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2021年的科研機(jī)遇 這七項技術(shù)值得你去期待
2021年02月03日 10:55:36
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：6514
就在近，《自然》嚴(yán)選出了七項2021年值得特別關(guān)注的技術(shù)，巧的是這七項技術(shù)集中在了2020年常被提起的生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這七項技術(shù)分別為：熱穩(wěn)定疫苗(Thermally stable vaccines)、大腦中的全息圖(Holograms in the brain)、建立更好的抗體(Building better antibodies)、三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)(The single-c
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】導(dǎo)讀：盡管時間已經(jīng)來到2021，但是2020發(fā)生的許多事情依舊影響著我們的生活，新冠疫情便是其中之一。不過，過去一年對于新冠疫情的防治工作同時也刺激了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。顯然，2021年技術(shù)發(fā)展充滿前景的同時，也一定程度會受到這方面的影響。
《自然》(《Nature》)作為一本歷史悠久的科學(xué)期刊，不但是目前少數(shù)依舊發(fā)表多個科學(xué)領(lǐng)域研究論文的雜志，同時也是眾多重要、前沿的研究結(jié)果以短訊的形式發(fā)表成果首選的平臺之一。由此不難看出，《自然》在業(yè)內(nèi)的名望與性。就在近，《自然》嚴(yán)選出了七項2021年值得特別關(guān)注的技術(shù)，巧的是這七項技術(shù)集中在了2020年常被提起的生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這七項技術(shù)分別為：熱穩(wěn)定疫苗(Thermally stable vaccines)、大腦中的全息圖(Holograms in the brain)、建立更好的抗體(Building better antibodies)、三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)(The single-cell power of three)、讓細(xì)胞感知力量(Feeling the force)、臨床中的質(zhì)譜分析(Mass spec in the clinic)、嗅出疾病(Sniffing out sickness)。
熱穩(wěn)定疫苗
“疫苗”作為2020年的熱詞之一，不但在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域是一個重要的課題，同時也是居民在網(wǎng)上不斷提起的一個話題，而提到疫苗，熱穩(wěn)定疫苗自然不得不提。包括新冠疫情在內(nèi)，新興的傳染性疾病正在肆虐我們的生活，而為了應(yīng)對他們，疫苗自然成為了主要的手段之一。而目前，針對疫苗的研究雖然有所進(jìn)展，但仍然面臨許多的問題，比如疫苗安全和有效的速度，如何大規(guī)模生產(chǎn)疫苗并向弱勢群體提供疫苗，如何高效穩(wěn)定的運輸疫苗等等。
目前不少創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展便是在解決這些問題，例如用脂類納米顆粒包裹mRNA，使疫苗具備更強(qiáng)的靶向性；用糖分子在不破壞疫苗的精細(xì)結(jié)構(gòu)下對疫苗進(jìn)行冷凍干燥從而更好的存儲和運輸疫苗；開發(fā)便攜式RNA打印技術(shù)，從而以更加大規(guī)模、低成本的方式生產(chǎn)高質(zhì)量疫苗。
大腦中的全息圖
自2005年開始，一種用光控方法選擇并打開了某種生物的一類細(xì)胞的技術(shù)就引起神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的興奮，這項技術(shù)便是光遺傳學(xué)，但顯然，光遺傳學(xué)在2021年會帶來更加大的影響。
利用光遺傳學(xué)，科學(xué)家可以將光線照射到組織中，而對應(yīng)的用于表達(dá)的神經(jīng)元則會做出一定的反應(yīng)，不過這種反應(yīng)其實和大腦是有區(qū)別的，大腦的活動更細(xì)微精妙。事實上，盡管光遺傳學(xué)使我們能夠操縱特定類型的神經(jīng)元，但仍無法概括細(xì)胞之間相互交流所使用的語言。
而為了解決這些問題，神經(jīng)學(xué)科學(xué)家也做出了不少努力，例如開發(fā)新的光響應(yīng)蛋白。而在眾多技術(shù)中，光學(xué)方面的進(jìn)步似乎提供了轉(zhuǎn)機(jī)。隨著全息及其他光學(xué)方法的成熟，在一些非專業(yè)實驗室已經(jīng)可以采用它們來操控單神經(jīng)元。
不過想要將這項技術(shù)發(fā)展起來，可能需要建立擁有制造定制顯微鏡的技術(shù)的專門實驗室，通過將全息照相術(shù)納入了顯微鏡成像系統(tǒng)，使得科學(xué)家可以通過顯微鏡拍照，標(biāo)記他們想要激活的神經(jīng)元，軟件生成全息圖來匹配這些激活模式。不過值得肯定的是，隨著光遺傳學(xué)工具和光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以開始以單神經(jīng)元精度探索神經(jīng)編碼。
建立更好的抗體
抗體是一種從上世紀(jì)90年代中期就被運用起來的治療技術(shù)，而在近幾年，科學(xué)家的研究開始涉及抗體的結(jié)構(gòu)如何影響其功能，也正因為這些研究，我們才真正開始發(fā)現(xiàn)抗體的潛力。在疫情侵襲的大環(huán)境下，抗體療法也出現(xiàn)了新的緊迫性。
傳統(tǒng)的抗體大多數(shù)未經(jīng)修飾，只是用于與特定靶標(biāo)結(jié)合，而這些抗體中不少在促使免疫細(xì)胞處理目標(biāo)物方面是無效的。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步，一種經(jīng)過修飾后的工程抗體被賦予了希望，通過快速修飾抗體使其更好地利用免疫系統(tǒng)抵抗疾病也成了這項技術(shù)重要的發(fā)展方向。
三種解決單細(xì)胞分化問題的技術(shù)
Hi-C技術(shù)、CUT&Tag技術(shù)、SHARE-seq技術(shù)似乎為研究單細(xì)胞分化問題提供了新的解決思路。
Hi-C技術(shù)是一種研究基因組3D結(jié)構(gòu)的方法；技術(shù)CUT&Tag可追蹤基因組上的特定生化“標(biāo)記”，以幫助科學(xué)家研究這些化學(xué)修飾如何在單個活細(xì)胞中開關(guān)特定基因；SHARE-seq結(jié)合了兩種測序方法來識別基因組中可被轉(zhuǎn)錄激活分子訪問的區(qū)域。
讓細(xì)胞感知力量
一項新的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以感知物理力量，而這種力量可以調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，包括增殖、發(fā)育、甚至可能是癌癥。不過力量本身卻很難研究，因為我們通常只能看到力量的效應(yīng)，不過借助通過使用兩種尖端工具來可視化和操縱活細(xì)胞中的力量，科學(xué)家也能探索物理力量與細(xì)胞功能之間的因果關(guān)系。這兩個工具分別是倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)的GenEPi技術(shù)與促動器ActuAtor。
臨床中的質(zhì)譜分析
質(zhì)譜分析作為常用的實驗室分析技術(shù)之一，能夠有效地分析復(fù)雜樣品中的成百上千個分子。而在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，一方面科學(xué)家不斷的開發(fā)更高性能的質(zhì)譜技術(shù)來深入探索生物組織；另一方面簡化后的質(zhì)譜分析工具被醫(yī)生用于臨床醫(yī)學(xué)中。而這類簡化后的手持質(zhì)譜系統(tǒng)已經(jīng)成功為外科醫(yī)生識別腫瘤組織及其邊界提供了幫助。
嗅出疾病
研究人員思考模仿人類的嗅覺系統(tǒng)來進(jìn)行環(huán)境氣體的檢測及預(yù)估環(huán)境風(fēng)險，但是與視覺，聽覺和觸覺不同，用于氣味的化學(xué)傳感器很復(fù)雜。目前針對這種特殊的化學(xué)傳感器主要有多種策略，其中一種便是通過模仿自然的分層組件使感測材料具有多孔性(類似樹木的光合作用)，從而達(dá)到讓傳感器做出更快的反應(yīng)的目的。
而從技術(shù)本身來看，人工嗅覺不但可以用于環(huán)境風(fēng)險風(fēng)險，還能通過檢測患者呼吸中氣體成分濃度進(jìn)行醫(yī)療診斷，甚至還能用于智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
本文參考資料來源：nature網(wǎng)站
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