具、细胞因子等在生物医学领域的应用主要包括4个方面：即疾病或感染的预防;临床疾病的治疗;抗体存在的诊断和新疗法的发现。利用基因工程技术(重组DNA技术)生产蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供应受限制，随需求的不断增加，数量上难以满足，使它得不到广泛应用;2.安全性，一些天然蛋白质的原料可能受到致病性病毒的污染，且难以消除或钝化;3.特异性，来自天然原料的蛋白往往残留污染，会引起诊断试验所不应有的背景[4]。 以下将介绍一些基因工程产物的市场概况和研究发展。 1 促红细胞生成素 是细胞因子的一种，在骨髓造血微环境下促进红细胞的生成。1985年科学家应用基因重组技术，在实验室获得重组人EPO(rhEPO)，1989年安进(Amgen)公司的第一个基因重组药物Epogen获得FDA的批准，适应症为慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血等[5,6]。 2001年，EPO的全球销售额达亿美元，2002年达亿美元，2003年全世界EPO的年销售额超过50亿美元。创下生物工程药品单个品种之最，是当今最成功的基因工程药物。用过EPO的大多数病人感觉良好，在治疗期间无明显毒副作用或功能失调。重组体CHO细胞可以放大到生产规模以满足对EPO的需求。 2 胰岛素 自1921 年胰岛素被Banting 等人成功提取并应用于临床以来，已经挽救了无数糖尿病患者的生命。仅2000年，胰岛素在全球范围内就大约延长了5100万名I型糖尿病病人的寿命。20世纪80年代初，人胰岛素又成为了商业现实;80 年代末利用基因重组技术成功生物合成人胰岛素，大肠杆菌和酵母都被用作胰岛素表达的寄主细胞[7]。 国内外可工业化生产人胰岛素的企业只有美国的礼来公司、丹麦的诺和诺德公司、法国的安万特公司和中国北京甘李生物技术有限公司等，胰岛素类似物也仅在上述4个国家生产，且每个公司只能生产艮效或速效类似物巾的个品种，主要原因是要达到生物合成人胰岛素产业化的技术难度特别大，若无高精尖的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。 3 疫苗 在人类历史上，曾经出现过多种造成巨大生命和财产所示的疫症，而在预防和消除这些疫症的过程中疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一。 疫苗可分为传统疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技术疫苗( high2tech vaccine)两类,传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病) 以及防、治兼具[2]。 随着科技的发展，对付艾滋病、癌症、肝炎等多种严重威胁人类生命安全的疫苗开发取得巨大进展，这其中也孕育着巨大的商业机会[9]， 2007年全球疫苗销售额就已达到163亿美元，据美林证券公布的一份研究报告显示，全球疫苗市场正以超过13%的符合增长率增长。而我国是疫苗的新兴市场，国内疫苗市场发展潜力巨大，年增长率超过15%。 在以细胞培养为基础的疫苗、抗体药物生产中，Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞，这些细胞的反应器大规模培养技术支撑着行业的技术水平[4]。建立细胞培养和蛋白表达技术平台，进一步完善生物反应器背景下的疫苗生产支撑技术是当前国际疫苗产业研究的重点。 4 抗体 从功能上划分，抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体;从结构特点上划分，抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体可有效地治疗各种疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、传染病、癌症和炎症等[10,11]。抗体药物的一大特点在于其较低甚至几乎可以忽略的毒性。另外一个优势是，抗体本身也许既可被当作一种治疗武器，也可被用作传递药物的一种工具。除了全人源化抗体以外，与小分子药物、毒素或放射性有效载荷有关的结合性抗体也已经在理论上显示出了强大的潜力，尤其是在癌症治疗方面[12]。 治疗性抗体是世界销售额最高的一类生物技术药物,2008 年治疗性抗体销售额超过了300 亿美元,占了整个生物制药市场40%。在美国批准的99 种生物技术药物中,抗体类药物就占了30 种;在633 种处于临床研究的生物技术药物中, 有192 种为抗体药物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治疗研究中,治疗性抗体占了一半[2]。截止2007年，美国FDA批准上市的抗体药物见表二[13]。 参考文献 [1] 章江益, 孙瑜, 王康力. 美国生物制药产业发展及启示[J]. 江苏科技信息. 2011, 1(5): 11-14. [2] 王友同, 吴梧桐, 吴文俊. 我国生物制药产业的过去、现在和将来. 药物生物技术[J]. 2010, 17(1): 1-14. [3] 吴梧桐, 王友同, 吴文俊. 21世纪生物工程药物的发展与展望[J]. 药物生物技术. 2000, 7(2): 65-70. [4] 储炬, 李友荣. 现代工业发酵调控学(第二版)[M]. 化学工业出版社. [5] Koury MJ, Bondurant MC. Maintenance by erythropoietin of viability and maturation of murine erythroid precursor cell[J]. Cell Physiol, 1988, 137(1):65. [6] Cuzzole M, Mercurial F, Brugnara C. Use of recombinant human Erthro-poietin outside the setting of uremia[J]. Blood, 1997, 89(12): 4248-4267. [7] 李萍, 刘国良. 最新胰岛素制剂的研究进展概述[J]. 中国实用内科杂志. 2003, 23(1): 19-20. [8] 张石革, 梁建华. 胰岛素及胰岛素类似物的进展与应用[J]. 药学专论. 2005, 14(11): 21-23. [9] 徐卫良. 生物制品供应链优化与供货提前期缩短问题研究――基于葛兰素史克(中国)疫苗部的实例分析(硕士学位论文). 上海交通大学, 2005. [10] Presta LG. Molecular engineering and design of therapentic antilodies[J]. Curr Opin Immunol, 2008, 20(4): 460. [11] Liu XY, Pop LM, Vitetta ES. Engineering therapeutic monoclonal antibodies[J]. Immunol Rev, 2008, 222: 9. [12] 陈志南. 基于抗体的中国生物制药产业化前景. 中国医药生物技术[J]. 2007, 1(1): 2. [13] 于建荣, 陈大明, 江洪波. 抗体药物研发现状与发展态势[J]. 生物产业技术. 2009, 1(3): 49.看了"基因工程学术论文"的人还看: 1. 高中生物选修三基因工程知识点总结 2. 高二生物基因工程知识点梳理 3. 浅谈基因工程在农业生产中的应用 4. 植物叶绿体基因工程发展探析 5. 关于蔬菜种植的学术论文

编译 | 未玖

Science , 23 APRIL 2021, VOL 372, ISSUE 6540

《科学》 2021年4月23日，第372卷，6540期

物理学 Physics

Josephson junction infrared single-photon detector

约瑟夫森结红外单光子探测器

作者：Evan D. Walsh, Woochan Jung, Gil-Ho Lee, Dmitri K. Efetov, Bae-Ian Wu, . Huang, et al.

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摘要

约瑟夫森结是用于高灵敏度磁强计和电压放大器的超导器件，也是高性能低温计算机和超导量子计算机的基础。虽然因库珀对断裂产生的准粒子会降低器件性能，但这种现象也为灵敏探测电磁辐射提供了机会。

研究组演示了通过将光子耦合到石墨烯基约瑟夫森结的局域表面等离子体来探测单个近红外光子。利用电流偏置器件的光子诱导开关统计，研究组揭示了吸收光子产生的准粒子在探测机制中的关键作用。

光子灵敏度将为未来的超导计算架构提供高速、低功耗的光互连。

Abstract

Josephson junctions are superconducting devices used as high-sensitivity magnetometers and voltage amplifiers as well as the basis of high-performance cryogenic computers and superconducting quantum computers. Although device performance can be degraded by the generation of quasiparticles formed from broken Cooper pairs, this phenomenon also opens opportunities to sensitively detect electromagnetic radiation. We demonstrate single near-infrared photon detection by coupling photons to the localized surface plasmons of a graphene-based Josephson junction. Using the photon-induced switching statistics of the current-biased device, we reveal the critical role of quasiparticles generated by the absorbed photon in the detection mechanism. The photon sensitivity will enable a high-speed, low-power optical interconnect for future superconducting computing architectures.

Higher-dimensional supersymmetric microlaser arrays

高维超对称微激光阵列

作者：Xingdu Qiao, Bikashkali Midya, Zihe Gao, Zhifeng Zhang, Haoqi Zhao, Tianwei Wu, et al.

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摘要

随着集成光子学元件数量的增加，复杂度的非线性缩放是阻碍大规模锁相激光阵列的主要障碍。

研究组开发了一种高维超对称形式，用于精确模式控制和非线性功率缩放。这种超对称微激光阵列具有所有倏逝波耦合微环激光器的锁相相干性和同步性，可在基本横向超模中集体振荡，从而实现高辐射、小发散和单频激光发射，且能量密度提高两个数量级。

研究组还证明了构造高辐射涡旋激光束的可行性，即充分利用光的空间自由度提高激光器的性能。该研究方法为在经典和量子两种状态下设计大规模集成光子系统提供了一条新途径。

Abstract

The nonlinear scaling of complexity with the increased number of components in integrated photonics is a major obstacle impeding large-scale, phase-locked laser arrays. Here, we develop a higher-dimensional supersymmetry formalism for precise mode control and nonlinear power scaling. Our supersymmetric microlaser arrays feature phase-locked coherence and synchronization of all of the evanescently coupled microring lasers—collectively oscillating in the fundamental transverse supermode—which enables high-radiance, small-pergence, and single-frequency laser emission with a two-orders-of-magnitude enhancement in energy density. We also demonstrate the feasibility of structuring high-radiance vortex laser beams, which enhance the laser performance by taking full advantage of spatial degrees of freedom of light. Our approach provides a route for designing large-scale integrated photonic systems in both classical and quantum regimes.

材料科学 Materials Science

Broadband directional control of thermal emission

热辐射的宽带定向控制

作者：Jin Xu, Jyotirmoy Mandal, Aaswath P. Raman

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摘要

控制远场热辐射的发射方向是一个重大挑战。光子策略使热辐射在窄带宽上具有角度选择性，但热辐射是一种宽带现象。将发射的热辐射限制在宽频带上固定的窄角范围内的能力，是一种重要但欠缺的能力。

研究组引入了能对热发射进行广谱定向控制的梯度e近零（ENZ）材料。他们演示了两个由多种氧化物构成的发射器，在一系列波长范围（到微米，到微米）的p-偏振中，它们具有较高（>，>）的定向发射率（60 至75 ，70 至85 ）。

这种宽带定向发射主要在高发射率方向上，实现了有意义的辐射热传递。解耦对角度和光谱响应的传统限制提高了热伪装、太阳能加热、辐射冷却和废热回收等应用的性能。

Abstract

Controlling the directionality of emitted far-field thermal radiation is a fundamental challenge. Photonic strategies enable angular selectivity of thermal emission over narrow bandwidths, but thermal radiation is a broadband phenomenon. The ability to constrain emitted thermal radiation to fixed narrow angular ranges over broad bandwidths is an important, but lacking, capability. We introduce gradient epsilon-near-zero (ENZ) materials that enable broad-spectrum directional control of thermal emission. We demonstrate two emitters consisting of multiple oxides that exhibit high (>, >) directional emissivity (60 to 75 , 70 to 85 ) in the p-polarization for a range of wavelengths ( to micrometers, to micrometers). This broadband directional emission enables meaningful radiative heat transfer primarily in the high emissivity directions. Decoupling the conventional limitations on angular and spectral response improves performance for applications such as thermal camouflaging, solar heating, radiative cooling, and waste heat recovery.

地球科学 Earth Science

Assessing China’s efforts to pursue the C warming limit

评估中国追求 控温极限所付诸的努力

作者：Hongbo Duan, Sheng Zhou, Kejun Jiang, Christoph Bertram, Mathijs Harmsen, Elmar Kriegler, et al.

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摘要

通过进行多模型研究，研究组发现与“无政策”情况相比， 温控目标要求中国将碳排放和能源消耗分别减少90%和39%以上。在实现接近零排放方面，负排放技术发挥着重要作用，到2050年，碳捕获需平均占总减排量的20%。

研究组的多模型比较揭示了各部门在必要减排方面的巨大差异，而一致的是，要求电力部门在2050年前实现完全脱碳。交叉模型平均值表明，考虑到 升温极限，到2050年，中国累计政策成本可能达到国内生产总值的至。

Abstract

Given the increasing interest in keeping global warming below C, a key question is what this would mean for China’s emission pathway, energy restructuring, and decarbonization. By conducting a multimodel study, we find that the C-consistent goal would require China to reduce its carbon emissions and energy consumption by more than 90 and 39%, respectively, compared with the “no policy” case. Negative emission technologies play an important role in achieving near-zero emissions, with captured carbon accounting on average for 20% of the total reductions in 2050. Our multimodel comparisons reveal large differences in necessary emission reductions across sectors, whereas what is consistent is that the power sector is required to achieve full decarbonization by 2050. The cross-model averages indicate that China’s accumulated policy costs may amount to to of its gross domestic product by 2050, given the C warming limit.

Global groundwater wells at risk of running dry

全球地下水井面临干涸风险

作者：Scott Jasechko, Debra Perrone

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摘要

地下水井为数十亿人提供水源，但当地下水位下降时，它们可能会干涸。

研究组分析了全球约3900万口水井的施工记录。结果显示，6%到20%的水井深度不超过地下水位5米，这意味着如果地下水位仅下降几米，数百万口水井将面临干涸的风险。

此外，在一些地下水位显著下降的地方，新井的建设深度并不比老井深，这表明如果地下水水位继续下降，新井和老井一样也有可能干涸。深层含水层的水质差，建设水井成本高昂，这限制了开采深层地下水以防止水井干涸时失去水源的有效性。

Abstract

Groundwater wells supply water to billions of people, but they can run dry when water tables decline. Here, we analyzed construction records for ~39 million globally distributed wells. We show that 6 to 20% of wells are no more than 5 meters deeper than the water table, implying that millions of wells are at risk of running dry if groundwater levels decline by only a few meters. Further, newer wells are not being constructed deeper than older wells in some of the places experiencing significant groundwater level declines, suggesting that newer wells are at least as likely to run dry as older wells if groundwater levels continue to decline. Poor water quality in deep aquifers and the high costs of well construction limit the effectiveness of tapping deep groundwater to stave off the loss of access to water as wells run dry.

公共卫生 Public Health

Epidemiological and evolutionary considerations of SARS-CoV-2 vaccine dosing regimes

新冠疫苗给药策略的流行病学和进化研究

作者：Chadi M. Saad-Roy, Sinead E. Morris, C. Jessica E. Metcalf, Michael J. Mina, Rachel E. Baker, Jeremy Farrar, et al.

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摘要

鉴于疫苗剂量短缺和后勤挑战，各国正在提出多种部署战略，以提高人群对SARS-CoV-2的免疫水平。

目前有两个关键问题：通过部分免疫个体累积，第二剂疫苗的注射时间将如何影响感染动力学，以及如何影响病毒免疫逃逸进化的预期。与自然免疫和双剂量免疫相比，两者都取决于单剂量免疫所引发免疫应答的稳健性。

基于现有的免疫-流行病学模型，研究组发现在短期内，集中进行单剂量接种通常可减少感染，但长期结果取决于这种相对免疫的稳健性。之后他们探讨了三种选择方案，发现在部分群体免疫的特定条件下，一剂策略可能会增加抗原进化的潜力。

研究组强调，迫切需要在一剂疫苗接种后检测病毒载量和量化免疫反应，并在全球范围内加强疫苗接种工作。

Abstract

Given vaccine dose shortages and logistical challenges, various deployment strategies are being proposed to increase population immunity levels to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Two critical issues arise: How timing of delivery of the second dose will affect infection dynamics and how it will affect prospects for the evolution of viral immune escape via a buildup of partially immune inpiduals. Both hinge on the robustness of the immune response elicited by a single dose as compared with natural and two-dose immunity. Building on an existing immuno-epidemiological model, we find that in the short term, focusing on one dose generally decreases infections, but that longer-term outcomes depend on this relative immune robustness. We then explore three scenarios of selection and find that a one-dose policy may increase the potential for antigenic evolution under certain conditions of partial population immunity. We highlight the critical need to test viral loads and quantify immune responses after one vaccine dose and to ramp up vaccination efforts globally.