• Illumina、Juno等技术巨头为啥同时下注单细胞测序?

    Illumina、Juno等技术巨头为啥同时下注单细胞测序?

    2016年头两个月,有一项技术受到了异乎寻常的关注。先后有多家生物技术公司将触手伸到在这一技术领域,包括测序巨头Illumina、CAR-T治疗巨头Juno、测序黑马10X Genomics、以及业务大而全的华大基因。 它们关注的这项技术叫单细胞测序。单细胞测序往简单了说就是对人体的单个细胞测序。  早在160年前,德国**医学家、科学家Rudolf Ludwig Karl Virchow就认为,疾病不是某种器官整体的病变导致的,单个细胞才是疾病的基本单位。然而,一直到现在,各种疾病检测和诊断还是基于一块组织或者一管血液,根本就没有顾及各种细胞之间的差异性。 现在的基因测序更是存在这种弊病。取一块组织提取总DNA,然后测序分析。实际上,这种测序过程得到是个平均结果,并没有反应身体的实际情况,那些含量较少的变异基本都被“平均掉了”。 单细胞测序能做的就是,把病变组织的所有细胞全都测一遍,这样一来,就可以全面掌握疾病的信息,甚至可以预测疾病的发展动向。这就是单细胞测序的使用价值。 在大概了解单细胞测序之后,再来看看这些生物技术巨头打算拿这项技术做什么。 Illumina携手Bio-Rad进军单细胞测序 2016年1月11日是西历的“小光棍节”,就在这一天,Illumina和Bio-Rad宣布合作开发一项单细胞测序流程。 本次合作中双方优势互补,利用Bio-Rad**的微滴分液技术和Illumina**的NGS(next-generation sequencing)技术,开发出一款可以分析单个细胞遗传信息的新技术。 目前合作双方没有公布具体的合作细节,具体的解决方案将在2016年底或者2017年初公布。 实际上Illumina与Bio-Rad的合作更多的是希望将困难重重,费时又昂贵的单细胞测序技术提升到一个新台阶,使科研人员在认识人体发育和疾病发生上取得新的突破。 Juno为掌握单细胞测序收购AbVitro 还是在西历的“小光棍节”这一天,“不甘寂寞”的Juno宣布收购了AbVitro,理由是Juno看中了AbVitro****的单细胞测序平台。 我们都知道Juno现在是CAR-T免疫治疗领域的一哥,它为什么想要掌握单细胞测序技术呢?Juno认为,装备了AbVitro****的单细胞测序之后,它的CAR-T免疫疗法就可以称霸天下了。 传统的细胞免疫治疗在寻找结合靶点时也会忽略掉那些含量很低的靶点,然而*终可能就是这些被“平均掉”、“覆盖掉”的靶点,成为癌症复发转移的关键,正所谓“此消彼长”。 Juno打算利用AbVitro的单细胞测序技术尽可能多的分析癌细胞上的靶点。从理论上讲,如果可以找到癌细胞所有的靶点,免疫疗法就可以干掉所有的癌细胞,这样就可以有效的避免癌症的复发转移。这就是Juno的野心。 10X Genomics推出单细胞测序新产品 2月11日,基因测序领域的黑马10X Genomics宣布推出旗舰级测序新品Chromium,Chromium*为耀眼的功能是可以实现单细胞测序。Chromium是10X Genomics为大型专业实验室打造的一款测序设备,定价为12.5万美元,目前已经开始接受预定,预计7月底发货。 实际上早在2月9日,10x Genomics就跟Qiagen和Illumina达成了合作意向。Chromium平台正是10x Genomics与Qiagen先进技术结合的产物。 华大基因获得一项单细胞基因组分析美国** 1月19日,美国**局公布了华大基因申请的一项单细胞基因组分析技术**,**号为9238840。 早在2012年,华大基因在就在单基因测序上取得了不小的突破。当年3月份,华大在一期《细胞》杂志上同时刊登两篇单细胞测序的研究成果。华大的研究团队研发出了一种分析单细胞基因组的新方法,并将这种方法用于癌症的异质性研究。 为从单核苷酸水平深入研究癌症发生、发展机制及其诊断、治疗提供了新的研究思路并开辟了新的研究方向。 从上述公司对待单细胞测序的态度中,我们可以看出,单细胞测序将促进我们对人体发育以及疾病生成的认识。这无疑将进一步提升未来疾病治疗的精确度。单细胞测序——**医疗的入场券 从1660年荷兰科学家列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)发明显微镜以来,人类才对微观世界有了认识。直到1850年,德国医生Rudolf Virchow才将单细胞异常与疾病建立起联系(1)。然而,由于种种技术手段的制约,这种联系在随后的160多年间,并没有被有效的利用起来。 直到2005年,NGS技术的出现,单细胞测序技术才应运而生。2009年,现任北京大学研究员的汤富酬完成了世界首例单细胞RNA测序,两年后,冷泉港的Navin完成了世界首例单细胞DNA测序。汤和Navin等的研究直接促成了单细胞测序技术的诞生,在2013年单细胞测序技术全面爆发,被《科学》杂志评选为“2013年**发展前景的六大科学项目之一”;2014年初,又被《自然方法》评为“2013年度技术”(2)。 哈佛大学终身教授、北京大学生物动力光学成像中心(Biodynamic Optical Imaging Center,BIOPIC)主任谢晓亮认为,从生物学和医学的角度讲,有四个问题需要单细胞测序解决(3):1)有些非常珍贵的研究材料数量非常少,例如卵细胞和循环肿瘤细胞(CTC);2)有些细胞基因组差异非常大,例如**;3)随着时间的推移,一些细胞在分裂中会发生变异,所以组成同一个器官的细胞基因也存在差异;4)同一个病变组织中的细胞存在异质性,例如癌组织的异质性是癌症复发转移的主要原因。 随着人们逐渐意识到单细胞研究对认识人自身以及疾病的重要性,单细胞测序技术的诞生恰逢其时。目前单细胞测序已经广泛用于微生物学、神经学、人体发育、免疫、癌症、辅助生殖等领域的研究。其中癌症与辅助生殖研究已经用于临床。在癌症诊治的临床应用中,利用单细胞测序分析癌组织遗传物质的变化可以更加准确的诊断癌症发生的原因,为治疗提供更加**的靶点信息。同时,利用单细胞测序技术分析血液中罕见的CTC遗传信息的变化,可以有效监测肿瘤的变化。 在辅助生殖的临床应用中,结合了单细胞测序技术的胚胎植入前遗传诊断(preimplantation genetic diagnosis,PGD)和胚胎植入前基因筛查(preimplantation genomic screening,PGS),可以有效的避免试管婴儿的出生缺陷。我国在这一领域已经走在世界前列。目前公认的**进的单细胞测序技术为哈佛大学谢晓亮团队研发的MALBAC(multiple annealing and looping-based amplification cycles)技术。MALBAC技术由亿康基因科技有限公司引入中国。2014年9月19日,世界首例经MALBAC单细胞测序技术完成的单基因遗传病和染色体异常筛查的试管婴儿在北京大学第三医院诞生。截止目前已经有数个家庭受益与这一技术。 据北京大学报道,中国医学科学院院长曹雪涛认为,谢晓亮的MALBAC技术能够改变整个生物医学,其对未来**医学的发展和应用的贡献是不可限量的。 实际上,单细胞测序是对**医疗的一次纵深。这也是近期生物技术公司在该领域动作密集的主要原因。
    02-24 2016
  • 血液检测可发现与遗传性心脏病相关的所有已知基因

    血液检测可发现与遗传性心脏病相关的所有已知基因

    在《心血管转化研究杂志》上,来自英国和***的研究人员揭示了被称为Trusight心脏测序试剂盒的检测方法如何识别与17种遗传性心脏病有关的174种基因。 这些遗传性心脏病包括主动脉瓣疾病、结构性心脏病、长和短QT综合征、努南综合征、家族性房颤和大多数心肌病。 遗传性心脏病是由基因突变引起的,由亲代遗传下来。如果一位母亲携带有这些缺陷基因,就有50%的机会会将这些突变遗传给她们的孩子。 虽然有可能携带一个这种基因突变而不会发展成为相关的心脏病,但是该基因显着增加了患病的风险。 基因检测是识别这种突变的关键,能够早期诊断出遗传性心脏病,并使得患者能够及时采取措施,降低他们因为这种疾病而发生突然死亡的风险。 但据来自英国帝国理工学院医学研究理事会临床科学中心国家心肺研究所的主要研究员James Ware所言,目前的基因测试只能识别少量的基因,这就意味着经常被他们忽略的基因突变,有可能是诊断遗传性心脏疾病的关键。 Trusight心脏测序试剂盒能够解决这个问题吗? 血液检测能够识别出所有基因突变,准确率高达100% 新的检测方法使用下一代测序法同时确定174个已知与增加患17种遗传性心脏病的风险有关的基因。它是通过分析患者血液样本中的DNA(脱氧核糖核酸)完成的。 Ware博士和他的同事在新的研究中,通过用它分析348份来自***国家心脏中心参与者血液样本对该检测的有效性进行评估。 研究小组发现,该检测能够快速识别出与17种遗传性心脏病相关的所有基因突变,准确率高达100%。 研究人员说,他们的研究表明,新的检测方法比目前的基因检测更为快速可靠,并将使得遗传性心脏病的诊断变得更快速、更可靠,更划算。 资助这一研究的英国心脏基金会医学主任Peter Weissberg教授对该研究结果发表评论说: “随着研究的进步和技术的发展,我们发现了越来越多导致这些疾病的基因突变。在这个发展迅速的研究领域里,我们的目的是要在不断降低成本的前提下获得更高的诊断准确率。 这项研究是沿着这条道路迈出的重要一步。它意味着一个单一测试就能够识别出遗传性心脏病患者身上携带的致病基因突变,因此使他们的亲属可以很容易地进行相同基因检测。” 对“从基因检测中获益的日益增加的家庭”进行检测 新的检测方法已在**Brompton & Harefield国民健康服务机构(NHS)英国信托基金会实施。研究人员说每个月都成功地对40名患者进行了遗传性心脏病的评估。 仅在美国,每年就有100,000人因为遗传性心脏病死于心脏骤停。 研究人员希望他们的新型检测方法能够很快在全球范围内投入临床应用,为一些遗传性心脏病患者提供早期诊断和治疗,并使其他患者获得精神上的安宁。 “如果没有一个基因检测,我们通常需要对整个家族进行多年的常规监测,因为这些疾可能会在多年以后的生活中才发生。这对于家庭和我们的健康结构来说都是非常昂贵,”Ware博士指出。 “反之,当一个基因检测能够精确显示其中一个家庭成员携带有致病遗传异常时,它就变得非常简单了,只需要检测其他家庭成员即刻,”他继续说道。 “那些不携带缺陷基因片段的人可以放心,不用无数次地上医院了。这种新型综合检测方法使得因此而受益于的家庭数目不断增加。”
    02-24 2016
  • 临床NGS基因检测产业调查分析报告

    临床NGS基因检测产业调查分析报告

    近日,市场研究和战略咨询公司DeciBio的研究者们通过对2012年至2015年间1000多篇论文和30篇专家采访进行了综合分析,结果表明:NGS的临床应用正处于快速增长阶段,目前主要应用在肿瘤、罕见疾病和NIPT领域。 在肿瘤领域,NGS主要用于能实施靶向疗法的肿瘤(如乳腺癌、肺癌、结直肠癌)中,帮助优化疾病的诊断与治疗。总体来说,NGS临床应用的发展已超过预期,前景非常乐观。见图1。(图1)30位专家受访者情况 测序仪 对于测序仪产业而言,短期内,Illumina公司在NGS临床应用市场中仍处于主导地位;长期来看,NGS临床市场竞争日趋激烈,处于动态发展之中。纳米孔测序仪的精确性正在快速提高,并将带来颠覆性创新。鉴于其可扩展性,预测纳米孔测序仪的性能将很快能满足临床应用的需要,并有可能突破现有的技术(如边合成边测序技术)。部分受访专家表示对多种新型测序平台感兴趣(图2)。哈佛商学院教授 Clayton Christensen 提出颠覆性创新是一种与主流市场发展趋势背道而驰的创新活动,其颠覆威力极为强大,一般成果的企业都难以适应这类创新带来的挑战。 而纳米孔测序具有潜在的颠覆性创新特征(图3)。临床应用 通过对1285篇临床文献回顾,分析表明NGS不仅仅只应用于肿瘤和NIPT领域,还逐渐涉及病毒、微生物、免疫等研究领域。另外,全基因组测序、全外显子组测序仍是主要的应用手段,而靶向测序的使用份额正逐年大幅增加,见图4。部分专家认为未来5年临床肿瘤NGS检测的数量在一些**中心或增涨7倍。见图5。技术挑战 大多数受访专家认为,NGS产业面临的挑战主要集中在上游和下游环节。上游环节包括:提高自动化的样品制备方案。例如,如何从福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的样品以及液态活检样品中获得高质量的DNA。下游环节包括:提高意义不明突变的分析和报告质量,以及生物信息学解决方案。见图6。行业分工 NGS快速增长的市场吸引了众多公司的参与。但提供测序技术的公司数量依然相对有限。提供样品制备、自动化或生物信息学解决方案的独立公司符合了市场的需求。尽管有多于150家公司提供DNA分析软件包,生物信息学的基础设施和分析工具仍不健全。 见图7。
    02-23 2016
  • 云计算为测序带来变革!

    云计算为测序带来变革!

    自二代测序的技术问世以来,就一直是研究和临床领域关注的重点。随着整个行业的技术发展,二代测序也带动了整个基因研究的产业链。在二代测序的产业链中,上游做检测,中游做分析,下游做应用。在测序价格持续下降的情况下,中游测序数据的生物信息学分析成为了提**率**的瓶颈。??传统的测序数据分析依赖于本地服务器的性能。而可以预见的是不断下降的测序价格将会带来更多海量测序数据的产生,而巨大数量的测序数据无疑会延长获得测序分析结果的时间。 目前可能较好的解决方法是通过云计算的方式去做,云计算的优势在于能够通过分布式计算对大数据进行处理,从而极大提升运算效率以及降低成本。??目前国外的云计算平台Seven Bridge已经做的比较成熟,对二代测序数据也能够进行快速分析。缺点是作为典型的pipeline式分析,对用户的要求比较高,对于国内用户群体的使用会有一些障碍。 而在国内的云计算平台中,GCBI将于2016年2月底发布新的全基因组测序分析平台,虽然还没有公布具体的信息,但是希望能够体现基本功能的**率和高可用性。??接下来我们看看在不同的领域,测序的云计算平台可能带来的变革与进步。??科研领域??科研研究者一直是测序的重要使用群体,由于测序成本的持续降低及更多的测序服务供应商选择,可以预见的是测序数据的产量与规模大幅度提升。而这部分数据是必然需要分析的,在没有大规模数据分析平台之前,分析的效率受限于本地服务器的规模,数据量越大,分析的时间也越久。 而测序的云计算平台将有望突破这个瓶颈,100个样本,1000个样本,分析的时间都仅跟1个样本的分析时间类似,这将极大降低用户的时间成本。预计随着数据分析平台化的出现,科研研究的周期将大大缩短。??临床应用领域??在传统的诊疗模式下,临床医生需要各种检查数据以及查体来对病人进行诊断。一旦分子层面的检测在临床进行开展,云计算平台可以通过对同一种疾病临床数据及分子检测数据的收集和快速分析,对特定的病人给出相应的辅助诊断参考,甚至给予相应的用药方案。 临床医生在合理应用的情况下,整个诊断的过程将会变得更快速以及更准确。如果未来疾病的发展演变成依据分子水平的变化进行分类,那么诸如GCBI等云计算平台对临床的帮助会更大。??个人健康??随着测序技术在医疗领域的应用,市面上已经有不少针对个人健康的检测业务了,检测方法包括个人全基因组测序、定制化基因芯片等等。 而这些数据的分析与解读也会随着检测成本的下降变得越来越普遍。当每个人都会去做这样的检测时,云计算平台将有望对这部分数据的快速解读提供可行的解决方案。个人用户将更快速地获取自己的结果报告。??合作模式??鉴于生物信息云计算平台的强大功能,有望在平台与科研单位、临床研究者甚至企业之间搭建各种各样的合作模式。 科研单位与云平台的合作能加快科研成果的输出,云平台可以帮助科研单位进行成果的转化与应用;临床研究者可以借助云平台进行辅助诊断,云平台通过临床数据的输入不断使诊断模型优化;企业通过云平台可以推广自有产品,云平台也可以给用户提供更多样的供应商选择。??可以预见的是,生物信息云计算平台的强大能力不仅仅会体现在其计算能力上,临床应用,合作转化等方面都可以展现其潜力。就让我们拭目以待看看云计算平台的发展吧。
    02-23 2016
  • CCTV:CAR-T疗法升级,白血病人新希望!

    CCTV:CAR-T疗法升级,白血病人新希望!

    美国弗雷德?哈钦森癌症研究中心的研究人员16日向外界公布了治疗特定白血病的新方法。研究人员在英国、美国等国家进行了早期临床试验,试验效果明显,超过90%的病人症状完全消失。  该疗法的早期临床试验对象是白血病晚期患者,多数人的预期寿命只剩下2-5个月。试验中,研究人员对免疫细胞T细胞进行基因改造,使它们能够专门识别和破坏癌细胞,注入患者体内后会摧毁癌细胞,并记住这些癌细胞,在人体内年复一年的“巡逻”,防止癌症“卷土重来”。 一岁的英国小女孩莱拉曾被诊断为急性淋巴细胞性白血病晚期,在去年11月,她接受了这一新型疗法,目前癌症已经完全消失。临床试验结果显示,94%患有急性淋巴细胞性白血病的患者癌细胞完全消失,其它类型的白血病患者积极反应率超过80%,其中超过一半的患者病症得到了完全缓解。 伦敦大学学院医学院血友病学专家马丁?普莱说:“如果你能让T细胞拥有免疫记忆,白血病或癌症复发的机率要小很多。因为癌症一旦出现,免疫细胞就在那里,它们会识别并杀死复发的癌细胞。” 然而,研究人员也表示,这一疗法也面临着一些挑战,目前要让T细胞进入固态肿瘤比较困难,因此这一疗法暂时只能治疗白血病这类的液态癌症。此外,重组免疫系统也会造成副作用,在临床试验中,一些患者出现了发烧症状,还有2例病人死亡。 英国癌症研究所发言人凯特?阿尼说:“保持谨慎是非常重要的,因为这只是一个小范围的研究,这种疗法并不适用于所有癌症,而且可能带来严重的副作用。”   CAR-T疗法介绍:CAR-T 细胞全称是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法,基本原理就是利用病人自身的免疫细胞来清除癌细胞,因此被称作细胞疗法,而不是传统的药物治疗。 美国国立癌症研究所医学专家评论:“CAR-T细胞治疗比任何正在研究的其他免疫疗法都更有效!”近年来,生物医药公司纷纷将目光投向CAR-T领域的研究与开发。 CAR-T疗法的核心机制是通过特异性地识别肿瘤相关抗原,使效应T细胞的靶向性、杀伤活性和持久性较常规应用的免疫细胞大幅提高,从而打破宿主免疫耐受状态,克服免疫逃逸,*终杀灭肿瘤细胞。CAR-T疗法与传统新药研发相比具有以下特点:第一,CAR-T疗法技术属性极强,可复制性强。对于新药研发刚刚起步的中国,存在弯道超车的可能。目前国内开展的CAR-T临床试验数量已经多达23项,仅次于美国,这也是中国**在新药研发领域走到国际前列。第二,CAR-T是一种非常个性化的疗法,产品的供应方式和传统药物有着根本性的区别。因此,实现CAR-T产品的标准化,做到药效和风险可控是首要任务。未来市场必定属于能够将CAR-T细胞特异化,治疗流程标准化的企业。当下进行粗放式开发的医院或企业未来必定会被淘汰。第三,CAR-T疗法的研发耗时较短,第一例疗法一旦获批上市,后续公司会快速跟进。自2012年4月EmilyWhitehead接受Carl June团队的T细胞回输算起,不到4年的时间里,诺华率先完成了多项临床试验,CTL019预计2017年可获批。也就是说CAR-T这种划时代的疗法仅需5年即可正式上市。可以推测,后续CAR-T疗法企业的研发进度也会相对较快。
    02-23 2016
  • Nature Commun:阿尔兹海默症新诊断策略

    Nature Commun:阿尔兹海默症新诊断策略

    阿尔兹海默症(AD)是一种*为常见的神经性衰退疾病。全球已有4400万例痴呆症患者,预计到2050年将有超1亿的患者出现。遗憾的是,目前临床上还没有有效的预防和治疗阿尔兹海默症的方法。现有的药物还停留在减缓病症的水平,对于已经造成的损伤束手无策。 有数据推测,推迟五年发病,将减少三分之一的患者数量。所以,除了研究AD病因、治疗药物的同时,科学家们还在致力于对于该病诊断方法的探索,力求在其发病前、症状初期就能够发现其病灶,做到及时的防治,从而延缓病情的发展。单克隆抗体:结合β-淀粉样蛋白,实现病情诊断 2月19日,乌普萨拉大学老年病学教授和乌普萨拉大学医院的**顾问Lars Lannfelt团队在Nature子刊《Nature Communications》发表了**利用单克隆抗体进行关阿尔兹海默症诊断的**研究成果。 正子断层扫描(PET)作为一种诊断阿尔兹海默症的方法,近年来取得了快速发展。PET通过注射放射性药物,借助PET造影仪扫描,可以看到指示剂在人体组织或器官的分布,从而分析获取所需疾病信息。但是,这种传统的放射性标志物只能够提供统计性且不变的信息,不能够反映病情的发展和趋势。 为此,Lannfelt团队构思出一种新策略,以单克隆抗体取代传统指示剂,进行PET扫描成像。该单克隆抗体通过与致病蛋白β-淀粉样蛋白结合,具有高度特异性的同时,还能够反映痴呆症病情发展情况。 实现这一构思,需要克服阻止抗体进去的血脑屏障。研究人员设计出一种融合蛋白,能够增加屏障的通透性。类似于特洛伊木马的原理,单克隆抗体依托于这一融合蛋白,得以“欺骗”并与通道受体结合,*终进入大脑内,寻找淀粉样蛋白。 目前,该技术已经在患阿尔兹海默症小鼠上进行了试验。相比于传统的放射性标志物,抗体能够提高诊断的准确度,有望应用于早发型阿尔兹海默症的精确检测,实现病情发展的监测,及时评估临床治疗的效果。 研究人员计划将这种原理同样应用于帕金森病的诊疗过程中。他们预计,未来借助该技术将能够诊断多种神经类疾病,甚至于抑郁症等等。
    02-23 2016
  • 硝烟又起!张锋对手获CRISPR新**

    硝烟又起!张锋对手获CRISPR新**

    CRIPSR领域迎来的一个重磅新闻,美国**和商标局(USPTO)二月十六日将一项基因编辑**授予了CRISPR技术先驱Jennifer A. Doudna的Caribou Biosciences公司。这再次搅浑了原本已经相当复杂的CRISPR知识产权形势。自CRIPSR系统被开发成研究工具以来,这一技术就陷入了激烈的知识产权之争。目前美国至少有两个研究团队就此技术提出了**申请:以Doudna为首的加利福尼亚大学团队,和以张锋为首的MIT和Broad研究所团队。Doudna因CRIPSR技术获得了2014年的“生命科学突破奖”(Breakthrough Prize),但**CRIPSR**却被张锋收入囊中。从提出**申请的时间来看,实际上Doudna团队在先,张锋团队在后。 张锋团队率先获得***有可能的原因是,他申请了快速通道(fast-track patent)。可想而知,Doudna团队是相当不服气的。2015年4月,Doudna团队要求进行一次听证会。他们认为根据先来后到的原则,张锋团队的申请应该被认为是一次干扰。上个月,USPTO正式同意推进干扰听证会,以解决这场万众瞩目的**大战。结果听证会还没影儿,Doudna团队先到手了一项基因编辑**。据介绍,这项新**覆盖了特定的CRISPR编辑方法。“这意味着正在进行的干扰评估将无法终结CRISPR**之争,”纽约法学院的法律副教授Jacob Sherkow指出。因为就算Doudna输掉了这次听证会,他们仍拥有类似这样的**。Doudna团队将能根据这些**阻止张锋及其Editas公司使用一些基因编辑技术。CRISPR技术不仅操作简便,而且还有着很强的可扩展性,被广泛用于各个研究领域。不过,人们还不完全清楚CRISPR系统的作用机制,这无疑是该技术进一步发展的一大障碍。Doudna一直在进行这方面的探索,取得了极为丰硕的成果。 2015年11月,Doudna等人在Science杂志上为人们展示了Cas9识别基因组靶标的重要机制。研究显示,Cas9的搜索和快速“跳过”机制是确保CRISPR作用的前提。这一发现将有助于进一步完善CRISPR基因编辑技术。2016年1月,Doudna的研究团队揭示了CRISPR-Cas9准备剪切DNA时的关键分子结构。在CRISPR-Cas系统中,Cas蛋白与小CRISPR RNA(crRNA)形成复合体,切割与RNA互补的外源DNA。R-loop是I型和 II型CRISPR-Cas的一个典型特征,基因组编辑常用的sgRNA就会和Cas9形成R-loop。为了阐明R-loop的作用,研究人员通过冷冻电镜获得了酿脓链球菌Cas9 R-loop的高分辨率结构。
    02-23 2016
  • 3D眼镜竟成神经外科新“武器”

    3D眼镜竟成神经外科新“武器”

    在患者清醒状态下进行开颅手术已经不是什么新鲜事了,不过戴着3D眼镜做手术还是第一次听说。 1月27日,法国昂热大学医院为一位患者清醒状态下摘除了恶性肿瘤,期间患者佩戴虚拟现实眼镜,为世界首例。到现在为止,患者恢复良好。“通过给患者制造一个完全虚拟的世界,完全控制患者看到和听到的内容,我们可以定位到患者大脑中与某些功能相关的区域或神经连接,这在以前是不可能的。”法国昂热大学医院神经外科医生菲利普·梅内(Philippe Menei)说。通过这种方法,医生在手术过程中就可以知道像语言、视觉和运动等一些重要生理功能是否受损。而且在此过程中,患者并不会感受到脑部组织被打开,也不会感到疼痛。由于这位患者的一只眼睛已经因病失去了视力,所以需要特别保护患者的视力。手术过程中,梅内和他的团队为患者创造了一个中性的虚拟环境,没有明确的焦点。梅内说:“在这种空虚中,我们可以控制空间,让发光物体出现在患者的周边视觉中。”手术三周之后,虽然移除的肿瘤处于大脑中控制视觉的部位,但患者的视觉并未受到影响,已经可以接受化疗了。梅内称,在开颅手术中使用3D眼镜还是第一次,它大大加强了手术的精确度,并且可以达到以前无法预想的部位,给医学带来了新的可能。梅内的团队计划在未来的几个月内再次使用这一技术,为脑部肿瘤靠近视力区域的患者进行手术。法国的儿童中,脑肿瘤是第二常见的肿瘤疾病。他们还计划将3D眼镜用于儿童脑肿瘤的治疗中,可能会在年底之前进行试验。
    02-23 2016
  • Nature Bio:3D打印革命性进步!打印可移植器官

    Nature Bio:3D打印革命性进步!打印可移植器官

    在*近一项发表在国际学术期刊Nature Biotechnology上的研究中,科学家**使用3D打印机以活细胞为“墨水”制造出人类真实大小的器官和组织。这些打印出来的机体结构不仅足够大足够结实,可以用于替换机体“原装配件”,还可以进行个性化定制同时具有功能性。 一位研究人员表示:“这项技术能够制造出稳定的符合人类尺寸的任意形状的组织。如果能够得到进一步开发,这项技术还有望用于打印活体组织器官并进行手术移植。” 在此之前,生物打印技术已经可以用于打印一些小型的或者极度简化的器官复制品——比如脑和肾脏组织,因此科学家们就可以利用这些打印器官进行研究,部分替代实验动物,但直到现在仍然没有研究能够打印出大型稳定的可以用作器官移植的活体。**障碍之一就是如何在打印过程中保证细胞存活以及如何将维持器官运作的所有“配件”组装到一起,比如维持氧气供应的血管结构。 如何为细胞提供足够的氧气是制约生物打印技术发展的一大难题。该研究团队从移植受体获得活细胞并将其与用于模拟组织,肌肉和软骨的特殊塑料和胶体结合到一起克服了这一难题。这些材料为3D打印器官提供了手术移植过程中所需要的结构,一旦放置到位,那些塑料和胶体成分就会逐渐消失,只留下打印出来的生物学材料。 研究人员表示,细胞还会分泌产生一种具有支撑作用的基质成分帮助维持移植物的形状,到整个过程结束,细胞会自行重新排列逐渐脱离对塑料以及胶体材料的依赖。因此一旦将打印器官组织移植到体内,这些移植物就会逐渐抛弃人工支撑体,促进受体产生活体支撑物。 研究人员表示他们已经可以应用这项技术以人,兔,小鼠以及大鼠的活细胞为材料打印耳朵,骨以及肌肉等结构。他们目前还没有在人类身上进行移植检测,但他们将人类尺寸的耳朵移植到免疫缺陷小鼠皮下,打印耳朵仍然可以保持形状,逐渐形成新的支撑软骨,并可以在两个月内维持正常的血液供应。 对大鼠进行3D打印肌肉组织移植两周之后,神经元开始围绕着肌肉生长,而在另外一个长达五个月的实验中,移植到大鼠体内的3D打印颅骨碎片也形成了新的骨组织同时带有正常的血液供应。 研究人员表示,在将3D打印器官组织成功移植到人体之前,3D打印技术仍然有很多路要走,但这项研究已经让人们看到了希望。
    02-23 2016
  • 神奇!一种可在大脑中溶解的医疗器械

    神奇!一种可在大脑中溶解的医疗器械

    当患者受到创伤性脑损伤后,医生需要监测其大脑内外压力防止进一步的脑损伤。但是监测设备过于庞大,需要连接患者、监视器。近期,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)研究团队近期研发出一种新型的大脑植入芯片,替代了大体积的医疗设备。借助无线传感器,大大简化了医疗过程。 亮点:**可溶解性植入式大脑传感器 众所周知,植入式医疗设备面临着免疫排斥的问题。为了规避这个问题,材料科学工程和生物工程学教授John Rogers 团队研发了一款由聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)和硅树脂材料构建的新型电子传感器,它的优势在于: (1) 可以记录、传输大脑温度、压力等生理指标; (2) 可溶解; 团队首先测试了芯片,发现其可以在生理盐水溶液中溶解。随后,以白鼠为材料进行了动物试验,发现电子设备能够准确读取老鼠大脑数据,并能够在几周内完全溶解。 该设备可以记录经历脑损伤或者脑手术的患者的大脑数据。一旦设备不再需要的时候,可以自行溶解于脑脊液,极大得规避了电子设备免疫排斥、手术感染等问题。Rogers团队花费数年时间进行融合多项性能的传感器的研究,并将相关研究成果发表于《Nature》期刊。在正常的大脑温度下,压力传感器能够在几周内完全溶解。目前,这款设备正在准备临床试验,用于植入人脑中,在可穿戴式医疗设备的基础之上更往前发展一步。 Rogers表示,技术的*终目标是对人类健康有积极的影响。
    02-23 2016
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