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，與大家分享。下面請看詳細內(nèi)容：

　　單細胞表觀組學新突破：兩種革新單細胞ChIP-seq技術(shù)解碼細胞命運決定機制

　　在國家重點研發(fā)計劃“干細胞及轉(zhuǎn)化”重點專項等資助下，北京大學分子醫(yī)學研究所、北大-清華生命科學聯(lián)合中心何愛彬課題組近期突破單細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、風格迥異的單細胞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)下細胞命運決定調(diào)控機制。

　　技術(shù)的革新為解析細胞命運決定的機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。但受限于實驗原理和儀器設(shè)備，ChIP-seq技術(shù)在單細胞水平的研究和應(yīng)用一直進展緩慢，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驗策略，開發(fā)出兩種新型單細胞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)合組合條形碼標記單細胞技術(shù)，實現(xiàn)了高通量的單細胞捕獲；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單細胞技術(shù)首次解析了小鼠胚胎10個不同器官（心臟、肝臟、肺、左腦、右腦、后腦、腎臟、皮膚、肌肉和小腸）的內(nèi)皮細胞譜系發(fā)育、分化和功能的異質(zhì)性。通過整合單細胞itChIP和單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究者揭示了心臟干細胞向心肌和內(nèi)皮細胞分化過程中細胞類型特異性增強子對細胞命運決定的調(diào)控機制。

　　新技術(shù)引領(lǐng)生命科學的發(fā)展，該課題組不僅開發(fā)了適合高通量樣品的單細胞ChIP-seq技術(shù)——CoBATCH，也開發(fā)出單細胞itChIP技術(shù)用于捕獲起始量只有幾十個單細胞的樣品，這為研究稀少細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。這兩種單細胞ChIP-seq將為解決細胞命運決定等最本質(zhì)的發(fā)育生物學問題以及解析復(fù)雜的疾病發(fā)生過程提供強有力的技術(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，浙江大學唐�？到淌趫F隊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，實現(xiàn)了牙釉質(zhì)多級結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)筑，實現(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，研究團隊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，仍需要針對不同的情況進一步研發(fā)模擬真實生物復(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”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，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。

自主知識產(chǎn)權(quán)鎮(zhèn)痛原研藥進入臨床試驗

9月2日，中國科學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在上海宣布進入臨床試驗。

張旭院士通過近30年對慢性痛的基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)了慢性痛的藥靶及其生物學機理。而李帥和其團隊在張旭院士的基礎(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，設(shè)計合成了數(shù)千個創(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具有藥效強及無中樞副作用的潛在優(yōu)勢，有望成為針對特定靶點的全球首個鎮(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，國家食品安全風險評估中心與中國農(nóng)業(yè)大學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)，是我國首個實現(xiàn)國家、省、市三級實際應(yīng)用的分子溯源網(wǎng)絡(luò)。

研究團隊搭建了我國首個全基因組數(shù)據(jù)計算云引擎，將標準化的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確性，同時建立了分辨力高、重復(fù)性好的全基因組多位點序列分型（wgMLST）和核心基因組多位點序列分型（cgMLST）標準化方法，結(jié)合流行病學信息，構(gòu)建了溯源分析知識庫，實現(xiàn)了不同實驗室間WGS數(shù)據(jù)的快速分析、比對與共享。進一步研究并整合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化分析功能模塊，有助于各級實驗室開展食源性微生物遺傳與變異特征、致病和耐藥機制及菌株進化等方面的基礎(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)查和精準溯源提供了技術(shù)支撐。

智能大數(shù)據(jù)平臺發(fā)現(xiàn)鼻咽癌動態(tài)風險評估分子標志物

近日，中山大學附屬腫瘤醫(yī)院孫穎教授團隊首次提出了，治療中EBVDNA分子標志物可用于實時評估患者對治療的敏感性、動態(tài)預(yù)后風險預(yù)測，并提出四個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)，也為患者實時了解抗腫瘤治療的反應(yīng)性和失敗風險提供經(jīng)濟、無創(chuàng)、便捷的液體活檢手段。

該研究利用鼻咽癌真實世界大數(shù)據(jù)平臺和數(shù)據(jù)庫，在實時更新的醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺上，使用經(jīng)過自然語言處理和機器學習算法提取的真實世界證據(jù)，運用關(guān)鍵診療事件時間軸、監(jiān)督學習等數(shù)據(jù)挖掘方法，獲得鼻咽癌預(yù)后風險評估研究的重要進展。借助智能醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺，醫(yī)學模式逐步從循證醫(yī)學驅(qū)動轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動，克服臨床試驗有適應(yīng)癥限制的缺陷，從而推動高質(zhì)量“真實世界”科學研究。

首次繪制脊索動物完整單細胞轉(zhuǎn)錄譜系

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

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

細菌動力蛋白IniA參與結(jié)核耐藥的新機制

近日，由上海科技大學免疫化學研究所特聘教授饒子和院士率領(lǐng)科研團隊與上�？萍即髮W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具有類似細菌動力蛋白的結(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制，對解決結(jié)核病耐藥性問題具有重要的指導(dǎo)意義。

研究團隊利用X射線晶體學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超家族中的細菌動力蛋白家族。IniA具有一個經(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，可與帶負電荷脂類相互作用從而插到細胞膜上。

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IniA可以在膜上形成核苷酸非依賴性的聚合現(xiàn)象。進一步生化實驗發(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。細菌動力蛋白家族的分子活性長期以來有較大爭論，由于在構(gòu)架和進化上接近線粒體融合素（Mitofusin,MFN），這類蛋白一直被認為可介導(dǎo)膜融合，而這項工作清楚闡明了細菌動力蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能力。

細菌動力蛋白的解析雖有較多進展，但其生理功能也一直困擾著研究人員。由于異煙肼、乙胺丁醇會抑制結(jié)核桿菌細胞壁合成，因而細胞膜缺乏保護而變得不穩(wěn)定、易損傷。研究最終證實，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，加深了對細菌動力蛋白的認識，預(yù)示了原始的內(nèi)吞行為在細菌中可能存在，同時為解決結(jié)核病耐藥性問題提供了新的線索。