研究抗癌、抗衰老疑難雜癥 超高分辨率顯微鏡看到活細(xì)胞

　　記者 毛黎

　　特拉維夫大學(xué)率先證明，通過CRISPR基因編輯技術(shù)能有效地破壞動物癌細(xì)胞DNA，同時保持周圍其他細(xì)胞組織完好無損；舍巴醫(yī)學(xué)中心在全球首次試驗性采用“逆向個性化藥物”（RPM）治療癌癥患者；特拉維夫大學(xué)研發(fā)出一種快速檢測儀，可實時檢測患者在接受惡性腫瘤切除后腹腔內(nèi)是否還有癌細(xì)胞殘留，還設(shè)計出治療皮膚黑色素瘤的納米載體藥物系統(tǒng)，該系統(tǒng)有望擴展到其他疾病的治療。

　　以色列理工大學(xué)結(jié)合質(zhì)譜和計算兩種方法，開發(fā)出快速且廉價地分析血液樣本的新方法，將首先應(yīng)用于惡性腫瘤的早期檢測；他們還研發(fā)出新型自行微型機器能直接將藥物、DNA和化學(xué)物質(zhì)通過電穿孔技術(shù)進(jìn)入特定的單細(xì)胞內(nèi)。

　　魏茨曼科學(xué)院開發(fā)出獨特方法，可在人工單元格中生產(chǎn)病毒小片段的獨特方法，從而解決了研究高致病性病毒的安全性問題；他們還發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌在受到病毒攻擊時會產(chǎn)生保護(hù)自己的化合物，這種抗病毒機制有望成為人們應(yīng)對新冠病毒和其他病毒的關(guān)鍵。生物物理學(xué)家和醫(yī)生組成的團(tuán)隊開發(fā)出數(shù)學(xué)模型，可預(yù)測某些細(xì)菌抗生素治療能否成功，幫助準(zhǔn)確選擇針對患者病情的抗生素。

　　巴伊蘭大學(xué)研究人員證實了15年前的關(guān)于人體衰老的理論：隨著時間流逝，人體實際下降的是細(xì)胞協(xié)調(diào)能力，而非細(xì)胞功能，有望為醫(yī)治衰老提供新思路；特拉維夫大學(xué)和沙米爾醫(yī)學(xué)中心證明，僅借助氧氣就能成功逆轉(zhuǎn)人體衰老過程；以色列和烏克蘭研究人員首次誘導(dǎo)實驗鼠代謝率和體溫出現(xiàn)長期下降，據(jù)信這能使其保持健康并具有更長壽命。

　　基于魏茨曼科學(xué)研究院的研究成果，ImmunoBrain Checkpoint公司研發(fā)出阿爾茨海默病新療法，并計劃開展臨床試驗。

　　以色列理工大學(xué)開發(fā)出新型顯微鏡（DeepSTORM3D），能獲得活細(xì)胞超高分辨率三維圖像。耶路撒冷工學(xué)院與美國康奈爾大學(xué)合作，獲得了成年斑馬魚大腦的精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像，為大腦成像領(lǐng)域的新突破。

　　Remilk公司生成無需母牛的乳蛋白，將乳蛋白粉與其他物質(zhì)混合后，可生產(chǎn)出特性、口感和結(jié)構(gòu)完全相同的牛奶、奶酪、酸奶和冰淇淋等。

　　韓 國

　　發(fā)現(xiàn)五個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 助大腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)為正常

　　記者 邰舉

　　韓國科學(xué)技術(shù)院與首爾三星醫(yī)院共同宣布，成功開發(fā)出一種幫助大腸癌細(xì)胞向正常大腸細(xì)胞轉(zhuǎn)化的原創(chuàng)技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)5個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子CDX2、ELF3、HNF4G、PPARG和VDR，可以將大腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為正常大腸細(xì)胞。新發(fā)現(xiàn)的名為SETDB1的因子能夠調(diào)節(jié)上述轉(zhuǎn)錄因子的活性。

　　美 國

　　基因編輯與細(xì)胞科研成果多 多種重大疾病研究有新進(jìn)展

　　記者 劉海英

　　美國科學(xué)家不僅通過癌癥試驗研究證實CRISPR編輯免疫細(xì)胞的安全性，還首次開展了將CRISPR-Cas9基因療法直接用于人體臨床試驗，治療遺傳性眼病——萊伯氏先天性黑蒙癥（LCA10），并宣布借助CRISPR基因編輯技術(shù)治愈了3名遺傳病患者。

　　在基因編輯新工具研發(fā)方面，2020年諾貝爾化學(xué)獎得主詹妮弗·杜德納教授領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)了一種超緊湊型CRISPR-Cas系統(tǒng)——CRISPR-CasΦ，與CRISPR-Cas9和Cas12a相比，新系統(tǒng)能對更廣泛的基因序列設(shè)靶，有望成為CRISPR基因編輯工具箱中又一個強力工具。

　　在細(xì)胞研究領(lǐng)域，波士頓大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員合作，開發(fā)出肺細(xì)胞培養(yǎng)新技術(shù)，能讓所產(chǎn)細(xì)胞純度更高、存活更久，有助于科學(xué)家更好構(gòu)建肺病模型，推動對肺病的研究治療；加州大學(xué)研究團(tuán)隊首次在實驗室將人類細(xì)胞可控、可逆地變成透明，可更加清晰地顯示活細(xì)胞和活組織內(nèi)部的所有動態(tài)過程，這將極大推進(jìn)人類對多種生物系統(tǒng)的透徹理解；哈佛大學(xué)研究人員利用人類多能干細(xì)胞培養(yǎng)出可以長毛發(fā)的皮膚“類器官”，將帶來一種用于研究人類皮膚發(fā)育的工具，加深人類對疾病建模和重建手術(shù)的認(rèn)識；加州大學(xué)圣迭戈分校研究人員首次將星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)為功能性神經(jīng)元，為人類治療神經(jīng)退行性疾病帶來巨大希望。

　　在以癌癥為代表的疾病治療研究領(lǐng)域，美國科學(xué)家也有很多成果。他們找到了腦瘧疾發(fā)展的關(guān)鍵分子EphA2蛋白；發(fā)現(xiàn)了可以殺死人類癌細(xì)胞的脂肪酸二高-γ-亞麻酸（DGLA）；開發(fā)出可提前發(fā)現(xiàn)50多種癌癥的驗血新方法；研制出可檢測阿爾茨海默病早期預(yù)警信號的成像新技術(shù)；揭示了未接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療而能夠控制病毒復(fù)制的患者體內(nèi)抑制艾滋病病毒轉(zhuǎn)錄的機制。

　　法 國

　　開發(fā)新型慢性乙肝治療藥物 基因療法與免疫療法有進(jìn)步

　　記者 李宏策

　　法國利用基因編輯技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域繼續(xù)取得成果。2020年歐洲肝臟學(xué)術(shù)研究年會（EASL 2020）上，法國研究人員提出利用CRISPR-cas9開發(fā)治療慢性乙肝的新型藥物，通過基因編輯實現(xiàn)靶向乙肝病毒，可能產(chǎn)生乙肝表面抗原。

　　此外，基因療法也在不斷取得進(jìn)展。法國巴黎視覺研究所與英、美團(tuán)隊合作，通過線粒體靶向技術(shù)將病毒載體注射到患者眼睛中，成功治療了37名遺傳性視神經(jīng)病變（LHON）患者，78%接受治療的患者雙眼視力得到顯著改善。

　　人們對免疫療法抗擊淋巴瘤的分子機制知之甚少。在一項新研究中，來自法國國家科學(xué)研究中心、巴斯德研究所和波爾多大學(xué)的研究人員首次觀察到治療性抗體與其靶蛋白之間的相互作用，揭示治療性抗體結(jié)合人體CD20機制，從而為開發(fā)新的治療方法開辟了道路。

　　俄羅斯

　　研發(fā)首個抗癌鎳基化合物 腫瘤檢測與治療有新方案

　　記者 董映璧

　　2020年，俄羅斯在研發(fā)、治療各類癌癥方面取得了不少成績。

　　最為突出的是俄羅斯秋明國立大學(xué)參與的國際科研團(tuán)體研發(fā)出全球首個有抗癌效果的以鎳為基礎(chǔ)的化合物。該藥更便宜，對患者的危害也較小，可代替該領(lǐng)域的鉑衍生物，能改進(jìn)藥物研發(fā)，而不用擔(dān)心癌細(xì)胞抗藥性增加以及藥物副作用。

　　此外，俄羅斯國家核研究大學(xué)“莫斯科工程物理學(xué)院”和莫斯科國立謝切諾夫第一醫(yī)科大學(xué)科研人員，提出了宮頸癌前病變熒光診斷和光動力內(nèi)科治療（PDT）診療新方法，并在所有參與研究的女性患者身上證實了治療的有效性。

　　俄羅斯奧廖爾國立大學(xué)還開發(fā)出基于光學(xué)技術(shù)診斷肝部腫瘤的方法。這種腫瘤檢測方法更精確，能提高肝癌患者的治療效率。

　　烏克蘭

　　研發(fā)出生物監(jiān)測熒光裝置 可用于診斷多種器官疾病

　　記者 張浩

　　2020年，烏克蘭國家科學(xué)院物理與生物物理應(yīng)用研究所研發(fā)出一種熒光裝置，可用于監(jiān)測呼出氣體和生物蒸氣中的超低濃度丙酮和氨分子。

　　氨指標(biāo)可用于診斷肝腎功能不全和肺癌，丙酮可用于糖尿病、腺炎、心力衰竭等疾病的診斷。利用熒光信號對某些試劑高敏感性的特點，基于有機染料與丙酮和氨分子間相互作用并改變其熒光響應(yīng)的能力，烏克蘭研究人員研制出了這款用于檢測超低濃度丙酮和氨分子的熒光裝置。裝置傳感器的“心臟”是二氧化硅基質(zhì)中的敏感膜，該基質(zhì)引入了香豆素系列有機染料作為敏感成分，并引入了量子點作為熒光信號放大器。

　　日 本

　　發(fā)現(xiàn)Pg菌可引發(fā)阿爾茨海默病 給獼猴移植子宮首次成功產(chǎn)子

　　記者 陳超

　　日本九州大學(xué)、北京理工大學(xué)和吉林大學(xué)聯(lián)合研究首次發(fā)現(xiàn)，長期向小鼠全身注入牙周病的病原菌——牙齦卟啉單胞菌（Pg菌），正常中年小鼠腦外產(chǎn)生的大腦老年斑成分淀粉樣蛋白β（Aβ）會被輸送至腦內(nèi)，引發(fā)阿爾茨海默病。

　　日本慶應(yīng)義塾大學(xué)等聯(lián)合團(tuán)隊，利用食蟹獼猴進(jìn)行了子宮移植，實現(xiàn)全球首次非人靈長類動物子宮移植后成功產(chǎn)子。

　　日本理化學(xué)研究所宣布，利用人工誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）技術(shù)，開發(fā)出以高靈敏度評估人體的心臟組織功能的儀器，有望用于心臟病的再生醫(yī)療及新藥開發(fā)等。

　　大阪市立大學(xué)發(fā)現(xiàn)高血壓藥物“美通拉隆”能延長線蟲壽命，其延壽效果是通過線粒體應(yīng)激反應(yīng)途徑發(fā)揮出來的。

　　神戶大學(xué)、東京大學(xué)等眾多研究團(tuán)隊合作，首次發(fā)現(xiàn)正常胰腺細(xì)胞表達(dá)（P）RR是癌變的根本原因之一。

　　英 國

　　關(guān)注生命進(jìn)化理論與細(xì)胞機制 給蛋白質(zhì)穿上二氧化硅“外衣”

　　記者 田學(xué)科

　　2020年是英國科學(xué)家在生物技術(shù)研究領(lǐng)域成果倍出的一年。

　　在胚胎學(xué)研究領(lǐng)域，研究人員采用人體細(xì)胞，培養(yǎng)出人類早期胚胎發(fā)育三維組織模型，標(biāo)志著在模擬人體發(fā)育方面邁出重要一步。

　　牛津大學(xué)科學(xué)家研究了大腦中細(xì)胞如何協(xié)同工作，將不同經(jīng)歷的記憶連接起來，使我們能夠在日常生活中做出有根據(jù)的推測。

　　倫敦大學(xué)學(xué)院研究人員利用下一代測序（NGS）技術(shù)，在血液中發(fā)現(xiàn)了代表前列腺組織的“指紋”（早期循環(huán)生物標(biāo)記物），可通過該“指紋”的變化判斷癌細(xì)胞是否處于活躍和擴散狀態(tài)。

　　英國與比利時兩國科學(xué)家合作，繪制出首份人類胸腺組織圖集，揭示了重要免疫細(xì)胞——T細(xì)胞的起源。

　　為攻克疫苗保存需要低溫或超低溫的缺點，研究人員巧妙地給蛋白質(zhì)穿上一層二氧化硅“外衣”，即使加熱到100℃或在室溫下保存長達(dá)3年，疫苗的結(jié)構(gòu)仍完好無損。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)了35億到25億年前，生命進(jìn)化過程中最早的兩個代謝蛋白質(zhì)，為地球早期生命形成提供了動力。這一發(fā)現(xiàn)還可充當(dāng)化學(xué)信號，幫宇宙探索人員在其他星球上尋找生命。

　　劍橋大學(xué)發(fā)現(xiàn)，哺乳動物亞種在進(jìn)化中發(fā)揮的作用比以前認(rèn)為的更大，這項研究可幫助預(yù)測應(yīng)重點保護(hù)的物種，以防止其瀕臨滅絕或消亡。

　　研究人員利用昆蟲將浪費的食物變成可供飼養(yǎng)牲畜的口糧，這一項目接近尾聲，將對解決人類糧食問題發(fā)揮積極作用。

　　巴 西

　　新基因測序計劃利用區(qū)塊鏈 記錄巴西人的獨特遺傳數(shù)據(jù)

　　記者 鄧國慶

　　巴西政府鼓勵生物技術(shù)在人類健康、食品安全、工業(yè)產(chǎn)品和環(huán)境質(zhì)量等領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　生物技術(shù)公司Portunus推出一項新的基因測序計劃，旨在利用區(qū)塊鏈技術(shù)。

　　項目研究人員介紹，這項研究不僅有可能為巴西制作準(zhǔn)確的遺傳圖譜，而且還可能為巴西社會基于生理特征的自我組織帶來重大影響。

　　德 國

　　馬普多家研究所腦科學(xué)成果顯著 遺傳學(xué)合成生物學(xué)取得長足進(jìn)展

　　記者 李山

　　2020年，德國在腦科學(xué)領(lǐng)域取得豐碩成果，在遺傳學(xué)和合成生物學(xué)領(lǐng)域也取得了長足進(jìn)步。

　　馬克斯·普朗克腦研究所繪制了抑制性神經(jīng)元回路的發(fā)育圖譜，并報告了獨特的回路形成原理，使科學(xué)家能夠監(jiān)測神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨時間的變化，從而捕捉到個體成長和適應(yīng)環(huán)境的時刻。該研究所還發(fā)現(xiàn)，斑馬魚通過特定的機械刺激“感知”特定物種的存在，其大腦中神經(jīng)肽Pth2的表達(dá)水平反映了該區(qū)域其它魚類的存在和密度。

　　馬克斯·普朗克人類認(rèn)知和腦科學(xué)研究所成功破譯了人類大腦的兩個組織軸，這些軸主要是由遺傳和進(jìn)化形成的。馬克斯·普朗克精神病研究所和魏茲曼科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞之間的穩(wěn)定連接是記憶的基礎(chǔ)。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)與馬克斯·普朗克神經(jīng)生物學(xué)研究所通過開發(fā)一種體內(nèi)鈣成像的3D成像新方法，發(fā)現(xiàn)多巴胺能神經(jīng)元可敏銳地調(diào)節(jié)感官知覺，從而使動物的行為決策適應(yīng)其內(nèi)部行為狀態(tài)。

　　馬克斯·普朗克實驗醫(yī)學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)，髓磷脂可優(yōu)化大腦中的信息處理，神經(jīng)細(xì)胞只有與某些神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞協(xié)同工作，才能處理聲音信號的時間序列。馬克斯·普朗克衰老生物學(xué)研究所和瑞典卡羅林斯卡研究所發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元有潛力通過適應(yīng)新陳代謝（Krebs循環(huán)補缺）來對抗退化和促進(jìn)生存。

　　德國馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所首次在非人靈長類動物身上，發(fā)現(xiàn)所謂的“聰明基因”（ARHGAP11B）可以引起新皮質(zhì)擴張，能促進(jìn)靈長類新皮質(zhì)體積增長以及腦回結(jié)構(gòu)形成，這是人類在進(jìn)化上比其它靈長類更聰明的關(guān)鍵部分。

　　德國馬克斯·普朗克衰老生物學(xué)研究所，使用衰老過程中的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，名為circSfl的特殊環(huán)狀RNA不僅依賴于胰島素發(fā)揮作用，還可以直接影響果蠅的壽命。

　　馬克斯·普朗克免疫生物學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究所揭示了MSL復(fù)合物特異性識別雄性X染色體的機制。維爾茨堡大學(xué)系統(tǒng)免疫研究所破譯了免疫系統(tǒng)功能的新細(xì)節(jié)，確定了轉(zhuǎn)錄因子BATF3能特異性地調(diào)節(jié)T細(xì)胞的存活，并使其轉(zhuǎn)變?yōu)橛洃洃?yīng)答。

　　在合成生物學(xué)方面，馬克斯·普朗克復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)動態(tài)研究所、膠體和界面研究所以及哈雷大學(xué)向合成細(xì)胞又邁進(jìn)一步。他們利用細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的酶，組裝了許多細(xì)胞中能量代謝所必需的呼吸鏈中的一個關(guān)鍵部分，使其在人造聚合物膜中發(fā)揮作用。

　　馬克斯·普朗克生物化學(xué)研究所則模擬基因組的復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，優(yōu)化了一種基于DNA的合成蛋白質(zhì)的體外表達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠再生其自身的DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)件的一部分。

　　此外，馬克斯·普朗克生物化學(xué)研究所深入研究100個不同類別（真核域、細(xì)菌域、古菌域）的生物體，以標(biāo)準(zhǔn)化的方式鑒定了200萬個肽和34萬個蛋白質(zhì)，為生命科學(xué)以及基于序列的機器學(xué)習(xí)提供了大規(guī)模的研究案例，為整個進(jìn)化范圍內(nèi)生物的功能組織研究提供了重要信息。

　　南 非

　　發(fā)現(xiàn)免疫力相關(guān)基因 幫助非洲人抵御疾病

    記者 杜華斌

　　南非生物學(xué)家的一項新研究發(fā)現(xiàn)，非洲大陸早期人類遷移改變了DNA并保護(hù)了非洲人免受疾病和病毒的侵害。

　　該研究分析了來自13個非洲國家的426人的全基因組，他們的祖先代表了來自整個非洲大陸的50個民族語言群體。

　　研究人員在講班圖語的人群中發(fā)現(xiàn)了62個以前未報道過的與病毒免疫力、DNA修復(fù)和代謝相關(guān)的基因，還發(fā)現(xiàn)了可能幫助非洲人抵抗疾病的基因組，其中很大一部分與免疫相關(guān)基因有關(guān)。