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科技|2022年七大前沿科技：每一项都能改变世界( 三 )



科技|2022年七大前沿科技：每一项都能改变世界
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5、靶向基因治疗
基于核酸的药物可能会对临床治疗产生某些影响 ， 但它们在可应用的组织方面仍受到限制 ， 大多数治疗方法要么需要局部给药 ， 要么需要体外操作 ， 从患者体内提取细胞 ， 然后将其移植到患者体内 。
一个显著的例子是肝脏 ， 可以过滤血液 ， 被证明是选择性药物输送的有效靶点 ， 在这种情况下 ， 静脉注射 ， 甚至是皮下注射 ， 均可达到该效果 。
美国麻省理工学院化学工程师丹尼尔?安德森（Daniel Anderson）说：“靶向基因治疗存在很大的挑战性 ， 仅是将药物输送至人体任何组织进了困难的 ， 我们的身体是基因信息集合体 ， 而不是接受新的基因信息 。”
目前研究人员在开发基因治疗方面正取得稳步进展 ， 这些方案可以帮助引导药物进入特定器官系统 ， 而不影响其他非靶向组织 。
近年来 ， 腺相关病毒是许多基因治疗工作的首选载体 ， 相关动物研究表明 ， 理性选择合适的病毒 ， 结合组织特异性基因启动子 ， 可以实现高效、器官靶向治疗 。然而 ， 相关病毒有时难以大规模生产 ， 并潜在引起人体免疫反应 ， 破坏疗效或者产生身体不良反应 。
脂质纳米颗粒提供了一种非病毒的替代方法 ， 之前研究人员发表的研究报告强调了脂质纳米颗粒具有组织特异性送递的潜力 ， 例如：研究人员能快速生成和筛选识别脂质纳米颗粒 ， 使其有效在肺等器官实现靶向治疗 。
荷兰埃因霍温理工大学生物医学工程师罗伊?范德米尔（Roy van der Meel）称 ， 目前首次研究表明 ， 如果对这些脂质纳米颗粒进行系统筛选 ， 并且改变它们的成分 ， 就可以改变它们在生物体中的分布 。

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6、空间多组学分析
单细胞组学的迅速发展意味着研究人员可以常规地从单个细胞中获得遗传、转录、表观和蛋白质组学的见解 ， 有时是同时获取 ， 但是单细胞技术在将细胞从原生环境中剥离过程中 ， 也失去了关键信息 。
2016 年 ， 瑞典皇家理工学院乔基姆·伦德伯格（Joakim Lundeberg）设计了一种策略克服了该问题 ， 他和同事使用条形码寡核苷酸（RNA 或者 DNA 短链）制作载玻片 ， 该载玻片能从完整的组织切片中捕获信使 RNA ， 这样每个转录 RNA 可以依据条形码被分配至样本中的特定位置 ， 他说：“无人相信我们能从组织切片中提取全转录 RNA 分析 ， 但事实证明 ， 该策略非常简单 。”
此后空间转录组学技术倍受科学家青睐 ， 目前已有多个商业系统进行应用 ， 包括：10x Genomics 公司推出的 Visium 空间基因表达平台 ， 该平台系统基于伦德伯格的最新技术 。随着学术团队不断开发创新的方法 ， 将不断增加深度和空间分辨率来绘制基因表达 。
现在研究人员正在空间地图领域进一步叠加“分层组学见解” ， 例如：美国耶鲁大学生物医学工程师 Rong Fan 开发了一个名为 DBiT-seq16 的平台 ， 该平台采用一个微流体系统 ， 可以同时为数千个 mRNA 转录基因和数百个蛋白质标注寡核苷酸标签抗体 。

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7、基于 CRISPR 技术的诊断
CRISPR–Cas 系统技术精确切割特定核酸序列的能力源于它作为细菌“免疫系统”对抗病毒感染的作用 ， 这种关联性激发了早期采用该技术的科学家考虑它对病毒诊断的适用性 。美国麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学剑桥分校遗传学家帕尔迪斯?萨贝提（Pardis Sabeti）说：“利用它们在自然界中设计的功能非常有意义 ， 毕竟它们已演化了数十亿年 。”
但并不是所有 Cas 酶都是一样的 ， Cas9 是基于 CRISPR 的基因组操作的首选酶 ， 但基于 CRISPR 的诊断的大部分工作都使用了被称为 Cas13 的 RNA 靶向分子家族 ， 该分子家族是 2016 年由分子生物学家张峰（音译）首次发现的 。美国加州大学伯克利分校詹妮弗?杜德纳（Jennifer Doudna）解释称 ， Cas13 利用其 RNA 向导通过碱基对识别 RNA 靶标 ， 并激活核糖核酸酶活性 ， 该活性通过使用报告 RNA 作为诊断工作进行临床应用 。


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