張鋒等四位權威專家評定！2018十大發明！

　　隨著大數據、全基因組測序等越來越“大”的手段被利用到研究中，我們在看待研究上好像也站在越來越“大”的視角上。

　　這次讓我們把視角縮小到一個細胞上，看看下面這些幫助研究者“撬開”細胞，研究更細微的核酸與蛋白質的“神兵利器”們，它們是由 The Scientists Magazine 評選出的 2018 年度十大發明！

　　這次年度 Top 10 評選的主辦方是國外知名生物醫學網站 The Scientist Magazine，他們特地邀請了四位來頭不小的業界大佬作為評委，我們先來看看他們都是誰吧！

　　張鋒

　　MIT 最年輕華人終身教授

　　新晉美國科學院院士

　　Board 研究所核心成員

　　CRISPR 技術ZL所有人

　　Angela Koehler

　　Board 研究所

　　生物化學項目研究員

　　美國國家癌癥研究所

　　化學遺傳組組長

　　Krystyn Van Vliet

　　MIT 材料工程學院副教務長

　　生物工程學教授

　　MIT 創新計劃

　　工業制造創新主任

　　新加坡-MIT 生物系統技術與微觀技術研究聯盟組長

　　H. Steven Wiley

　　美國太平洋西北國家實驗室高級研究員

　　曾以以開發各種定量生物化學與光學分析作為驗證細胞過程計算模型的基礎而聞名

　　了解了四位評委之后，接下來我們就按照倒序來看看他們評選出的 2018 年度十大發明吧！

　　TOP10

　　BD AbSeq Assay

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　　今年7月上市的 BD 公司生產的 BD 生命科學AbSeq Assay，可以用于BD Rhapsody單細胞分析系統，該系統將抗體與寡核苷酸配對，以估計高通量測序運行中細胞中蛋白質的豐度。這種抗體寡核苷酸偶聯物以單瓶基質管的形式出售，易于在2微升的標準樣品測試中進行縮放，從而提供與流式細胞儀數據類似的蛋白質表達結果。

　　mRNA 與蛋白質的結合使得AbSeq Assay 變得十分強力，可以克服舊有的 mRNA 測序工具捕獲低效等問題，使結果更準確

　　BD 公司該產品的營銷副總裁表示，在該技術的輔助下，研究人員可以開始認清癌癥病人的腫瘤和他們的免疫系統是如何相互作用的，繼而研究治療手段。

　　這種技術在抗體標記和檢測技術上有用且創新性的擴展，而此產品是這種相對較新的技術最早的商業化之一。

　　TOP9

　　Tycho NT.6

　　9

　　NanoTemper Technologies 的開發人員為了使得研究者們更容易地控制實驗室中蛋白質樣品的質量，研究了這一儀器。

　　Tycho 運行一次只需要 10 微升樣品與 3 分鐘，儀器在加熱樣品時以30 度每分鐘的速度測量熒光蛋白質的色氨酸和酪氨酸殘基，而拿結果與參考值進行對比，差異表明，該蛋白可能不再按其應有的方式折疊，這將影響其活性，或樣品已被污染或降解。

　　熱變性是一個可以快速評價蛋白質質量和蛋白質-核酸結合的重要手段，生化學家應該可以很好地利用這種裝置。

　　TOP8

　　MAD7

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　　CRISPR 技術非常重要，同時也非常昂貴，對于許多初創公司和研究結構而言價格是難以接受的，因此，科羅拉多州創業公司Inscripta的研究人員發現了一種名為MADzymes的新核苷酸后，決定將其免費提供。

　　Inscripta的 CEO Kevin Ness 說道：“這項技術太重要了，所以將免費提供這種酶——是真的免費！”

　　他們也的確也這樣做了，該公司已將其獲得ZL的dna切割酶MAD7的全部序列在網上提供給所有研究和開發用途，無論是商業用途還是非商業用途，無論是國內用途還是國際用途，當然如果研究者想要將其用作商業化產品的話，需要交一點錢。

　　研發團隊表示，MAD7 與 CAS9 識別的是不同的區域，但是經過測試后，他們確信 MAD7 和 CAS9 一樣好用。

　　研發并免費公開 CAS9 的替代品，Inscripta 此舉意在打破成本與知識產權方面的壁壘，使基因編輯技術得到更廣泛的應用。

　　TOP7

　　Dharmacon Edit-R

　　Fluorescent Cas9 Nuclease mRNA

　　7

　　在使用CRISPR-Cas9基因編輯工具的過程中，研究人員通常會將編碼該工具各種成分的DNA插入他們想要編輯的細胞中。但是一旦這些外來DNA被整合到宿主細胞中，就很難再去除，研究人員也一直很擔心這些殘留問題。

　　Horizen Discovery 公司的最新產品——Dharmacon Edit-R Fluorescent Cas9 Nuclease mRNA，通過為 CAS9 提供 RNA 轉錄本而不是 DNA 來解決這一難題。

　　該項目產品經理表示，這些 RNA 會很快降解，雖然基因編輯是永久的，但是這些殘余將不復存在。

　　這個價格合理的工具使FACS可以富集編輯過的細胞群。我的實驗室也將會使用該產品。

　　TOP6

　　AcouWash

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　　2010 年，瑞典 Lund 大學的研究者提出了利用聲音遷移細胞的概念并將其商業化，推出了 AcouSort，今年，他們推出了第二代產品 AcouWash，它可以將細胞從一種介質清洗到另一種介質，使細胞樣品富集或濃縮，并根據細胞大小進行分離——所有這些都使用超聲波來完成。

　　聲波將一定尺寸的粒子或細胞推入樣品通過的微通道，研究者可以在此過程中根據想要分離的細胞大小來調整聲波振幅——細胞越大，可供推動的表面積就越大，因此實際上需要更小的力。然后，只需要通過將感興趣的單元格與背景媒體分離的分離器引導流即可。

　　Lund 大學的博士后 Karolina Pircs 表示，AcouWash 可以最大限度減少清洗和離心過程中的細胞損失，在處理比較珍貴的樣本時這是一個巨大的優勢。她已經對 AcouWash 進行了兩次測試，與傳統的六步離心法相比，AcouWash 可以多產生 10% 的細胞。

　　雖然這一發明的功能很簡單，但是它能夠以相對較低的剪切速率處理較小的樣本量，這對于優化生產過程是一個有吸引力的選擇。

　　TOP5

　　Omnitrap

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　　Omnitrap 可以幫助蛋白質科學家用串聯分子分析大分子，它是一個射頻離子誘捕器，可以突破舊有誘捕技術的限制，既是對高分子蛋白質也可以進行處理，獲得其序列、結構、分子相互作用等信息。

　　研發公司 Fasmatech 創始人兼首席科學官迪米特里斯·帕帕納斯塔西奧(Dimitris Papanastasiou)表示，該產品的主要優勢之一是能夠以多種方式對蛋白質進行碎片化，這使得使用者可以在不同的環境下觀察蛋白質的特性，這些特性真的非常獨特。

　　蛋白質質譜的改進將在生物研究中產生革命性的影響！

　　TOP4

　　Chromium Immune Repertoire Profiling Solution

　　4

　　通過 10X Genomics 于今年 3 月發布的這一整套解決方案，研究人員可以研究人體對不同類型感染的適應性免疫反應，并識別出對免疫系統激活作出反應的特定細胞類型，無論這些反應是由細菌、病毒還是癌癥觸發的。它以單細胞測序技術為基礎，允許研究人員區分樣本中的每一個T細胞和B細胞，以及每個細胞上y形受體的遺傳序列。

　　利用DNAbarcoding 技術，該工具現在可以確定T細胞或B細胞對特定抗原的反應類型。同時，barcoding 技術還將基因表達與細胞表面蛋白表達數據相結合，改善了細胞表型分析，因為抗體結合的是 barcode 而不是流式細胞術中使用的熒光標記。由于條碼的多樣性，研究人員也可以同時檢測到更多的細胞表面標記，為人類和小鼠的免疫系統提供了前所未有的視角。

　　利用這種方法對T細胞和B細胞之間的受體序列進行分析，可以得到一個信息豐富的數據集，可以幫助理解在任何排序或轉導策略之前的初始啟動種群，并有助于定義此類細胞的生物學細胞屬性。

　　TOP3

　　Fluidity One

　　3

　　該蛋白分析儀器由 Fluidic Analytics 公司制作，研發主管 Sean Devenish 表示，該儀器可以應用于“常規生物物理學”的研究中，他設想實驗室可以常規使用這種儀器來進行質量控制，當蛋白質溶液剛到手時和剛從冰箱取出來時進行對比測試確保其質量沒有下降。

　　用戶只需要用 5 微升樣本到一次性微流控芯片,然后將其插入到 Fluidity One 。樣品與緩沖液平行通過一個腔室，蛋白質擴散到緩沖液中。該儀器測量這種擴散速度，以計算蛋白質的平均大小，同時它還測量樣品濃度。

　　對純化蛋白進行表征和質量控制是獲得準確一致的結果的關鍵，這個工具對任何生物化學實驗室來說都是一個很好的補充。

　　TOP2

　　Tapestri Precision Genomics Platform

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　　去年 12 月，Mission Bio 推出了 Tapestri Precision Genomics Platform，這是首個用于單細胞DNA測序樣品制備的高通量儀器。該儀器通過基于水滴的微流體技術，首先將細胞暴露于蛋白酶中裂解細胞核，將DNA從濃縮的染色質形成中釋放出來。然后加熱使蛋白酶變性，系統會再加入試劑放大感興趣的位點，并根據它們的細胞來源對其進行條碼，再將樣本輸入下一代測序器。

　　Tapestri 可以同時準備多達10,000個細胞，相比之下，將細胞分選到一個培養皿的孔中只有384個細胞。此外，這種儀器只需要大約一天的時間就可以準備一個樣品，而使用平板法則需要5到7天。

　　該微流控平臺可用于高通量單細胞DNA測序，為分析腫瘤細胞異質性和了解腫瘤進化機制提供了一種強有力的手段。

　　TOP1

　　Cyto-Mine

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　　第一名屬于來自 Sphere Fluidics 公司的 Cyto-Mine。大約五年前，該公司詢問了 35 家生物制藥公司，是否需要單細胞分析技術，在獲得了肯定的回答后，經過五年的研發，他們推出了 Cyto-Mine，該設備可以完成原本需要多臺儀器才能完成的工作。

　　Sphere Fluidics公司的銷售和營銷總監 Rob Marchmont 表示，這基本上是世界上第一臺專門設計的集成設備，能夠自動完成抗體發現和細胞系開發流程中的所有步驟。今夏，該儀器投入市場。

　　Cyto-Mine通過將多達20萬個細胞單獨分選成它們自己的小液滴來篩選樣本，評估它們所需的特性（如某種特定蛋白質或抗原特異性的高產量），然后將選擇好的細胞分配到用戶可以培養克隆的微滴板上。

　　Janssen 的科學家 Tom Kelly 是一名早期測試者，他表示，該儀器最大的優勢是在經過其處理后，可以保證每口井中只有一個確認的細胞，而在舊工藝中，從轉染到冷凍小瓶需要三個月的時間，而現在需要一半約六個星期

　　要找到一個單一的、集成的能夠同時進行篩選和細胞回收以進行下游分析的平臺真的很難。像這樣全自動化并注重溫和操作的系統將提高實驗的保真度。

　　結語

　　在這份新發明的名單上，不知道你有沒有看到熟悉的名字呢？

　　每年都還會有新的儀器和技術發布，測試，上市，2019 年，你都期待什么新發明呢？

　　或者，更期待哪個儀器降價呢？