2013年(nián)度生(shēng)命科(kē)學∏↑ε∑七大(dà)技(jì)術(shù)突破

今年(nián)的(de)明(míng)星π♥©技(jì)術(shù)無疑是(shì) CRISPR (成簇的(de)規律間(jiān)隔短(✔α¥Ωduǎn)回文(wén)重複序列，Clustere$παd regularly interspaced short palindromic re‍÷peats)。CRISPR 的(de)應用$₩(yòng)文(wén)章(zhāng)頻(pín)繁占據著(zhe×∞₽)各大(dà)雜(zá)志(zhì)的(de)版‌​δ面。與 Cas9 酶結合起來(lái)的(de) CRISPR 技(jì)術(shù)，允許 ™​€科(kē)學家(jiā)們随心所欲的(de)編輯遺傳學代碼。就(jiù)在幾年(nián♥★)前，人(rén)們還(hái)隻知(zhī)道(dào) CRISPR 在細菌和(hé)古生('÷εshēng)菌的(de)免疫中起作(zuò)用(yòng)。現(xiàn)在，它已經作(zuò)為"λ→(wèi)簡便的(de)基因組編輯工(gōng)具，幫助世界各地(dì)的(de)研究者們解決實際‍₩≠↑問(wèn)題。Whitehead 研究所的(de)創始人(rén×≥)之一(yī) Rudolf Jaenisch 表示：“這(zhè)一(yī☆σ₽)新方法改變了(le)遊戲規則。” 通(tōng)過 CRISPR 技(jì)術↔♥♠(shù)，他(tā)和(hé)同事(shì)在一(yī)個(gè)月(yuè‌₩×')之內(nèi)就(jiù)構建了(le)攜帶五個(gè)突變λ×σ≠的(de)基因工(gōng)程小(xiǎo)鼠。“傳統方法ε®↑可(kě)能(néng)需要(yào)三到(dào)四年(nián)。”

2013 年(nián)人(rén)們成功培養出了(le)多(duō)種類器(✔↓αqì)官細胞團。今年(nián) 7 月(yuè)，科(kē)學家₩÷(jiā)們對(duì)人(rén)類iPS 細胞進行✔≠(xíng)重編程，生(shēng)成了(le)三維肝芽。研究顯示，這(zhè)φ♥種肝芽能(néng)夠正常代謝(xiè)，當✔♣₩其移植到(dào)老(lǎo)鼠體(tǐ)內(nèi)₹&β時(shí)，還(hái)能(néng)與小(xiǎo)鼠‌>的(de)循環系統連接起來(lái)。8 月(yuè)，科α<(kē)學家(jiā)們利用(yòng)多(duō)功能(n♥•éng)幹細胞，培養出了(le)類似人(rén)類胚胎大(dà)腦(nǎo)的(de)三維>→組織團，其中形成了(le)大(dà)腦(nǎo★♣§₽)的(de)一(yī)些(xiē)複雜(zá)結構。 “這(zhè↕→δ)說(shuō)明(míng)人(rén)類細胞具有(yǒu)超強的(de)自(zì)我組₹₹織能(néng)力，”文(wén)章(zhāβ륕ng)作(zuò)者 Jürgen Kno←λ↓βblich 在接受采訪時(shí)說(shuō)。11 月(yuè)，美(měi)國(☆↑guó)和(hé)西(xī)班牙的(de)研究人(rén)員(yuán)利λ™∞≠用(yòng)人(rén)類幹細胞，得(d★₩↑e)到(dào)了(le)功能(néng)性的(de)腎髒前≤Ωλ♥體(tǐ)細胞。也(yě)許在不(bù)久的(de)将來(lái)，人(rén)≠™≈↕們就(jiù)可(kě)以實現(xiàn)個(gè)性化(huà $•≈)的(de)器(qì)官培養。Wisconsin 醫(yī)學院再生(shēng↓ε♦¶)醫(yī)學中心的(de) Stephen Duncan 教授表示：“如(rú) φλ果能(néng)夠利用(yòng) iPS 細胞生(shēng)成真正有(yǒ✔♣u)功能(néng)的(de)器(qì)官，就(jiù)可(kě)以随時>'♠✔(shí)為(wèi)個(gè)體(tǐ)提供遺傳學相(xiàng)符的(de)替換‌±零件(jiàn)。”

人(rén)們隻要(yào)簡單的(de)操£ 縱基因表達，就(jiù)能(néng)将皮膚細胞重編程為(w✔'èi)多(duō)能(néng)幹細胞。今年(niá♦←αn)，研究者們進一(yī)步改進了(le)這(zhè)一(y€γΩ☆ī)技(jì)術(shù)，使其更快(kuài)更好(hǎo)的(de)為(wèi)研究→γ✘"服務。就(jiù)在幾個(gè)月(yuè)前， ↑以色列科(kē)學家(jiā)克服了(le)細胞重編程所面臨的(de)最大(dà)問(wèn)£€≠'題之一(yī)，低(dī)效率。Weizmann 科(kē)學研究所的(de) J<≠acob Hanna,通(tōng)過失活一(yī)個(gè)抑制(zhì)'↓×∞多(duō)能(néng)性的(de)基因，獲得(deβ<≥)了(le)幾乎完美(měi)的(de)£→細胞重編程效率。而一(yī)般來(lái)說(shuō)，細胞重編程的≠÷¶(de)效率還(hái)不(bù)到(dào) 1%→×‌α.此外(wài)，研究者們還(hái)實現(xiàn)了(le)非哺乳動物( ‍wù)的(de)細胞重編程，包括鳥、魚和(hé)昆蟲β₹等。

從(cóng)試管架、離(lí)心機(jī♥‌€σ)到(dào)今晚的(de)晚餐，3D 打印機(jī)能(néng)夠打印出任何東(d ©★ōng)西(xī)。科(kē)學家(jiā)們甚至利用(yòng)這(zhβ♣→ è)一(yī)技(jì)術(shù)，造出了(le)微(wēi)生(shēng​↔¶↑)物(wù)的(de)“小(xiǎo)世界&rd♠♥™±quo;.今年(nián) 10 月(yuè)，科(kē)學家(jiā)們通(tōng)$Ω過 3D 打印技(jì)術(shù)，得(↑≠•de)到(dào)了(le)特制(zhì)的(₽±₩de)明(míng)膠模具，将微(wēi)生(shēng)物™→∞(wù)分(fēn)隔不(bù)同的(de)小(xiǎ♥∏Ω®o)區(qū)域裡(lǐ)。“這(zhè)可(kě)以說(shuō​→∑₩)是(shì)懸浮著(zhe)細菌的(de)一(yī)種果凍，”Texas 大"₽ε∏(dà)學的(de) Jason Shear 說(shuō)。研究顯示，雖然細菌固§€™>定在隔間(jiān)裡(lǐ)，但(dàn)細胞發出的(de)信号能(Ω δnéng)夠在凝膠中傳遞。維也(yě)納科(kē)技(j←$±✔ì)大(dà)學的(de) Aleksandr Ovsianikov 評論道(dào)β÷δ₽，3D 打印可(kě)以幫助人(rén)們構建特殊模具，用(yòng)于多(du✔→βō)種研究。

科(kē)學家(jiā)們在細胞支架的(de)基礎上(shàng)，開(kāi)發了♦∏π(le)嵌入光(guāng)纖的(de)水(shuǐ)凝膠移植物₩☆∞♠(wù)。将這(zhè)種水(shuǐ)凝膠 ₽™移植到(dào)小(xiǎo)鼠體(tǐ)內(nèi)，允許人(rén)們用(yòng)光(guā♣©₩ng)指導細胞活性。研究人(rén)員(yuán)利用(yòng)受到(dào)光(gu∏>āng)刺激的(de)細胞，成功抑制(zhì)了≥÷♣ (le)糖尿病小(xiǎo)鼠的(de)高(gāo)血糖水(sh&®Ωδuǐ)平。這(zhè)種水(shuǐ)凝膠不(bù)僅能(néng)傳遞光(gu ↑āng)，還(hái)能(néng)用( ✘↑™yòng)來(lái)檢測細胞表達的(de)熒光(guāng)蛋白(b∞₹ái)。哈佛大(dà)學的(de) Seok Hyu↑®♠'n Yun 解釋道(dào)，他(tā)的(de)團隊實際上(s↔׶hàng)并沒有(yǒu)發明(míng)什(shén)麽新東(dōng)西(xī)，&ldqu‌≤‌€o;我們将一(yī)些(xiē)巧妙的(de)₹‌≈技(jì)術(shù)融合在一(yī)個(gè)系統中，并且找到(dào)了(le)₹✔"讓這(zhè)一(yī)系統在體(tǐ)內(nèi)起作(zuò)用(yòng)&×≤的(de)方法。”這(zhè)種技(jì)術(shù)無疑為(wèi)細胞療法提供>δ§了(le)新的(de)可(kě)能(néng)性。不(bù)過，該技(jì)術(shù)顯然還ε€(hái)需要(yào)進一(yī)步的(de)γ÷'調整。這(zhè)項研究中使用(yòng)的(de)HeLa細胞有(yǒu)緻瘤作(zuò)用(y₹¥π₹òng)，此外(wài)，人(rén)們也(yě)不(bù)确定移'β植所造成的(de)影(yǐng)響。

新澤西(xī)理(lǐ)工(gōng)大(dà)學'&γ§的(de)生(shēng)物(wù)醫(yī)學工(gōng)程師(shī) ↑>Raquel Perez-Castillejos,巧妙利用(yδ¶òng)透明(míng)膠帶實現(xiàn)了(le)微(wēiλ>¶&)觀的(de)精密加工(gōng)。以往$✘™‌，人(rén)們一(yī)般以用(yòng'')光(guāng)蝕刻技(jì)術(shù)，打造可(kě)培養細胞的(de)微($Ω♥wēi)流體(tǐ)設備。而 Perez-Castδ∏illejos 和(hé)同事(shì)發現(xiàn)，用(yòng)透明(míng)膠帶和(hγφ<←é)解剖刀(dāo)也(yě)可(kě)以。研究團隊将透明(míng)膠帶粘在載•₹₽玻片上(shàng)，在膠帶上(shàng)切割出不(bù)同形狀，之後撕掉不(★βbù)需要(yào)的(de)膠帶，玻片隻留下(xià)指定形狀的(de)膠帶。随後，他(t₽•ā)們将以矽為(wèi)基礎的(de)聚合物(wù)澆注在載玻片上(shàng)。等聚合物('±☆wù)凝固後将其取下(xià)并翻轉，就(jiù)可(kě)以培養細胞進Ω♠行(xíng)微(wēi)流體(tǐ)實驗了(le)。“我們總希望達到(dào)很 φ(hěn)高(gāo)的(de)精度，實¶¶‍際上(shàng)有(yǒu)時(shí)候可(‌÷kě)能(néng)并不(bù)需要(yào)這(zhè)麽複雜(zá)，&rdφ↓₩∏quo;Perez-Castillejos 說(shuō)。

牛津大(dà)學的(de)科(kē)學家(jiā)們在二代測序的(de)基礎πε☆✔上(shàng)，開(kāi)發出可(kě)用(₩σ‍αyòng)于 IVF 的(de)檢測方案，幫助人(rén)們篩查染色體(tǐ)異常、β&§∏基因突變和(hé)線粒體(tǐ)基因組突變。“二代測序提高(gāoγ∞←<)了(le)我們發現(xiàn)上(shàng±ε ←)述異常的(de)能(néng)力，有(yǒu)助于識γ 别和(hé)甄選最佳胚胎，”分(fēn)子(zǐ₹×☆§)遺傳學家(jiā) Dagan Wells 說(shuōδ÷)。“這(zhè)一(yī)技(jì)術(shù)有(yǒu)望大(dà)大(d∞γ♣à)提高(gāo) IVF 的(de)成功率，降低(dī)流産風(fēng)險。&rdquo'δ★✔;費(fèi)城(chéng)的(de)醫ε↑>(yī)生(shēng)已經成功應用(yòng)了(le)這(zhβπ∞è)一(yī)技(jì)術(shù)，接受篩查≠₹ε↑的(de)試管嬰兒(ér)已于今年(nián)5月(yuè)出生(shēng)。≈₹≈