• 高压高温实验流体中硫挥发物种分析新方法：开启地球深部硫循环研究新视野

  在地球这个神秘的 “大熔炉” 里，各种元素不断进行着复杂的循环和反应。挥发性元素，像碳和硫，在塑造地球长期的物质组成、调节气候以及影响生命演化等方面，都发挥着至关重要的作用。其中，硫元素因其在不同氧化还原状态下多样的化学形态，成为地质化学研究中的焦点。然而，要想深入了解硫在地质流体中的行为和形态变化，却困难重重。在实验室模拟地球深部环境，研究含硫（SOH）的水溶液流体时，研究人员遭遇了诸多挑战。一方面，生成的流体体积微小，要想对其中的硫挥发物种进行精确测量，犹如在茫茫大海里捞针；另一方面，硫的化学性质活泼，极容易与其他物质发生反应，这使得合成流体的原始化学成分难以稳定保存，从而影响测量的准确性

  来源：Communications Chemistry

  时间：2025-01-24

• 2024生命科学十大创新产品揭晓

  生命科学领域日新月异的研究进展，背后都离不开创新的科研工具。每一次科研工具的进步和升级，都推动着科研的边界突破现有的限制，而科研取得的每一分进展，又为科研工具的创新提供了基础，促进了科研工具的再次进步。这是一个相互促进和成就的循环，每一步，无论大小，都在推动科研不断前进。从2008年至今，在每年的创新产品评选活动中，生物通见证了科研工具的巨大进步，它们以前所未有的力量，推动着科研边界不断拓展。“2024生命科学十大创新产品”评选活动自启动以来，受到了广大读者的关注。经过一个月的读者投票和专家评鉴，2024生命科学十大创新产品现已揭晓。2024生命科学十大创新产品Xenium Prime 5K原

  来源：生物通

  时间：2025-01-23

• moscot：时空单细胞分析的创新利器，解锁细胞奥秘新征程

  在生命科学的微观世界里，细胞就像一个个神秘的小精灵，它们的分化和组织过程蕴含着无数生命的奥秘。单细胞基因组技术的出现，让科学家们能够深入到细胞内部，对其进行多模态的剖析，就像是拥有了一台超级显微镜，能够看清细胞的分子状态和空间组织。然而，这台 “显微镜” 也有它的局限。实验过程中，细胞往往会被破坏，而且只能捕捉到部分分子信息，这就好比在拼图游戏中，只拿到了部分拼图碎片，难以还原完整的画面。此外，现有的实验技术难以在细胞的自然动态和空间组织环境中进行全面测量，这使得我们对细胞的了解始终隔着一层 “迷雾” 。为了拨开这层 “迷雾”，来自德国亥姆霍兹中心（Helmholtz Center）、慕尼黑工

  来源：Nature

  时间：2025-01-23

• 从 DNA 序列预测 RNA-seq 覆盖度：解锁基因调控密码的创新突破

  在生命科学的广阔领域中，遗传学一直致力于解开基因调控的神秘面纱。长久以来，科研人员渴望准确预测人类基因组中 30 亿个核苷酸的改变对基因调控活动的影响，这一探索对于解读致病突变、确定全基因组关联研究（GWAS）中功能变异的优先级，甚至改进 GWAS 本身都有着至关重要的意义。然而，目前的研究面临诸多挑战。虽然基于 DNA 序列训练的机器学习模型在表征调控语法和解释遗传变异影响方面取得了一定成果，但它们大多聚焦于特定的测序分析，比如转录因子染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、DNase I 超敏感位点测序（DNase-seq）和转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）等，这些分析的测量活动与

  来源：Nature Genetics

  时间：2025-01-23

• 基于变分推断的快速全基因组关联分析方法Quickdraws显著提升混合模型统计效能

  随着现代生物库规模的爆炸式增长，全基因组关联研究(GWAS)面临着计算效率与统计效能难以兼得的困境。传统方法如BOLT-LMM虽具有优异的统计效能，但其O(N1.5)的计算复杂度难以应对百万级样本分析；而SAIGE、REGENIE等高效算法又因采用无限小先验或稀疏遗传关系矩阵等近似方法，导致在非多基因遗传架构中统计效能下降。特别是在二分类性状分析中，病例对照不平衡常导致关联统计量膨胀，这一"鱼与熊掌不可兼得"的现状严重制约着大规模遗传研究的进展。牛津大学(University of Oxford)的研究团队在《Nature Genetics》发表的研究中，开发了名为Quickdraws的创新算

  来源：Nature Genetics

  时间：2025-01-23

• 深度学习赋能单细胞分辨率纳米载体全身成像技术SCP-Nano的突破与应用

  在生物医药领域，如何精确追踪纳米药物在生物体内的"旅行路线"一直是个巨大挑战。传统成像技术如PET或MRI就像用望远镜观察城市夜景——只能看到明亮的地标建筑（器官），却分辨不出街区的每盏灯火（单个细胞）。而显微镜虽能看清细胞细节，却像通过钥匙孔观察世界，无法获得全景视野。这种技术局限严重阻碍了mRNA疫苗、基因治疗等前沿疗法的发展，特别是当需要评估纳米载体是否"误入歧途"到达非目标组织时。德国慕尼黑亥姆霍兹中心（Helmholtz Zentrum München）联合慕尼黑大学等机构的研究团队在《Nature Biotechnology》发表突破性成果，开发出名为SCP-Nano（Single

  来源：Nature Biotechnology

  时间：2025-01-23

• 探秘甲状腺未分化癌：组织与液体活检 NGS 技术揭示基因奥秘，助力精准治疗

  在癌症的世界里，甲状腺未分化癌（Anaplastic Thyroid Carcinoma，ATC）堪称 “狠角色”。它极具侵袭性，病情发展迅猛，患者的中位总生存期（Overall Survival，OS）仅有 4 - 6 个月，疾病特异性死亡率近乎 100%。传统治疗手段，如手术、放疗、化疗等，在 ATC 面前效果不佳。虽然像 BRAF（V600E）突变抑制剂达拉非尼（dabrafenib）和曲美替尼（trametinib）为部分患者带来了希望，但耐药问题却如影随形，患者往往在疾病进展后很快离世。面对如此困境，深入了解 ATC 的发病机制，寻找新的治疗靶点和克服耐药的方法迫在眉睫。为了攻克这一

  来源：npj Precision Oncology

  时间：2025-01-23

• 利用完整 tRNA 液相色谱 - 质谱法直接定量分析 tRNA 酰化：解锁生命密码的关键技术

  氨酰 - tRNA 合成酶（aaRSs）在 mRNA 序列与其编码的蛋白质之间起着至关重要的功能性连接作用。aaRS 酶催化一个两步化学反应，将特定的 tRNA 与对应的 α- 氨基酸进行酰化。除了在翻译过程中的作用外，酰化的 tRNA 还参与非核糖体天然产物的生物合成，并且与多种人类疾病相关。在合成生物学领域，用非标准 α- 氨基酸，或者更近期出现的非 α- 氨基酸单体对 tRNA 进行酰化，是将这些单体整合到蛋白质中的关键第一步，这些蛋白质可用于基础科学研究和应用科学研究。这些研究都需要对 aaRS 的活性和特异性有所了解。在此，研究人员描述了一种液相色谱 - 质谱分析法，通过检测完整的氨

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• 小鼠模型淋巴收集与细胞分离技术助力癌症转移多组学解析

  癌症转移过程中，肿瘤细胞常通过淋巴管系统(lymphatic vasculature)扩散，但淋巴微环境如何影响这一进程仍是未解之谜。这项技术方案详细描述了从黑色素瘤和乳腺癌原位移植瘤小鼠中获取淋巴液的创新方法：实验动物安乐死后，在立体显微镜(stereo microscope)下暴露乳糜池(cisterna chyli)和肿瘤引流淋巴管，用连接1 mL注射器的玻璃套管(glass cannula)精准穿刺采集纯净淋巴液。这些珍贵样本可应用于超高灵敏度多组学(multiomics)平台，解析淋巴源性肿瘤细胞的分子特征。整套流程兼具高效性（单鼠2小时）和普适性，即使显微操作新手也能在标准实验条件

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• FLOWER 技术：实现生化传感新突破，助力精准检测

  在许多应用场景中，都急需灵敏、快速且无需标记的生化传感器。本实验方案介绍了利用频率锁定光学回音壁消逝波谐振器（FLOWER）进行生化检测的方法。FLOWER 技术已成功用于检测水溶液中的单个蛋白质分子、外泌体、核糖体，以及浓度低至万亿分之几的挥发性有机化合物（VOCs）。回音壁模式微环（Whispering gallery mode）微环谐振器能将光限制很长时间（数百纳秒）。当光在谐振器内传播时，部分电磁场会延伸到腔体之外，形成消逝场（Evanescent field）。这个消逝场会与结合的分析物相互作用，导致腔体有效折射率发生变化，通过监测谐振波长的偏移就能追踪这一变化。微环的表面可以进行功

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• PEPPI-MS 技术：深度蛋白质组学分析的创新样本前处理方案

  蛋白质组学中，对完整蛋白质的自上而下（Top-down）分析以及对经过有限消化的蛋白质进行中自上而下（Middle-down）分析，都需要高效检测样本中的痕量蛋白质亚型（proteoforms）。这就要求通过对样本中的蛋白质组成分进行全面的预分离，来降低样本的复杂性。十二烷基硫酸钠 - 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）是一种简单且成本低廉的高分辨率蛋白质分离技术，在生化和分子生物学实验中应用广泛。虽然其在自下而上（Bottom-up）蛋白质组学样本制备方面的有效性已得到证实，但长期以来，如何从凝胶基质中高效回收完整蛋白质，一直是将其应用于自上而下和中自上而下蛋白质组学的一大难题。如今，作

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• 光热纳米纤维介导的光穿孔技术：温和高效的大分子细胞内递送新策略

  这项突破性研究展示了一种创新的光热电纺纳米纤维(PEN)平台，巧妙规避了传统光穿孔技术中光热纳米颗粒(NPs)与细胞直接接触的风险。通过将NPs封装在生物相容性电纺纤维基质中，当近红外激光照射时，NPs产生的局域光热效应可在贴壁细胞膜上形成瞬时孔隙，实现蛋白质、核酸等生物大分子的高效递送。实验数据表明，这种"非接触式"光穿孔技术对原代T细胞的转染效率显著优于传统电穿孔，细胞存活率高达90%以上，且能保持更好的增殖能力和治疗效果。特别值得注意的是，经PEN处理的CAR-T细胞在动物模型中展现出更强的肿瘤清除能力，为个性化细胞治疗产品的标准化制备提供了新思路。技术流程包含三个关键阶段：首先通过静电

  来源：Nature Protocols

  时间：2025-01-23

• 新生儿唾液六种败血症相关蛋白的超灵敏检测技术开发与临床应用研究

  新生儿败血症是全球婴儿死亡的主要原因，但现有诊断方法依赖血液培养，需1-5天出结果且需多次采血，对早产儿可能造成贫血和神经发育风险。更棘手的是，约半数临床疑似病例无法通过培养确诊，导致抗生素滥用。在此背景下，唾液因其无创采集优势成为研究热点，但唾液蛋白浓度仅为血液的1/1000，传统检测技术难以应对。美国哈佛医学院(Harvard Medical School)和麻省总医院(Massachusetts General Hospital)的Kathleen N. Bellon Pizarro团队在《npj Biosensing》发表研究，通过开发超灵敏单分子阵列(Simoa)检测技术，首次实现了

  来源：npj Biosensing

  时间：2025-01-23

• 双引导编辑技术：开启植物大 DNA 片段精准编辑新征程

  精准操控基因组结构变异在植物性状改良和生物学研究方面潜力巨大。本文介绍了一种基因组编辑方法 —— 双引导编辑（DualPE），它能在植物中高效实现大 DNA 片段的精准删除、替换和倒位。实验中，DualPE 在小麦原生质体和植株中实现了约 500bp 至 2Mb 的特定基因组删除。在无供体 DNA 的情况下，它还能直接用所需序列替换长达 258kb 的小麦基因组片段。此外，DualPE 在小麦植株中实现了高达 205.4kb 的 DNA 精准倒位，效率最高可达 51.5%。同时，DualPE 在双子叶植物本氏烟草（Nicotiana benthamiana）和番茄中也成功编辑了大 DNA 片段

  来源：Nature Plants

  时间：2025-01-23

• 基于聚合酶链循环（PSR）的无细胞生物传感器信号放大电路：拓展生物技术应用边界

  无细胞系统（Cell-free systems）是强大的合成生物学技术，能在避开活细胞复杂机制的情况下重现基因表达和传感过程。当融入遗传电路时，无细胞系统可执行更高级的功能。在此，研究通过设计一种高度特异性的等温扩增电路 —— 聚合酶链循环（Polymerase Strand Recycling，PSR）来拓展无细胞生物传感功能。该电路利用 T7 RNA 聚合酶的脱靶转录在 DNA 链置换电路中循环核酸输入。研究人员首先构建了简单的 PSR 电路，以高特异性检测不同的 RNA 靶点。随后，将 PSR 电路与基于变构转录因子的生物传感器相连接，用于放大小分子检测的信号。转录因子与 DNA / 配

  来源：Nature Chemical Biology

  时间：2025-01-23

• 智能手机视频多通道心震图技术：无接触心脏机械活动监测新方法

  心血管疾病(CVDs)每年导致全球1790万人死亡，占全球总死亡人数的32%。传统心脏监测技术存在侵入性、高成本或单点测量等局限，而现有心震图(SCG)技术通常只能通过单点加速度计测量胸部振动。这种单点测量无法全面反映心脏复杂的机械活动，特别是瓣膜开闭、血液喷射等关键事件的时空特征。针对这一技术瓶颈，美国密西西比州立大学的研究团队开发了革命性的多通道SCG采集方法。该方法仅需智能手机摄像头拍摄胸部贴标网格视频，结合计算机视觉和深度学习技术，就能构建高分辨率心脏振动图谱。相关研究成果发表在《npj Cardiovascular Health》期刊，为普惠型心脏监测工具的开发奠定了基础。研究采用三

  来源：npj Cardiovascular Health

  时间：2025-01-23

• 基于机器学习方法利用手术切除肺组织微生物群对非小细胞肺癌（NSCLC）亚型进行分类：开启肺癌精准诊疗新篇

  肺癌，这个隐匿在暗处的 “健康杀手”，一直是全球医学领域的难题。非小细胞肺癌（NSCLC）作为肺癌的主要类型，其中腺癌（AC）和鳞状细胞癌（SCC）又占据了超过 80% 的病例。晚期诊断、高转移率和治疗耐药性使得 NSCLC 患者的死亡率居高不下，5 年相对生存率在不同阶段差异巨大，即便进行手术切除，术后复发率也相当高 。AC 和 SCC 在细胞起源、特征、预后和治疗反应等方面存在显著差异。AC 起源于肺泡和气道上皮细胞，常形成腺状结构并产生粘蛋白，与 EGFR、KRAS 等基因突变相关；SCC 则起源于支气管气道的鳞状上皮细胞，与 TP53、PIK3CA 等基因突变有关 。然而，由于 NSC

  来源：npj Systems Biology and Applications

  时间：2025-01-23

• 多分辨率分析与方法知情统计分析：量化淋巴泵动力学的新突破

  淋巴系统在维持人体组织液平衡和免疫完整性方面起着至关重要的作用，但淋巴系统疾病的诊断却困难重重。淋巴水肿是一种常见的淋巴系统疾病，美国约有 700 万人受其困扰，它会引发感染、慢性疼痛、肢体功能丧失甚至淋巴血管肉瘤等严重后果。目前，淋巴系统疾病的诊断主要依赖疾病体征，往往在疾病进展到出现早期临床症状如肢体体积增加时才能确诊。虽然有多种方法可用于评估淋巴系统解剖结构和基本功能，如淋巴闪烁显像、磁共振淋巴造影（MRI lymphangiography）、X 射线淋巴造影、荧光微淋巴管造影和近红外荧光（NIRF）淋巴造影等，但这些方法存在诸多缺陷。传统的淋巴闪烁显像虽被视为淋巴水肿诊断的金标准，却存

  来源：npj Imaging

  时间：2025-01-23

• JUMPsem：从翻译后修饰数据推断酶活性的创新利器

  在生命的微观世界里，细胞如同精密运转的工厂，而酶则是其中至关重要的 “工匠”，它们通过复杂的信号转导通路，精准地调控着细胞对外部刺激和环境变化的反应。酶在众多生理过程中都扮演着核心角色，一旦其活性失调，就如同工厂的生产线出现故障，可能引发各种复杂的人类疾病，像癌症、糖尿病和神经退行性疾病等。因此，准确测量酶的活性对于理解疾病机制、开发针对性药物至关重要。然而，目前测量酶活性的方法存在诸多局限。与能够通过高通量蛋白质组学轻松测量的蛋白质丰度不同，酶活性的测量往往是间接的，并且规模较小。更为棘手的是，从全蛋白质组的翻译后修饰（PTM）分析数据中推导酶的活性，就像在一团乱麻中寻找线头，困难重重。这主

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-23

• scGFT：单细胞 RNA 测序数据增强的创新利器

  在生命科学研究的微观世界里，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）宛如一把神奇的钥匙，为我们打开了探索细胞复杂性和异质性的大门。通过它，科学家们能够深入到单个细胞的层面，剖析其基因表达的奥秘，这对于理解疾病机制、开发精准治疗方案至关重要。然而，这把钥匙却面临着一个棘手的难题 —— 数据稀缺。在研究罕见疾病、特殊组织和稀有细胞类型时，获取足够数量的细胞样本变得异常困难。高昂的实验成本、严格的伦理限制，都使得样本数量捉襟见肘，就像在茫茫大海中寻找珍贵的宝藏，却只有寥寥无几的线索。同时，现有的基于深度学习的生成模型（GMs）在解决数据稀缺问题时也陷入了困境。它们往往依赖于预训练或微调，可这又恰恰

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-23

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