質(zhì)譜行業(yè)入選2016生命科學(xué)十大技術(shù)儀器創(chuàng)新成果之一

  末年初，相關(guān)行業(yè)評(píng)選出了2016年生命科學(xué)領(lǐng)域的十大技術(shù)/儀器創(chuàng)新成果。物理學(xué)離不開對(duì)撞機(jī);天文學(xué)離不開望遠(yuǎn)鏡;生物學(xué)離不開 PCR 儀。在人類科學(xué)進(jìn)步的歷程中，新技術(shù)的出現(xiàn)是新發(fā)明和新思想誕生的基石和前奏。

  歲末年初，The Scientist 雜志照例評(píng)選出了2016年生命科學(xué)領(lǐng)域的十大技術(shù)/儀器創(chuàng)新成果。其中既有足以顛覆基礎(chǔ)生命科學(xué)研究、新藥研發(fā)和臨床檢驗(yàn)的新平臺(tái)，也有在既有技術(shù)基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的重要新產(chǎn)品。

  值得一提的是，今年的10大創(chuàng)新成果榜單中，出現(xiàn)了更多與臨床相關(guān)的發(fā)明。3D打印腎臟在培養(yǎng)皿中重現(xiàn)了人體器官的各項(xiàng)性質(zhì)，精密設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)量化檢測(cè)多個(gè)樣品中多種類型的生物標(biāo)記物：這些成果不僅可以助力實(shí)驗(yàn)室研究，也將改變我們的臨床實(shí)踐。這些進(jìn)步讓我們明白，技術(shù)創(chuàng)新所能造福的不僅僅是制造業(yè)、發(fā)明者和學(xué)術(shù)界，也包括全人類。
  第十名
  Thermo Fisher Scientific 公司
  GeneArt Platinum Cas9 核酸酶
  Thermo Fisher Scientific 公司在 CRISPR 試劑方面的一項(xiàng)突破成果——GeneArt Platinum Cas9 核酸酶，入選了今年的十大創(chuàng)新成果。在大腸桿菌中純化的重組釀膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)Cas9 蛋白，即 GeneArt Platinum Cas9 包含了一段核定位序列，使其可以進(jìn)入靶細(xì)胞的細(xì)胞核中。
  “我們一直堅(jiān)信，穩(wěn)定的性能、活性和純度是十分重要的，”Thermo Fisher 的高級(jí)科學(xué)家、基因編輯工具和合成生物學(xué)研發(fā)經(jīng)理 Jason Potter 說(shuō)，“所以我們通過(guò)大量的檢測(cè)，保證我們擁有十分穩(wěn)健的純化過(guò)程。”Thermo Fisher 下屬 Potter 團(tuán)隊(duì)于2015年發(fā)表了一篇文章，顯示 GeneArt Cas9 在多種細(xì)胞系中表現(xiàn)出高達(dá)85%的切割率(J Biotech, 208:44-53, 2015)。
   斯坦福大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)家 Matthew Porteus 在他利用體外基因編輯治療血液疾病的研究中，使用了 GeneArt Platinum Cas9。目前他還在小鼠細(xì)胞中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但已經(jīng)與 Thermo Fisher 公司達(dá)成了合作關(guān)系，希望將成果推向臨床試驗(yàn)。在使用 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)進(jìn)行高效特異的基因編輯時(shí)，“我們遇到的問(wèn)題是，已有的商業(yè)化 Cas9 酶是有毒性的，”他說(shuō)。“[GeneArt Platinum Cas9] 現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種金標(biāo)準(zhǔn)，讓我們能夠獲得其他試劑無(wú)法實(shí)現(xiàn)的結(jié)果?！?BR>   25 µg 包裝的 GeneArt Platinum Cas9 核酸酶售價(jià)150美元，顧客還可以聯(lián)系 Thermo Fisher 的專家尋求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)幫助或討論操作流程。Thermo Fisher 副總裁，生物合成業(yè)務(wù)總經(jīng)理 Helge Bastian 說(shuō)：“做基因編輯這一行的小技巧就是，手把手的告訴顧客用量和方法，告訴他們?nèi)绾稳カ@得更好的結(jié)果。”
  WILEY：該技術(shù)避免了基于載體的 Cas9 表達(dá)，至少在特定細(xì)胞系中大大加快了典型 CRISPR-Cas9 系統(tǒng)的工作流程。
  第九名
  Photometrics 公司
  Prime sCMOS 照相機(jī)
  有了現(xiàn)代顯微鏡，研究者們還需要高性能的照相機(jī)來(lái)記錄樣品圖像?！懊恳荒辏@些照相機(jī)都變得越來(lái)越好，”Photometrics 產(chǎn)品經(jīng)理 Rachit Mohindra 說(shuō)(Photometrics 是一家專注于顯微鏡照相機(jī)和其他生命科學(xué)研究用圖像系統(tǒng)的公司)，“它們基本上可以說(shuō)是完美的?！币嵘鼈兊耐昝莱潭仁且豁?xiàng)艱巨的任務(wù)，但是他認(rèn)為他和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)4.2兆像素 Prime sCMOS 照相機(jī)做到了。
  這款產(chǎn)品在2016年初發(fā)布，其內(nèi)置算法可降低散粒噪聲(光學(xué)顯微鏡成像的固有波動(dòng))，這個(gè)過(guò)程不需要獲取多個(gè)臨時(shí)圖像后綜合處理，也不需要增加激光強(qiáng)度而破壞樣品。Mohindra 說(shuō)：“有了這個(gè)照相機(jī)，就可以保持低強(qiáng)度光照，讓被觀察細(xì)胞存活更久，獲得更好的數(shù)據(jù)?！盤rime照相機(jī)將信噪比提高了三到五倍，“這相當(dāng)于把光強(qiáng)降低了10倍?！?BR>   Prime sCMOS 照相機(jī)的內(nèi)置算法還可以減少研究者需要采集數(shù)據(jù)的總量，縮短處理和分析時(shí)間。Mohindra 說(shuō)：“不聯(lián)網(wǎng)的情況下，每幀圖片需要30秒的處理時(shí)間。”“如果你的照相機(jī)每秒可以攝取100幀，那么就需要花費(fèi)5分鐘來(lái)處理這1秒鐘的數(shù)據(jù)。”但是如果使用 Prime 照相機(jī)，可以立即完成處理過(guò)程。
  “Photometrics 公司 Prime sCMOS 照相機(jī)的實(shí)時(shí)過(guò)濾和高幀性能，甚至可以使其捕捉到超分辨率顯微鏡的圖像，更好的顯示染色體結(jié)構(gòu)變化，”瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的 Kyle Douglass 在公司網(wǎng)站上寫到。這款照相機(jī)售價(jià)15,950美元。
  STR?MVIK：高質(zhì)量科研圖片需求的增長(zhǎng)伴隨著對(duì)信息處理能力需求的增加。在照相機(jī)上安裝現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列是一條可行之路。
  第八名
  Horizon Discovery 公司
 Turbo GFP 標(biāo)記 HAP1 細(xì)胞
  Horizon 公司的 HAP1 細(xì)胞已經(jīng)連續(xù)三年入選年度十大創(chuàng)新成果榜單。2014年，CRISPR 編輯敲除細(xì)胞系入選(后被 Haplogen 公司出售);2015年，用戶定制敲除細(xì)胞系入選。2015年10月，Horizon 推出了 Turbo GFP 標(biāo)記 HAP1 細(xì)胞，這種可在無(wú)需過(guò)表達(dá)特定基因的情況下對(duì)目的蛋白進(jìn)行熒光標(biāo)記的細(xì)胞系入選2016年度十大創(chuàng)新成果。
  Horizon 公司細(xì)胞系高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Daniella Steel 說(shuō)，相比于抗體標(biāo)記，該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)便性。“有別于抗體技術(shù)，使用該技術(shù)不需要鑒定和優(yōu)化，可以直接對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行觀察。”
  瑞典皇家理工學(xué)院的 Emma Lundberg 最近正在她的人類蛋白質(zhì)圖譜項(xiàng)目的工作中使用這種細(xì)胞。Emma 主管共聚焦顯微鏡下蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位工作，她說(shuō)基因的過(guò)表達(dá)有時(shí)會(huì)導(dǎo)致蛋白定位的假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果。“而現(xiàn)在你能看到你的標(biāo)記物在哪里，并且知道它們是內(nèi)源表達(dá)的，”她說(shuō)，“HAP1 細(xì)胞操作起來(lái)很簡(jiǎn)單，很適合細(xì)胞成像工作。”
  由用戶定制的此種細(xì)胞系售價(jià)3,400美元，制作周期大約16周。Horizon 還推出了一些用熒光標(biāo)記蛋白標(biāo)記特定細(xì)胞器的細(xì)胞系，售價(jià)1,450美元。Lundberg 認(rèn)為，考慮到實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和鑒定細(xì)胞所花費(fèi)的時(shí)間，這個(gè)價(jià)格很合理。
  Platt：這種基因改造細(xì)胞的進(jìn)步在于，利用 CRISPR-Cas9 技術(shù)，這種細(xì)胞用 Turbo GFP 來(lái)標(biāo)記基因??無(wú)需后續(xù)的免疫標(biāo)記操作。
  Fishman：利用 CRISPR-Cas9 自釋放標(biāo)簽，使用者可以得到 Turbo GFP 標(biāo)記的蛋白。蛋白質(zhì)的內(nèi)源性標(biāo)記優(yōu)于外源性標(biāo)記，并且更加可靠和經(jīng)濟(jì)。
  第七名
  908 Devices 公司
  ZipChip 微流體可分離質(zhì)譜接口
  ZipChip 是一款從本質(zhì)上加速了質(zhì)譜分析方法的微流體設(shè)備，它將所需樣品體積最小化，同時(shí)拓展了質(zhì)譜分析可處理的樣本范圍。這個(gè)不足一英尺長(zhǎng)的小盒子可以直接接入質(zhì)譜儀，并通過(guò)其內(nèi)置的載玻片大小的微流體芯片對(duì)樣品進(jìn)行處理。
  通常，準(zhǔn)備質(zhì)譜樣品是一個(gè)耗時(shí)且容易出錯(cuò)的過(guò)程。ZipChip 減少了潛在復(fù)雜情況的發(fā)生。908 Devices 共同創(chuàng)始人，ZipChip 開發(fā)者 Chris Petty 說(shuō)，“使用我們的前端設(shè)備，樣品幾乎不需要經(jīng)過(guò)任何準(zhǔn)備過(guò)程，即使樣品中含有鹽粒子、去垢劑或者其他基質(zhì)，檢測(cè)過(guò)程都不會(huì)受到影響。”
  Petty 說(shuō)，使用毛細(xì)電泳法，ZipChip 可以在兩到三分鐘內(nèi)分離出樣品中的化合物，而液相色譜法需要長(zhǎng)達(dá)一個(gè)小時(shí)。她還說(shuō)，這一設(shè)備提供了更好的樣品分離方法，可以對(duì)蛋白質(zhì)、抗體以及抗體藥物復(fù)合物等較難分離的分子進(jìn)行分離。而且這種方法只需要幾納升樣品。目前該設(shè)備售價(jià)30,000美元，配備自動(dòng)進(jìn)樣器另加20,000美元。
   紐約大學(xué)代謝組學(xué)研究者 Michael Pacold 說(shuō)，將 ZipChip 引入實(shí)驗(yàn)室拓展了他的研究項(xiàng)目，ZipChip 能夠更加快速的獲得數(shù)據(jù)，也可以測(cè)量更多來(lái)源的樣品?！霸S多臨床研究都只能從樣品庫(kù)中獲得幾微升的血漿樣本，”他說(shuō)，“如果沒(méi)有 ZipChip 這樣的技術(shù)，這些實(shí)驗(yàn)不可能開展。而現(xiàn)在不可能已經(jīng)成為了可能?！?BR>  Platt：毛細(xì)管電泳、樣品分離和直接向質(zhì)譜單元加樣使小體積樣品(ZipChip 可用幾納升)測(cè)定成為可能，并且可能在減少準(zhǔn)備時(shí)間的同時(shí)降低檢測(cè)成本、提高樣品識(shí)別率。
  Unger：這一發(fā)明使用集成微流體技術(shù)作為質(zhì)譜分析的前端，極大的提升了質(zhì)譜分析的速度，同時(shí)還保留了樣品的完整性。這將進(jìn)一步促進(jìn)質(zhì)譜技術(shù)的普及，使其在研究領(lǐng)域和生物醫(yī)療領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
   第六名
  NanoStringTechnologies 公司
  nCounter Vantage 3D Panels
  2008年 NanoString 首次推出了 nCounter 分析系統(tǒng)，這個(gè)可以識(shí)別特定分子熒光條形碼的自動(dòng)化顯微成像系統(tǒng)，可以對(duì) mRNA 進(jìn)行單分子定量檢測(cè)。NanoString 計(jì)劃將該技術(shù)從 mRNA 拓展至 DNA 序列和蛋白質(zhì)的單分子定量。2016年，該公司終于達(dá)成這一目標(biāo)，推出了 nCounter Vantage 3D Panels。
　“升級(jí)后的 Vantage 檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì) mRNA、DNA、蛋白質(zhì)甚至蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)進(jìn)行電子計(jì)數(shù)，”NanoString 研發(fā)部高級(jí)副總 Joe Beechem 說(shuō)。2016年4月，NanoString 推出了第一款 Vantage 檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于對(duì)肺癌和白血病樣本的 RNA 電子計(jì)數(shù)，也可用于實(shí)體瘤釋放的蛋白質(zhì)和免疫細(xì)胞信號(hào)分子，以及 DNA 單核苷酸位點(diǎn)突變的檢測(cè)。
 　德克薩斯大學(xué) MD安德森腫瘤中心系統(tǒng)生物學(xué)部主任 Gordon Mills 幫助研發(fā)了 Vantage 系統(tǒng)，并在安德森腫瘤中心扎耶德研究所將其應(yīng)用于癌癥的個(gè)性化治療。“可用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的平臺(tái)很多，”他說(shuō)，“但是沒(méi)有一個(gè)能夠和 nCounter Vantage 一樣擁有結(jié)果穩(wěn)定性和操作簡(jiǎn)便性，并且可以同時(shí)檢測(cè)患者樣本中的DNA、RNA 和蛋白質(zhì)。”
  nCounter 分析系統(tǒng)售價(jià)149,000至280,000美元，使用 nCounter Vantage 3D Panels 測(cè)量單個(gè)樣本需花費(fèi)275美元或更多。不久的將來(lái)，NanoString 和 Mills 實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃推出能在單細(xì)胞水平上測(cè)繪生物分子空間分布的新版 Vantage 系統(tǒng)。
  Wiley：這項(xiàng)技術(shù)可以同時(shí)測(cè)量少量樣品中的 DNA、RNA 和蛋白質(zhì)豐度，憑借這一點(diǎn)，它有可能成為今年最大的技術(shù)突破。
  Str?mvik：這項(xiàng)技術(shù)推動(dòng)了當(dāng)前的腫瘤學(xué)研究，將來(lái)還有可能被應(yīng)用于其他領(lǐng)域。這是一臺(tái)能夠測(cè)定多達(dá)800種指定 DNA、RNA 或蛋白質(zhì)的設(shè)備。
  第五名
  Thermo Fisher Scientific 公司
    LentiArray CRISPR 文庫(kù)
   CRISPR-Cas9 技術(shù)非常實(shí)用，被譽(yù)為使基因編輯大眾化的革命性技術(shù)。Thermo Fisher Scientific 公司的 LentiArray CRISPR 文庫(kù)于2016年9月面世，使這一技術(shù)在篩選性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用變得更加方便。該公司推出了一系列試劑，當(dāng)它們被加入到任何人類來(lái)源細(xì)胞(無(wú)論是海拉細(xì)胞還是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞)中時(shí)，每個(gè)細(xì)胞中會(huì)有一種基因被 CRISPR 敲除。
     美國(guó)西北大學(xué)的 Simone Sredni 主要研究一種名為惡性橫紋肌樣瘤的高侵襲性兒童腫瘤，最近她參與了該文庫(kù)的黑盒測(cè)試。Simone 使用這一技術(shù)來(lái)篩查160種激酶突變后患者腫瘤細(xì)胞中產(chǎn)生的變化，從而找出影響細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)的突變。三個(gè)月后她得到了大部分的數(shù)據(jù)，并且發(fā)現(xiàn)了一些突變后可以減慢細(xì)胞生長(zhǎng)的基因。“真的很快，”她說(shuō)。僅僅用了一年多一點(diǎn)的時(shí)間，她就已經(jīng)開始使用動(dòng)物模型在體內(nèi)測(cè)試這些激酶抑制劑的效果了。“如果沒(méi)有這種篩查技術(shù)，我是絕對(duì)不可能做到的?！?BR>   該文庫(kù)有多個(gè)版本。用戶可以從19個(gè)不同的基因集中任意挑選，定制屬于自己的篩選方案，或者對(duì)18,000個(gè)基因進(jìn)行無(wú)差別篩選?！八粌H是市場(chǎng)上最高效的篩查技術(shù)，還在為不同需求構(gòu)建不同實(shí)驗(yàn)方案上給出了很大的可操作空間，”Thermo Fisher Scientific 合成生物學(xué)研發(fā)部高級(jí)主管 Jon Chesnut 說(shuō)道。
 　　Sredni 說(shuō)，每個(gè)文庫(kù)售價(jià)10,000美元，可能有點(diǎn)小貴，但是對(duì)于想要從事高效篩選的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，物有所值。
 　　Str?mvik：任何將 CRISPR 技術(shù)帶入高通量水平的工作都是值得關(guān)注的。
 　　Wiley：這是一個(gè)很好的輔助系統(tǒng)。雖然你也可以自己組建文庫(kù)，但這個(gè)系統(tǒng)提供了一種尋找基因生理功能的合理方法。
 　　第四名
 　　Axion BioSystems 公司
 　　Lumos 光傳輸系統(tǒng)
 　　Axion BioSystems 公司于2015年10月發(fā)布的新產(chǎn)品 Lumos 光傳輸系統(tǒng)，讓體外光遺傳學(xué)操作變得更加精確和可重復(fù)。該裝置上有48個(gè)孔，每孔中有4個(gè)可獨(dú)立控制的 LED 燈，可以分別以百萬(wàn)分之一秒的精度閃出不同波長(zhǎng)的光(藍(lán)、綠、橙和紅色)。將裝置放置在下方配有記錄儀的微陣列培養(yǎng)平皿之上，研究者可以利用設(shè)置好的程序?qū)Χ鄠€(gè)培養(yǎng)體系中的細(xì)胞進(jìn)行刺激、操縱和測(cè)量。
 　　哥倫比亞大學(xué)遺傳學(xué)家 David Goldstein 正在使用 Lumos，他利用這一技術(shù)研究帶有不同致癲癇突變的體外培養(yǎng)人神經(jīng)元細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。他說(shuō)：“長(zhǎng)期以來(lái)，在癲癇精準(zhǔn)醫(yī)療的大環(huán)境下，我們都在尋找一種中等復(fù)雜度，但是仍然高效的，可供我們篩選化合物的體外模型?！?BR> 　　體外培養(yǎng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)傾向于同步產(chǎn)生突觸放電，這就大大減少了研究者們能從這一體系中收集到的神經(jīng)元行為數(shù)據(jù)。“更加復(fù)雜的細(xì)胞交流行為可能會(huì)揭示突變的致病機(jī)制，想要獲得這些信息，我們就需要調(diào)制和測(cè)量神經(jīng)元的行為?！盙oldstein 同時(shí)表示，他對(duì) Lumos 在接下來(lái)一年中的表現(xiàn)十分期待?！斑@個(gè)系統(tǒng)能幫我們做到這些?！?BR> 　　Lumos 售價(jià)26,000美元。
 　　Unger：這一高通量光學(xué)激發(fā)系統(tǒng)是逐漸成形的生物光子學(xué)領(lǐng)域中的首個(gè)大規(guī)模實(shí)用裝置。
 　　Platt：這個(gè)平臺(tái)賦予研究者們精確掌控的能力。多光頻大功率 LED 燈增加了光刺激的可控性，為研究特異性光控蛋白創(chuàng)造了更多的操作空間。
 　　第三名
 　　Pacific Biosciences 公司
 　　Sequel 測(cè)序系統(tǒng)
 　　Sequel 測(cè)序系統(tǒng)是 Pacific Biosciences 公司最新推出的一款單分子、實(shí)時(shí)(SMRT)測(cè)序儀，這款新測(cè)序儀的體積和重量不到該公司原始款長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序儀(long-read sequencer)的三分之一，而價(jià)格則是其一半。
 　　Sequel 在2015年秋季首次亮相，它可以提供與其同公司前輩 SMRT 測(cè)序儀 PacBio RS II 一樣的長(zhǎng)讀長(zhǎng)單分子測(cè)序服務(wù)。紐約市西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的 Robert Sebra 從2015年10月開始使用這一系統(tǒng)，他認(rèn)為與 PacBio RS II 相比，Sequel“是一款更高效的 SMRT 測(cè)序儀，在相同時(shí)間中可以得到更多的數(shù)據(jù)，滿足更大規(guī)模的基因組學(xué)和生物學(xué)研究對(duì)分子層面的更高要求，同時(shí)也可以更加高效的進(jìn)行宏基因組樣本的分析。”
 　　2007年到2012年，Sebra 在 PacBio 公司工作的六年時(shí)間中，使用 SMRT 技術(shù)進(jìn)行過(guò)多種實(shí)驗(yàn)研究，其中還包括人類基因組從頭測(cè)序?！斑@種技術(shù)非常靈活，不管是用于研發(fā)(R&D)還是產(chǎn)物測(cè)序都很好用，”他說(shuō)?！氨举|(zhì)上來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)沒(méi)有系統(tǒng)誤差，可以在長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序中得到高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，從而更容易發(fā)現(xiàn)那些之前未被描述過(guò)的基因。”
 　　Sequel 測(cè)序技術(shù)在宏基因組學(xué)研究和感染性疾病研究中也有部分應(yīng)用。Jonas Korlach 是 PacBio 公司的首席科學(xué)官，也是 SMRT 測(cè)序技術(shù)的共同發(fā)明人(Nature, 538:243-47, 2016)，他說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)最近被應(yīng)用于制作一個(gè)韓國(guó)個(gè)體的參考基因組序列。2016年10月，萬(wàn)種脊椎動(dòng)物基因組計(jì)劃(G10K)和萬(wàn)種鳥類基因組計(jì)劃(B10K)的領(lǐng)導(dǎo)者都積極宣布，將選擇 SMRT 測(cè)序技術(shù)作為他們的一項(xiàng)主要技術(shù)。
 　　350,000美元的價(jià)格使得 PacBio 測(cè)序儀能夠被更多的實(shí)驗(yàn)室接受。Korlach 說(shuō)：“現(xiàn)在的 SMRT 已經(jīng)人人可用了?！?BR> 　　Fishman：Sequel 測(cè)序系統(tǒng)是在 Pacific Biosciences 之前版本基礎(chǔ)之上的一大進(jìn)步，它有更高的效率、更大的延展性，同時(shí)價(jià)格更加低廉。
 　　Str?mvik：雖然小型的實(shí)驗(yàn)室仍然負(fù)擔(dān)不起，但這樣的高效長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)是任何大型復(fù)雜基因組學(xué)研究、宏基因組學(xué)研究和宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究都必不可少的。
 　　第二名
 　　Organovo 公司
 　　ExVive 3D 打印人類腎臟
 　　評(píng)估候選化合物是否具有腎毒性是藥物研發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但原有的細(xì)胞模型和動(dòng)物模型只能近似的模擬人類腎臟。Organovo 公司研發(fā)的 ExVive 人類腎臟組織使用 3D打印技術(shù)構(gòu)建，能夠模擬人類腎臟近曲小管。這一發(fā)明為藥物研發(fā)者提供了可靠的腎毒性測(cè)試方法。
 　　目前為止，幾乎沒(méi)有臨床前實(shí)驗(yàn)可以確定潛在藥物是否具有針對(duì)人類的毒性，這使得臨床試驗(yàn)變得危險(xiǎn)。識(shí)別腎毒性可以減低臨床試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，“這意味著可以保護(hù)參與臨床試驗(yàn)的患者免受傷害，”O(jiān)rganovo 首席科學(xué)官 Sharon Presnell 說(shuō)。
 　　3D生物打印與 3D塑料打印原理大致相同，Presnell 解釋道，“不過(guò)我們放入打印機(jī)中的是小量聚合的細(xì)胞，而不是高分子聚合物粉末?！?014年，Organovo 出品的 ExVive 肝組織就在當(dāng)年的十大創(chuàng)新成果榜中占據(jù)了一席之地，該公司依據(jù)具體合同為用戶提供組織樣本，具體價(jià)格根據(jù)客戶需求的數(shù)量和種類有較大范圍的浮動(dòng)。
 　　Presnell 還說(shuō)，替代性腎組織不僅可以用于毒理學(xué)研究，也可以為不能通過(guò)其他手段實(shí)現(xiàn)的腎組織研究提供平臺(tái)。
 　　Ardea Biosciences 公司的新陳代謝和藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究人員 Caroline Lee 對(duì)這種人造腎臟組織的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)進(jìn)行了描述性研究，她表示：“這種組織的表現(xiàn)和真實(shí)腎臟組織幾乎完全一樣”。她發(fā)現(xiàn)組織中的定向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以正確地排列在膜上?！澳憧梢钥吹剿幬镅刂_的方向被轉(zhuǎn)運(yùn)，”她說(shuō)?！斑@很了不起?！?BR> 　　Unger：這種從形態(tài)和功能上復(fù)制腎組織的方法十分新穎和大膽，這一發(fā)明打破了傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)模式在組織層面對(duì)藥物毒性評(píng)估的限制。
 　　Fishman：這種技術(shù)可以用以替代臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，減少我們?cè)谛滤帨y(cè)試中對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的依賴。通過(guò)在新藥腎毒性測(cè)試中更好的模擬人類腎臟的生物學(xué)特性，它具有改變藥物研發(fā)過(guò)程的可能。
 　　第一名
 　　ProteinSimple 公司
 　　Milo 單細(xì)胞蛋白質(zhì)表達(dá)定量分析系統(tǒng)
 　　能夠進(jìn)行單細(xì)胞蛋白質(zhì)印跡(Single-cell Western blotting)的儀器已經(jīng)上市。這款名為 Milo 的臺(tái)式儀器由加州大學(xué)伯克利分校的 Amy Herr 研究組發(fā)明，可以一次性對(duì)1,000 個(gè)單細(xì)胞中的特定蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。使用者將細(xì)胞懸液滴加到一個(gè)1乘3英寸的玻璃載玻片上。這個(gè)特制的載玻片上覆蓋著一層30微米厚的凝膠層，在其表面有約6,400個(gè)微孔。當(dāng)細(xì)胞被滴加在凝膠層上時(shí)，細(xì)胞將進(jìn)入這些微孔，有些微孔中會(huì)沒(méi)有細(xì)胞，而大約1,000個(gè)微孔會(huì)被單個(gè)待測(cè)細(xì)胞填充。加入裂解細(xì)胞和使蛋白質(zhì)變性的試劑后，施加電流使蛋白質(zhì)進(jìn)入孔間的凝膠中，并用紫外線激活凝膠中的化學(xué)試劑，使蛋白質(zhì)被鎖定在其中。
 　　Herr 實(shí)驗(yàn)室畢業(yè)研究生，ProteinSimple 公司現(xiàn)任市場(chǎng)總監(jiān) Kelly Gardner 說(shuō)：“傳統(tǒng)的蛋白印跡檢測(cè)不能體現(xiàn)細(xì)胞間的異質(zhì)性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)是從集體層面分析樣本的。Milo 讓研究者們可以區(qū)分細(xì)胞亞群?！?014年6月對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的概念描述首次發(fā)布時(shí)，學(xué)術(shù)界就對(duì)其產(chǎn)生了廣泛的興趣。在這種熱烈響應(yīng)的激勵(lì)下，Herr、Gardnerand 和他們的同事 Josh Molho 創(chuàng)建了 Zephyrus Biosciences 公司，2016年3月該公司被 ProteinSimple 公司的母公司 Bio-Techne 收購(gòu)。Bio-Techne 拒絕公開 Milo 的準(zhǔn)確報(bào)價(jià)，但宣稱每臺(tái) Milo 的價(jià)格與臺(tái)式流式細(xì)胞儀相近，有意購(gòu)買的研究者可以通過(guò)網(wǎng)站詢價(jià)。由于產(chǎn)品剛剛問(wèn)世，目前公司也還無(wú)法提供用戶評(píng)論。
 　　Unger：新型的特制蓋膠玻片省去了轉(zhuǎn)膜的步驟，并且可以同時(shí)進(jìn)行上千個(gè)單細(xì)胞的高效大規(guī)模分析。隨著儀器價(jià)格的下降，對(duì)很多問(wèn)題蛋白(例如電泳能力較差的蛋白)進(jìn)行更加細(xì)致高效的研究成為可能，研究者們也能獲得更多關(guān)于單細(xì)胞響應(yīng)的信息，這是現(xiàn)在研究中非常重要的領(lǐng)域。
 　　Fishman：這是對(duì)已知技術(shù)進(jìn)行低成本小空間改造一個(gè)榜樣。通過(guò)同時(shí)測(cè)量細(xì)胞間蛋白質(zhì)表達(dá)的異質(zhì)性，這一技術(shù)大大節(jié)省了研究者的時(shí)間。
 　　(原標(biāo)題：2016生命科學(xué)十大技術(shù)/儀器創(chuàng)新 賽默飛兩項(xiàng)上榜)