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(guó)即將批準(zhǔn)首個(gè)基因治療技術(shù)，更多基因療法正在開(kāi)發(fā)與批準(zhǔn)的進(jìn)程中。

　　重要意義：很多疾病都是由單個(gè)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(lái)，研究人員一直在追求基因療法的夢(mèng)想。基因療法的前景非常美好：利用改造過(guò)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(lái)的失望遠(yuǎn)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(chǎng)基因治療實(shí)驗(yàn)中死亡，從此整個(gè)基因療法領(lǐng)域的發(fā)展就開(kāi)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(jī)制，因?yàn)樾碌倪z傳物質(zhì)(改造基因)、以及將其攜帶至細(xì)胞的載體病毒，被錯(cuò)誤地遞送到基因組的其他位置，這會(huì)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(guò)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(lái)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(yùn)到細(xì)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(mén)的批準(zhǔn)。

　　在美國(guó)，Spark Therapeutics有望成為第一家邁入市場(chǎng)的基因療法新創(chuàng)公司，該公司開(kāi)發(fā)出針對(duì)漸進(jìn)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(chēng)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(duì)幾種相對(duì)罕見(jiàn)的疾病開(kāi)發(fā)了基因療法，但是對(duì)于那些具有復(fù)雜遺傳病因的常見(jiàn)疾病，開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的基因療法則更加困難。

　　對(duì)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(gè)基因，并且在患有同種疾病的不同病人中，對(duì)應(yīng)的基因突變還不完全相同。

　　細(xì)胞圖譜

　　The Cell Atlas

　　技術(shù)突破：這是人體中各種細(xì)胞類(lèi)型的完全目錄。

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

　　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(gè)生物學(xué)上的巨型項(xiàng)目將會(huì)回答。

　　科學(xué)家正在建立一個(gè)超詳細(xì)的 “人類(lèi)細(xì)胞圖譜”，即通過(guò)細(xì)胞內(nèi)部的內(nèi)容來(lái)定義活細(xì)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(wú)數(shù)像房間一樣的小格子。作為第一個(gè)描述細(xì)胞的科學(xué)家，胡克一定會(huì)被生物學(xué)的下一個(gè)大型項(xiàng)目震驚到：這是一個(gè)使用現(xiàn)代基因組學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)中最強(qiáng)大的工具，來(lái)單獨(dú)捕獲和端詳數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的計(jì)劃。

　　這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是構(gòu)建第一個(gè)全面的“細(xì)胞圖譜”，或者人類(lèi)細(xì)胞地圖。這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)將成為一個(gè)技術(shù)奇跡，因?yàn)樗鼘⑹状稳娼沂救梭w是由什么所組成的，并為科學(xué)家們提供一個(gè)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(guò)顯微鏡看到并畫(huà)下的軟木栓細(xì)胞(1665年)

　　為了執(zhí)行這個(gè)解碼人體37.2萬(wàn)億細(xì)胞的任務(wù)，由來(lái)自美國(guó)、英國(guó)、瑞典、以色列、荷蘭和日本的國(guó)際科學(xué)家組成的聯(lián)合會(huì)正在分配任務(wù)，包括檢測(cè)每個(gè)細(xì)胞的分子特征，并給每種細(xì)胞一個(gè)在人體空間中特定的“郵政編碼”。

　　“我們將會(huì)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(huì)發(fā)現(xiàn)全新的東西，”英國(guó)桑格研究所的細(xì)胞圖譜團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Mike Stubbington說(shuō)?！拔艺J(rèn)為，會(huì)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(xì)胞(glutinousfat cells)，先前描述細(xì)胞的嘗試表明，人體總共有約300種細(xì)胞，但真正的數(shù)字無(wú)疑會(huì)更大。

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

　　實(shí)際上，分析細(xì)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(lái)眼部研究都沒(méi)能發(fā)現(xiàn)的兩種新類(lèi)型的視網(wǎng)膜細(xì)胞：一種在每10，000個(gè)血細(xì)胞中只占4個(gè)，卻在對(duì)抗病原體的第一防線起著重要作用的細(xì)胞;以及新發(fā)現(xiàn)的一種十分獨(dú)特、通過(guò)產(chǎn)生的類(lèi)固醇來(lái)抑制免疫應(yīng)答的免疫細(xì)胞。

　　這個(gè)新項(xiàng)目的研究主要運(yùn)用了三種技術(shù)。

　　第一種叫做“細(xì)胞微流體”，即通過(guò)分離單獨(dú)的細(xì)胞并用微珠標(biāo)記后，使其被油滴包裹后再進(jìn)行研究和分析，選擇油滴的原因是因?yàn)橛偷慰梢匀缤?chē)一樣載著細(xì)胞，沿著被蝕刻在微小芯片上、狹窄的毛細(xì)管單向“街道”分流，使得細(xì)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(cè)序儀來(lái)解碼那些在單個(gè)細(xì)胞中活化的基因。這項(xiàng)技術(shù)的花費(fèi)并不高，每個(gè)細(xì)胞僅需幾美分即可。其高效性使得一個(gè)科學(xué)家可以在一天內(nèi)處理10000個(gè)細(xì)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(dòng)來(lái)定位各種細(xì)胞在人體器官或組織中的“郵政編碼”。

　　細(xì)胞圖譜研究的執(zhí)行者主要是頂尖研究所，包括英國(guó)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(gè)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(xì)胞圖譜研究作為了30億美元醫(yī)療研究捐贈(zèng)的首個(gè)目標(biāo)。