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高彩霞和David R. Liu合作发布植物基因组引导编辑技术体系“Plant Prime Editing”
基因组编辑技术可以定向修饰植物基因组，从而大大加速植物育种的进程，是实现作物精准育种的重要技术突破。然而，作物的许多重要农艺性状是由基因组中的单个或少数核苷酸的改变或突变造成的。基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑，可利用外源修复模板通过同源重组介导的修复方式（HDR）实现目标基因特定核苷酸的改变。目前，同源重组在植物中的效率非常低，很难以此方式实现高效、稳定的植物基因组的精准编辑。CRISPR系统所衍生的胞嘧啶和腺嘌呤碱基编辑器，可以分别在基因组靶向位点实现C:G>T:A或A:T>G:C的碱基替换。然而，碱基编辑技术还不能实现其它类型的碱基替换(C:G>A:T和A:T&
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十大突破性技术发布：个性化药物、抗衰老药物上榜
《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）杂志近日评出了2020年度十大突破性技术（10 Breakthrough Technologies 2020）。自2001年起，杂志每年都会评出当年的十大突破性技术，精准预测了多项热门技术的崛起。去年，他们更是请到了比尔•盖茨当评委。今年上榜的技术包括：防黑互联网、超个性化药物、数字货币、抗衰老药物、人工智能筛选分子、超级星座卫星、量子优越性、微型人工智能、差分隐私和气候变化归因。下面我们就来看看生物医学领域的突破性技术。超个性化药物（Hyper-personalized Medicine）根据世卫组织的统计，全球大
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Nature最新发现一种重要的癌症免疫治疗新方法：Gasdermin E
科学家们发现，肿瘤已经找到防止免疫系统攻击它们的各种方法。就医学而言，我们可以通过癌症免疫疗法进行了反击，其中主要方法是使用检查点抑制剂，这是一种有助于免疫系统将癌细胞识别为异物的药物。 CAR-T细胞疗法是另一种方法，可以直接改造人们的T细胞，有效识别并杀死癌细胞。但是，并非所有患者都能通过这些方法治疗，研究显示这些方法仅对少数癌症类型有效，并且CAR-T细胞疗法也有重大风险。近期来自波士顿儿童医院发现了癌症免疫疗法的另外一种新武器，可以在更多的癌症类型中发挥作用。这种方法利用人体内免疫反应重新激活称为Gasdermin E的基因，这种基因在许多类型的癌症中均被抑制。这一研究发现公布在3月1
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你能区分新转录本和旧转录本吗？《Science》新技术告别一锅粥式检测
Hubrecht 研究所（KNAW）的研究人员开发了一种监控基因转录物的生产和降解过程的新方法。3月6日《Science》文章报道细胞为了正常工作，动员了不同策略来控制转录副本的数量。我们的身体由数亿万个细胞组成，这些细胞都含有相同的DNA。尽管所有细胞的DNA蓝图一样，但不同细胞类型的DNA活跃集团是不一样的。为了做到这一点，细胞需要先复制产生蛋白质的基因，这就是所谓的转录本。创造与毁灭的平衡细胞中各基因转录本数量是衡量基因活性的一个指标，但是这一数字与新产生的拷贝（转录）和销毁已经存在的拷贝（降解）两方面有关。在单细胞中，测量转录本需要裂解细胞，不能实时监测它随时间的变化。所以到目前为止，
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The Scientist：SARS-CoV-2最新检测技术及未来发展趋势
目前检测新型冠状病毒感染的方法依赖于特定的基因序列，不过已有新的测定方法正在开发，满足日益增长的对快速检测的需求。根据SARS-CoV-2基因组的快速测序和COVID-19爆发早期的数据分布，研究人员开发出来多种测定方法，基于病毒的遗传片段诊断患者。但是，随着潜在病例数量的增加以及对全球大流行可能性的担忧增加，迫切需要进行更快，更易获得的检测方法。布莱根大学流行病学家和免疫学家Michael Mina说，目前的测试方法是准确的，但是政府将检测权限局限在中央卫生机构或少数经过认可的实验室，限制了快速诊断新病例的能力。这些情况正在推动商业竞争，开发新的COVID-19检测方法帮助医院确诊病人。全球
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饿死肿瘤，养活细胞：Nature子刊发现克服耐药性的新方法
加州大学欧文分校的生物学家发现，由于耐药性是对抗癌症的主要挑战，因此生物学家希望能找到克服这一障碍的新方法。最新这项研究表明，一种让患病细胞清除死细胞碎片的营养机制具有举足轻重的作用。这一研究发现公布在Nature Communications杂志上，由加州大学欧文分校发育与细胞生物学副教授Aimee Edinger和Vaishali Jayashankar等人完成。Edinger说：“癌细胞需要大量的营养。” “化疗和其他破坏DNA的疗法迫使肿瘤细胞加快其代谢，从而为生存和生长进行必要的修复。以这种方式靶向DNA代谢通常会持续一段时间，但实际上在所有患者中，肿瘤细胞都变得耐药，治疗变得无效。
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光镊子技术在癌症治疗中的应用
干细胞依赖端粒酶才得以在我们体内持续不断地工作。当端粒酶发生故障时，就会导致癌症和早衰。大约90%的癌细胞的端粒酶活性异常。密歇根州立大学的跨学科研究团队以前所未有的精确性在单分子水平上观察到了端粒酶的活性，使得有关端粒酶的认识朝向更好的癌症治疗又进一步。这一突破得益于一种新颖的调查程序和一对“光镊子”。这对“光镊子”由妇产科和生殖生物学系助理教授Jens Schmidt和物理学和天文学系的助理教授Matthew Comstock合作设计。光镊子利用激光产生微小的力，推动、拉动和固定微观物体，比如DNA和端粒酶。“通过实时观察端粒酶的工作，我们可以详细了解它的功能。”随着干细胞的分裂，染色体的
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同济学者Genome Biology发文：预测组蛋白修饰调控因子非经典功能的方法
组蛋白修饰调控因子（histone modification regulator）是一类可以识别、添加或者去除组蛋白修饰的蛋白，在调控染色质状态和基因转录方面发挥重要作用，也参与众多疾病发生过程，是潜在的治疗靶标。近几年的研究发现，一些组蛋白修饰调控因子可以独立于其组蛋白修饰底物/产物发挥功能。例如，2012年Myles Brown / 刘小乐课题组合作发现，PRC2的核心亚基EZH2可以不依赖于H3K27me3发挥功能，而是与AR相互作用激活前列腺癌细胞系中的部分基因；2015年寿建勇 / 张勇课题组合作发现SETDB1可以调控小鼠胚胎干细胞中PRC2的活性，而该功能不依赖于H3K9me3。
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Nature Methods：检测单分子的新方法，有助于新冠病毒疫苗研发
生物学可能可以是模糊的，但医学涉及处理非常复杂的分子混合物，来自美国西北大学开发的一项新技术现在可以精确地测量蛋白质，精确到原子水平，这为科学家提供了一种重要的工具。这种强大的新方法被称为个体离子质谱法（individual ion mass spectrometry，I2MS，生物通注），可以确定各种完整蛋白的精确质量。它在单个基础上称重每个分子。这有望帮助人们了解疾病和感染，并加快针对冠状病毒等致命病毒的疫苗设计。这一新发现公布在3月2日的Nature Methods杂志上，这种方法能从根本上检测蛋白质单个分子或其配体（例如完整病毒）的详细信息。（蛋白质或病毒样颗粒的单分子围绕Orbitr
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Cell发表新技术，有望实现人体器官的3D打印
德国研究人员近日首次让完整的人体器官变得透明。通过显微镜成像，他们能在细胞水平上呈现器官的复杂结构。同时，生成的器官图也可作为3D打印的模板，将来为许多有需要的患者提供人造器官。这项研究成果发表在《Cell》杂志上。在生物医学研究中，人们一直相信眼见为实。由于无法在细胞水平上对人体器官进行成像，解密人体器官的结构复杂性一直是一项重大的挑战。最近组织透明化技术不断发展，让研究人员获得了第一张完整且透明的小鼠3D器官图像。可惜，这些方法并不适用于人体器官。由于胶原蛋白等不溶分子在组织内积累了数十年，人体器官变得很僵硬。因此，让小鼠器官透明的传统去垢剂不适用于人体器官，特别是成人的器官。第一作者、德
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《麻省理工学院技术评论》评出2020年十大突破性技术
新华社华盛顿2月26日电（记者周舟）全球知名科技评论期刊《麻省理工学院技术评论》26日发布2020年“全球十大突破性技术”，量子霸权、人工智能筛选分子、数字货币、超个性化药物等入选。今年榜单中两项技术与量子科学有关。其中，美国谷歌公司领衔的团队于2019年10月宣称成功演示“量子霸权”，使一个包含53个有效量子比特的处理器花费约200秒完成当前最强超级计算机1万年才能完成的计算任务。尽管美国国际商用机器（IBM）公司对谷歌的说法提出了质疑，但这仍是一个里程碑式的提升。人工智能技术同样占据2个席位，表现出向实用化和小型化发展的趋势。2019年9月，加拿大多伦多大学和一家人工智能药物研发公司——因
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世界罕见病日：更多新技术为罕见病带来新希望
这个春天，我们打响了新冠疫情阻击战，随着我们对这种疾病的认识逐渐加深，新技术的不断探索，目前已对该病进行了有效防控。除了疫情以外，今天，也就是每年2月的最后一天是国际罕见病日。在日常生活中，有更多的罕见病及罕见病群体面临的问题需要我们去关注。罕见病是指流行率很低、很少见的疾病，一般为慢性、严重性疾病，常危及生命。世界卫生组织将罕见病定义为患病人数占总人口的0.65‰~1‰之间的疾病或病变。国际确认的罕见病有五六千种，约占人类疾病的10%。在种类繁多的罕见病当中，约有80%是由于基因缺陷所导致的。据医学文献显示，每个人的基因当中平均约有7组到10组基因存在缺陷，一旦父母双方存在相同的缺陷基因，孩
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利用“人造精子细胞”介导半克隆技术揭示重要的雄性印记调控区对胚胎发育的时序调节
20世纪80年代，科学家们通过研究单亲胚胎（孤雄或者孤雌）的发育，发现父本和母本的基因组存在差异表达基因，且不可以相互替代，并将这种亲本差异表达基因定义为印记基因。印记基因的差异表达通常受亲本基因组上的差异甲基化区域 (Differential DNA methylation region, DMR)调控，其中两个较早发现的DMR区域（H19-DMR和IG-DMR）在父源基因组上的甲基化修饰，调控这两个印记区域中H19，Igf2，Gtl2，Dlk1，Dio3等印记基因的表达。大量研究显示H19-DMR和IG-DMR在胚胎发育中起到重要的作用，但是，二者是如何协同调控胚胎的发育却一直没有被阐释。
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于山平教授：一种能帮助恢复中风后大脑功能的新方法
埃默里大学的神经科学家于山平（Shan Ping Yu）说，细胞移植疗法为中风后的恢复提供了一种有希望的途径，但是移植后的细胞面临严峻的环境，自由基和促炎性细胞因子水平升高，血液供应受损，神经连通性下降。他和他的同事希望能建立一种新方法，帮助干细胞在植入后与宿主神经回路整合。这一研究发现公布在Journal of Neuroscience杂志上。科学家早就知道，刺激移植的神经干细胞能帮助它们分化为神经元，与附近的宿主细胞连接。为此许多研究人员希望利用光遗传学激发移植的干细胞，但是由于光在致密组织中的传播很差，因此该技术要求研究人员将激光照射到受试者的大脑中。因此在这项研究中，研究人员转而使用一
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Nature子刊：一种探索RNA与染色质相互作用的新技术
大规模基因组计划导致了一个重大惊喜——哺乳动物基因组中发现了大量非编码长RNA（又称lncRNAs），如何评估这些lncRNAs的作用？俄罗斯科学院生物技术研究中心的生物信息学家和莫斯科物理技术研究所以及日本理化学研究所（RIKEN）综合医学科学中心的科学家们开发出了一款可靠的方法，新技术以及由此获得的数据对染色质组成、调节，以及识别lncRNAs的特定功能十分重要。这项技术被称为RADICL-seq，文章发表在《Nature Communications》，它允许对每个RNA进行全面的定位，同时捕获与RNA靶向的所有基因组区域的相互作用。RNA与基因调控以前人们认为，RNA在基于DNA模板构
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Cell突破性成果：全面了解我们的血管
最新Cell发布了有关十几种鼠类组织中内皮细胞令人惊讶的新知，现在研究人员可以通过开放性专业数据库获取这些知识。这项研究有助于解释为什么与其他器官相比，肺移植的排斥反应更为严重。参与这项研究的是丹麦奥尔胡斯大学生物医学系助理教授Joanna Kalucka。文章第一作者是Joanna Kalucka以及Laura de Rooij和Jermaine Goveia。他们认为将新的研究结果和随附的内皮细胞图谱可以用作改善许多涉及血管疾病的治疗方法的工具。“血管形成了大小不一的运输管道网络，这些管道在内皮细胞的支持下将氧气，营养物质和废物带入器官或从器官中带出。如果人体中所有血管彼此首尾相接，其长度
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《自然-神经科学》：单细胞技术首次对昼夜节律中枢SCN进行全面分析
昼夜节律在生物体中广泛存在，对调节人们一天之中的运动、睡眠、代谢等诸多生理过程起着重要的作用。目前认为哺乳动物的昼夜节律是由位于大脑中的视交叉上核（Suprachiasmatic Nucleus, SCN）控制的。SCN能够接收视网膜传递而来的外界光暗信号，自持地产生昼夜节律振荡，并将节律信号传递到全身。在分子水平，昼夜节律是由一系列核心节律基因构成的转录翻译反馈环路（transcription-translation feedback loops, TTFL）所产生。以往的研究表明核心节律基因的表达在SCN的神经元中呈现出同步的振荡，并且处于不同空间位置的细胞有不同的振荡相位。有研究指出，S
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Science发布冠状病毒研究突破性成果：解析关键蛋白，有望支持疫苗设计
德州大学奥斯汀分校和美国国立卫生研究院NIH的研究人员在创建2019年新型冠状病毒疫苗方面取得了重大突破，他们的方法是构建该病毒关键部位的第一个3D原子水平图，这一部位就是新冠病毒附着并感染人类细胞上的那个组成部分：Spike蛋白。绘制这部分蛋白的图谱是必不可少的步骤，这样全世界的研究人员就可以开发疫苗和抗病毒药物来对抗这种病毒。该这一论文将于2月19日公布在Science杂志上。同时，这一科学团队还正在研究一项相关的可行疫苗候选物。领导该研究的UT奥斯汀分校副教授Jason McLellan和他的同事们花了很多年研究其他冠状病毒，包括SARS-CoV和MERS-CoV。他们已经开发出了将冠状
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小小流感病毒为何如此致命，Cell Rep找到对抗流感和肺炎的方法
尽管我们中的大多数人都能够在一周后从流感中恢复过来，但它也可以是一种非常严重的疾病，甚至在少数病例中致命，医生们找不到原因来预计这种结局。而且此次新冠病毒也给我们带来了不少伤害，还有此前的1918年西班牙流感，超过50000000人死亡，或2002年爆发的严重急性呼吸综合征（SARS），受到各国政府和全世界广大民众的关心。世界卫生组织估计，流感每年在世界范围内导致大约3百万到5百万例严重的疾病，每年大约有250,000至500,000人死亡。肺炎是导致全球儿童死亡的主要原因，导致15%的5岁以下儿童死亡。科学家们希望尽快找到对抗这类疾病的方法，来自新加坡南洋理工大学的科学家，开发出一种抗体，可
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Nature Methods公布新技术：分析实验室生长的单个癌细胞
加州大学洛杉矶分校的研究人员首次开发出了一种新技术，能帮助癌症科学家分析在实验室生长的肿瘤中的数百万个不同细胞的个体行为，这一突破可能会导致新的个性化癌症治疗。这项发表在Nature Methods杂志上的研究为突变的癌细胞如何在“模仿正常情况下健康细胞表达的生长信号”提供了新的见解。文章通讯作者，加州大学洛杉矶分校癌症研究所Chris Tape博士说：“我们的新技术使我们能够同时测量癌细胞，健康细胞和来自微小肿瘤的免疫细胞的行为。”“这项新技术揭示了癌细胞突变如何模仿了健康组织微环境中细胞一般提供的生长信号。”“在健康的组织中，来自环境的信号受到严格控制，因此组织不会生长得太快。不幸的是，在
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