2018年最高技术进步

【字体: 时间:2018年12月27日 来源:生物通

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  今年最令人印象深刻的成就包括无人机进行的生态研究、拥有两个父亲的小鼠,以及利用人工智能识别和监测癌细胞等。

  

同性父母小鼠

十月发表在Cell Stem Cell期刊的一篇论文,中国科学院的研究人员首次利用两只雄性小鼠培育出了后代小鼠。(在这之前,研究团队已经培育出拥有两个母亲的小鼠,同一篇文章,研究小组报道的有关这种技术的改进策略)。同性别诞生后代是具有挑战性的,因为来自精子和卵细胞的DNA携带非常不同的表观遗传印记。同性别双亲制造幼崽的过程是复杂的,需要删除一些印记区域,常常导致小鼠出生后不久死亡。“自然界中,双母生殖或称孤雌生殖在两栖动物、爬行动物和鱼类多有记载,”文章作者胡宝洋在写给The Scientist的电子邮件中写道。“然而,两只雄性动物的成功繁殖是非常罕见的。”干细胞+基因编辑=哺乳动物同性繁殖


破坏肿瘤的纳米机器人

加拿大安大略省圭尔夫大学的研究人员今年2月发表了一篇Nature Biotechnology,报道一种内含药物的纳米级自组装DNA折纸在遇到肿瘤特异性蛋白时,能够有效地缩小了小鼠乳腺肿瘤。尽管该药物递送系统是否适用于人类患者还有待观察, 但是,寻找并与肿瘤细胞发生特异性结合,这基本上是该领域的一座圣杯,这项研究成功做到了。

文章题目:A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo, Nature Biotechnology, doi:10.1038/nbt.4071, 2018.

延伸阅读:颜颢团队又双叒叕一次创造性地改进了“DNA折纸”


人工智能用于液体活检

人工神经网络可以处理大量数据,识别人类医生可能无法识别的模式,因此,被视为筛选血液样本以寻找癌症征兆的强有力候选者。现在多个实验室正在寻找可用于人工智能早期诊断的癌症特征,这些特征还能帮助医生指示特定治疗。

延伸阅读:2018国家自然科学基金:外泌体研究项目

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虚拟实验动物

利用计算机是今年方法学的核心创新所在。一个软件可以预测基于动物毒理学的筛选结果。约翰霍普金斯大学的Thomas Hartung课题组,分析来自数千次毒理学测试的数据开发了这个软件,并证明其准确性高达87%。相比之下,动物重复检测本身重复原始结果的概率只有81%。作者希望,该软件可以减少实验动物使用。“这并不意味着取缔所有实验动物,”Thomas Hartung说。“但至少这是缩减实验动物的第一步。”革命性新成果:替代动物实验的一种更便宜检测方法

 用“花鸟鱼虫”的眼睛看世界

当一些研究人员努力减少实验动物的同时,另一些则希望最大限度地利用所收集的野生动物信息。无人机是这项工作的关键,研究人员正在让这些机器从事各种工作,包括收集鲸鱼鼻涕、检测海龟整个种群大小和状况等。莫纳什大学的生态学家Rohan Clarke说:“在过去,你根本想象不到你能去到那些地方,然后收集到如此精确真实的数据,现在我们都能办到了。”

“鼠”眼看世界


解开视觉信息的大脑传递信号一直是个挑战。今年6月发表在Science杂志上的一项技术开辟了记录这种数据的新途径。哈佛大学Charles Lieber领导的研究小组开发了一种可以注射到活老鼠眼睛眼角里的细网,展开的细网通过细线传送电信号。值得注意的是,这种“网眼”对老鼠视力影响很小,动物可以在实验期间正常移动。革命性技术改写视网膜细胞研究规则


脑细胞处于不同大脑部位的基因表达检测

基于被激活的程度不同,相同亚型的神经元在不同位置可能发挥着非常不同的作用。为了更好地观察组织切片的基因表达,斯坦福大学的Xiao WANG团队开发了STARmap,将组织样本转换成水凝胶,以便更好地检测该部位的靶标RNAs的条形码。瑞典卡罗林斯卡研究所的分子系统生物学家Sten Linnarsson 评价:“他们所展示的图片质量令人印象深刻。”


文章题目:Three-dimensional intact-tissue sequencing of single-cell transcriptional states, Science, doi: 10.1126/science.aat5691

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