5月王牌聚焦：三大生物技术带来新的思路

　　麦克卢汉的“技术决定论”认为，技术是推动社会发展的重要力量，这在自然科学研究历史中显得格外突出，有无数的前人事迹告诉我们，技术的发展往往能带来研究的突破。本月一些技术的发展值得我们大家关注：

单细胞测序技术

理解任何多细胞生命系统的前提是理解“细胞”，今天单细胞研究已经不再只是纸上谈兵了，全球已经有许多实验室展开了单细胞研究，近期Science，Cell就接连公布了这方面的成果。

斯坦福大学医学院的研究人员发现衰老的新奥秘：相比于年轻人，老年人的免疫细胞携带更多的染色质修饰。而且这些修饰差异主要来源于环境。研究人员通过一种快速，准确的新方法，一个个的分析单细胞，总共分析了上亿个细胞，发现老年人的免疫细胞比年轻人的免疫细胞指令更加模糊不清楚。

美国MD安德森癌症中心联合瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员利用单细胞测序对三阴乳腺癌展开分析，表明耐药性是来源于现有的带有基因突变的克隆。

研究人员利用单细胞DNA和RNA测序，以及大量细胞的外显子组测序，分析了20名治疗过程中的三阴乳腺癌患者。Illumina深度外显子组测序发现10名患者的肿瘤消退，而另10名患者仍有肿瘤细胞存在。之后，他们对其中的8名开展了单细胞分析。

他们使用BD的FACSAria II流式细胞仪来分选单个细胞，并利用混合文库和Illumina的新一代测序技术来分析。他们通过DNA测序分析了900个单细胞，通过RNA测序分析了6,862个细胞，发现化疗中出现的拷贝数畸变是预先存在且适应性选择的，而表达谱是通过转录重编程获得的。

神经元食谱（neuronal cookbook）

Scripps研究所的科学家们发现了一种被称为“神经元食谱（neuronal cookbook）的新方法”，它将使皮肤细胞转化成不同类型的神经元。今天，《Nature》报道了这项研究，为自闭症、精神分裂症、成瘾和阿尔兹海默症等常见脑部疾病打开一扇全新的大门。

“大脑极其复杂，里面有成千上万种不同类型的细胞，每种细胞参与不同疾病，”文章通讯作者、Scripps研究员Kristin Baldwin博士说。“现在脑疾病治疗面临的严峻问题是我们不能正确地再生特定类型的脑细胞。现在，我们已经发现了75种新方法可以快速和重复地利用皮肤细胞构建不同神经元，我认为，它将极大拓展神经疾病的可治范围。”

文章一作Rachel Tsunemoto博士曾在之前的研究中发现，使用两种转录因子一次只能获取非常特定的神经元。于是，她和实验室其他成员设计并测试了一大批双转录因子代码集合，同时鉴定皮肤细胞转化为神经元的核心特征，如形状和电兴奋性，以创建简化和扩展神经细胞再生的编码工具箱。

CRISPR技术突破

遗传学家一直在利用包括从家鼠到单细胞酿酒酵母在内的多个模式动物，研究调控人类发育与生理的基本生物过程，以及这些生物过程在各种疾病中出现的变化。

因为调控人体这些生物过程的基因在其它物种中具有类似的功能，而且模式生物体中的基因可以随意在实验室中突变和删除，所以这一概念是成立的。但是迄今为止，即使在易于操作的酵母中，基因也必须是一次删除一个，而且这会在基因组中留下一些不需要的序列修饰。

来自哈佛大学Wyss研究所的George Church领导的一个研究组提出了一个新的基于CRISPR-Cas9的技术方法，可以解决这两个问题。

具体来说，研究人员利用酵母开发了一种高通量方法，能够在单个酵母细胞中同时精确改变数百种不同基因或者某个基因的多个特征，效率达到80％至100％，这能帮助研究人员从群体中筛选出显示特定行为的细胞，并确定启动或抑制它们的基因改变。