编辑精选: 2016 年度热门文章 TOP 10

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1. 非侵入性胎儿染色体检测将走向普罗大众!
随着次世代基因定序技术 (NGS) 的进展,我们得以透过非侵入性胎儿染色体检测 (NIPT/NIFTY) 从孕妇的周边血液当中抽取胎儿(胎盘)的游离 DNA 进行分析,筛检出是否具有染色体异常的状况。目前透过大规模的临床研究证实,非侵入性胎儿染色体检测 (NIPT/NIFTY) 准确率高达 99% 以上。相较于传统的血清指标唐氏症筛检 (初唐和中唐),非侵入性胎儿染色体检测 (NIPT/NIFTY)的伪阳性机率可大幅下降超过 10 倍,避免侵入性诊断方法(羊膜穿刺)带来的危险。截至 2015 年底,全球已有超过70万名孕妇接受过这项检查,对于全球的母婴健康产生非常深远的影响。
(全文见详:http://geneonline.news/index.php/2016/01/01/201601010403/)

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2. 胞外体与癌症系列专文(一):癌症的先锋特攻队–胞外体
肿瘤转移前会先送出侦察兵到其他组织进行探勘,寻找合适的转移基地,这些侦察兵称为“胞外体”(exosomes),是直径30-50奈米的小包,外层为细胞膜,里面包有糖类、脂质、蛋白质及调控细胞的核酸片段等物质。肿瘤会先将肿瘤发展因子包在胞外体内再送到全身各处,遇到合适的环境就开始打造转移基地,再通知肿瘤本体提供更多带有发展因子的胞外体或直接送出癌细胞。而科学家们也发现,癌细胞会利用胞外体策反正常的骨髓衍生细胞,配合癌细胞移转,或假装攻击欲转移组织处的免疫细胞,使免疫细胞开始反击,造成周遭环境变成适合癌细胞发展的发炎状态。而人类也利用胞外体的特性,发展出新的抗癌疗法。(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/02/18/exosomes/)

胞外体示意图,来源:https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-016-0268-z

胞外体示意图,来源:https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-016-0268-z

3. CRISPR 2.0 可微调的基因修饰技术
美国史丹佛大学的团队研发 CRISPR 2.0,将原本 CRISPR 用来修改基因的剪刀酵素 Cas9 换掉,改为可降低 (CRISPRi) 或增加 (CRISPRa) 基因表现量的各种酵素。目前 CRISPRi 可将基因表现量压制到原来的 1-10% 左右,且作用非常精确,鲜少影响到目标外的基因。CRISPRa 则可将原来基因表现增加 1,000 倍以上,精准度也非常高。由此可知,CRISPRi + CRISPRa 系统可让基因调控的幅度相差 10 万倍以上,而且也比只能做剪下和贴上的 CRISPR 1.0 技术增加更多应用价值。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/03/17/crispr-2-0/)

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4. 万能细胞的研究开发蓝图
2006 年,日本的山中伸弥教授成功开发出 iPS 细胞 (诱导性万能干细胞,也称万能细胞),利用体细胞 (Somatic Cell) 经基因诱导的方式,将所发现的四个基因产物 (c-Myc, Oct3/4, Klf4, Sox2) 导入体细胞内,使体细胞重新初期化 (Reprogramming),回到如同胚胎干细胞 (ES cell) 的原始状态,具有分化成各种细胞的能力,山中教授也以此获得2012年诺贝尔奖。iPS 细胞没有干细胞的伦理争议,其应用较易被大众接受,且利用患者本身细胞再生而来的器官移植,也可避免排斥反应。集合两大优点, iPS 细胞的基础研究与临床开发成为日本医疗产业的重要目标之一。山中教授更在2016年的3月表示,他期待iPS 细胞治疗法可在近期内开发出帕金森症等难治疾病的治疗方式,目前他的研究团队正积极开发神经干细胞移植的有效方法,并可望在近两年内发展到临床研究。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/03/28/ipscells/)

图为人类 iPS 细胞,来源:http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/newslist/img/human_iPS.JPG

图为人类 iPS 细胞,来源:http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/newslist/img/human_iPS.JPG

5. 癌症年度盛会 ASCO 专题报导
美国临床肿瘤医学会 (ASCO) 于 6 月在芝加哥登场,今年癌症治疗在免疫疗法、精准医学及大数据应用都有长足进展,尤其是免疫肿瘤学 (Immuno-Oncology) 及精准医疗 (Precision Medicine)。来自 The Francis Crick Institute 的 Charles Swanton表示,分析癌细胞间存在的异质性(Heterogeneity)将是未来癌症治疗的关键,可借由次世代定序 (NGS) 追踪癌细胞;Melissa Johnson 医师探讨液态检体(liquid biopsy)比切片检体 (biopsy) 可提供更即时且全面的癌细胞讯息,对治疗中的病人也能有更好的监控,但仍需更多临床数据支持。City of Hope 的 Jeffrey Weitzel 则提出他对 cancer panel 的看法,由于次世代定序 (NGS) 的普及,让我们可用更便宜的成本一次检测更多癌症基因,但同一基因也许在乳癌代表高风险,但在大肠癌却是低风险,因此要连患者个人或家族史一并评估。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/06/07/asco1/)

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6. 人类疾病解码的下一块拼图:从肠道菌与肥胖谈起
近年来,许多研究发现肠道菌 (Gut microbiota) 与许多人类疾病如肥胖、癌症等高度相关,以肥胖来说,饮食造成肥胖的因素除了热量外,对肠道菌相的影响也是原因之一,而怀孕发福也和肠道菌有关。“肠道菌是人类的必要器官”,史丹佛大学的 David Relman 教授在 2005 年 Science 期刊的重大宣告,他是利用基因分析肠道菌相的滥觞。如他所预言,目前肠道菌最新的研究已发现自身的基因会影响自身肠道菌相的种类,而我们的情绪也深受肠道菌影响。相信在未来,许多疾病与失调都能在肠道菌上找到治疗的曙光。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/08/29/gut-microbiota-obesity/)

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7. 干细胞不是万能,没有干细胞万万不能
当前,干细胞治疗正从临床研究迈向临床应用的过渡期。骨髓造血干细胞和造血干细胞直是目前此临床疗法中最主要的应用领域,全球每年约有六万例骨髓移植及四万例脐带血移植手术。干细胞疗法除了用于眼部与血液相关疾病外,神经系统修补也是另一项重要议题。由于细胞可通过脑脊液和血液流通,所以移植的干细胞很难在受损部位发生作用,目前科学家们正尝试使用生物鹰架来固定干细胞,以便限制于标靶部位,但仍处于临床实验阶段。干细胞产业目前最大的目标除了验证临床试验的效果外,还希望能够标准化制程且不断地重复产出高品质的干细胞产品;另外,如何安全地执行干细胞植入、评估产品安全性以及避免致癌性跟免疫反应是相当重要的考量,并且需要符合伦理道德或宗教上的争议,以合法的方式前进。消费者也必须先了解疗程而非一味视干细胞为百病的解药。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/09/14/stem-cell-osiris-therapeutics/)

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8. 癌症免疫疗法:免疫检查点阻断剂
癌症免疫疗法的分类方法繁多,其中,单株抗体的免疫检查点阻断剂(Immune-checkpoint blockers; ICBs)最受瞩目,亦是各大药厂积极投入的新战场。目前,以 CTLA-4与 PD-1/PD-L1抑制 T 细胞活化的免疫途径最受关注。科学家认为若是能够有效的抑制免疫检查哨的功能,就能使 T 细胞活化发挥攻击肿瘤的功能。这也就是为何研究机构与药厂积极的以阻断免疫检查点的功能着手,致力研发出更有效的抗癌药物。截至今年,FDA 已经陆续批准了多个免疫检查点抑制剂,无疑地为癌症患者,家属,研究机构甚至药厂带来振奋人心的好消息,但距离使癌症能够有效控制及治愈仍有改善空间。而昂贵的药价、免疫疗法的副作用以及抗药性的问题都仍是在免疫疗法中需要解决的课题。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/09/16/immune-checkpoint-blockers/)

图左为:James P. Allison in 2015。图右为:Honjo Tasaku in 2013 。

图左为:James P. Allison in 2015。图右为:Honjo Tasaku in 2013 。

9. 机器人也可以当科学家?明天,我们还会有工作吗?
随着基因实验室如雨后春笋般建立,人类对于基因分析报告的需求与日俱增,单靠科学家有限的人力难以快速消化及处理庞大的实验数据,若有全自动化的机器人能胜任该有多好?这已不是梦想。旧金山一间基因测试公司 Counsyl,成为世界第一间完成全自动化愿景的基因实验室,他们量身打造了一批机器人代劳,不仅解决人力问题,更提高了实验精准度,还能降低基因分析的成本。更重要的是,过去人们担心人被机器取代的事情并没有发生,相反地,Counsyl 实验室招募更多科学家投入,有了机器人帮忙收集研究数据,科学家可从繁琐的例行实验项目中释放出来,有更多时间思考真正重要的事:分析与理解复杂的基因子据背后的意义。
(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/10/10/transcriptic-emerald-therapeutics/)

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10. 国际基因组学大会 揭开中国基因库的神秘面纱
基因科学界年度盛会-第十一届国际基因组学大会(ICG-11)于 11 月初在深圳的中国国家基因库(CNGB)盛大举办,大会主轴涵盖基因体学(Genomics)、蛋白质体学(Proteomics)、代谢体学(Metabolomics),强调全球合作资源共享,应用于精准医疗(Precision Medicine)、健康照护(Healthcare)、农业改良、大数据、生物数据库等领域,打造基因体学术交流的平台。而本次会议也能一探中国国家基因库(CNGB)的庐山真面目,CNGB 已初步完成生物资源样本库、生物信息数据库、数据化平台、合成与编辑平台等,配置有 150 部 BGISEQ-500 次世代基因定序仪(NGS)和一部 Revolocity 超级定序仪,每日平均产出 10Tb 的资讯量,估计 CNGB 基因体资讯产出将占全球的 30~40%,与全球三大数据库:美国的 NCBI、日本的 DDBJ、欧洲的 EBI 并驾齐驱,同时也展开跨国界的数据交换和资源共享,形成全球联盟体系。(全文详见:http://geneonline.news/index.php/2016/11/28/icg-11-china-national-genebank/)

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延伸阅读:基因线上年终回顾:2016 年十大热门新闻 (上)

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