《科学家》杂志揭晓2021年十大年夜立异科技产品

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随着新冠病毒的大盛行进入第三个年头，生物医学界连续专注于疾病的诊断和治疗。

《科学家(TheScientist)》杂志评比出了2021年十大创新科技产品，个中有几个产品可以帮助研究职员更好地理解新冠病毒传染的生物学浸染。
下面我们就来看看这十大创新科技产品都有哪些吧！

nVueTM系统的重量只有2克，大约一块乐高积木那么大。
这种“微型双光子显微镜”依赖针对神经元的红绿色荧光指示剂来追踪钙离子流入，进而追踪动物中两种不同神经元的活动。
到目前为止，研究职员已将nVueTM系统安装在啮齿动物、鸟类和猴子头上。

nVueTM系统还可以进行纵向深部脑成像，可以在多个成像等分析相同的细胞。
双光子显微镜还可以同时对两个神经元群进行成像，但它只局限于大脑皮层，并且动物会受到头部的约束，因此在行为学研究方面有局限性。

除了根本生物学之外，双光子显微镜还可以帮助进行精神疾病和神经退行性疾病的转化研究，例如焦虑症或阿尔茨海默病。
瑞士巴塞尔大学的神经学家Kelly Tan利用nVueTM系统研究帕金森病小鼠模型中神经元群体之间的互换。

除了跟踪两种神经元外，研究职员还可以将来自神经元中钙流入和血液中血浆的荧光旗子暗记进行并置，从而可以剖析大脑中神经元的活动和血管动力学之间的关系。

Inscopix公司尚未供应该系统的明确价格，阐明说价格因地区不同而存在差异。

CN Bio公司通过与国防高等研究操持局(DARPA)和麻省理工学院互助，经由约10年的研发，于2021年3月发布了PhysioMimix ™ OOC多器官微生理系统。
PhysioMimix™ OOC多器官微生理系统由微流控芯片器官平台支撑，帮助科学家连接单个器官芯片模型进行疾病的研究和药物开拓，例如已经研发成功的肝脏模型、肠道模型及肺模型。

每个芯片包含数以百万计的器官特异性人体细胞，这些细胞可以以多孔板形式连接。
该系统通过让培养基再循环到不同器官的培养隔间来仿照器官生存的条件，该产品旨在为制药行业的研究职员供应更准确的与人类干系的信息。

约翰霍普金斯大学免疫学家Martin Trapecar在他的实验室中利用该系统来研究自身免疫和自身炎症性疾病对肠道和肝脏组织的影响。
他认为该产品为开拓再生和个性化疗法供应了一个空想的模型，并且能够让研究职员对组织-组织和组织-免疫的相互浸染如何影响全体系统的行为有非常深入的理解。

CN Bio公司尚未透露该系统的价格。

Vizgen公司的MERSCOPETM是一种空间基因组学工具，也是目前唯一可以购买的单细胞空间基因组学仪器。
该平台旨在剖析多重抗错荧光原位杂交实验 (MERFISH)，可检测完全组织中数百个基因的RNA转录本，并以亚细胞分辨率返回成像和数据结果。

该产品作为一种新型研究工具，可以让人们以前所未有的视角理解生物系统，让研究职员准确地知道每个转录本的位置，精度为100纳米。

Salk研究所的研究员Pallav Kosuri正在利用MERSCOPETM进行详细的心脏组织成像，虽然样品制备起来很费力，但MERSCOPETM可以进行完备自动化剖析。

MERSCOPETM自动化仪器以及运行MERFISH实验所需的数据可视化软件和其他根本设备须要花费30万美元，而基因的试剂和探针则须要额外付费。

人体内血脑樊篱的存在对开拓针对大脑的药物提出了寻衅，血脑樊篱可以阻挡有害的毒素或其他分子危害大脑，但它们也阻挡了很多治疗性药物的通过。
拥有十年器官芯片模型开拓履历的生物技能公司Emulate创建了一个可以准确仿照血脑樊篱及其两侧构造的模型。

Brain-Chip (大脑芯片)于2020年12月发布，由嵌入柔性橡胶聚合物的两个通道组成。
一个通道排列着干细胞源性内皮细胞，代表血管，另一个通道排列着神经元和神经胶质，代表大脑。
在芯片的中间部分，这两个通道进行打仗。
随着液体通过“血管”，科学家们可以研究分子如何从“血管”移动到“大脑”，即分子如何有效地穿过血脑樊篱。

大脑芯片可以仿照康健和不康健的神经状态。
美国洛杉矶西达赛奈的发育生物学家Michael Workman及其同事一贯在将患者的干细胞在大脑芯片上创建神经退行性疾病模型，例如帕金森病。
他们对这种精准医疗方法非常感兴趣，并将这些微流控芯片视为推动这一目标的一种办法。

Emulate公司尚未供应大脑芯片的价格，由于它取决于用户的哀求。

为了更全面地监测患者康健，Q Bio公司于2021年4月推出了Gemini平台和Mark I扫描仪。
Mark I利用磁共振成像(MRI)扫描患者坐、站或躺的全体身体，MRI与X射线、CT或正电子发射断层扫描(PET)不同，可创建无辐射的高质量图像。
利用Mark I进行扫描只需大约15分钟，而传统的全身扫描可能须要一个多小时。

除了影像信息外，患者的医疗记录、遗传数据以及采集的血液、尿液、唾液和生命体征等结果会一起上传到Gemini平台。
该平台将所有这些数据放在一起，创建患者的“数字孪生”。

通过对这些数据进行分类，可以比较随韶光变革的眇小变革，并且数字孪生模型可以在患者涌现问题提高行预测。
目前，患者每年的会员用度为3,495美元，包括扫描和医疗咨询。

比佛利山精密医学研究所首席医学和科学官William Stanford说，他们的目标是在医疗保健方面带来翻天覆地的变革，并补充说数字孪生是完美的赞助。

他指出，这种方法可能有点麻烦，由于他的病人必须从洛杉矶飞到加利福尼亚北部，然后开车到Q Bio公司的进行扫描，来回须要约8小时。
所有结果会在两周后返回，并可以发送给患者的主治年夜夫。

Chromium X是10x Genomics公司最新的单细胞剖析仪。

用户在悬浮液中加入细胞，并将试剂和分配油添加到微流控芯片中，然后启动仪器，会产生液滴/凝胶株乳液(GEM)，每个GEM都包含一个细胞、一个凝胶珠和一种试剂，可以对细胞进行基因表达剖析、表不雅观遗传剖析和免疫细胞剖析。
每个GEM都带有一个唯一的条形码，许可用户将结果对应至每个单元格。

Chromium X是10x Genomics公司一系列产品中的最新产品。
2019 年，该公司的单细胞、基于液滴的测序系统进入了本榜单的前10，2020年，该公司的铬单细胞多组ATAC+基因表达测定法也进入了前10。
而Chromium X具有可扩展性，既可用于具有数百个细胞的低通量剖析，也可用于具有多达一百万个细胞的高通量剖析。

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加州理工学院单细胞剖析和工程中央主任Sisi Chen指出，Chromium X的高通量能力对她的研究至关主要。
她利用2021年7月推出的Chromium X来探索治疗性化合物如何影响人体免疫系统，她能够同时刺激100万个免疫细胞，每个免疫细胞利用多达100种不同疗法，并跟踪细胞对不同疗法的反应。

在美国，Chromium X的售价为10万美元。
通过高通量检测，用户可以将每次运行的本钱降落到每个细胞2美分。

2021年春天，Native Antigen公司开拓了一种冠状病毒中和检测方法，以确定血清样本中病毒的中和抗体水平。

该测定利用合成版本的冠状病毒刺突蛋白受体结合域及其靶标哺乳动物的ACE-2受体，并将它们与基于ELISA的平台配对，该平台通过颜色变革量化抗体的中和能力。

研究职员可以利用这个工具来探测患者对传染的反应，并研究新冠疫苗的功效。

该试剂盒不须要活病毒，并且与其他方法比较速率更快。
自2021年4月发布第一个试剂盒以来，该公司已经生产了五种新冠病毒变体的检测方法。
每个试剂盒能够剖析960个样本，本钱为2,728美元。

Mission Bio公司的Tapestri单细胞多组学办理方案于2020年10月推出，是一种单细胞剖析过程，利用户能够同时剖析DNA序列和蛋白质组学信息。
Mission Bio公司的Tapestri精密基因组学平台在2018年的榜单中得到一席之地，并且是第一款用于单细胞DNA测序样品制备的高通量仪器。

借助Tapestri单细胞多组学办理方案，DNA和蛋白质的检测结合在集成事情流程中，一次可以剖析多达1万个细胞。
Tapestri仪器利用微流体以液滴形式捕获单个细胞，液滴中包含用于DNA测序的试剂和用于标记细胞表面蛋白的抗体，以及条形码凝胶珠。
然后利用下一代测序对DNA进行测序，并对细胞的表面蛋白进行表征。

比利时VIB-KU Leuven癌症生物学中央的分子生物学家Jan Cools利用Tapestri平台研究急性淋巴细胞白血病的突变。
他现在正操持利用Mission Bio公司的Tapestri单细胞多组学办理方案来获取有关细胞表面标志物的更多信息，他说这种设置对付研究不同类型的血液病，如急性髓性白血病，特殊有用。

但Mission Bio公司尚未透露该平台的利用本钱。

Cardea Bio公司的CRISPR-SNP芯片是第一个能够检测DNA中单碱基差异的设备，且无需师长西席成数百万个DNA拷贝。
意味着研究职员可以在不须要DNA实验室的情形下进行DNA测试。

Cardea Bio公司最新的生物处理单元，BPU(类似于打算机的CPU)，是该公司CRISPR-Chip™的更新版本，可以快速、无扩增地检测大量的、疾病干系的序列变体和转基因插入及其他运用。

Keck研究生院生物医学工程师兼Cardea公司首席科学官Kiana Aran阐明说，这两个版本都由连接到石墨烯晶体管的 CRISPR-Cas系统组成。
当Cas酶勾引RNA与精确的序列结合时，它会将 DNA 拉近晶体管。
由于DNA带负电荷，这会在半导体石墨烯中产生可以数字读取的电子旗子暗记。

Aran指出，授予芯片检测单核苷酸多态性(SNP)的能力涉及用更敏感的版本更换Cas酶并升级数据剖析系统。
在4月份的一篇论文中，该团队展示了更新后芯片检测SNP的能力，这些SNP是镰状细胞性血虚和肌萎缩侧索硬化症的病变根本。

有兴趣利用这些芯片的人可以申请成为Cardea的互助伙伴。
虽然确切的本钱取决于运用程序，但每个芯片的价格已从几年前的数千美元降至数十美元。

空间生物学办理了细胞在组织环境中的功能，虽然单细胞测序方法在该领域取得了许多进展，但它们无法供应亚细胞尺度的3D数据，并且可能会毁坏组织样本。

Resolve Biosciences公司的Molecular Cartography™单细胞空间剖析做事是今年前十名中的第二个空间基因组学工具，它通过荧光原位杂交(FISH)来创建基因表达的高分辨率图像——低至亚细胞水平。

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2021年6月2日，Resolve Biosciences公司在北美和欧洲推出了邮寄做事，可检测完全组织内的单个RNA转录本。
该平台可以同时剖析24个样本，本钱取决于项目规格，但大多数客户可以天生约4,000欧元的样本数据。

研究职员会在大约四周内收到一份关于他们选择的基因的报告和数据，该平台让研究职员可以可视化100个基因，顾问还可以帮助研究职员剖析数据。

VIB-KU Leuven癌症生物学中央的Jean-Christophe Marine通过他所在机构的一项倡议利用了这项做事，这项做事价格合理，由于无法邮寄人类样本，他的团队只能剖析小鼠样本。

未来，Resolve Biosciences公司操持让Molecular CartographyTM平台供研究职员自行操作。

原文链接：

https://www.the-scientist.com/features/2021-top-10-innovations-69438

本文来源 “撤稿快讯” 官微

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