MIT發(fā)布2017全球十大突破性技術(shù)：多數(shù)生命科學(xué)技術(shù)入選

　　基因療法2.0

　　Gene Therapy 2.0

　　技術(shù)突破：美國即將批準(zhǔn)首個基因治療技術(shù)，更多基因療法正在開發(fā)與批準(zhǔn)的進程中。

　　重要意義：很多疾病都是由單個基因突變導(dǎo)致的，新型基因療法能夠徹底治愈這些疾病。

　　主要研究者：

　　- SparkTherapeutics

　　- BioMarin - GenSight Biologics

　　- BlueBird Bio - UniQure

　　成熟期：現(xiàn)在

　　數(shù)十年來，研究人員一直在追求基因療法的夢想。基因療法的前景非常美好：利用改造過的病毒將相關(guān)基因的健康副本遞送至攜帶有缺陷基因的患者體內(nèi)。然而，至今為止，基因療法帶來的失望遠大于希望。1999年，一名18歲的肝病患者杰西·基辛格(Jesse Gelsinger)在一場基因治療實驗中死亡，從此整個基因療法領(lǐng)域的發(fā)展就開始停滯不前。

　　早期基因療法失敗的原因部分是源于其遞送機制，因為新的遺傳物質(zhì)(改造基因)、以及將其攜帶至細胞的載體病毒，被錯誤地遞送到基因組的其他位置，這會激活某些患者體內(nèi)的致癌基因，或者引起患者免疫系統(tǒng)的過度反應(yīng)，從而導(dǎo)致多器官功能衰竭以及腦死亡。

　　但是現(xiàn)在，一些關(guān)鍵的難題已經(jīng)解決，基因治療也將迎來曙光。研究人員使用了更高效的病毒將新的功能基因轉(zhuǎn)運到細胞中。

　　現(xiàn)在，兩種遺傳性疾病的基因療法：治療一種SCID病的Strimvelis，以及治療一種引起脂肪在血液中堆積的失調(diào)癥的Glybera，已在歐洲獲得相關(guān)管理部門的批準(zhǔn)。

　　在美國，Spark Therapeutics有望成為第一家邁入市場的基因療法新創(chuàng)公司，該公司開發(fā)出針對漸進式失明的基因治療方法。還有很多其他正在研究的基因療法，正將目光投向血友病的治療，以及一種稱為表皮溶解水皰癥的遺傳性皮膚失能癥。

　　但是，挑戰(zhàn)依然存在。

　　雖然目前已經(jīng)針對幾種相對罕見的疾病開發(fā)了基因療法，但是對于那些具有復(fù)雜遺傳病因的常見疾病，開發(fā)對應(yīng)的基因療法則更加困難。

　　對于像SCID和血友病這樣的疾病，科學(xué)家明確知道引起疾病的精確基因突變。但是，諸如阿爾茨海默病、糖尿病和心力衰竭等疾病，它們不僅涉及到多個基因，并且在患有同種疾病的不同病人中，對應(yīng)的基因突變還不完全相同。

　　細胞圖譜

　　The Cell Atlas

　　技術(shù)突破：這是人體中各種細胞類型的完全目錄。

　　為什么重要：超精確的人類生理學(xué)模型將加速新藥研發(fā)與試驗。

　　主要研究者：

　　- 布羅德研究所(Broad Institute)

　　- 桑格研究所(Sanger Institute)

　　- 陳—扎克伯格的Biohub(Chan Zuckerberg Biohub)

　　成熟期：5年

　　我們究竟是什么組成的?下一個生物學(xué)上的巨型項目將會回答。

　　科學(xué)家正在建立一個超詳細的 “人類細胞圖譜”，即通過細胞內(nèi)部的內(nèi)容來定義活細胞。

　　在1665年，羅伯特·胡克(Robert Hooke)凝視著顯微鏡下的一塊軟木，在其中發(fā)現(xiàn)了無數(shù)像房間一樣的小格子。作為第一個描述細胞的科學(xué)家，胡克一定會被生物學(xué)的下一個大型項目震驚到：這是一個使用現(xiàn)代基因組學(xué)和細胞生物學(xué)中最強大的工具，來單獨捕獲和端詳數(shù)百萬個細胞的計劃。

　　這個項目的目標(biāo)是構(gòu)建第一個全面的“細胞圖譜”，或者人類細胞地圖。這個項目的實現(xiàn)將成為一個技術(shù)奇跡，因為它將首次全面揭示人體是由什么所組成的，并為科學(xué)家們提供一個新的復(fù)雜生物學(xué)模型，以提升藥物研發(fā)的速度。

　　羅伯特·胡克通過顯微鏡看到并畫下的軟木栓細胞(1665年)

　　為了執(zhí)行這個解碼人體37.2萬億細胞的任務(wù)，由來自美國、英國、瑞典、以色列、荷蘭和日本的國際科學(xué)家組成的聯(lián)合會正在分配任務(wù)，包括檢測每個細胞的分子特征，并給每種細胞一個在人體空間中特定的“郵政編碼”。

　　“我們將會看到我們所期望的東西，我們已知存在的東西，但我確信，除此之外我們還會發(fā)現(xiàn)全新的東西，”英國桑格研究所的細胞圖譜團隊的負責(zé)人Mike Stubbington說?！拔艺J為，會有驚喜出現(xiàn)?！?/p>

　　從填充大腦和脊髓的毛狀神經(jīng)元，到皮膚的粘脂肪細胞(glutinousfat cells)，先前描述細胞的嘗試表明，人體總共有約300種細胞，但真正的數(shù)字無疑會更大。

　　人類、駱駝和蟾蜍的血液細胞Daguerreotypes(A.Donné，1845年)

　　實際上，分析細胞之間的分子差異已經(jīng)揭示了一些發(fā)現(xiàn)。舉例而言，我們已經(jīng)揭示了數(shù)十年來眼部研究都沒能發(fā)現(xiàn)的兩種新類型的視網(wǎng)膜細胞：一種在每10，000個血細胞中只占4個，卻在對抗病原體的第一防線起著重要作用的細胞;以及新發(fā)現(xiàn)的一種十分獨特、通過產(chǎn)生的類固醇來抑制免疫應(yīng)答的免疫細胞。

　　這個新項目的研究主要運用了三種技術(shù)。

　　第一種叫做“細胞微流體”，即通過分離單獨的細胞并用微珠標(biāo)記后，使其被油滴包裹后再進行研究和分析，選擇油滴的原因是因為油滴可以如同汽車一樣載著細胞，沿著被蝕刻在微小芯片上、狹窄的毛細管單向“街道”分流，使得細胞被聚集在特定的地方，裂解并逐一研究。

　　第二種技術(shù)是使用超快、高效的測序儀來解碼那些在單個細胞中活化的基因。這項技術(shù)的花費并不高，每個細胞僅需幾美分即可。其高效性使得一個科學(xué)家可以在一天內(nèi)處理10000個細胞。

　　第三種技術(shù)則是使用全新的標(biāo)記和染色技術(shù)，基于基因活動來定位各種細胞在人體器官或組織中的“郵政編碼”。

　　細胞圖譜研究的執(zhí)行者主要是頂尖研究所，包括英國桑格研究所、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的布羅德研究所、以及由Facebook首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)資助的位于加利福尼亞州的一個全新的“Biohub研究所”。在去年9月，扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan將細胞圖譜研究作為了30億美元醫(yī)療研究捐贈的首個目標(biāo)。