2016年这些新技术最受人关注

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2016年，我们一直在被基因组编辑技术刷屏。CRISPR技术的发展和应用，为疾病治疗和作物改良带来新希望。中国学者开发的NgAgo系统让人们惊喜，而后来出现的争议又在牵动无数人的心。冷冻电镜这种革命性的技术也获得了新突破，分辨率首次突破2 Å，标志着结构生物学进入新时代。同时，中国学者在冷冻电镜方面的成就也让人刮目相看。另外，单细胞、测序等技术仍在不断发展，为人们了解健康与疾病提供许多重要线索。

■ 基因组编辑

毫无疑问，CRISPR基因编辑技术仍是今年最热门的话题。一方面，研究人员在不断改进这种技术，使其功能更加强大，有望在基因组的多个位点实现精确的基因编辑。另一方面，CRISPR在最短的时间内走出实验室，迈向临床。研究人员计划用CRISPR来增强癌症疗法，改进遗传病或艾滋病的治疗。值得一提的是，我国河北科技大学的韩春雨教授开发出一种新型的基因组编辑技术NgAgo。不过，因国内外的多个实验室尚未重复出他的实验结果，这一实验方法遭到质疑。后续进展如何，我们将跟踪报道。

三篇Science：利用CRISPR治疗遗传疾病

三个独立研究小组提供了初步的研究证据表明，通过编辑一个与肌肉功能相关的基因，修复杜氏肌营养不良症小鼠的一些肌肉功能，可以治愈这一遗传性疾病。这标志着第一次在完全发育的活体哺乳动物中，CRISPR采用一种有潜力转化为人类疗法的策略，成功治疗了一种遗传疾病。

杜氏肌营养不良症是由于机体生成dystrophin蛋白的能力出现问题而产生。在每5,000名新生男婴中就有一人受累于杜氏肌营养不良症。

Science：首个人类CRISPR癌症治疗试验初审获批

6月21日，美国NIH的重组DNA顾问委员会批准了一项提议，它将利用CRISPR/Cas9来增强癌症疗法。在这项研究中，研究人员旨在评估CRISPR技术的安全性。他们将从18名患有黑色素瘤、多发性骨髓瘤和肉瘤的患者中取出T细胞。这些患者不再对癌症的治疗有响应。

乔治敦大学临床肿瘤学家Michael Atkins说：“这是一种重要的新方法。我们将从中学到很多东西，并希望它会为新型疗法奠定基础。”

替代Cas9的基因组编辑新技术

来自河北科技大学、浙江大学医学院的研究人员报告称，他们证实可以利用格氏嗜盐碱杆菌（Natronobacterium gregoryi）的Argonaute来实现DNA引导的基因组编辑。

据称，NgAgo系统是在哺乳动物细胞中实现基因组编辑的一种精确、有效的工具。不过，在文章发表后，国内外的多个实验室表示，此实验无法重复。对此，河北科技大学以及韩春雨教授称，实验已多次重复，将在近期向外界公布。

■ 单细胞研究

每个细胞都是独一无二的，但我们的研究对象往往是细胞群体，忽略了这些细胞之间的异质性。正因如此，单细胞研究受到了越来越多的关注。如今，单细胞基因组学领域近年来发展得非常迅速，为人们揭示了复杂生物学体系的许多重要线索，包括微生物群落的生态多样性和人类癌症的基因组。同时，单细胞分离、捕获和分析方面的新产品也在不断面世，让人们轻松应对单细胞研究。

突破性单细胞表观基因组与转录组分析技术

这个发布在《Nature Methods》上的实验方案，可帮助科学家们精确描绘出DNA甲基化改变与基因表达之间的关系。“这种方法结合了我们从前开发的DNA与RNA并行测序实验方案及单细胞表观遗传学的新进展。这种经过优化的方法最大限度地提高了从单细胞处获得的生物信息量。”

著名学者Nature综述：单细胞测序之现状

这篇文章首先探讨了单细胞基因组测序面临的技术挑战，随后介绍了一些技术进步带来的生物学新发现。重点关注用单细胞基因组测序研究微生物暗物质，评估多细胞生物中遗传嵌合现象的致病作用，尤其是癌症。文章末尾还预测了未来几年单细胞基因组测序可能出现的一些进展。

单细胞质谱流式细胞技术入门

研究人员将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起，发展出了质谱流式细胞技术（mass cytometry），这种融合技术能在单细胞水平上同时分析超过40种细胞参数，极大的增加了流式细胞分析评估复杂细胞系统和过程的能力。

■ 冷冻电镜

去两年对于冷冻电子显微镜（cryo-EM）而言，是让人兴奋的，甚至可以说是革命性的。2014年底，两个3.2 Å分辨率的结构通过这种方法确定：一个是β半乳糖苷酶，另一个是酵母线粒体核糖体的大亚基。今年，冷冻电镜的分辨率更是突破2 Å，这标志着结构生物学进入新时代。那些一直在用X射线晶体学来实现原子分辨率的研究人员也开始涌向冷冻电镜，试图以此来分析那些不适合结晶的分子。让人欣喜的是，中国学者多次在顶级期刊上发表重要成果，绽放出夺目的光彩。

专访尹长城教授：技术发展带来革命性突破

北大基础医学院的尹长城教授和中科院生物物理研究所的孙飞研究员最近在这方面取得了突破，他们领导团队通过冷冻电镜揭示了RyR1的长程变构门控机制。Cell Research杂志以封面文章的形式刊登了这项重要成果，还邀请国际RyR领域结构生物学专家Filip Van Petegem进行了评述。

施一公发表最新综述：中国冷冻电镜成果

近年来，国内的冷冻电镜成果频频发表在各大顶级期刊上。近日，来自清华大学生科院的施一公教授发表综述：“Biological cryo-electron microscopy in China”，回顾了冷冻电镜在中国的发展历史，描述了目前的发展状态，并展望了这种技术将会为生物学研究的各个领域带来什么样的影响。

Cell：革命性技术获得新突破

冷冻电镜技术为结构生物学领域带来了一场革命，催生了大量的研究新成果。不过，冷冻电镜此前解析的都是不小于200 kDa的蛋白。美国国家癌症研究所（NCI）的科学家们克服了现有的技术障碍。他们不仅用单颗粒冷冻电镜获得了小于100 kDa的蛋白复合体结构，还让这一技术的分辨率突破2 Å。

■ 液体活检

如果医生想深入了解肿瘤，他们的选择往往很有限。现有的技术都不太理想：成像的分辨率不高，活检是侵入性的，而良好的标志物是少之又少。最理想的情况是，研究人员能通过简单的血液检测来达到组织活检的敏感性和特异性。如今，液体活检的出现，让这一切成为可能。目前主要有三个探索方向：在血液中检测整个肿瘤细胞（CTC）、分析循环的肿瘤DNA（ctDNA）以及捕获肿瘤释放的小囊泡（exosomes）。这些检测有望开启癌症早期诊断的大门。

循环肿瘤细胞富集和分析的工具盘点

循环肿瘤细胞（CTC）就像矿井中的金丝雀，警告着肿瘤的存在和分子特征，而此时疾病可能还没有症状。据Janssen Diagnostics的研发主管Ron Mazumder介绍，它们的丰度与病人预后密切相关。“对于转移性乳腺癌、结肠直肠癌和前列腺癌，你可以根据CTC的数量将病人分为预后较好或较差的。”然而，找到它们谈何容易，CTC是极其稀少的。

QIAGEN专家谈液体活检的潜力和挑战

液体活检这个词首先出现于1948年。不过在最近几年，借助最近的基因组学技术，它才重新进入人们的视野。液体活检对于癌症研究而言有哪些潜力，在处理CTC和ctDNA时又会面临哪些挑战？QIAGEN的Myriam Benbrahim在博客中作了介绍。

倾听细胞的私语：exosomes研究工具盘点

大家都知道，细胞不断地向细胞外空间分泌各种囊泡、大分子及小分子。至于分泌哪种类型的囊泡，这要看心情，哦不，要看细胞的来源以及它们目前的状态。近年来，一种微型的囊泡正受到越来越多的关注，这就是exosomes，又称外泌体。