“最”榜單：2017年，這些創新技術讓人印象深刻！

CRISPR“大升級”

自誕生之際， “魔剪”CRISPR就一直深受實驗室“熱衷”。 2017年， 圍繞它的研究除了優化器精准編輯技能之外， 還大大拓寬了其應用範圍，

被賦予新的功能：

Credit: © vchalup / Fotolia

編輯RNA

由Broad研究所的張鋒帶領的研究團隊將一種編輯RNA的酶融合到靶向RNA的Cas蛋白上， 實現了對細胞內特定RNA編輯的可能。 這一可編輯RNA單個剪輯的全新基因編輯系統技術被稱為“Programmable A-to-I Replacement”（REPAIR）， 它有望在不改變基因組的前提下治療疾病。

單堿基編輯人類胚胎

ISTOCK, DR_MICROBE

2015年， 來自於中山大學的中國科學家黃軍就團隊“首開先河”， 第一次將CRISPR技術應用於人類胚胎， 試圖治療一種常見的兒童遺傳病——地中海貧血症。 這一嘗試讓基因編輯迅速發展成為焦點， 並引發了一場倫理學上的激烈爭論。

2017年9月23日， 黃軍就團隊再次在《Protein and Cell》線上發表了最新進展，

證實利用單堿基編輯系統可以糾正胚胎基因組中引發β-型地中海貧血的單堿基突變。 雖然最終產生的胚胎是嵌合型的（意味著有的細胞未能被編輯）， 但是它依然比傳統的編輯技術更為安全， 因為單堿基編輯並不會切斷DNA。

納米顆粒運輸

基因編輯技術的應用有很多難點， 篩選安全有效的運輸系統是其中之一。 11月， 來自于加州大學伯克利分校的研究團隊開發出一種特殊的納米顆粒， 負責包裹CRISPR系統並將其運輸至靶向細胞內。 這是一種有效的非病毒式遞送機制， 在小鼠模型試驗中， 這一聯合能夠矯正杜氏肌肉萎縮症小鼠的致病突變。

另外， 今年年初， 清華大學譚旭研究組與美國俄亥俄州立大學董一洲研究組合作，

也曾開發出基於脂質納米顆粒的CRISPR/Cas9遞送系統， 能夠在體內遞送CRISPR/Cas9至肝臟， 並在sgRNA的引導下靶向切割外源或內源致病基因， 從而達到治療肝病的目的。

“非天然鹼基”可細胞中運作

ADAPTED FROM AN IMAGE BY DENNIS SUN, MEZARQUE DESIGN

今年， 來自於美國Scripps研究所的科學家們開發出了首個利用“非天然存在的堿基”合成蛋白質的細菌。

打破傳統的遺傳堿基（A、T、C、G）模式， 研究團隊第一次證實：非天然存在的堿基——X、Y——能夠在活細胞中被用於合成蛋白質。 哈佛醫學院的“遺傳學大牛”George Church評價這項工作為“探索生命基礎材料的里程碑”。

自動化“膜片鉗”監測神經元

為監測大腦中特定神經元的電流活動，科學家們開發出一種技術：雙光子靶向膜片鉗技術（two-photon targeted patching，TPTP），結合雙光子顯微鏡、基因動作表達螢光標記技術，是研究神經細胞的“黃金標準”。但是很少有人能夠操作這一棘手的技術。

2017年，來自于麻省理工學院、倫敦大學學院的兩支研究團隊分別在《Neuron》期刊發表了一種自動化版本的TPTP——引導一移液管進入特定神經元內實現全自動化地監測。

DNA“折紙”

2017年下半年，來自於加州理工學院的錢璐璐團隊在DNA上“玩”出新花樣：利用DNA製造出一種新型的機器人，充當“搬運工”，負責組裝化學分子、探索特定疾病信號、藥物傳遞等；開發一種成本低廉的“DNA折紙”技術，促使DNA重新自我組裝的完全自訂的結構，可以達到納米級，從而在生物傳感、藥物傳遞、分子學研究等多個領域廣泛應用。

利用“DNA折紙”技術，錢璐璐團隊創造了世界上最小的“蒙娜麗莎”畫，以及細菌、公雞圖案。

人工造血幹細胞

今年5月，來自於波士頓兒童醫院、紐約康奈爾醫學院的研究團隊分別在實驗室培育出人工造血幹細胞，為需要骨髓移植的白血病人提供了希望。其中，康奈爾醫學院的幹細胞生物學家Shahin Rafii Weill團隊將小鼠的成熟細胞轉變成了完全功能的造血幹細胞。波士頓兒童醫院的幹細胞生物學家George Daley團隊將成人皮膚細胞重新程式設計為和血液幹細胞起同樣作用的人類細胞。

活細胞採樣

Credit: © GEORGE RETSECK

很多實驗室都需要分析單細胞的基因表達、蛋白水準等資料，但是卻面臨一個問題：細胞會被殺死。現在，來自於斯坦福大學的Nicholas Melosh團隊開發了一種提取技術“nanostraw extraction”，能夠從細胞中提取蛋白質、mRNA等物質，並保證細胞的活性。他們利用一種納米級吸管吸附於細胞膜上，當電流通過吸管傳遞給細胞，吸管會在細胞膜上短暫性地打開一個小孔，從而促使細胞內容物流出。

備註：文章部分內容參考自BioArt、藥明康得。

參考資料：

為監測大腦中特定神經元的電流活動，科學家們開發出一種技術：雙光子靶向膜片鉗技術（two-photon targeted patching，TPTP），結合雙光子顯微鏡、基因動作表達螢光標記技術，是研究神經細胞的“黃金標準”。但是很少有人能夠操作這一棘手的技術。

2017年，來自于麻省理工學院、倫敦大學學院的兩支研究團隊分別在《Neuron》期刊發表了一種自動化版本的TPTP——引導一移液管進入特定神經元內實現全自動化地監測。

DNA“折紙”

2017年下半年，來自於加州理工學院的錢璐璐團隊在DNA上“玩”出新花樣：利用DNA製造出一種新型的機器人，充當“搬運工”，負責組裝化學分子、探索特定疾病信號、藥物傳遞等；開發一種成本低廉的“DNA折紙”技術，促使DNA重新自我組裝的完全自訂的結構，可以達到納米級，從而在生物傳感、藥物傳遞、分子學研究等多個領域廣泛應用。

利用“DNA折紙”技術，錢璐璐團隊創造了世界上最小的“蒙娜麗莎”畫，以及細菌、公雞圖案。

人工造血幹細胞

今年5月，來自於波士頓兒童醫院、紐約康奈爾醫學院的研究團隊分別在實驗室培育出人工造血幹細胞，為需要骨髓移植的白血病人提供了希望。其中，康奈爾醫學院的幹細胞生物學家Shahin Rafii Weill團隊將小鼠的成熟細胞轉變成了完全功能的造血幹細胞。波士頓兒童醫院的幹細胞生物學家George Daley團隊將成人皮膚細胞重新程式設計為和血液幹細胞起同樣作用的人類細胞。

活細胞採樣

Credit: © GEORGE RETSECK

很多實驗室都需要分析單細胞的基因表達、蛋白水準等資料，但是卻面臨一個問題：細胞會被殺死。現在，來自於斯坦福大學的Nicholas Melosh團隊開發了一種提取技術“nanostraw extraction”，能夠從細胞中提取蛋白質、mRNA等物質，並保證細胞的活性。他們利用一種納米級吸管吸附於細胞膜上，當電流通過吸管傳遞給細胞，吸管會在細胞膜上短暫性地打開一個小孔，從而促使細胞內容物流出。

備註：文章部分內容參考自BioArt、藥明康得。

參考資料：