醫(yī)療已成為我國科技研究的重要領(lǐng)域之一，近期OFweek醫(yī)療科技網(wǎng)編輯根據(jù)科技部公布的我國已突破的前沿科研技術(shù)做了簡單的整理盤點(diǎn)，與大家分享。下面請(qǐng)看詳細(xì)內(nèi)容：

　　單細(xì)胞表觀組學(xué)新突破：兩種革新單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)解碼細(xì)胞命運(yùn)決定機(jī)制

　　在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化”重點(diǎn)專項(xiàng)等資助下，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心何愛彬課題組近期突破單細(xì)胞表觀遺傳研究的瓶頸，開發(fā)了兩種具有普適性、操作簡單、風(fēng)格迥異的單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)，可適應(yīng)于不同課題研究需要，解析發(fā)育與疾病狀態(tài)下細(xì)胞命運(yùn)決定調(diào)控機(jī)制。

　　技術(shù)的革新為解析細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)制帶來了新的可能性。染色質(zhì)免疫共沉淀（ChIP-seq）是研究表觀遺傳調(diào)控的重要技術(shù)手段，可以在全基因組范圍內(nèi)捕獲DNA-蛋白質(zhì)的相互作用。但受限于實(shí)驗(yàn)原理和儀器設(shè)備，ChIP-seq技術(shù)在單細(xì)胞水平的研究和應(yīng)用一直進(jìn)展緩慢，目前還缺乏一種具有普適性、易操作、高質(zhì)量的單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)。為解決這一技術(shù)難題，該研究組采用不同的實(shí)驗(yàn)策略，開發(fā)出兩種新型單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)，并將其命名為CoBATCH和sc-itChIP。前者利用融合蛋白PAT（ProteinA-Tn5）識(shí)別和切割抗體結(jié)合的特定基因組區(qū)域，并結(jié)合組合條形碼標(biāo)記單細(xì)胞技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高通量的單細(xì)胞捕獲；后者利用Tn5均勻切割基因組，隨后用免疫共沉淀富集目的基因組片段。研究者用CoBATCH單細(xì)胞技術(shù)首次解析了小鼠胚胎10個(gè)不同器官（心臟、肝臟、肺、左腦、右腦、后腦、腎臟、皮膚、肌肉和小腸）的內(nèi)皮細(xì)胞譜系發(fā)育、分化和功能的異質(zhì)性。通過整合單細(xì)胞itChIP和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究者揭示了心臟干細(xì)胞向心肌和內(nèi)皮細(xì)胞分化過程中細(xì)胞類型特異性增強(qiáng)子對(duì)細(xì)胞命運(yùn)決定的調(diào)控機(jī)制。

　　新技術(shù)引領(lǐng)生命科學(xué)的發(fā)展，該課題組不僅開發(fā)了適合高通量樣品的單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)——CoBATCH，也開發(fā)出單細(xì)胞itChIP技術(shù)用于捕獲起始量只有幾十個(gè)單細(xì)胞的樣品，這為研究稀少細(xì)胞樣品例如植入前胚胎等的表觀調(diào)控異質(zhì)性提供了新的技術(shù)方法。這兩種單細(xì)胞ChIP-seq將為解決細(xì)胞命運(yùn)決定等最本質(zhì)的發(fā)育生物學(xué)問題以及解析復(fù)雜的疾病發(fā)生過程提供強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

　　基于磷酸鈣納米簇修復(fù)牙釉質(zhì)方面取得突破

　　近日，浙江大學(xué)唐�？到淌趫F(tuán)隊(duì)研究突破性利用超小尺寸的磷酸鈣納米簇在人牙釉質(zhì)表面仿生構(gòu)建礦化結(jié)晶前沿，誘發(fā)了牙釉質(zhì)自發(fā)外延生長，實(shí)現(xiàn)了牙釉質(zhì)多級(jí)結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)筑，實(shí)現(xiàn)了高仿真的全牙牙釉質(zhì)修復(fù)。

　　在生物礦化的研究中，已發(fā)現(xiàn)生物礦化組織生長發(fā)育前沿往往是生物材料的晶體相和無定形前驅(qū)相的界面。在界面處，晶體相與無定形相兩者之間的相互緊密結(jié)合保證了前驅(qū)體能夠按照高度有序化的晶體基底進(jìn)行外延結(jié)晶，從而保證材料結(jié)構(gòu)的精確復(fù)制和生長�；�于此，研究團(tuán)隊(duì)利用超小尺寸的磷酸鈣納米簇新技術(shù)在人牙釉質(zhì)表面仿生構(gòu)建出“無縫連接”的羥基磷灰石晶體——無定形磷酸鈣礦化界面，成功模擬了生物礦化中的結(jié)晶前沿，誘發(fā)了牙釉質(zhì)的自發(fā)外延生長，保證了修復(fù)后釉質(zhì)的力學(xué)性能，使之與天然牙釉質(zhì)幾乎一致。然而，口腔的環(huán)境比體外模擬環(huán)境更為復(fù)雜，仍需要針對(duì)不同的情況進(jìn)一步研發(fā)模擬真實(shí)生物復(fù)雜環(huán)境的原位硬組織修復(fù)技術(shù)。

　　該研究提出了一種多級(jí)復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)建方法，有望將牙齒修復(fù)從“填料填補(bǔ)”帶入“仿生再生”的新階段，為人體牙釉質(zhì)組織的原位再生修復(fù)提供了一種可能。同時(shí)，該策略還可用于體內(nèi)骨質(zhì)疏松組織的修復(fù)，具有很好的生物應(yīng)用前景。

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)鎮(zhèn)痛原研藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)

9月2日，中國科學(xué)院院士張旭和上海賽默羅CEO李帥博士聯(lián)合宣布：一款具有全新機(jī)制、可治療神經(jīng)病理痛的非阿片類候選藥物SR419在上海宣布進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

張旭院士通過近30年對(duì)慢性痛的基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)了慢性痛的藥靶及其生物學(xué)機(jī)理。而李帥和其團(tuán)隊(duì)在張旭院士的基礎(chǔ)上研究，建立了國內(nèi)首家完整的神經(jīng)藥物研發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)合成了數(shù)千個(gè)創(chuàng)新化合物，其中藥物SR419能抑制神經(jīng)損傷導(dǎo)致的慢性疼痛，同時(shí)該類藥物特異作用于疼痛發(fā)生部位，不需通過血腦屏障，減少了很多潛在的中樞神經(jīng)副作用，可用于治療神經(jīng)病理性痛和癌性痛，從而替代阿片類藥物。臨床前數(shù)據(jù)顯示SR419具有藥效強(qiáng)及無中樞副作用的潛在優(yōu)勢(shì)，有望成為針對(duì)特定靶點(diǎn)的全球首個(gè)鎮(zhèn)痛藥物。

全基因組測序技術(shù)食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)建成并投入使用

近日，國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和北京中科助騰科技有限公司合作，以國家食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)（TraNet）為基礎(chǔ)，首次建成了基于WGS分型技術(shù)的新型食源性疾病分子溯源網(wǎng)絡(luò)，是我國首個(gè)實(shí)現(xiàn)國家、省、市三級(jí)實(shí)際應(yīng)用的分子溯源網(wǎng)絡(luò)。

研究團(tuán)隊(duì)搭建了我國首個(gè)全基因組數(shù)據(jù)計(jì)算云引擎，將標(biāo)準(zhǔn)化的WGS數(shù)據(jù)分析流程轉(zhuǎn)移到云端，大大降低了WGS數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算及使用門檻。建立了基于WGS原始及拼接后數(shù)據(jù)的全基因組特征基因圖譜識(shí)別算法，通過以上兩種分析方式的相互校正，顯著提高了全基因組特征基因分析的準(zhǔn)確性，同時(shí)建立了分辨力高、重復(fù)性好的全基因組多位點(diǎn)序列分型（wgMLST）和核心基因組多位點(diǎn)序列分型（cgMLST）標(biāo)準(zhǔn)化方法，結(jié)合流行病學(xué)信息，構(gòu)建了溯源分析知識(shí)庫，實(shí)現(xiàn)了不同實(shí)驗(yàn)室間WGS數(shù)據(jù)的快速分析、比對(duì)與共享。進(jìn)一步研究并整合NCBI、CARD、ResFinder、VFDB等公共數(shù)據(jù)庫中的特征基因數(shù)據(jù)，開發(fā)了常見食源性致病菌毒力因子、耐藥基因、血清分子分型等自動(dòng)化分析功能模塊，有助于各級(jí)實(shí)驗(yàn)室開展食源性微生物遺傳與變異特征、致病和耐藥機(jī)制及菌株進(jìn)化等方面的基礎(chǔ)研究。

目前，建成的網(wǎng)絡(luò)已在泰國腸炎沙門氏菌暴發(fā)病例的跨省溯源、冷凍飲品中單核細(xì)胞增生李斯特氏菌的跨省追蹤等事件調(diào)查中得到成功應(yīng)用。該研究成果為我國食源性疾病暴發(fā)的快速調(diào)查和精準(zhǔn)溯源提供了技術(shù)支撐。

智能大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)鼻咽癌動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分子標(biāo)志物

近日，中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院孫穎教授團(tuán)隊(duì)首次提出了，治療中EBVDNA分子標(biāo)志物可用于實(shí)時(shí)評(píng)估患者對(duì)治療的敏感性、動(dòng)態(tài)預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，并提出四個(gè)EBVDNA反應(yīng)亞型，為指導(dǎo)臨床醫(yī)生治療決策提供了重要依據(jù)，也為患者實(shí)時(shí)了解抗腫瘤治療的反應(yīng)性和失敗風(fēng)險(xiǎn)提供經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)、便捷的液體活檢手段。

該研究利用鼻咽癌真實(shí)世界大數(shù)據(jù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫，在實(shí)時(shí)更新的醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺(tái)上，使用經(jīng)過自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法提取的真實(shí)世界證據(jù)，運(yùn)用關(guān)鍵診療事件時(shí)間軸、監(jiān)督學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)挖掘方法，獲得鼻咽癌預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的重要進(jìn)展。借助智能醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺(tái)，醫(yī)學(xué)模式逐步從循證醫(yī)學(xué)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，克服臨床試驗(yàn)有適應(yīng)癥限制的缺陷，從而推動(dòng)高質(zhì)量“真實(shí)世界”科學(xué)研究。

首次繪制脊索動(dòng)物完整單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄譜系

近期，昆明理工大學(xué)陳凱教授牽頭的國際合作團(tuán)隊(duì)以脊椎動(dòng)物進(jìn)化關(guān)系很近的玻璃海鞘（C.intestinalis）為研究模型，繪制出首個(gè)涵蓋從三胚層分化到孵化全過程的脊索動(dòng)物胚胎發(fā)育單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，并成功構(gòu)建了包括神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)全部組織類型的細(xì)胞分化譜系。在此基礎(chǔ)上，有效地探索細(xì)胞命運(yùn)決定過程中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)脊索和神經(jīng)系統(tǒng)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的細(xì)致分析，揭示脊索和端腦（Telencephalon）可能的新進(jìn)化機(jī)制。

該研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)描繪了首個(gè)完整的脊索動(dòng)物胚胎發(fā)育轉(zhuǎn)錄譜系，不僅為理解脊椎動(dòng)物的進(jìn)化提供新啟示，也為探索細(xì)胞命運(yùn)決定過程中基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)和線索。

細(xì)菌動(dòng)力蛋白IniA參與結(jié)核耐藥的新機(jī)制

近日，由上�？萍即髮W(xué)免疫化學(xué)研究所特聘教授饒子和院士率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)與上�？萍即髮W(xué)特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊杰研究員課題組合作研究發(fā)現(xiàn)，IniA具有類似細(xì)菌動(dòng)力蛋白的結(jié)構(gòu)折疊方式，并發(fā)揮膜分裂（fission）的功能，最終揭開IniA蛋白參與藥物耐受的新機(jī)制，對(duì)解決結(jié)核病耐藥性問題具有重要的指導(dǎo)意義。

研究團(tuán)隊(duì)利用X射線晶體學(xué)手段成功解析了恥垢分枝桿菌IniA蛋白的apo狀態(tài)和GTP結(jié)合狀態(tài)復(fù)合物的三維空間結(jié)構(gòu)。首次發(fā)現(xiàn)IniA蛋白的折疊方式屬于dynamin超家族中的細(xì)菌動(dòng)力蛋白家族。IniA具有一個(gè)經(jīng)典的GTPase結(jié)構(gòu)域以及兩段螺旋束結(jié)構(gòu)域Neck和Trunk。Neck和Trunk呈“V”形排布，這與cynobacteria的BDLP蛋白的溶液游離態(tài)形式類似。在Trunk的末端存在一段特殊的柔性lipid-interacting(LI)loop，可與帶負(fù)電荷脂類相互作用從而插到細(xì)胞膜上。

研究發(fā)現(xiàn)，與其他dynamin不同，IniA在溶液中并不形成核苷酸依賴性的二體形式，但I(xiàn)niA可以在膜上形成核苷酸非依賴性的聚合現(xiàn)象。進(jìn)一步生化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IniA具有改變膜形態(tài)的能力并行使GTP水解依賴性的膜分裂功能。細(xì)菌動(dòng)力蛋白家族的分子活性長期以來有較大爭論，由于在構(gòu)架和進(jìn)化上接近線粒體融合素（Mitofusin,MFN），這類蛋白一直被認(rèn)為可介導(dǎo)膜融合，而這項(xiàng)工作清楚闡明了細(xì)菌動(dòng)力蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能力。

細(xì)菌動(dòng)力蛋白的解析雖有較多進(jìn)展，但其生理功能也一直困擾著研究人員。由于異煙肼、乙胺丁醇會(huì)抑制結(jié)核桿菌細(xì)胞壁合成，因而細(xì)胞膜缺乏保護(hù)而變得不穩(wěn)定、易損傷。研究最終證實(shí)，IniA通過膜結(jié)合并介導(dǎo)膜分裂的方式參與了膜損傷的修復(fù)，從而維持細(xì)胞膜的完整性，增加病原菌在藥物壓力下的存活能力。

該研究首次揭開IniA蛋白的神秘面紗，加深了對(duì)細(xì)菌動(dòng)力蛋白的認(rèn)識(shí)，預(yù)示了原始的內(nèi)吞行為在細(xì)菌中可能存在，同時(shí)為解決結(jié)核病耐藥性問題提供了新的線索。