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生物通首頁 > 今日動態 > 專題總匯 > 2016年這些新技術最受人關注


        2016年,我們一直在被基因組編輯技術刷屏。CRISPR技術的發展和應用,為疾病治療和作物改良帶來新希望。中國學者開發的NgAgo系統讓人們驚喜,而后來出現的爭議又在牽動無數人的心。冷凍電鏡這種革命性的技術也獲得了新突破,分辨率首次突破2 Å,標志著結構生物學進入新時代。同時,中國學者在冷凍電鏡方面的成就也讓人刮目相看。另外,單細胞、測序等技術仍在不斷發展,為人們了解健康與疾病提供許多重要線索。



      基因組編輯


       毫無疑問,CRISPR基因編輯技術仍是今年最熱門的話題。一方面,研究人員在不斷改進這種技術,使其功能更加強大,有望在基因組的多個位點實現精確的基因編輯。另一方面,CRISPR在最短的時間內走出實驗室,邁向臨床。研究人員計劃用CRISPR來增強癌癥療法,改進遺傳病或艾滋病的治療。值得一提的是,我國河北科技大學的韓春雨教授開發出一種新型的基因組編輯技術NgAgo。不過,因國內外的多個實驗室尚未重復出他的實驗結果,這一實驗方法遭到質疑。后續進展如何,我們將跟蹤報道。



三篇Science:利用CRISPR治療遺傳疾病

三個獨立研究小組提供了初步的研究證據表明,通過編輯一個與肌肉功能相關的基因,修復杜氏肌營養不良癥小鼠的一些肌肉功能,可以治愈這一遺傳性疾病。這標志著第一次在完全發育的活體哺乳動物中,CRISPR采用一種有潛力轉化為人類療法的策略,成功治療了一種遺傳疾病。

杜氏肌營養不良癥是由于機體生成dystrophin蛋白的能力出現問題而產生。在每5,000名新生男嬰中就有一人受累于杜氏肌營養不良癥。



Science:首個人類CRISPR癌癥治療試驗初審獲批

6月21日,美國NIH的重組DNA顧問委員會批準了一項提議,它將利用CRISPR/Cas9來增強癌癥療法。在這項研究中,研究人員旨在評估CRISPR技術的安全性。他們將從18名患有黑色素瘤、多發性骨髓瘤和肉瘤的患者中取出T細胞。這些患者不再對癌癥的治療有響應。

喬治敦大學臨床腫瘤學家Michael Atkins說:“這是一種重要的新方法。我們將從中學到很多東西,并希望它會為新型療法奠定基礎。”



替代Cas9的基因組編輯新技術

來自河北科技大學、浙江大學醫學院的研究人員報告稱,他們證實可以利用格氏嗜鹽堿桿菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute來實現DNA引導的基因組編輯。

據稱,NgAgo系統是在哺乳動物細胞中實現基因組編輯的一種精確、有效的工具。不過,在文章發表后,國內外的多個實驗室表示,此實驗無法重復。對此,河北科技大學以及韓春雨教授稱,實驗已多次重復,將在近期向外界公布。



      單細胞研究


       每個細胞都是獨一無二的,但我們的研究對象往往是細胞群體,忽略了這些細胞之間的異質性。正因如此,單細胞研究受到了越來越多的關注。如今,單細胞基因組學領域近年來發展得非常迅速,為人們揭示了復雜生物學體系的許多重要線索,包括微生物群落的生態多樣性和人類癌癥的基因組。同時,單細胞分離、捕獲和分析方面的新產品也在不斷面世,讓人們輕松應對單細胞研究。



突破性單細胞表觀基因組與轉錄組分析技術

這個發布在《Nature Methods》上的實驗方案,可幫助科學家們精確描繪出DNA甲基化改變與基因表達之間的關系。“這種方法結合了我們從前開發的DNA與RNA并行測序實驗方案及單細胞表觀遺傳學的新進展。這種經過優化的方法最大限度地提高了從單細胞處獲得的生物信息量。”



著名學者Nature綜述:單細胞測序之現狀

這篇文章首先探討了單細胞基因組測序面臨的技術挑戰,隨后介紹了一些技術進步帶來的生物學新發現。重點關注用單細胞基因組測序研究微生物暗物質,評估多細胞生物中遺傳嵌合現象的致病作用,尤其是癌癥。文章末尾還預測了未來幾年單細胞基因組測序可能出現的一些進展。



單細胞質譜流式細胞技術入門

研究人員將流式細胞技術與質譜分析技術結合在一起,發展出了質譜流式細胞技術(mass cytometry),這種融合技術能在單細胞水平上同時分析超過40種細胞參數,極大的增加了流式細胞分析評估復雜細胞系統和過程的能力。



      冷凍電鏡


       去兩年對于冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)而言,是讓人興奮的,甚至可以說是革命性的。2014年底,兩個3.2 Å分辨率的結構通過這種方法確定:一個是β半乳糖苷酶,另一個是酵母線粒體核糖體的大亞基。今年,冷凍電鏡的分辨率更是突破2 Å,這標志著結構生物學進入新時代。那些一直在用X射線晶體學來實現原子分辨率的研究人員也開始涌向冷凍電鏡,試圖以此來分析那些不適合結晶的分子。讓人欣喜的是,中國學者多次在頂級期刊上發表重要成果,綻放出奪目的光彩。



專訪尹長城教授:技術發展帶來革命性突破

北大基礎醫學院的尹長城教授和中科院生物物理研究所的孫飛研究員最近在這方面取得了突破,他們領導團隊通過冷凍電鏡揭示了RyR1的長程變構門控機制。Cell Research雜志以封面文章的形式刊登了這項重要成果,還邀請國際RyR領域結構生物學專家Filip Van Petegem進行了評述。



施一公發表最新綜述:中國冷凍電鏡成果

近年來,國內的冷凍電鏡成果頻頻發表在各大頂級期刊上。近日,來自清華大學生科院的施一公教授發表綜述:“Biological cryo-electron microscopy in China”,回顧了冷凍電鏡在中國的發展歷史,描述了目前的發展狀態,并展望了這種技術將會為生物學研究的各個領域帶來什么樣的影響。


Cell:革命性技術獲得新突破

冷凍電鏡技術為結構生物學領域帶來了一場革命,催生了大量的研究新成果。不過,冷凍電鏡此前解析的都是不小于200 kDa的蛋白。美國國家癌癥研究所(NCI)的科學家們克服了現有的技術障礙。他們不僅用單顆粒冷凍電鏡獲得了小于100 kDa的蛋白復合體結構,還讓這一技術的分辨率突破2 Å



      液體活檢


       如果醫生想深入了解腫瘤,他們的選擇往往很有限。現有的技術都不太理想:成像的分辨率不高,活檢是侵入性的,而良好的標志物是少之又少。最理想的情況是,研究人員能通過簡單的血液檢測來達到組織活檢的敏感性和特異性。如今,液體活檢的出現,讓這一切成為可能。目前主要有三個探索方向:在血液中檢測整個腫瘤細胞(CTC)、分析循環的腫瘤DNA(ctDNA)以及捕獲腫瘤釋放的小囊泡(exosomes)。這些檢測有望開啟癌癥早期診斷的大門。



循環腫瘤細胞富集和分析的工具盤點

循環腫瘤細胞(CTC)就像礦井中的金絲雀,警告著腫瘤的存在和分子特征,而此時疾病可能還沒有癥狀。據Janssen Diagnostics的研發主管Ron Mazumder介紹,它們的豐度與病人預后密切相關。“對于轉移性乳腺癌、結腸直腸癌和前列腺癌,你可以根據CTC的數量將病人分為預后較好或較差的。”然而,找到它們談何容易,CTC是極其稀少的。



QIAGEN專家談液體活檢的潛力和挑戰

液體活檢這個詞首先出現于1948年。不過在最近幾年,借助最近的基因組學技術,它才重新進入人們的視野。液體活檢對于癌癥研究而言有哪些潛力,在處理CTC和ctDNA時又會面臨哪些挑戰?QIAGEN的Myriam Benbrahim在博客中作了介紹。


傾聽細胞的私語:exosomes研究工具盤點

大家都知道,細胞不斷地向細胞外空間分泌各種囊泡、大分子及小分子。至于分泌哪種類型的囊泡,這要看心情,哦不,要看細胞的來源以及它們目前的狀態。近年來,一種微型的囊泡正受到越來越多的關注,這就是exosomes,又稱外泌體。





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