丰台2012年性命科学十 立异（Top Ten Innovations）

“立异”从上个世纪90年月来以来就成为了一个风行的词语。在各行各业、林林总总的产物描写中，“立异”这个词语到处可见，这种无处不在的滥用似乎都让“立异”掉去了它原来的内在：新理念、新办法和新的装备。依据这一简略清楚明了的界说，The Scientist杂志评出了2012在性命科学范畴的10 立异，包括了从细胞与组织的3D造就技巧、基因合成办事、快速廉价的基因组测序技巧等等。这些新的产物或技巧表现了研讨者和产物开辟人员的立异精力，推进了科学摸索的成长。

名：BioFab DNA合成体系 公司：Gen9

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现代的制药、化工、能源公司越来越依附合成生物学为其量身定做DNA，以知足它们的临盆需求。应用合成基因对微生物进行改革曾经长短常费时的工作，此外还须要昂贵的装备和其他装配。Gen9公司开辟的BioFab这一新的体系可以快速而廉价地临盆成千上万的双链DNA片断，长度在500到1000碱基对之间。该公司的“生物制作”体系将廉价的合成小DNA片断与将小片断DNA组装成 DNA片断的准确化学技巧联合了起来，应用该平台可实现批量临盆。据Gen9公司董事长/CEO Kevin Munnelly表现，尽管在价钱上依据合成的DNA量以及客户的特定需求而有所更改，然则其成本也不到10美分/碱基对，只有竞争敌手价钱的1/5。华盛顿 学分子工程师David Baker说：“以低廉的成本同时合成 量基因转变了盘算机卵白设计范畴。” David Baker既是Gen9的客户，也是该公司的咨询委员会成员。

Gen9公司是在本年炎天才成立的，今朝拥有 约20家客户，一半来自家当界，一半来自学术界。Gen9的高通量制作技巧使得它既下降了DNA合成的成本，也缩减了临盆时光。Gen9公司愿望到2013年的临盆才能可以或许超出今朝全世界的DNA合成量。

第二名：Ion Proton测序体系 公司：Life Technologies

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12年前，完成一小我的全基因组测序须要消费10亿美元，而到来岁，应用Life Technologies的Ion Proton测序仪，完成一小我类全基因组测序只须要不到1天的时光，成本不到1000美元（当然，这不包含剖析费用）。

Ion Proton测序仪在本年9月份推出，同样采取了半导体技巧——将化学旌旗灯号直接改变为数字旌旗灯号，这种技巧铸就了Personal Genome Machine（PMG）的胜利。今朝，Proton I芯片完成一小我类外显子测序须要几个小时，不外到2013年，Life Technologies会推出Proton II芯片，这是专门设计用于人类全基因组测序的，从样品预备到完成测序，总耗时将不到8个小时。Ion Proton的售价是244000美元，芯片为一次性应用，成本为1000美元。

“为了在成本和速度上带来明显的改良，我们在半导体技巧长进行了十几年的投入，”Ion Torrent的营业开辟与市场营销副总裁Maneesh Jain说。作为一家测序技巧创业公司，Ion Torrent在2009年被Life Technologies收购。Maneesh Jain表现，经由过程增进 范围测序变得加倍普遍，Ion Proton将带来生物学发明的新时期。

第三名：MyCell干细胞办事 公司：Cellular Dynamics International

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因为发明应用几个转录因子可以将已经分化的成体细胞从新变为多能干细胞，日本科学家山中伸弥分享了本年的诺贝尔心理或医学奖。这一技巧彻底改革了生物医学的研讨，使得科学家们可以或许树立引诱多能干细胞模子用于各类疾病研讨。如今，Cellular Dynamics International公司（简称CDI）正经由过程它们的MyCell Services营业应用山中伸弥的技巧为客户供给引诱多能干细胞系，以及由引诱多能干细胞分化来的其他细胞系。

“客户没有需要成为能操控这项技巧的干细胞专家，”CDI的首席商务馆Chris Parker说。“他们只须要简略地对某种病状感兴致，有了他们所须要的人体细胞就能获得所研讨问题的准确谜底。”

例如，北卡罗莱纳 学哈姆纳药物平安科学研讨所所长Paul Watkins正在进行一项研讨，将在严重肝脏药物反响中幸存下来的患者的干细胞分化肝细胞与健康人干细胞分化的肝细胞进行比较。他说，研讨的目的就是肯定与不良药物反响有关的遗传图谱。“我们对病人进行了外显子测序，还将进行全基因组测序。不外这项技巧使得我们可以直接对一些推想进行验证。”

CDI供给的引诱多能干细胞系由客户提交的血样中CD34细胞制成，以96孔板情势返回给客户所需的细胞类型。Parker说，一个引诱多能干细胞系的树立须要 约6个月的时光，消费为15000美元，不外一旦引诱多能干细胞系树立后，引诱发生其他类型特定细胞只须要1至2个月时光。每板分化的细胞价钱在1500美元，每次下单至少20板。

第四名：Labguru平台 公司：BioData

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试验室的研讨生、博士后们在纷乱的黑板或白板上潦草记载本身的试验设置和数据的日子一去不复返了。全世界的试验室都在走向数字化，Labguru就是如许一款可以转变试验室进度计划方法的产物。

Labguru是一个数字化平台，可以经由过程阅读器或iPad App登录，用于存储试验数据、跟踪参考材料、记载后勤信息如试剂的库存等，还可以用来分享试验操作办法与其他有效的试验小花絮。“我们最关怀的就是让试验室的运行加倍高效、高产。”开辟Labguru的BioData公司开创人Jonathan Gross说。

德克萨斯 学病理学家Gustavo Valbuena在应用9个月后表现，Labguru在进步学生和技巧人员的工作效力及义务心方面异常有用，“我看到，试验室里的人在记载数据方面变得加倍持之有恒。”Labguru每年进级费用为100美元，iPad App基本版及web版免费。

第五名：MiSeq测序仪 公司：Illumina

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Illumina公司的“小我测序仪”MiSeq采取了它普遍应用的合成测序技巧。Illumina愿望经由过程这种速度更快、价钱更低的台式测序仪将下一代测序技巧酿成主流。

这台占地才2平方英尺的仪器具备了更 的通量，支撑2X250碱基对运行，每次运行发生数据量为8.5G。MiSeq的直不雅界面临用户异常友爱。Illumina产物营销总监Jeremy Preston说：“我们将Illumina在曩昔5年所作的工作浓缩进了一个真正简略的整体。”只要预备好DNA、上好样，然后按下“开端”就等着出数据了。

MiSeq的速度很快：用户可以在90分钟内完成样品预备并在不到的时光内完成一个微生物基因组的测序。MiSeq的价钱是125000美元，每次运行成本在400到750美元之间，临床运用可以或许承担得起这个消费。

美国FDA已经在应用MiSeq追踪食源性病菌。MiSeq未来还会被用于追踪病院内爆发的超等细菌，英国牛津 学微生物学家Derrick Crook说。Derrick Crook比来应用MiSeq对英国一些病院的梭状芽孢杆菌以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌进行了监测。他说：“在很短的时光内就能获得高质量的测序成果，这是一个伟大的提高。”

第六名：ONIX微流体平台 公司：CellASIC

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CellASIC公司的ONIX微流体灌注平台（ONIX Microfluidic Perfusion Platform）对新细胞成像做了新的改良。这个装配就像是一个改装过的玻璃底96孔板。细胞从进口流至造就室中，在由用户设定的动态情况中发展。在板上的其他孔中，研讨者可以添如各类造就基、药物和其他的物资。然后，平板被放在显微镜下并与一台掌握仪器相连。设定后的掌握仪器掌握孔内物资经由微槽孔流入或流出造就室。

CellASIC公司产物司理说：“把造就基、细胞滴加进去后，你就可以去软件上设置所有的主动步调了。研讨人员完整可以掌握造就室的加料和产出，你不须要在周末还要来不雅察细胞的状况。“

这套体系在2009年宣布，在本年进行了改革，对硬件和软件做了全新的进级，除了可以对造就室内的化学物资进行掌握外，还可以掌握温度与气压。哈佛医学院尼康成像中间的显微镜专家Jennifer Waters评论称，该体系异常合适一些主要机构应用，因为它经由过程气体力学工作，只有气流畅过，是以无需担忧被用户的样品污染。此外，该体系还依据分歧的运用定制了几套分歧的平板，“你可以用来对从细菌到哺乳动物的所有细胞进行成像，”她说道。

整套ONIX装备售价23000美元，附带5块平板，其他的平板5件一套，每套400美元。

第七名：NanoLuc荧光素酶技巧 公司：Promega

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对于免疫学家、细胞和分子生物学家、遗传学家以及其他的研讨细胞分子动态的研讨者来说，发光申报物实验已经成为弗成或缺的对象。萤火虫荧光素酶和绿色荧光卵白是常用的发光申报物，如今Promega公司又推出了一个新的荧光申报酶，叫做NanoLUc荧光素酶，这种荧光素酶是在深海中的一种虾上发明的。

这种新的酶与其他的发光申报物比拟有一些改良。NanoLuc荧光素酶 小只有绿色荧光卵白的三分之二，这使得它在研讨中不会损坏细胞进程。此外，与萤火虫荧光素酶比拟，其发光的亮度要高240倍。“生物发光是性命科学研讨中一种基本的检测技巧，”Promega的研发主管Keith Wood说，“我们以为，NanoLuc在多个方面推动了该技巧的成长。”

美国神经疾病和中风研讨所的Samuel Hasson是NanoLuc用户。他表现，假如没有NanoLuc这种体积小，发光量 的荧光素酶，那幺他的帕金森症线粒体功效掉调体外研讨是无法开展的。“从NanoLuc获得的光旌旗灯号异常亮”他说。是以当基因的表达量很低的时刻，NanoLuc的光旌旗灯号要比萤火虫荧光素酶亮的多。此外，“你联合到线粒体卵白质上的申报物越小，对天然进程的干扰就越少。”

携带产NanoLuc基因的质粒价钱 约是320美元，发光检测用的底物价钱为125美元。

第八名：xSCELL数码相机 公司：Photonis

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Photonis公司新的xSCell数码相机具有低光才能、高速、高分辩率的特色。该相机可轻松地与显微镜衔接，可进行1024X1024像素的分辩率拍摄，每秒可捕获1000帧图像，可快速调到全分辩率的视频模式，存储容量达16G，视情形而定更低可在-30℃前提下工作。

“在更高速度方面，这对现代荧鲜明微镜技巧是一 推进，尤其是超高分辩率显微镜。”xSCell用户、耶鲁医学院的细胞生物学家Joerg Bewersdorf说。“单分子程度的高敏锐度是必需的，除了在速度上的晋升，新的xSCell相机也代表了这一偏向的一 提高。这将推进生物医药显微镜范畴的提高。”

Photonis成像产物总监Marc Neglia指出这款产物具有普遍的运用范畴，包含天文学、光谱学以及其他的高通量筛选，尤其是它的高端机型可以冷却到-30℃，有助于削减相机感应器因为发烧而导致的画面上涌现雪花后果——这是数码摄像的一个广泛问题。

xSCell数码相机售价40000美元，新机型年已经售出10台，2013年估计售出50台。

第九名：光-吗啉（Photo-Morpholinos） 公司：Gene Tools

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吗啉基寡核苷酸是一种可以与RNA联合的分子，平日用于中止基因表达。为了更好地掌握对目的RNA敲落（knock-down）的机会与地位，生物技巧公司Gene Tools设计出了光-吗啉（Photo-Morpholinos）。应用光照，光-吗啉可用于在特准时间对生物或组织造就物中的基因表达进行开启或封闭。当感应光-吗啉与反义吗啉基寡核苷酸联合时，光-吗啉起着“笼子”的感化，防止反义吗啉寡核苷酸与其目的RNA反响而影响基因表达。当用紫外光对该体系进行照耀时，光-吗啉脱落，从而启动基因敲落。或者，反义光-吗啉直接与目的RNA联合，因为光照可切割吗啉基寡核苷酸并使之掉活，因而这种基因敲落是可逆的。

这种技巧使得科研人员可以对生物体特定组织中或分歧发育阶段的基因功效进行研讨。美国犹他 学Huntsman癌症研讨所的博士后George Eisenhoffer和他的同事应用光-吗啉对Piezo1通道进行研讨，他们推想Piezo1通道在上皮细胞膜排出过剩细胞的进程中施展了主要感化。当Eisenhoffer对Piezo1应用传统的吗啉时，斑马鱼胚胎在早期发育中就逝世亡了。而应用光-吗啉后，他们可以避开在发育早期的这些问题，只在Piezo1缺掉不会对斑马鱼造成致命影响时才实行敲落。果真，克制Piezo1的表达后，细胞在斑马鱼的两侧集合，这解释斑马鱼的上皮细胞膜未能准确排出过剩的细胞（Nature, 484:546-49, 2012）。

Gene Tools公司位于俄勒冈州，自光-吗啉产物推出后，今朝已经为30位客户定制了产物。该产物每300纳摩尔售价700美元——300纳摩尔已足够打针1000条斑马鱼。Gene Tools的研讨员Jon Moulton说：“我们从来没把这当做印钞机，它只是我们的客户真正须要的一个产物。”

第十名：HubioGEM与Wiggler 公司：Vivo Biosciences与Global Cell Solutions

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对于做新药研发和毒性筛选的科学家来说，具有实际生物性的3D造就长短常主要的，而如许的3D造就异常辣手。由Vivo Biosciences公司与Global Cell Solutions公司结合开辟的产物HubioGEM是解决这一难题的不错选择。

与动物性基质分歧，生物胶可形成相似人体组织生物学的情况，支撑细胞发展。同时，由半渗水凝胶与磁珠形成的微载体可以在细胞收集或造就基改换进程中对细胞簇进行磁性掌握，不会对剖析或筛选造成干扰。生物胶与微载体联用供给了一种更好的临盆和治理3D肿瘤或干细胞的方法，实现了对体内的代谢功效进行准确模仿。

本年10月，Global Cell Solutions公司推出了名为Wiggler的生物反响器体系，该体系与传统的多孔板或摇瓶办法比拟，所造就的细胞活性更强。Global Cell Solutions公司CEO Uday Gupta表现：“我们将多种长处整合成一个单一的解决计划，成果就为带来更健康、更持久、更易治理、更具心理相干性的细胞造就物。”

这些特色已经被证实是极有价值的。诺华基金会基因组研讨所的Eric Murphy的研讨范畴是癌症药物。他表现：“我们在这种产物中做了许多药物组合筛选，发明了许多在传统办法中可能会错过的疗法。”

原文链接：http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/33341/title/Top-10-Innovations-2012/