孟德尔定律

p 　　2017 年 6 月 20 日，北京生命科学研究所杜立林实验室在《eLife》发表题为“A large gene family in fission yeast encodes spore killers that subvert Mendel& #39 s law”的研究论文。该论文通过研究裂殖酵母的种内生殖隔离现象，发现一个之前功能未知的基因家族的成员是违反孟德尔定律的自私基因。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/0846f491-22f5-4c1a-93d8-ebacf97d9eb4.jpg" title=" 20170621185717311.png" / /p p 　　孟德尔的分离定律指出二倍体中位于基因组同一位置的一对等位基因会以 1：1 的比例进入单倍体的配子中。有些自私基因违反这一定律，通过杀死不含该基因的配子来扭曲分离比例，从而在杂合二倍体形成的配子中以超过 50% 的频率出现。这样的自私基因被称为配子杀手(gamete killer)。真菌包括酵母的配子通常叫做孢子(spore)，因而真菌中的配子杀手也叫做孢子杀手(spore killer)。目前已经发现的配子杀手数目有限，在分子水平上被鉴定的更寥寥无几。 /p p 　　杜立林实验室的研究人员发现裂殖酵母天然菌株 CBS5557 和实验室菌株交配产生的孢子大多不能存活。类似的种内生殖隔离现象在其他不同来源的裂殖酵母菌株杂交时也经常发生。通过高通量测序辅助的分离子分组混合分析法(bulk segregant analysis)，作者发现 CBS5557 和实验室菌株杂交时存活的后代中来源于实验室菌株基因组的两个区域的等位基因频率显着低于 50%，暗示在 CBS5557 基因组的这些区域存在孢子杀手。通过进一步的基因组学和遗传学分析，作者证明分别位于这两个区域的属于 wtf 基因家族的 cw9 和 cw27 基因是孢子杀手。实验还发现这两个孢子杀手可以在不同的菌株背景下和不同的基因组位置上起作用，它们之间会发生互相杀伤。通过人为突变可以得到会杀伤自己的突变体和不能杀伤但可以保护自己的突变体，提示一个孢子杀手具备可以拆分的杀伤活力和保护活力。通过第三代测序技术对 CBS5557 基因组进行分析，发现该基因组中存在 32 个 wtf 基因家族的成员，且与实验室菌株基因组中的 wtf 基因数目和序列都有显着的差异，说明这个孢子杀手基因家族的快速变异可能是这个物种的种内生殖隔离现象背后的主要原因。这一工作为理解基因组进化和物种形成提供了新认识。 /p p 　　杜立林实验室博士后胡雯为论文的第一作者。论文的其他作者还包括杜立林实验室的生物信息分析员索芳和研究生郑金鑫，以及何万中实验室的姜招弟博士和何万中博士。杜立林博士为本文的通讯作者。此项研究由科技部和北京市政府资助，在北京生命科学研究所完成。 　 /p

2022年9月22日，中国农业科学院作物科学研究所联合中国科学院微生物所、山东省农业科学院农作物种质资源研究所、国际半干旱热带作物研究所和澳大利亚默多克大学等国内外多家单位在Nature Genetics上以长文的形式发表了题为Improved pea reference genome and pan-genome highlight genomic features and evolutionary characteristics的研究论文。研究团队完成了中国豌豆主栽品种“中豌6号”的基因组组装和解析，解决了长期以来悬而未决的豌豆基因组精细物理图谱组装难题，揭示了豌豆基因组结构和进化的独特特征，发掘了一批与粒型、株高和荚型等孟德尔性状和重要农艺性状相关的位点和基因，同时构建了栽培和野生豌豆泛基因组，展示了豌豆近缘野生种和地方品种作为未来豌豆育种改良资源的巨大潜力。高质量的参考基因组、注释和泛基因组对豌豆种质资源挖掘利用和育种改良的基础与应用研究具有重要参考价值和指导作用，同时也为其他豆科作物基因组和泛基因组研究提供了重要借鉴。自孟德尔发现遗传定律以来，豌豆作为遗传研究的“明星”植物，受到了学界和公众的广泛关注。豌豆 (Pisum sativum L., 2n=2x=14) 是一年生冷季食用豆类，属于豆科（Leguminosae）、蝶形花亚科（Papilionoideae）、野豌豆族（Viceae）、豌豆属（Pisum L.）。豌豆富含蛋白质、淀粉、纤维素和多种矿物质，是粮菜饲兼用的食用豆类作物，在世界范围内广泛种植。据FAO统计资料显示（http://www.fao.org/faostat/），世界豌豆的总产量和种植面积逐年增加，中国豌豆特别是鲜豌豆的总产量与种植面积也增长迅速。同时，豌豆的生物固氮能力可以减少氮肥使用，有效改善土壤结构，还可作为倒茬作物减少病虫害，促进农业和自然生态系统的可持续发展。作物种质资源是支撑农业发展创新和作物遗传改良的物质基础，目前国家作物种质库保存豌豆种质资源达到7000余份，蕴藏着丰富的遗传多样性，亟待深入挖掘和利用【1】。图1 中豌6号形态特征及豌豆种质资源多样性豌豆基因组大小约为4.28 Gb，远大于大豆（4倍）、鹰嘴豆（6倍）、普通菜豆（7倍）、绿豆和小豆（8倍）等其他豆科作物基因组，其基因组中有超过80%的重复序列。由于豌豆基因组的复杂性，直到2019年，国际上才公布了第一版以二代测序技术（Next Generation Sequencing, NGS）为主的豌豆参考基因组，为豆科植物基因组进化提供了新的见解【2】。然而，由于NGS技术的短板，这一版基因组组装得到的218,010个contigs的 N50 值仅为37.9 Kb，组装结果碎片化严重，尤其是在复杂的重复区域，与高质量参考基因组的标准相去甚远【2】。此外，研究表明，与国外豌豆种质资源相比，中国豌豆具有独特的遗传背景和丰富的遗传变异【3】。由于缺乏豌豆高质量基因组和精细物理图谱，严重滞后了豌豆重要农艺性状的遗传解析和种质资源挖掘利用进展，尤其阻碍了对国内外不同豌豆种质资源的综合利用。为了解决上述科学难题，研究团队利用中国豌豆主栽品种“中豌6号（ZW6）”，以PacBio 单分子实时 (SMRT) 测序为基础，结合 10x 长片段测序、Bionano 光学图谱和染色质三维构象捕获 (Hi-C)，以及 Illumina NGS 技术，联合优化多种组装策略，完成了迄今为止最高质量的豌豆基因组精细图谱和基因注释（图2）。该基因组组装大小约为3.8 Gb，序列对总共7条染色体的定位率达到97.96%，组装的contig水平N50达到了8.98Mb。通过遗传图谱一致性评估、BUSCO分析、Merqury分析以及LAI分析在内的综合基因组组装评估方法，均表明该组装在连续性、准确性和完整性方面表现优异。此外，该组装共注释出47,526个编码基因，并且在基因完整性、调控区完整性、转座子组装完整性和注释完整性方面均得到了明显改善。豌豆基因组高质量精细物理图谱的获得，拓宽了我们对豌豆巨大基因组背后遗传学的了解，为豌豆重要农艺性状的遗传解析和种质资源的挖掘利用提供了宝贵基因组资源。图2. 豌豆基因组的重要特征。豌豆大约在10,000 年前被驯化，被认为是最早驯化的豆类作物之一。然而，尽管它在推进植物遗传学方面发挥了关键作用，但豌豆属内的物种划分长期存在争议，其驯化过程仍不清楚【4】。研究团队基于118个栽培和野生豌豆的全基因组重测序数据，不仅揭示了栽培和野生豌豆SNP、InDel和SV等不同变异类型的基因组多态性特征，同时基于SNP和SV多态性变异信息的群体遗传结构和系统发育分析，阐明了栽培和野生豌豆的群体遗传结构，支持豌豆属内包含3个物种P. fulvum、P. sativum 和 P. abyssinicum的结论。同时在 P. sativum中鉴定出了三个遗传分组，其中 P. sativum II (PSII) 和 P. sativum III (PSIII) 主要对应于代表亚洲和欧洲不同地理区域栽培豌豆的两个遗传分组，可能与豌豆驯化后的传播途径有关（图3）。以上结果解决了长期以来关于豌豆属物种划分的争议，为豌豆起源驯化提供了新的基因组学证据，也为豌豆种质资源的综合开发利用提供了科学依据。图3 基于SNP (a, b, e)和SV (c, d, f)的118份栽培和野生豌豆的群体遗传结构。孟德尔通过研究豌豆的七个性状发现了遗传规律，开创了遗传学研究的先河。在过去的几十年中，孟德尔研究的四个性状包括粒型（R/r）、株高（Le/le）、子叶颜色（I/i）以及种皮和花色（A/ a)的四个基因位点已经被克隆并进行了功能分析；而其他三个孟德尔性状，果荚颜色 (GP/gp)、荚型 (V/v) 和花的位置 (Fa/fa)相关的基因位点尚未解析【5】。为了探索豌豆重要农艺性状的遗传基础，研究团队利用GBS测序对WJ×ZW6杂交构建的300个F2群体中的12个农艺性状进行了QTL分析（图4），鉴定出了25 个与12个农艺性状相关的QTLs，其中有三个为孟德尔性状相关位点和基因，包括控制粒型（圆粒/皱粒，R/r）和株高（高/矮，Le/le）的孟德尔基因，以及与荚型（硬荚/软荚，V/v）相关的候选基因。图4 豌豆12个农艺性状QTL分析结果以及与孟德尔性状相关的3个QTL位点和基因【5】。越来越多的研究表明，单一的参考基因组不足以代表一个物种，特别是对于豌豆这类经历过长期驯化的物种，而泛基因组分析为作物种质资源变异解析和挖掘利用提供了有效手段。为了更深入地了解栽培和野生豌豆的多样性，研究团队构建了基于116个栽培和野生豌豆全基因组测序的泛基因组（图5），发现栽培和野生豌豆种质资源大部分泛基因组多样性主要存在于不同物种和遗传分组之间，并且以特有基因组序列的形式存在。对豌豆泛基因的存在/缺失变异模式（PAV）分析发现，随着新基因组数目的增加，核心基因的数量减少，而泛基因的数量增加，并逐渐趋于饱和（图5a）。同时，在多个豌豆基因型中存在的核心基因在其他27 个植物基因组中也更保守（图5b），表明它们具备通用的核心功能。基于跨基因组同源基因系统发育分类方法（HOG），研究人员将116个泛基因组的基因聚类生成 112,776个泛基因簇，在不同物种之间显示出差异显著的PAV模式（图5c）。对不同泛基因分组中特有泛基因的 GO 分析显示出保守基因和可变基因之间的不同功能富集。值得注意的是，P. abyssinicum独特的泛基因在刺激和化学反应方面富集，而P. fulvum的泛基因在发育、生长、繁殖、细胞骨架等方面富集，进一步证实了豌豆野生近缘种和地方种质资源作为育种材料在未来提高豌豆品种抗性和产量方面的潜在价值。图5 116个代表性栽培和野生豌豆的泛基因组分析结果（包括 ZW6）。总之，研究人员克服了复杂基因组组装的多重障碍，成功绘制了中国豌豆基因组高质量精细物理图谱，还构建了栽培和野生豌豆泛基因组，揭示了豌豆基因组进化特征、群体遗传结构与重要性状的分子基础，为豌豆起源驯化、基因挖掘、种质创新和育种改良以及豆科植物比较基因组学研究提供了重要借鉴和宝贵资源。这项研究邀请了澳大利亚默多克大学Rajeev K Varshney教授共同开展国际合作研究，他认为这次研究成果为公众提供了高质量的豌豆参考基因组，产生的基因组资源不仅有助于豌豆的遗传基础研究，以应对气候变化带来的挑战，还将促进豌豆优异基因的挖掘和优良品种的开发。此外，宗绪晓课题组及其合作团队还建立了豌豆遗传转化体系，利用CRISPR/Cas9基因编辑体系成功实现对豌豆PDS基因的编辑【6】。恰逢孟德尔诞辰200周年，豌豆高质量基因组和泛基因组的发布，以及豌豆基因编辑技术体系的建立将为豌豆重要农艺性状的遗传解析和种质资源的挖掘利用提供有力的技术支撑。中国农业科学院作物科学研究所杨涛副研究员和刘荣助理研究员、中国科学院微生物研究所骆迎峰副研究员和胡松年研究员以及山东省农业科学院农作物种质资源研究所王栋助理研究员为论文的共同第一作者。中国农业科学院作物科学研究所宗绪晓研究员、中国科学院微生物所高胜寒特别研究助理、山东省农业科学院农作物种质资源研究所丁汉凤研究员、国际半干旱热带作物研究所和澳大利亚默多克大学Rajeev K Varshney教授为论文的共同通讯作者。中国科学院植物研究所葛颂研究员，西北农林科技大学徐全乐副教授、山东省农业科学院作物种质资源研究所李娜娜副研究员、云南省农业科学院何玉华研究员、青海大学刘玉皎研究员、江苏沿江地区农业科学研究所王学军研究员、四川省农业科学院项超副研究员以及中国农业科学院作物科学研究所研究生王晨瑜、李冠、黄宇宁、季一山、李孟伟，国际半干旱热带作物研究所Manish K Pandey和Rachit K Saxena博士，也参与了该项研究。辽宁省农业科学院李玲研究员，澳大利亚谷物种质库Bob Redden教授和美国农业部农业研究中心、华盛顿州立大学胡锦国教授对项目开展提供了重要帮助。豌豆基因组研究得到了科技部国家重点研发计划（2018YFD1000701/2018YFD1000700）、中国科学院青年创新促进会（2017140）、山东省农业品种改良项目（2019LZGC017）、中国农业农村部食用豆现代产业技术体系（CARS-08）、国家自然科学基金（31371695和31801428）、山东省农业科学院科技创新项目（CXGC2018E15）、作物种质资源保护（2130135）、山东省农科院科技创新项目产业团队农业科学（CXGC2016A02）、山东省现代农业产业技术体系粗粮创新团队（SDAIT-15-01）、中国农业科学院创新工程（ASTIP）和山东省农业科学院青年研究基金（2016YQN19）等项目的支持。

新的CLIA注册证书将允许珀金埃尔默公司DNA测序服务实验室的业务范围扩展到临床领域 美国马萨诸塞州沃尔瑟姆，2012年7月24日 &ndash 作为一家致力于提升人类健康和环境安全的全球领先企业，珀金埃尔默股份有限公司今天宣布其位于康涅狄格州布兰福德的DNA测序服务实验室现已成为一个获得康涅狄格州许可并经CLIA注册的临床实验室（CT许可证 # CL0685）。 珀金埃尔默的DNA测序服务实验室旨在提供行业内质量最优、响应速度最快、结果最稳定的测序服务，从而为医疗、制药和科研领域的基因组学研究者提供不断增加的系列解决方案。CLIA注册证书将使珀金埃尔默公司DNA测序服务实验室的业务范围扩展至对包括癌症和孟德尔遗传病在内的特殊疾病进行分析的临床测序服务、对新药物的诊断服务以及有助于深入了解新型药物的临床试验。 &ldquo 新一代测序技术有可能提供可在分子水平更好了解疾病本质并最终有助于改善患者治疗效果的基因组信息。在下一代测序实验室进行的试验包括DNA外显子组和靶序列测定以及RNA测序。珀金埃尔默的目标是提供最宽泛的基因组学和蛋白质组学诊断服务以及用于更高效研究和药物发现的工具，&rdquo 珀金埃尔默公司新兴技术事业部总裁Richard Begley说。&ldquo DNA测序服务实验室将以和珀金埃尔默其他CLIA诊断实验室相同的质量水平和卓越表现运营，很快我们就将开始接收临床样品。&rdquo 珀金埃尔默提供旨在满足基因组学研究者各种需求的一系列技术，其中包括： 高质量DNA/RNA提取技术使用性能优良的化学品，适用于高通量和大容量应用； 一流的微孔板读取器，适用于高通量评估DNA的数量和性质； 简单易用的统计可视化和注释工具，适用于微阵列和NGS测序； 库制备及自动化液体处理技术可更好地实现样品均匀和自动化操作； 安全、端对端的测序和分析服务可加速实现您的研究目标并能在CLIA环境中将您的宝贵数据转变为有用信息。 关于珀金埃尔默下一代测序服务的更多信息，请访问http://www.perkinelmer.com/nextgensequencing。 关于珀金埃尔默股份有限公司 珀金埃尔默股份有限公司是一家致力于提升人类健康和环境安全的著名跨国公司。该公司在2011年的上报收入约为19亿美元，拥有约7千名员工服务于150多个国家的客户，并已位列&ldquo 标准普尔500指数&rdquo 名录内。更多信息可通过1-877-PKI-NYSE或访问www.perkinelmer.com获得。 # # # 媒体联系人： Amanda Lazaro Connolly Edelman（珀金埃尔默股份有限公司的代表） 电话： 404-832-6785 电邮： Amanda.Connolly@edelman.com

随着人类基因组计划的完成，临床医学越来越多地与基因组结合，显示出有别于传统医学的巨大优越性。近年来，随着基因测序技术的快速发展，成本不断降低，让这种优越性得以大规模地应用到临床上。　　无创基因检测被写入我国教科书　　美国总统奥巴马提出精准医疗概念计划，标示着个性化治疗方案将通过基因组学技术的运用，更为深入、准确、全面地反映疾病的本质特征。近年来，随着新一代测序技术的迅猛发展，受到了市场的热捧。无创产前基因检测作为新一代测序应用最成熟的领域，也受到了临床的青睐。　　无创产前基因检测是将基因检测应用于胎儿DNA检测的先进技术，2011年底引入美国和西欧，并迅速商业化应用到中、南美、南亚、东南亚以及非洲。目前国内无创产前基因检测主要检测常见的三大染色体疾病：T21染色体异常(唐氏综合征)，T18染色体异常(爱德华氏综合征)和T13染色体异常(帕陶氏综合征)。2014年3月份，我国卫计委发布了《关于开展高通量基因测序技术临床应用试点单位申报工作的通知》，意味着我国无创唐筛等二代测序临床申报正式启动。　　无创产前基因检测在短短几年时间内，受到了国际上的认同。在17届国际产前诊断与治疗会议(ISPD)上，无创产前基因检测被公认为是全球最前沿的检测技术，是未来产前诊断的发展方向。在我国，无创产前唐筛被写入到《妇产科学》教科书中。　　无创产前基因检测筛查胎儿染色体非整倍体的优势　　无创产前检测利用漂浮在母亲血液中的胎盘细胞来检查胎儿有无染色体异常，目前临床上对这种检测方式的应用越来越广泛。那么无创产前基因检筛查胎儿染色体非整倍体有哪些优势?对于目标疾病——T21染色体异常(唐氏综合征)、T18染色体异常(爱德华氏综合征)和T13染色体异常(帕陶氏综合征)而言，无创产前基因检测检出率高，假阳性率低；筛查范围大，可应用于12w-16w的检测，对于棘手的病例，甚至可以应用至30w；所需要的信息少，取材便捷，流程简单，该技术发展空间大，可有效降低后续侵入性产前诊断的数量，解决产前诊断技术力量不足问题，减少有创操作合并症的发病率，减少纠纷产生。　　无创基因检测新进展：无创双胎、无创缺失重复、无创单基因疾病筛查　　随着无创产前基因检测的普及，对该技术的研究与应用拓展得越来越广。目前无创双胎、无创缺失重复、无创单基因疾病筛查开始成为了热议的主题。　　无创双胎　　近年来，随着不孕不育患者数量的提高及辅助生殖技术的快速发展，双胎或者多胎妊娠的比例大幅提高。然而双胎妊娠比单胎妊娠更容易发生一系列问题，必须及时关注是否有胎儿畸形、双胎输血综合征、选择性胎儿宫内生长受限、早产、流产、脑瘫等问题。过去，除了绒毛穿刺、羊水穿刺等有创检查外，并没有更好的办法进行双胎筛查。然而随着无创产前基因检测技术的发展，如今双胎妊娠也可以通过无创DNA检测技术对畸形等问题进行排查。　　11月8日， “中国双胎基因组计划”正式启动，我国逐步建立起双胎无创产前检测的标准规范，推动无创产前检测技术在双胎妊娠中的应用，使其受益人群更多、应用范围更广。“中国双胎基因组计划”将在三年内完成1万例双胎样本的无创产前检测，培训一批双胎无创产前检测遗传咨询师，并建立双胎无创产前检测标准、遗传咨询体系和报告解读标准，以规范双胎无创检测流程。　　无创缺失重复　　目前，除了筛查21、18和13三体，NIPT开始被用于检查胎儿23组染色体中一些比较小的缺失和错误。研究人员发现，加大测序深度可以对更小的缺失/重复进行检测。11月9日发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的新研究利用了半导体测序平台，通过对孕妇进行简单地血液测试，可鉴别存在于诸如猫叫综合征(Cri du Chat Syndrome)和DiGeorge综合征等疾病中的小染色体缺失和重复。　　无创单基因筛查　　由单一基因缺陷所致的疾病称为单基因疾病，严格遵守孟德尔遗传定律。单基因疾病发病率低，很多都为罕见病。单基因疾病种类多，临床表型复杂多样，临床表型类似的疾病可能由不同的基因突变所致。　　传统的单基因疾病有创产前检测可能导致胎儿流产、感染、胎盘出血和早产等并发症，实现无创产前单基因筛查是未来的方向和目标。据研究报道，目前可进行6种单基因疾病的无创产前基因检测，包括地贫、先天性耳聋、枫糖尿病、肾上腺皮质增生、鱼鳞病、肌营养不良症(DMD)。通过单基因位点检测结果准确率高达98%以上，无创基因检测可对单胎及同卵双胎进行检测，对于常染色体遗传性单基因病和X染色体连锁性单基因病检测准确率无差异 。　　结语　　自无创基因测序进入临床以来，受到了广大医生和患者的青睐。在“基因组学技术在生殖生育领域的临床应用暨第四届胎儿发育异常、产前诊断与宫内治疗学术会议”上，多位专家以无创产前基因检测为主题进行了深入的交流。本文根据华中科技大学附属同济医院乔福元教授在此次会议中的主题演讲《唐氏综合症的筛查及预防进展》进行采编。

根据《Nature Genetics》上发表的一项新成果，全基因组测序有望用于临床上的遗传病诊断。这项研究评估了影响全基因组测序在临床诊断中取得成功的因素。 　　这个国际研究小组由英国的研究人员领导，对156个病例或家庭开展了临床基因组测序。这些病例有着遗传疾病的特征，但无法通过之前的筛查检测来解释。通过基因组测序，他们诊断出五分之一的病例，其中三分之一以上被认为是孟德尔疾病。 　　作者在文中写道：&ldquo 我们的结果证明了基因组测序在常规的临床诊断中的价值，但也突出了许多尚未解决的挑战。&rdquo 这篇文章的通讯作者是牛津大学Wellcome Trust人类遗传学中心的Gilean McVean。 　　McVean及其同事考虑了156个个体或家庭，他们患有原因不明的孟德尔疾病或免疫疾病。研究人员以平均32倍的覆盖度对每个个体的基因组进行测序。对于88%以上的蛋白质编码序列，平均覆盖深度至少为20倍。 　　研究小组追踪到33个病例中的致病变异，刚好超过21%。孟德尔疾病的诊断率更高。对于68个病例中的23个，他们发现了致病突变，诊断率接近34%。此外，对于14个家系中的8个，他们也能成功诊断，比例达到57%。 　　当研究人员深入探讨可能影响成功诊断的技术特征时，他们发现，基因组中不同区域的覆盖度变化似乎并没有明显影响他们追踪致病变异的能力。 　　另一方面，研究小组又强调了在检出和鉴定致病变异时分析方法的重要性。例如，他们发现，采用两阶段的变异检出过程，即本地数据库过滤和多种算法注释基因组相结合，能够有效地鉴定变异，实现更加准确的诊断。 　　尽管本研究中大部分的疾病元凶落在蛋白质编码区域，可通过外显子组测序来拷问，但研究人员指出，完整的基因组序列有助于发现疾病的非编码因素，并确定基因内疾病相关异常的遗传模式。 　　不过，研究人员也提醒，在诊断显性遗传的疾病，或其他家庭成员、遗传模式或临床特征的信息不足时，全基因组测序可能太过复杂，或是不必要的时间浪费。 　　&ldquo 最终，如果特定变异，或同一基因中的另一个变异，在患有相同疾病的其他个体中鉴定出，则全基因组测序将能够可靠地评估这个变异的诊断和预测价值，&rdquo McVean及其他作者谈道。

全球有3500万人深受阿尔茨海默症(AD)的困扰，但目前尚无临床有效的治疗手段。为了促进AD治疗手段的发展，研究者进行了大量的遗传学研究。已有研究者通过 GWAS鉴定出许多阿尔茨海默症风险基因，但这些风险基因是如何导致阿尔茨海默症的尚不十分清楚。全蛋白质组关联研究(Proteome-Wide Association Study, PWAS)通过蛋白质的功能变化将基因和表型联系起来，是一种新型的以蛋白质为中心的遗传关联研究方法，在人类遗传学研究领域具有广泛的应用前景。　　2021年1月28日，国际学术期刊Nature Genetics(IF=27.603)上报道了来自埃默里大学医学院题为“Integrating human brain proteomes with genome-wide association data implicates new proteins in Alzheimer’s disease pathogenesis”的研究文章。该团队运用全蛋白质组关联研究(proteome-wide association study，PWAS)，将阿尔茨海默症(AD)队列 GWAS结果与人脑蛋白质组进行了整合，旨在鉴定通过影响脑蛋白丰度而导致AD风险的基因，深入了解这些基因座如何影响AD的发病机制。　　研究结果　　1.PWAS鉴定出AD相关重要基因　　在发现阶段，作者收集到375例捐献者死后大脑的背外侧前额叶皮层(dPFC)样本，使用TMT质谱策略获得人脑蛋白质组数据。整合已有的AD GWAS结果与蛋白质组学结果，通过全蛋白质组关联研究(PWAS)鉴定出13个顺式调节脑蛋白水平的基因(图1，表1)。接下来，作者使用相同的AD GWAS数据与另一组独立的152例人脑蛋白质组数据整合分析，与前面发现的13个蛋白相比较，其中10个在PWAS阶段得到验证(表1)。　　图1 发现集AD PWAS曼哈顿图　　表1 AD PWAS鉴定13个重要基因　　2.重要风险基因COLOC和SMR分析　　为了研究调控脑蛋白的重要基因与AD是否存在因果关系，作者进行了贝叶斯共定位(COLOC)和孟德尔随机化(SMR)分析。首先，使用贝叶斯共定位(COLOC)检验发现13个基因中有9个符合因果关系。然后通过孟德尔随机化(SMR)分析，结果表明顺式调控蛋白丰度介导了这13个基因的遗传变异与AD的关联。总的来说，作者发现7个基因在COLOC和SMR / HEIDI分析的因果关系上具有一致的结果(CTSH，DOC2A，ICA1L，LACTB，PLEKHA1，SNX32和STX4)，另外有4个基因的因果关系在这两种分析中结果不一致( ACE，CARHSP1，RTFDC1和STX6)，EPHX2和PVR的结果不具备因果关系(表2)。　　表2 发现阶段AD PWAS中13个重要基因的 COLOC和 SMR分析3.确定11个AD PWAS重要基因　　通过验证队列重复和因果关系测试的结果，作者在13个通过PWAS发现的重要基因中，确定了11个与AD有因果关系的风险基因(CTSH，DOC2A，ICA1L，LACTB，SNX32，ACE，CARHSP1，RTFDC1，STX6，STX4和PLEKHA1)，其中9个重要基因在PWAS阶段得到验证(表3)。　　表3 总结11个AD PWAS重要基因，并证明与AD中的因果作用一致　　4.PWAS结果不受APOE e4影响　　载脂蛋白APOE e4等位基因与阿尔茨海默症密切相关，因此作者为了探究APOE e4是否影响了PWAS结果，从蛋白质组中去除掉APOE e4的作用，使用去除后的蛋白质组图谱进行了AD PWAS。分析发现了13个与发现阶段PWAS结果一致的重要基因和6个其他基因，且所有13个基因都具有与发现阶段PWAS中相同的关联方向。此外，COLOC和SMR / HEIDI测试的结果发现了与原始发现相同的因果关系证据，这些结果均表明本实验发现不受APOE e4的影响。　　5.TWAS锁定与PWAS相关基因　　众所周知，分子生物学的中心法则是遗传信息从DNA转录传递给RNA，再从RNA翻译传递给蛋白质。因此，作者收集到888个欧洲个体的大脑转录组数据，将AD GWAS结果与其整合，进行了AD的全转录组关联研究(TWAS)。AD TWAS鉴定了40个基因，其FDR为p0.05时，其基因调控的mRNA表达水平与AD相关(图2)。与蛋白质水平上鉴定出的11个潜在风险基因相比，ACE，CARHSP1，SNX32，STX4和STX6这5个基因与PWAS结果相似，与AD具有关联性。(表3)。　　图2 AD TWAS Q-Q图　　6.单细胞测序发现细胞类型特异性　　最后，作者使用背外侧前额叶皮层样本(dPFC)单细胞RNA测序数据进行分析，发现在先前确定的11个重要风险基因中，有6个基因呈现细胞类型特异性富集。DOC2A，ICA1L，PLEKHA1和SNX32富含兴奋性神经元，而CARHSP1在少突胶质细胞中富集，CTSH在星形胶质细胞和小胶质细胞中富集(图3)。　　图3 单细胞类型表达总结　　本文作者通过收集阿尔茨海默症(AD)患者队列，开展多中心、大样本的基因组学和蛋白质组学研究。运用全蛋白质组关联研究(PWAS)挖掘了十多个重要风险基因，这些风险基因可以通过改变大脑中蛋白质丰度进而影响阿尔茨海默症的发生，为AD的发病机制提供了新的见解，并为进一步治疗提供了潜在的靶标。

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8月18日，由中国医疗保健国际交流促进会分子诊断学分会（下称“中国医促会分子诊断学分会）、四川大学疾病分子网络前沿科学中心、齐碳科技共同举办的“READs2023中国纳米孔基因测序大会”在成都举行。会议现场，齐碳科技发布了国内首个商业化中通量纳米孔测序平台QPursue，该平台涵盖QPursue-6k、QPursue-6khex两款新品测序仪及其配套测序芯片QCell-6k。中通量纳米孔基因测序平台由齐碳科技自主研发，搭载单张芯片，设计通量为60Gb，可在微生物群研究、孟德尔遗传病、肿瘤研究、物种鉴定、生物多样性等应用场景提供快速测序支持。据悉，该项目代表着国内纳米孔基因测序技术的最前沿水平，标志着国产纳米孔基因测序仪向中高通量进阶。齐碳科技联合创始人谢丹博士在发布中表示，齐碳此次发布的QPursue平台，通量实现大幅提升，一次性满足用户更高通量且灵活多元的测序需求。其中，QPursue-6k搭载单张芯片，设计通量为60Gb，QPursue-6khex则支持灵活选择1-6张芯片进行测序，可产出360G数据。准确率方面，QPursue中通量测序平台适配今年3月齐碳发布的最新一代K2生化体系，搭载全新算法套件，单次准确率达97%，一致性准确率(70x)达Q50。时隔一年，齐碳再发商业化新品测序仪，从低通量QNome测序平台扩展到中通量测序平台QPursue，展现了齐碳强劲的研发能力和创新能力，使国产纳米孔测序仪的应用广度大幅拓展、用户使用成本进一步降低。

p 　　美国国立卫生研究院(NIH)将资助一些基因组测序分析中心，致力于破解人类常见病和罕见病的基因信息。NIH下属的国家人类基因组研究所(NHGRI)14日宣布成立“常见疾病基因组学中心(CCDG)”，该中心将利用基因组测序技术，从基因水平研究心脏病、糖尿病、中风以及自闭症等常见疾病产生的原因。NHGRI同时也宣布了其互补项目“孟德尔基因组学中心(CMG)”的下一阶段工作，将继续研究罕见遗传疾病(例如囊性纤维化和肌肉萎缩症)的基因致病机制。 /p p 　　NHGRI所长Green博士表示：“DNA测序的发展可帮助我们进一步探索人类疾病产生过程中基因是如何发挥作用的。我们将持续关注常见疾病和罕见疾病，希望能够揭示一些重要的基因信息。” /p p 　　CCDG的研究人员计划先对一组疾病、15万~20万个患者进行基因组测序，在基因组水平研究常见疾病产生的原因，及基因组的差异是如何影响患病风险的，同时也将开发出一套研究模型用于今后常见疾病的研究。CMG研究者将建立一个国际研究合作网络，对世界范围内存在的罕见疾病进行基因组测序。这两个项目通过研究引发疾病的基因以及基因组变异，有助于对疾病的诊断和潜在治疗。 /p p 　　NHGRI将在未来四年内分别资助CCDG和CMG项目2.4亿美元和4千万美元，同时出资约400万美元资助一个新的协调中心，促进这些项目者之间的合作、数据的分析和项目的推广。 /p p 　　除此之外，美国国家心脏、肺和血液学研究所(NHLBI)将同时资助CCDG和CMG项目，美国国家眼科研究所(NEI)将为CMG项目提供资助，这两个机构同属于NIH。 /p p 　　CCDG项目的开展代表着NHGRI的基因组测序计划(GSP)又向前迈出了一大步。最早期阶段，GSP是NIH对人类基因组计划的重要贡献。随着DNA测序成本的降低，GSP开始将重心转移到大规模基因组测序项目上，并组织成立 了“大规模基因组测序和分析中心”。这些测序中心进行了一系列开创性的基因组学研究，包括千人基因组计划，对世界各地不同人群中数千人进行基因组测序，记录不同个体的基因组差异性 和癌症基因组图谱(TCGA)计划，由NHGRI和美国国家癌症研究所合作，记录癌症相关的基因组变异信息。 /p p 　　常见疾病基因组学中心(CCDG) /p p 　　高血压、糖尿病以及精神疾病等常见疾病影响世界范围内数亿的人群，然而到目前为止我们都无法解释这些疾病产生的根源，因为它们的发生往往源自基因和环境因素的双重作用。 /p p 　　CCGD研究人员将首先关注心血管/代谢疾病以及神经精神性疾病，同时考虑研究其他疾病包括炎症/自身免疫病、骨骼疾病，阿兹海默症等。每一种常见疾病都代表着一系列的健康问题，从发病年龄到潜在的生物学改变都各不相同。对于每一种疾病，CCDG研究人员都将对数万个患者及正常对照人群进行基因组测序，NHGRI也将挑选一些其他疾病用于该中心后续的研究。 /p p 　　NHGRI基因组测序计划负责人Felsenfeld博士说：“该中心的研究人员计划利用基因测序，尽可能广泛地检测出与常见疾病相关的基因和基因组变异。这些基因信息将在我们的临床管理中起到非常大的作用。” /p p 　　NHGRI将在未来四年中为四个中心提供约2.4亿美金，NHLBI则额外提供2000万美金，具体资助情况如下： /p p 　　1. 圣路易斯华盛顿大学 6000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Wilson, Ph.D. /p p 　　2. 麻省理工学院-哈佛大学博德研究所 8000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Eric Lander, Ph.D., Mark Daly, Ph.D., Stacey Gabriel, Ph.D.和Sekar Kathiresan, M.D. /p p 　　3. 休斯顿贝勒医学院 6000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Gibbs, Ph.D. /p p 　　4. 纽约基因组中心 4000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Robert Darnell, M.D., Ph.D. /p p 　　孟德尔基因组学中心(CMG) /p p 　　NHGRI自2011年启动了CMG计划，总体目标是从基因组学角度系统地分析孟德尔遗传病产生的原因，这类疾病通常是由单基因突变引发的罕见疾病。到目前为止，已经发现了7400多种孟德尔疾病，并阐明了其中4300种疾病的潜在致病基因变异信息。 /p p 　　在过去的四年中，CMG研究人员对超过2万个人的蛋白编码区进行测序分析，发现超过740种致病基因，同时开发出一种分析工具可快速查找这些致病基因。 /p p 　　CMG计划负责人Wang博士介绍说：“罕见疾病为我们进行罕见和常见疾病的生物学研究提供了重要资源。CMG研究人员将继续利用基因测序和分析寻找孟德尔疾病产生的致病基因，尤其是发现新的致病基因。” /p p 　　NHGRI将资助4000万美元支持CMG计划，同时NHLBI和NEL也将分别资助800万美元和100万美元用于该计划实施。具体资助情况如下： /p p 　　1. 麻省理工学院-哈佛大学博德研究所 1340万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Daniel MacArthur, Ph.D.和Heidi Rehm, Ph.D. /p p 　　2. 耶鲁大学 1200万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Lifton, M.D., Ph.D., Murat Gunel, M.D., Shrikant Mane, Ph.D.和MarkGerstein, Ph.D. /p p 　　3. 西雅图华盛顿大学和休斯顿贝勒医学院，1200万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Deborah Nickerson, Ph.D. (华盛顿大学), Michael Bamshad, M.D. (华盛顿大学) and Suzanne Leal, Ph.D. (贝勒医学院) /p p 　　4. 约翰霍普金斯大学和贝勒医学院，1160万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：David Valle, M.D. (约翰霍普金斯大学) 和 JamesLupski, M.D., Ph.D. (贝勒医学院) /p p 　　GSP协调中心 /p p 　　GSP协调中心将促进项目者间的合作并进行项目推广活动，提升测序数据的利用率，并引导进行各种不同的数据分析工作。 /p p 　　NHGRI将提供以下资助： /p p 　　1. 美国罗格斯大学 400万，4年 /p p 　　主要人员：Tara Matise, Ph.D.和Steven Buyske, Ph.D. /p p br/ /p

主题：Efficient Analytical Workflows with TESCAN' s VEGA and MIRA SEMs演讲者： Petr KlimekPetr Klímek 是TESCAN 公司SEM产品经理，有多年的扫描电镜操作和应用经验。他在布尔诺的孟德尔大学（Mendel University）获得了材料学博士学位，有在Fraunhofer WKI和俄勒冈州立大学（Fulbright Scholar）的实习经历。 时间段1： 3月10日, 下午4:00 – 5:00 （北京时间）时间段2：3月11日, 上午2:00 – 3:00（北京时间） 对样品感兴趣区域进行表征、分析材料组成、构建微观尺度和宏观尺度之间的关系----这些都是可以通过扫描电子显微镜微观分析解决的常见问题。由于样品的类型、大小、形状以及各自的制备方法往往不同，因此使用扫描电镜是获取表征数据的最佳选择。最常见的扫描电镜工作流程包括三个步骤：导航、寻找样品特征点(SE/BSE)和进行元素分析(EDS)。该工作流程可以轻松高效地处理各类样品，并提供高分辨、高质量的图像----这是可以成功且高效完成材料研发的关键因素之一。 TESCAN VEGA 钨灯丝扫描电镜系列TESCAN的VEGA系列和MIRA系列扫描电镜的设计理念就是使得用户能够通过该工作流程直观、高效地完成对扫描电镜的操作。在本次研讨会中，我们将为您展示TESCAN第四代钨灯丝扫描电镜VEGA系列和场发射扫描电镜MIRA系列的新功能----如何更直观、高效的执行常规的分析工作流程，所有用户甚至是初次接触电镜的人员，都可以通过这个工作流程获得全面的数据。 TESCAN MIRA 场发射扫描电镜系列 点击“此处”立即报名参会吧！

人类基因组测序的成本真的已经降到了约1000美元了吗?完成一次测序只需要一天时间?这些听起来很神奇的事情，究竟是如何发生的?基因测序，会不会是一把双刃剑? 　　近日在上海自贸试验区内，由美国麻省理工学院《麻省理工科技评论》最新评出的&ldquo 2014年度全球创新企业50强&rdquo 第一名&mdash &mdash 伊卢米纳公司的首席执行官杰· 弗拉特利与中国媒体面对面。 　　伊卢米纳，这个名字在科学界比较有名，对大众而言依然很陌生。他们从事着比谷歌和微软更&ldquo 神秘&rdquo 的行业&mdash &mdash 制造基因测序仪。记者就一连串基因测序的话题，提问这家全球&ldquo 最聪明&rdquo 的创新企业。 　　基因测序之&ldquo 变&rdquo 　　在中国人的记忆中，认识基因遗传理论是从中学课本里介绍孟德尔的豌豆杂交试验开始的。遗传定律被发现是在19世纪60年代。到了20世纪初，遗传学家摩尔根通过果蝇遗传实验，认识到基因存在于染色体上，并且在染色体上呈线性排列。 　　再过了大约半个世纪，随着分子遗传学的发展，尤其是沃森和克里克发现DNA的双螺旋结构以后，人们进一步认识了基因的本质，即基因是具有遗传效应的DNA片断。研究结果还表明，每条染色体一般含有一个长长的DNA分子，每个DNA分子上有成百上千个基因，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。 　　不过中学老师都会告诉你，就算知道了这些，人类依然无法了解人类自身的基因图谱。要测出成人染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，依靠的是&ldquo 人类基因组计划&rdquo ，它由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动，美、英、法、德、日以及中国科学家共同参与了这一预算达数十亿美元的人类基因组计划。 　　有人把人类基因组测序计划与阿波罗登月计划相提并论，认为它对人类历史而言十分伟大。这项计划集合了全世界顶尖科学家的力量，最终在2000年完成了人类基因组草图的绘制，并于2001年公之于众。到2005年，人类基因组计划的测序工作宣告基本完成。 　　显然，在2005年之前，动辄上亿美元的高额测序成本，使得人类基因组测序还停留在高端研究的领域。不过，这样的情况在2005年-2007年发生了变化，多家公司相继推出了&ldquo 高通量测序仪器&rdquo ，使得测序成本下降到了几百万美元的级别，这种通过技术改进实现的测序，也被称为&ldquo 二代基因测序&rdquo 。 　　杰· 弗拉特利告诉记者，时隔不到10年，又经过了数轮技术改进与革新，到了2013年，伊卢米纳公司发布了&ldquo Hiseq　XTM　Ten&rdquo 成套设备，又将人类基因组测序成本大幅降低，速度再次提升。 　　不过，对普通人而言&ldquo 1000美元测人类基因&rdquo ，听上去好像还是一个神话。 　　&ldquo 快捷&rdquo 与&ldquo 低成本&rdquo 是如何实现的? 　　来自伊卢米纳公司的消息说，今年年中，上海自贸试验区就将迎来一整套&ldquo Hiseq　XTM　Ten&rdquo ，它将完全服务于自贸区内的研发平台企业&mdash &mdash 诞生于中国的药明康德公司的科学研究。 　　这将是全球第九套、中国第二套投入科研运用的此类大型设备，在中国境内的另一套设备目前在北京服务于一家名叫&ldquo 诺禾致源&rdquo 的公司。此外，此类大型设备的购买和应用者主要分布在美国、澳大利亚、韩国等。 　　在基因测序领域，这样的&ldquo 快捷&rdquo 与&ldquo 低成本&rdquo 是如何实现的? 　　弗拉特利告诉记者，公司的核心竞争力是&ldquo 多重合一&rdquo 的，这一强大的设备将激光技术、生物分子技术、表面化学、软件分析、电子学等多学科相关的新兴技术综合在一起，实现了测序数据的高效产出。 　　药明康德方面介绍说，这样的成套设备好比是一个&ldquo 测序工厂&rdquo ，适合运行于大型基因组测序中心，为各类生命科学和生物医学研究提供海量、高效率的测序服务。据测算，在一天24小时内，此类设备可同时完成一套或多套人类基因组测序任务。 　　基因测序是双刃剑吗? 　　除了在基础研究、遗传学分析、生物制药等方面的应用，基因测序设备正在发挥更多的作用，人们也听到如今在医疗领域有一些机构和医院提到&ldquo 测序&rdquo 。 　　就在今年2月，中国国家食品药品监管总局和国家卫计委叫停未经审批准入的包括产前基因检测在内的二代基因测序(指获得技术改进后的高通量测序)产品和技术等在医疗机构临床诊断中的应用。 　　对此，记者采访从事相关领域研究的中国科学家和伊卢米纳公司时，他们也都表示理解中国政府迅速规范基因测序领域的政策意图，并认为政府监管和实施认证具有必要性。 　　&ldquo 对遗传性疾病有诊断与咨询意义的基因测序应当是在政府授权、各部门严格监管下展开，卫计委等叫停的测序，与近年来一些测序服务机构、厂家宣称可以提供基于基因测序的咨询与诊断服务，以及出具那些未获认证的咨询及诊断书有关，没有经过充分基础与临床研究的基因咨询与诊断极易出现假阳性、假阴性，对接受测序者是极不负责的。&rdquo 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员仇子龙说。 　　据了解，所谓高通量的&ldquo 二代测序&rdquo ，曾被一些机构异化为&ldquo &lsquo 一滴血&rsquo 包测百病&rdquo 等噱头，其背后则裹挟着巨大的商业利益。 　　仇子龙分析，叫停临床诊断中的基因测序，不意味着在科研领域不能使用测序方法和仪器。在规范的科学研究过程中，若使用基因测序方法应用人类样本对遗传性疾病进行研究，首先必须与医生团队进行合作，得到医院的医学伦理批准，在获得国家相关政府部门的许可、监管后进行。 　　仇子龙说，科研人员期望对诸多重大疾病如癌症、自闭症等进行有针对性的基因测序，最终确认基因突变与复杂重大疾病的关系，从而推动科研突破，惠及普通患者。但这是一个漫长的过程，必须循序渐进。 　　专家强调，随着基因测序技术的不断进步，蕴藏于人类遗传领域的众多信息和奥秘将逐步被&ldquo 破译&rdquo 。在利于前沿高科技解码基因信息的同时，也要尊重人类本身，即必须是依法合规的，秉持伦理性和公益性，并保护隐私和信息安全。

中国学生在哈佛大学做博士后研究发现 　　人工界面改写光的反射和折射定律 　　光的折射和反射定律是几何光学的基础。但是美国哈佛大学物理学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵从这些经典定律。这意味着，或许有一天当你用一块平面镜端详自己容貌时，看到的却是哈哈镜的变形效果。 　　光在不同介质中的传播速度不一样。当一束光从空气中斜射向水中，光束的传播方向会发生改变，这就是所谓的折射现象。它的准确表述即折射定律是很多年前由物理学家斯涅尔、数学家笛卡尔以及费马确立的。这一定律表明，光线在界面的折射角仅由光在两种物质中的传播速度决定。而早在古希腊时期由欧几里德发现的反射定律更简单：光的反射角等于入射角。 　　经典的反射和折射定律都很自然地认为一个界面仅仅是区分两种物质的理想边界，换句话说，是两种介质而不是它们的截面影响了光的传播。哈佛大学研究人员的创新在于意识到界面可以成为决定光的传播的因素。他们的实验表明，精巧设计的界面能够干预光的传播。 　　研究人员利用硅片和空气界面处一层薄薄的金属阵列来演示一系列违背经典反射和折射定律的现象。这个阵列中的每个组成单元都类似微小的英文字母“V”，其大小和间距都远小于光的波长以及入射光束横截面的尺寸。这些“V”字形的单元的大小、夹角和朝向都不同，这样设计是为了控制光波和不同单元的相互作用时间：每个金属“V”都类似一个光的陷阱，能够将光波“囚禁”一段时间再释放出来。 　　阵列的设计使得这个“囚禁”时间沿界面从右向左线性增加，这样即使垂直入射，光束不同部分经历不同的时间延迟，透射以及反射光束就不再沿着垂直于界面的方向传播了。而当光以倾斜的角度入射，按不同的“界面”设计，反射和折射光可以被操纵朝向任何方向。反射角不一定等于入射角，反射光甚至可以被“反弹”回光源方向，而不是像一般情况那样折向远离光源方向。这就是平面镜可以有哈哈镜的效果的原因。 　　这项成果2日发表在美国新一期《科学》杂志上，第一作者虞南方目前在哈佛大学工程和应用科学学院做博士后研究，虞南方2004年本科毕业于北京大学电子学系，2009年在哈佛大学获博士学位。 　　利用界面来控制光束不同部分的时延是一个具有革新意义的概念。虞南方告诉新华社记者，他们已用这种人工界面产生了“光涡旋”，这种奇异的光束在空间里螺旋前进，因而可以用来操纵旋转微小的悬浮颗粒。他预计，这一概念将衍生出一系列有用的光学元件，比如可以纠正相差的超薄平面聚焦镜片、可以采集大范围入射阳光的太阳能汇聚装置。哈佛大学目前已就这一成果提出专利申请。

摩尔定律曾指出，半导体市场的经济性完全基于晶体管密度，而很少考虑功率。然而，随着应用的发展，芯片生产商已将重点放在功率、性能和面积（PPA)）改进上，以继续稳步前进。在一次采访中，台积电业务开发资深副总裁、工艺技术负责人Kevin Zhang表示，只要整体进步继续，他就不关心摩尔定律的存亡。面对摩尔定律是否已死的提问，Kevin Zhang表示：“我简单的答案是：我不在乎，只要我们能继续驱动技术微缩，我不在乎摩尔定律是生是死。”事实上，台积电的优势在于它每年都能推出一种新的工艺技术，并提供客户寻求的性能、功率和面积（PPA）改进。大约十年来，苹果一直是台积电的最尝鲜客户，这就是为什么台积电工艺技术的演变与苹果处理器的演变非常吻合。然而，当研究台积电在苹果芯片之外的实力时，人们将注意到AMD的Instinct MI300X和Instinct MI300A芯片具有人工智能（AI）和HPC（高性能计算）功能。这两款产品都广泛使用台积电的2.5D和3D先进封装，或许是展现台积电能力的最佳范例。事实上，台积电及其客户专注于3D微缩技术。“观察人士基于平面微缩狭隘地定义了摩尔定律——现在情况已不再如此，我们实际上继续寻找不同的方法将更多功能和能力集成到更小的外形尺寸中。我们继续实现更高的性能和更高的能效。因此从这个角度来看，我认为摩尔定律或微缩技术将继续下去。”当被问及台积电在渐进式工艺节点改进方面的成功时，Kevin Zhang澄清说，我们的进步远非微不足道。台积电强调，该代工厂从5nm到3nm级工艺节点的过渡导致每代PPA改进幅度超过30%。台积电继续在主要节点之间进行较小但持续的增强，以使客户能够从每一代新技术中获益。

p style=" text-indent: 2em " strong 仪器信息网讯 /strong 据人民网等媒体最新讯息，2019年2月22日18时，中国科学院院士、凝聚态物理学家和教育家、南京大学物理学院教授王业宁因病医治无效在宁逝世，享年93岁。根据王业宁院士生前遗愿，一切从简，不举行任何活动和仪式。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/54441d67-9835-4746-87af-9dce8f5e2464.jpg" title=" 6fe307c2cd2aac4ea16bbaae3b2034b8_3f7715a4-6c69-476e-90a0-deb7095c6b3a.jpg" alt=" 6fe307c2cd2aac4ea16bbaae3b2034b8_3f7715a4-6c69-476e-90a0-deb7095c6b3a.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em " 王业宁院士在层状化物理学、凝聚态物理材料，特别是材料物理学领域做出了突出贡献，长期从事固体内耗与力学谱研究工作，她早年的研究让其成为国际定律的代言人，她首次创造性地把葛氏摆应用到新的领域，用它来研究相变机理。她观察到内耗峰值随温度的升降速度和应力的增加而增高，随震动频率和含碳量的增加而减低。瞬态内耗与一个震动周期内马氏体的转变量成正比。这个结论早已被我国写进专业教科书，被称为“王氏定律”。整整10年之后，法国科学家德劳曼（Delorme）才独立发现了这一定律，国际上称之为“德劳曼定律”。鉴于这个定律是两个人各自独立发现的，后来国际上把“德劳曼定律”改为“王－德劳曼定律”。 /p p style=" text-indent: 2em " 王业宁勇于创新，不落窠臼，善于利用仪器及仪器的跨界组合进行科研工作。她首先分析了SBT中存在的五种电畴结构，并用电镜予以证实；对某些铁电存储材料SBT、BLT的优越抗疲劳性机理提出了可信的解释。在研究相变内耗与界面的定量关系过程中，王业宁将内耗仪配上显微系统，使其成为在测量内耗的同时还能观测待测试样显微结构的设备。利用此技术研究了与铁电畴有关的内耗，首先发现并确认二级相变涨落引起的低频内耗峰P1及与畴的粗（细）化过程有关的内耗峰P2，并进一步发现畴的粗（细）化具一级相变特征，在实验的基础上提出了“畴的粗化过程类似于一级相变”这一突破性理论。 /p p style=" text-indent: 2em " 她在仪器设备的研发方面也卓有建树，曾主持建立了中国第一台压电组合振子离频内耗仪，建立了中国第一台声光调Q—YAG激光器。该仪器为验证南京大学提出并生长周期极化的LN晶体介电超晶格的准位相匹配非线性光学效应做出了贡献，研究成果也作为合作者于1982年获得国家自然科学二等奖。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/24aef192-9bf4-4c98-8d1c-f45029e8333e.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 590" height=" 247" style=" width: 590px height: 247px " / /p p style=" text-indent: 2em " 王业宁的一生是为祖国科学试验倾情奉献的一生，她以实验室为家寒来暑往，几乎没有休息日，为了节省时间，她每晚烧好第二天的菜，养成了常年吃剩菜的习惯。“时间总是不够用”成为了她的口头禅。几十年的科研历程，她成果斐然，著述丰富，先后在国内外一流学术刊物和国际学术会议上发表论文200余篇，被引用达500次以上，曾被国外评为超导领域论文被引用率最高的143位作者之一，并应国际权威刊物之邀撰写了多篇有关高温超导的评述文章。参与编写了著名教材《金属物理学》（上、下册）及《晶体缺陷和金属强度》等著作。在微博上，她的一段自述被网友们广泛摘录转发：“我没有留过洋，不很聪明，但很勤奋。如果说我做一样成一样有什么奥秘的话，那就是对待事业全身心投入和锲而不舍的长期积累。” /p p style=" text-indent: 2em " 不待扬鞭自奋蹄，醉心科研报国恩，遗憾兮痛失民族脊梁，唯愿兮王院士一路走好！ /p p style=" text-indent: 2em " 下面附上王业宁院士个人简介： /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/9230e8ce-f2ea-4b67-9441-0a5f4441461f.jpg" title=" e83862bd30e2b2747be3b49e7b83a403_18001376977454181738_看图王.jpg" alt=" e83862bd30e2b2747be3b49e7b83a403_18001376977454181738_看图王.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em " 基本情况：1926年10月4日出生于安徽安庆，原籍安徽六安，中国著名物理学家。 /p p style=" text-indent: 2em " 求学及职业历程： /p p style=" text-indent: 2em " 1945年由中大附中保送进中央大学物理系 /p p style=" text-indent: 2em " 1949-1950年在南京药学院任教 /p p style=" text-indent: 2em " 1950年始历任南京大学物理系助教、讲师、副教授、教授、博士生导师 /p p style=" text-indent: 2em " 1991年当选为中科院院士（学部委员） /p p style=" text-indent: 2em " 学会经历： /p p style=" text-indent: 2em " 历任国际固体内耗与力学谱委员会（ICIFUAS）委员，顾问委员；第六届欧洲国际内耗与超声衰减会议（ECIFUAS）委员；国际形状记忆材料会议委员；国际材料联合会中国委员；中国物理学会理事；中国物理学会内耗与超声衰减专业委员会主任，名誉主任；中国材料科学会常务理事；中国物理学会电介质物理专业委员会副主任，顾问委员。 /p p style=" text-indent: 2em " 部分荣誉概览： /p p style=" text-indent: 2em " 1964年获国家计委、国家经委与国家科委颁发的工业新产品奖三等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1978年获全国科技大会奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1982年获得国家自然科学二等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1990年获国家教育委员会科技进步奖一等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1991年获国家自然科学奖四等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1993年被授予江苏省“三八”红旗手称号 /p p style=" text-indent: 2em " 1994年获国家重点实验室建设先进工作者金牛奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1997年获国家级教学成果一等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 1999年获江苏省科技进步一等奖 /p p style=" text-indent: 2em " 2000年获何梁何利基金科学与技术进步奖 /p p style=" text-indent: 2em " 2001年再被授予江苏省“三八”红旗手称号 /p p style=" text-indent: 2em " 2005年获教育部自然科学二等奖 /p

手工酿造的啤酒一般会比批量生产线酿造的啤酒口味更好、品质更佳。虽然口味是一种主观感受、且存在激烈争议，但是，啤酒的质量却可以很轻松地用光谱仪进行测量。 比尔-朗伯定律——有时被生动地称为比尔（啤酒）定律——将样品所吸收的光照量与样品的属性联系起来。根据该定律，样品分析只需要一个传感器、一台光谱仪和一个光源——本文中即德国贺利氏FiberLight小型UV光源。这种光谱质量控制测试是一种直接、低成本的快速样品分析方法。在啤酒的质量控制过程中使用光谱仪，可以在许多方面节省时间和金钱。这种方法不会破坏啤酒本身，不需要复杂的准备工作，但却能够提供实时数据。 酿酒工艺与大多数制造业不同，酿造过程出现的任何问题都会影响、甚至破坏一整批数百加仑的啤酒，造成极大浪费。为了防止这种情况发生，许多酿酒商会把样品送到外面的实验室进行分析。但这需要许多时间，而且如果问题发现的太晚，就会造成啤酒厂巨大的啤酒和利润损失。为此，StellarNet公司提供了一种解决方案：紧凑型光谱仪安装包。该平台简单易用，能够让您更轻松地理解分析和操作，不再需要博士级的化学家监督其使用。安装及培训完成之后，节省的质量成本就能够快速回报该系统的投资成本。 德国贺利氏同样将简单易用的哲学融入了自己的FiberLight产品中。我们的光源是一套完整的即插即用设计，可以很容易地实现与光谱系统相集成。这意味着OEM厂商可以花更少的时间和金钱来获得复杂的光学设计，并且更快地将产品推向市场。FiberLight产品尺寸较小，非常适用于便携设备或桌面平台设备，可以实现灵活的设计，它还集成了控制板和电源，无需其他辅助电子设备。总之，FiberLight能够降低OEM厂商的开发成本和生产成本，同时操作快捷、使用寿命长，降低了最终用户的经营成本。而且… … 我们还能够让啤酒的口味更好！

主题：Leveraging Advanced UHR-SEM Contrast Methods Using TESCAN CLARA' s In-column Detectors演讲人：Petr Klimek Petr Klímek 是TESCAN 公司SEM产品经理，有多年的扫描电镜操作和应用经验。他在布尔诺的孟德尔大学（Mendel University）获得了材料学博士学位，后在德国弗劳恩霍夫研究院（Fraunhofer WKI）和俄勒冈州立大学（Fulbright Scholar）实习。时间段1：4月21日, 下午3:00 –4:00（北京时间）时间段2：4月22日, 上午1:00– 2:00（北京时间）随着超高分辨扫描电镜（UHR-SEM）的不断普及，对超高分辨扫描电镜的评定标准已经逐渐形成规范，不再只关注电镜的高分辨率，开始更加强调能够获得不同衬度的图像的能力，通过这些不同衬度的图像来揭示仅凭高分辨无法辨别的样品信息。通常，当高能电子束打到样品上时，就会激发出能够反映样品形貌、结构和成分的各种信号，我们通过获取这些信号来对材料细节进行表征。背散射电子(BSE)是被激发出的主要信号之一，它会以不同的角度、不同的深度从样品表面下被激发出来。根据角度和能量的差异选择性地收集背散射电子信号，增强图像的形貌衬度或成分衬度。显然，有选择性地收集背散射信号可以增强背散射电子图像所能够揭示样品深层信息的能力。在本次网络研讨会上，我们将展示TESCAN CLARA超高分辨场发射扫描电镜如何使用不同的背散射电子探测器来解决差异化衬度的需求，这些背散射电子探测器包括安装在样品室内的四分割固态背散射电子探测器/闪烁体背散射电子探测器、镜筒内轴向探测器、和镜筒内Multidetector™ 探测器。如您对本场研讨会感兴趣，点击“我要报名”立即报名参会吧！说明：为了让更多的用户可以参与到本次研讨会中，每一场研讨会都有两个时间段可供选，内容相同，与会者可自行选择报名参加其中一个时间段的研讨会。TESCAN CLARA

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近年来，尽管我国科技投入以年均超过20%的速度增长，但科技创新能力不足、贡献率偏低的现实，使科技工作的“指挥棒”——科技评价体系和奖励制度广受诟病。温家宝总理在今年的《政府工作报告》中强调，要“深化科技体制改革”、“完善科技评价和奖励制度”。目前，科技部经过反复研究，提出了《深化科学技术奖励改革的基本思路》，一场科技评奖“瘦身”改革箭在弦上、呼之欲出。 　　奖项过多成本过高，滋生“垃圾论文”、“评奖专业户” 　　改革开放以来，特别是近10年来，在党中央、国务院的领导下，科技主管部门为引导科技工作健康发展，积极探索符合我国国情的科技评价体系和奖励制度，付出了极大努力，也取得了显著成效。 　　全国政协委员、科技部原党组成员、中国高新技术产业开发区协会理事长张景安告诉半月谈记者：“2003年，科技部等5部门联合出台了《关于改进科学技术评价工作的决定》，进一步规范科学技术评价行为，使地方和部门科技评价工作有章可循。之后，科技主管部门又先后制定颁布了多项评价政策和相关规定，初步形成科技评价体系及奖励制度，对激发科技人员的积极性、创造性起到了十分重要的作用。但是，随着经济社会的快速发展，一些不良因素侵入并扰乱了科技评价体系，呈现出来的弊端也十分明显。” 　　据了解，我国每年产生在册登记的科技成果约4万项，国家级奖项约400项，全国各省、自治区、直辖市和5个计划单列市授奖总数约6000多项(另有208项社会性奖项)。主管部门每年需分门别类地召开各种立项会、评审会、奖励表彰会。 　　全国政协委员、北京大学校长助理、国家纳米科学中心副主任朱星说：“各类奖项活动涉及政府、科技管理部门、研究院所、高等院校、企业，乃至数以百万计的基层科技人员，其消耗的显性和隐性成本非常之大。” 　　一位政协委员对全国11家科研院所的374位研究员进行问卷调查，超过60%的研究员表示，在正常工作时间内，只有一半时间从事直接的科研活动，其他时间大部分用在项目申请、评审考核、申报评奖等活动上。 　　评奖活动过多滋生了“跑奖”和“跑项目”专业户。“不跑白不跑，跑了不白跑，白跑也要跑”便是这一现象的真实写照。 　　张景安表示，由于缺少时间潜心研究，不少科研人员只好仓促撰写论文，“垃圾论文”大量产生，伪造实验结果或者抄袭他人论文的事件也时有发生。最能体现原始创新能力的国家自然科学奖一等奖，自2000年以来竟然7次空缺就是例证。 　　全国政协副主席、中国科学院院士王志珍表示，我国的论文数量世界第二，但是引用率却排在第十位左右。反观瑞士、瑞典和以色列等国家，论文数量不多，但是引用率却排名在前几位。 　　导向偏离实际应用，评审不够公正 　　据统计，我国每年产生多达4万项的科技成果，但成果转化率仅为25%(发达国家达80%)，产业化率则不足5%。也就是说，投入大量科技资源研发出来的多数成果被束之高阁。同时许多产业却面临核心技术缺乏、关键元器件受制于人的窘迫局面。专家分析，科技评价和奖励的导向偏离实际应用是造成这一现象的主要原因。 　　全国政协委员、交通部水运科学研究院副总工程师苏国萃告诉半月谈记者：“重论文轻实用、重数量轻质量、重经费轻成果、重奖励轻转化的结果，是引导科研人员关注论文专利数量、获奖和排名等科研的‘副产品’，而不是关注科研本身的创新性和研究成果的转化、推广和应用，导致许多科研成果获了奖就到此为止了。” 　　中国工程院院士、军事医学科学院教授秦伯益表示，很多重大成果需要科研人员付出长期、甚至一生的代价。达尔文写出《物种起源》花了27年，李时珍完成《本草纲目》花了29年，孟德尔发表遗传规律的论文后35年无人问津，后来被外国科学家证实时孟德尔已去世15年了。“现在，中国的科学家等得起吗?社会实践原本是最权威的科技评价依据，在我国却无法以此为依据，这是令人感到非常尴尬的事情。” 　　“无论是基础研究还是应用研究，抑或是重大科技专项或重大科技工程，一些强势单位、强势人员往往排名在前，而真正解决关键技术、核心技术的单位与一线科研人员却排名靠后，甚至得不到体现。这显然偏离了科技进步奖主要奖励技术进步和技术创新的初衷，挫伤了科技人员潜心钻研技术的积极性。”谈起这些现象，苏国萃痛心疾首。 　　对个人而言，奖励与个人的职称评定、职务晋升、工资待遇、院士评选、创新团队申报、下一步的科研项目获取等息息相关。对单位而言，则是与单位名望、科研项目经费竞争与分配、领导的政绩与升迁等紧密关联。这导致不少单位和个人绞尽脑汁、不遗余力地包装项目，追逐奖项，这与设立科技奖励的初衷渐行渐远。 　　苏国萃告诉半月谈记者，目前的评审往往要求评审专家在一两天、甚至更短的时间内，对几十、上百份的申请书或报奖材料进行审验，评审容易走过场或评错 个别专家利用草拟项目指南、立项评审的机会，使项目集中到与自己有利益关系的少数人及其下属单位或组织。 　　朱星表示，与科技先进、经济发达国家相反，我国科技评价缺少具有独立资质的第三方机构。特别是缺乏严厉的监督、后评估和惩戒机制及相关法律，给造假者提供了乘虚而入的机会。 　　60多位政协委员建言献策，呼吁科技评奖“大瘦身” 　　2011年4月至7月，来自科技、科协、教育、医卫、经济等界别的60多位全国政协委员就“科技评价体系及奖励制度改革问题”进行了广泛而深入的调研。 　　他们认为，改革现行的科技评价体系和奖励制度，首先要减少奖项，逐步取消科技进步奖，暂停技术发明奖，“瘦身”自然科学奖。面向应用的科研成果，其价值应由产品、市场和社会来检验，并由此获得回报 技术和装置的发明应通过转让或专利使用来获得回报 保留自然科学奖，但设奖等级和项数不宜再增加，应增加社会公众评审环节，以监督有无作假之嫌 适当延长评奖周期，候选项目至少应有三到五年以上连续、稳定和有效的验证或引用后才能推荐，以确保科研成果的可靠性与成熟性。 　　其次，要淡化科技评价奖励与附加功能的关联。制定合理、规范的晋升和分配制度，割断“成果鉴定-成果评奖-职称(包括院士)评审”的利益链条 人事、财政和科技管理等部门加强协调，使科技奖励与领导政绩、职务升迁等不直接挂钩 规范科技人员的晋升和分配制度，提高科研人员的基本工资和待遇水平。同时，从项目中提取收入的做法一定要严格规范、监督和检查。 　　第三，要逐步弱化行政为主导的科技奖励制度，稳步推动行业奖和社会奖替代政府奖。目前，“何梁何利奖”、“陈嘉庚奖”、“周光召奖”、“卢嘉锡奖”、“茅以升奖”等是社会奖的优秀品牌代表，但要注意提高社会奖的门槛，防止变味。科技评价的立项和验收委托方应由不同的科技行政管理部门或机构承担，应由短期评价向中长期评价转化。 　　第四，应积极探索建立独立的第三方评审机构。培养一批与评价对象没有直接利害关系、社会公认的、有权威的、可以追究法律责任的科技评价中介机构 定期公示已列入或拟列入专家库的人员，了解社会对其人品、能力等各方面的反映 强化对重大项目的中期评估，如有项目执行不力或存在严重违规行为，应终止项目执行，并追究其项目负责人的责任 建立申诉监督惩戒机制，对在评价活动中弄虚作假、送礼行贿等违反科学道德和法律的行为严肃查处。 　　据悉，政协委员们关于这一问题的调研报告，已经引起高层重视，要求充分听取科技界的意见建议，结合科技体制改革和创新型国家建设的目标任务，积极推进科技评价体系奖励制度改革。目前，科技部经过反复认真的研究，提出《深化科学技术奖励改革的基本思路》，并针对当前存在的一些突出问题制订相应的改革措施。

2012和2013年，由北京大学多个研究团队合作完成的世界首个高精度人类男性和女性个人遗传图谱相关论文相继发表于《科学》和《细胞》杂志。这一工作采用的单细胞DNA扩增技术MALBAC，与以前的技术相比,该技术将单细胞全基因组测序的精确度大幅度提高，以至于能够发现个别细胞之间的遗传差异。　　MALBAC技术是由北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)主任、哈佛大学终身教授、美国科学院院士谢晓亮领导的团队发明。他们的工作不仅大大拓展了单细胞基因组学研究技术，而且给现代医学带来了革命性的突破，是“精准医学”的一个最佳范例 。　　通过与BIOPIC的汤富酬教授团队、北京大学第三医院院长乔杰团队的合作，2014年下半年，两对携带遗传疾病致病基因的夫妇在MALBAC技术的帮助下成功生下了健康的婴儿。此外，MALBAC技术还正在用于探索针对肿瘤患者的个体化诊断和治疗方案。　　2015年7月18日，谢晓亮应邀在“未来论坛”上发表题为“单分子水平上的生命——通往精准医学之路”的演讲，回顾并展望了他在单分子基因组学上的基础研究和生物医学应用的探索之路。　　北京大学生命科学院饶毅教授在现场介绍他时说：“谢晓亮的第一个基础研究工作是1998年开展的单分子酶学，他开创了在单分子层面对生命过程的研究。近年他又开始探索在医学上的应用。中国引进现代医学后，在现代药学方面只有少数几个药物作用领域的发现，在现代医学技术上唯一的发明和应用就是谢晓亮和汤富酬、乔杰三个团队合作诞生的‘MALBAC婴儿’。”　　中国医学科学院院长曹雪涛认为，谢晓亮的MALBAC技术能够改变整个生物医学，其对未来精准医学的发展和应用的贡献是不可限量的。　　“获得终身教授的人很多，但真正能够在人类历史上，特别是科技史上留下印记的科学家非常少见，而谢晓亮将理论和技术结合，用技术解决科学问题，是引领整个科学界发展的真正的一流科学家。”曹雪涛评价说：“他是一个让你无法预知将来还会做出什么创造性工作的科学家。这是一个科学家具有潜在创造力、影响力、引领力的标志。”　　以下是根据现场录音和演讲PPT整理的演讲全文，全文已由谢晓亮教授审阅。　　女士们、先生们：　　我今天的讲座内容跨度会比较大，从物理学到化学、到生物、到医学。　　著名的物理学家理查德?费曼(Richard Feynman)曾经说过：“如果要用一句话来描述我们拥有的最重要的科学知识，这句话应该是：所有物质都是原子组成。”原子在宇宙中比比皆是，但是如果只有独立的原子，我们的世界会变得非常无趣，没有生命、没有爱。原子间的相互作用导致分子的产生，分子们进行化学反应，产生新的分子，这才有了生命。　　那么如果要用一句话来形容过去半个多世纪生命科学的主要进展，这句话应该是什么?我想应该是：生命过程可以在分子水平上得到解释。　　单分子成像技术开启研究生涯　　我在北大读本科时学的是化学，生物是到美国才学的。我1985年离开北大，来到美国加州大学圣地亚哥分校，攻读物理化学博士学位。我因从小就喜欢动手，在美国学的是用超快激光来研究化学反应动力学。　　在化学和生物化学的教科书里，分子相互作用和化学反应总是在单分子的水平上描述的，可是迄今为止，我们的化学知识几乎都是从含有大量分子的实验中得到的，量大到摩尔(mole)的数量级。1摩尔是2克氢分子的分子数目，被称作“阿伏伽德罗常数”。阿伏伽德罗是意大利的化学家、物理学家，虽然他定义了阿伏伽德罗常数，但他只知道这是一个非常大的数，直到死也不知道到底是多大。现在我们知道，阿伏伽德罗常数是6.023x1023，这是个天文数字，我估算了一下，1摩尔1立方毫米的沙子，如果平铺在中国大地上，可以形成一个60米深的沙漠。　　90年代初，我在美国太平洋西北国家实验室开始了我的独立研究生涯，带领一个团队研究在常温下用荧光来检测单个分子(见上图)。当时的研究非常令人兴奋，有几个小组在竞争，去年因为超分辨率荧光显微技术获得诺贝尔化学奖的两位科学家Eric Betzig和W.E. Moerner那时也在做同样的事。1994年7月，我第一次在《科学》杂志上发表了文章，研究单分子的动态过程。在此前的研究生和博士后阶段，我还没在《科学》或《自然》杂志上发表过文章。　　这篇文章是和我的第一个博士后Bob Dunn合作的。当我们把这些技术发展起来以后，我有了一个预感，单分子技术在生物化学和分子生物学上将有重要的应用。所以我们就开始研究酶。　　酶是生物过程的催化剂，加速生物化学的反应。我们把带有荧光的胆固醇氧化酶分子固定在99%的琼胶中，让它们不能游动，以便我们长时间地观察胆固醇酶催化的胆固醇氧化反应。　　这个酶有两个态，在氧化态下，它有天然的荧光，在还原态下，它不会发光。酶作为生物催化剂，它在这两个态之间循环，自己最后是没有变化的。所以当我们观测单个酶分子的荧光时，每一次荧光的“亮/灭”就对应着一个酶分子催化状态的循环。这使我们第一次实时观测到了单个酶分子的化学反应。在单分子层面上，化学反应是随机发生的，即化学反应发生所需的等待时间是随机分布的，而不像在拥有大量分子系统中的反应里，有可被推测的结果。因此单个酶分子的荧光强度随时间变化的曲线是不会在下一个实验中重复出现的，尽管这个曲线的统计结果是可以重复的。　　因为这个工作，哈佛大学给了我一个资深教授的职位。这个工作之所以重要，是因为很多生物大分子，比如DNA是以单分子或者少量几个分子的形式存在于细胞之中的，这个工作让人们能对单分子的生物化学反应进行实时观察。　　大家知道，20世纪最重要的生物学发现是沃森(Watson)和克里克(Crick)解出遗传分子DNA的双螺旋结构。DNA是由四种碱基(A、T和C、G)配对构成的。遗传信息储存在碱基的序列里。　　单分子酶学也具有实际应用意义。比如有人做了与我们类似的实验，造出了两个单分子DNA测序仪，其中一个美国加州的公司做的Pacbio测序仪,通过监测单个合成DNA的酶分子，将有荧光标记的四个碱基逐个加入到DNA模版上，以直接读取DNA分子的序列。这个技术的特点是它能够测很长的DNA序列。　　在基础研究领域，单分子生物学增进了我们对许多生物大分子工作机理的深入了解，让我们在活细胞里直接观测蛋白质分子的逐个产生。分子生物学的中心法则告诉我们，在DNA上的遗传基因会转录成mRNA，在翻译过程中mRNA导致蛋白质的合成。　　由于一个基因在单个活细胞里只有1到2个拷贝，基因表达过程就跟单个酶分子反应一样，也是随机发生的，所以单分子生物学与单细胞生物学是密切相关的。我们对单个活细胞的基因表达进行了非常详细的研究，从而使得分子生物学的中心法则得到了定量的描述。　　上图右边的机体细胞有同样的基因和基因组，我们说它有同样的基因型，但它们有不同的表型，一个有荧光，一个没有荧光。这个细胞从一个表型变到另外一个表型，从没有荧光的状态变到有荧光的状态，可以证明这个过程完全是由于单个蛋白质分子从DNA的单链上随机脱落下来造成的。我觉得这是一个非常普遍的现象，单分子的小概率事件可以导致非常重要的生物学结果。　　基因突变也是这样。这个基因型和表型的关系跟我生活中最大的奥秘是相连的，我的两个女儿是同卵双胞胎。同卵双胞胎被普遍认为有相同的基因组，我的双胞胎女儿确实非常相似，但她们有各自的特点，也许这跟基因表达的随机性是相关的。最近有研究表明，同卵双胞胎的基因组实际上是不一样的，因为我们的基因都是随时间变化的。不管怎么说，基因型和表型的关联是生物学中非常重要的一个问题。　　破解基因组的奥秘　　生物遗传学起源于孟德尔的遗传法则。孟德尔是一位牧师，他的伟大是去世之后才被人们认可的。几个月前，我应邀在捷克斯洛伐克给了一个“孟德尔讲座”，有幸在他曾经工作过的修道院(见下图)做了报告。(右图是孟德尔种植豌豆的田地，其上是他的雕像)　　孟德尔的实验(见上图左图)是把绿色的豌豆和黄色的豌豆杂交，开始是用纯种豌豆杂交，杂交的结果还是绿色的，后来他把两个杂交出的绿豌豆再次杂交，就发现有1/4的几率可以得到黄色的豌豆。通过这个实验，他推断每个豌豆有2个等位基因，分别来源于上一代，一个是显性基因(绿色)，一个是隐性基因(黄色)。　　后来人们发现，人类也遵循类似的遗传法则。人的体细胞与豌豆一样，正常情况下都是双倍体，有46条染色体，其中23条来自父亲，23条来自母亲。染色体存在于细胞核内，是46条不同的DNA分子。它们有60亿对碱基，携带2万个基因。(编者注：人类基因组由30亿对碱基构成，分布于23条独立的染色体中。人类的体细胞是双倍体含有46条染色体，生殖细胞是单倍体，含有23条染色体。体细胞中的两套染色体分别源于父亲和母亲，它们所包含的碱基有微小的差异，因此人的全基因组包括约60亿对碱基)。　　基因组的主要变化是点突变(SNV)和基因拷贝数的变化( CNV)。我们每个人之间的不同就是由于点突变，也就是单碱基发生了变化。60亿对碱基中大约只有千分之一的碱基在人与人之间是不同的。另外一个基因组产生变化的是基因拷贝数的变化(CNV)。一般来讲，基因拷贝数应该是2，一个来自于父亲，一个来自于母亲，形成两个等位基因。但有的时候，特别是发生癌症的时候，拷贝数可以变成1，3或者4，这叫染色体不正常。　　2001年人类基因组计划完成，也就是这30亿对碱基的顺序被测定了，这是人类历史上的一个里程碑，意义重大。当时美国的一个私人公司(领导人是Craig Venter)和美国组织的国际团队(领导人是现任美国国家卫生局主任Francis Colon)展开了激烈的竞争，他们分别在《科学》杂志和《自然》杂志上发表文章。这项工作花了30多亿美金，用的方法是第一代电泳技术。这是1980年获得诺贝尔奖的技术，是由Fred Sanger(1918-2013)做出的。这是一个传统的办法，通过测DNA的长短来测序。　　以这个技术为基础研发的第一代测序仪由美国公司ABI生产，该产品是产学研结合的范例。加州理工学院的教授Leroy Hood和他的研究生Mike Hunkapiller先在他们的实验室里改造了传统的 DNA测序方法，把电泳的方法用到毛细管里，用激光来代替放射性DNA监测仪，然后成立了ABI公司。这是一家车库公司，但后来这家公司很快垄断了世界测序仪市场。刚才说的参与人类基因组计划测序竞争的私人公司领导人Craig Venter就是买了250台这种仪器来完成的人类基因组的测序。　　Craig Venter的一大科学贡献是把人类的基因库组装起来，他发明的方法是很有意思的“鸟枪法”。比如说我要知道《三国演义》这本书里文字的序列，但是我能得到的只是打碎的一行一行的片段。Venter的方法是找很多本《三国演义》，然后打碎成一行一行的，由于是随机的，所以每行的断裂都不一样，然后把得到的千千万万碎片上下重叠起来，就可以得到《三国演义》中原始的文字序列(见下图)。当时没有人觉得这个方法可行，而Venter坚信可以由此得到百分之八、九十的人类基因序列，虽然不是100%，但已经很了不起了。　　如今十几年过去了，测序仪技术有了突飞猛进的发展。2007年以来，新一代的DNA测序仪层出不穷，主要是因为CCD(电荷耦合元件)的应用，使得大家可以在很多不同的位置上观测大量的序列，提高测序通量，这样一来，测序价格的衰减比指数衰减还快。现在如果你想测你的基因组，一天之内就可以完成，价格大概1000美金。其中Illumina公司的仪器占据了90%的市场。第三代测序仪是单分子测序仪，但它现在在成本、准确性和通量方面还不能与基于大量分子的DNA测序仪相竞争。　　我的哈佛实验室也做过一个测序仪，但是我们起步比较晚，这是因为到哈佛以后要学怎么做教授，怎么教书，怎样申请基金。 我们只发表了一篇文章，没形成产品。中国目前还没有自己的测序仪，但就像中国需要自己的飞机一样，中国也需要自己的测序仪。这几年我和北大的黄岩谊教授一直在合作做这个工作。　　哈佛实验室的新发明　　新一代测序仪对医学的贡献是革命性的，它使个体化医疗成为可能。什么是个体化医疗?就是通过个人的基因组测序，为预防、检测和治疗疾病提供个体化的解决方案，所以基因测序成为了个体化医疗的基础。　　一个著名的例子是，美国好莱坞影星安吉丽娜?茱莉公开宣布她切除了乳房，因为她知道自己携带一个有缺陷的基因BRAC1，她的医生估算过，她有87%的几率患乳腺癌，50%的几率患卵巢癌。她宣布切除乳房的这一天，是2013年5月13日，当时我正好在美国卫生局进行一个申请项目的答辩。我的实验室有一种技术，可以让父母避免把严重的遗传病遗传给胎儿。评审委员会听到朱莉的新闻后就问我，如果把我的技术用来避免把有缺陷的基因遗传给下一代，伦理上行不行?我当时还没想好，结果这个项目没有在美国启动。关于伦理问题，我到今天也没有一个好的答案。但我今天想告诉大家，我们这两年在北京大学的一个工作，是伦理上可以接受的。　　这个新技术对我来讲是一个新的单分子实验。如果给我一个人的体细胞，我能告诉你这个人的基因组，就是46条染色体的序列是什么样的。　　我们以前是测多细胞的，抽10毫升血来测。那么我们为什么要测单细胞的基因组?因为由于种种原因，基因组对每个细胞来讲都不相同。比如说人类生殖细胞(精子、卵子)在分裂时发生随机重组，使得每个生殖细胞都不相同。另外癌细胞中剧烈的基因组变化，也使得原发肿瘤中的细胞之间存在高度不同。　　刚才说到在一个细胞中最常见的基因组改变包括点突变和基因拷贝数变化。这种变化是单分子的变化，所以是随机的，不同细胞是不同步的，不知道它什么时候发生，也不知道它在哪发生，因此每个细胞都拥有不同的基因组，这使得单细胞测序成为必须。只不过以前技术上不可行。到目前为止，还没有一台单分子测序仪可以把46条染色体从头测到尾进行测序，我们必须借助于单细胞基因组的扩增，就是把46条染色体放大，然后进行高通量的测序。　　第一种方法是PCR(聚合酶链式反应)技术，这是一个在1985年获得诺贝尔奖的技术，有单拷贝的高灵敏度。在犯罪现场，只要拿到一个DNA分子，我们就可以把信号放大到被检测的点。但是如果用它来覆盖全基因组，指数放大覆盖率只有6%。因为PCR技术是指数放大，让一个DNA变成两个，两个变成四个。这种指数放大过程不够精确，因为它是对拷贝进行拷贝，一旦拷贝件出错，错误就会被传下去，结果就不准了。　　2012年，我在哈佛的实验室发明了新的单细胞扩增方法——“多重退火环状循环扩增法”(MALBAC)。它的最大优势是线性扩增，而不是指数扩增，不针对DNA拷贝再做拷贝，我们只拷贝原始DNA。就像一台复印机把原始的一份文件复制成多份，如果一次复制出错的话，在扩增后的产物里是微不足道的。哪怕单个细胞的30亿个碱基对里有一个碱基错了，我们都能看出来，而且没有假阳性。这种方法比此前广泛应用的MDA(多重置换扩增)方法能更准确地检测SNV(点突变)和CNV(拷贝数变异)，将覆盖率大大提高到了93%。　　做出这个工作的是我哈佛实验室的博士后宗诚航和我当时的博士研究生陆思嘉。目前，宗诚航正在 Baylor College of Medicine 做助理教授。陆思嘉在哈佛的博士论文就是关于MALBAC技术。他想看到他毕业论文的社会效应，所以两年前回国跟我创立了做单细胞测序的公司——亿康基因。他目前担任亿康基因的CTO。　　我们当时做的第一个实验就是测单个精子的序列。精子作为生殖细胞，是单倍体，有23条染色体，其中一半基因来自父亲，一半基因来自母亲。　　如图所示，绿的是父源DNA，红的是母源DNA，每条染色体都是父源和母源基因的组合。由于基因组合交结的地方不一样，所以每个精子的序列都是不一样的。这就是为什么兄弟姐妹都不一样。　　这项工作是与我以前BIOPIC的同事李瑞强教授合作的。精子来源于一位华人教授，我们检测了他的99个精子，发现了几个染色体不正常的精子细胞，其中一个缺第19号染色体，一个6号染色体出现了2个拷贝。好在这个人还算正常，因为任何一个正常的男子都会有～5%的精子出现拷贝数不正常的现象。这种不正常是由于细胞分裂时染色体没有正常分裂。这种染色体不正常的精子会导致生殖障碍、流产、胚胎停育或者唐氏综合症等遗传疾病，尽管父母看起来完全健康，但就是有5%的出错几率。对男子而言，这5%的几率是不随年龄变化而变化的。但对女士的卵子来讲，染色体不正常的几率在30岁之前是25%，此后很快随年龄的增长而上升，到40岁的时候是70%。这就导致发生生殖障碍的比率和流产的比率随年龄的增长而增加，生育成功率则随年龄的增长而递减。　　利用MALBAC技术，我们可以选择一个染色体正常的受精卵来提高生育成功率，特别是对高龄产妇。这是可能的，因为她们染色体不正常的几率并不是100%，即使在43岁以后，妇女仍然有正常的卵细胞，只不过几率小一些。即使是50多岁的妇女，只要有一个染色体正常的受精卵，不管是本人的还是别人捐献的，她怀孕的成功率就和年轻妇女一样。也就是说有一个好的卵子是正常生育的前提条件。　　中国是一个人口大国，出生缺陷率高，遗传疾病患者多，大概有1%。不孕不育的夫妇也越来越多,高达育龄夫妇的10%，全国大约有一千万对育龄夫妇存在不孕不育问题，渐渐成为一个严重的社会问题，此外，随着现代化进程的推进，头胎生育年龄逐渐增加，这个问题也会日益严重。不孕不育和遗传疾病不仅为患者个人带来了巨大的痛苦，也大大增加了家庭、社会与政府的负担。　　MALBAC宝宝的诞生　　世界上第一个试管婴儿诞生于1978年，迄今已有超过600万个孩子是通过试管婴儿技术出生的。Robert Edwards是试管婴儿的创始人，他于2013年去世了。然而直到他去世前两年，也就是2010年才荣获诺贝尔奖，并获得爵士封号。可以想象他当年的研究工作困难有多大，绝不仅仅是技术上的困难。　　中国第一个试管婴儿于1988年在北医三院诞生，由张丽珠教授完成，她是现在北医三院院长、著名妇产科医生乔杰教授的导师。当时张教授比Edwards晚了10年，而这次乔杰院长走在了世界的前列。为了将单细胞基因组学在生殖医学中进行应用，我和乔杰院长、汤富酬教授，还有亿康基因公司展开合作。汤富酬是北京大学“生物动态光学成像中心”(BIOPIC)的一位年轻有为的科学家，BIOPIC成立于2010 年，致力于技术推动生物医学的研究。作为BIOPIC的主任，在过去的几年里，我不断往返于北大和哈佛之间。我们的合作是怎么开始的呢?我当时需要一份精子活力的报告，找到乔院长帮忙，乔院长了解我们的技术以后，就说你可别光研究精子，一定要研究卵子，因为研究女人要比研究男人有意思得多。2010年，我们的“北京大学生物动态光学成像中心”(BIOPIC)成立了，立志于用技术推动生物医学的研究。　　我们要做的实验是对单个人卵细胞进行高精度的全基因组测序分析。下图是一个卵母细胞，里面有两根DNA是从父亲来的，两根DNA是从母亲来的。刚才讲过，基因在重组时的交结点不一样，使得每个卵子和精子都不同。卵母细胞成熟过程中，会在旁边产生一个第一极体和第二极体作为卵细胞减数分裂的产物，它们分别是双倍体和单倍体，这两个极体细胞是没有用的，会在生殖细胞发育过程中被降解。我们为了不影响受精卵正常发育，所以选择分析两个极体细胞的全基因组来推断这个受精卵的全基因组是否正常。　　不正常的第一种情况是染色体拷贝数不正常。 原因是细胞分裂时染色体分裂异常，即使父母完全健康。这种染色体不正常会导致生殖障碍或者唐氏综合症等遗传疾病。　　还有一种情况，如果父亲或母亲的基因有点突变，导致严重的遗传疾病，它们也会传给下一代。如果发生突变的基因只在极体内，受精卵没有点突变，那就没事 如果传到了受精卵里，就会让下一代患上遗传疾病。　　用MALBAC技术来进行单细胞基因组扩增，我们可以同时检测并避免上述两种情况，来提高生殖细胞健康发育的成功率，避免遗传疾病发生。具体做法就是用激光打一个小洞，把毛细血管插进去，吸出两个极体细胞来测序。如果疾病遗传自母亲， 我们用这个办法。如果疾病遗传自父亲，我们则在受精第5天时取1—3个囊胚细胞来测序。　　2013年，乔院长在北医三院开始了临床实验，利用MALBAC技术进行胚胎遗传诊断。我们第一个病例，是一位患有遗传性多发性软骨瘤(HME)的男性患者，他从10岁开始，几乎每过两三年就长一个瘤子，所以他的身上充满了金属。这种病是由于名为EXT2的基因发生单碱基杂合缺失，造成移码突变。与孟德尔推测豌豆遗传类似，他和正常女性生育的后代会有50%的概率患病。与豌豆实验不同的是，这是人命关天的事，不能出任何差错，所以我们特别需要MALBAC技术的精确性。　　通过体外受精技术，共得到这对夫妇的18个胚胎，经过致病突变位点检测和染色体筛查，发现共有7个胚胎是既没有点突变，也没有染色体异常的，乔院长从中选了第4号胚胎进行移植。　　2014年9月19日，世界首例MALBAC婴儿诞生了，我们去看这个孩子的时候，她真是完美，她一声都没哭，一直冲我笑。　　第二个病例是一位携带少汗型外胚层发育不良致病突变基因的女性，她和丈夫已经有了一个遗传了这种疾病的儿子，没头发、没汗腺、没牙齿，他们想要二胎生一个正常的孩子。此病的发病率是十万分之一，美国电影演员迈克尔?贝瑞曼(Michael Berryman)也患有这种病，他没有毛发、汗腺和指甲，一直在呼吁医学界对他这种遗传病进行研究。这个致病基因EDA1是在X染色体上，如果生男孩，患病的概率是1/2，如果生女孩不会发病，因为女孩有两个X染色体，而致病基因EDA1是个隐性基因，但该女孩有1/2的概率携带这种致病基因。　　通过试管婴儿技术，共得到这对夫妇的5个胚胎，其中2个胚胎既不携带致病基因，也没有染色体异常，乔院长选了一个看上去最健康的移植。这个孩子于2014年11月30日出生，不但正常而且肯定不再会把该疾病传给后代。　　总结一下，MALBAC技术可以同时避免染色体不正常和非常严重的基因点突变导致的遗传疾病，使得我们可以提高生殖的成功率，得到健康的后代。　　想要孩子的朋友可能会想，我们能不能用这种技术来选择一个胚胎，让孩子拥有更漂亮更聪明的基因?首先，基因组学还没有发展到这种程度，能够让我们非常了解哪个基因是控制长相的，哪个基因是控制聪明程度的。那不是单基因的问题，而是多基因的事情。我们现在做的，就是避免非常严重的遗传疾病。目前世界上大概有7000多种单基因遗传疾病，常见的有400多种。避免这类遗传疾病在伦理上是可以接受的。　　能否在更广泛的情况下使用这类技术?比如是否应该筛选掉得癌几率高的BRAC1 基因，它导致癌症的几率是70%， 而不是100%， 我们能不能让父母决定婴儿以后的命运?我认为这不是我们科学家或者医生能解决的问题，整个社会应该进行伦理上的研究和讨论。　　MALBAC的第二个应用是癌症。在中国，癌症的发病率、死亡率逐年上升。根据2012年的统计数据，中国每年新发癌症病例约为312万例，中国人一生患癌概率高达22%，死于癌症的概率为13%。　　癌症是由于基因组改变所引起的疾病，针对癌症的很多重大课题都需要单细胞基因组学。首先是个体化治疗，即靶向治疗，就是要对症下药，通过测序找到基因组哪里出现了改变，现在很多新药都是靶向治疗。　　癌症难以治愈和高死亡率的罪魁祸首是肿瘤的转移。其机理是癌症先出现在原发灶，然后通过血液循环扩散到身体的其他器官。然而，癌症病人血液中肿瘤细胞数量很少，一般只有几个，传统的研究手段往往基于大量细胞才能进行分析。因此我们的单细胞测序技术就可以用到循环肿瘤细胞的研究上。对病人来说，还有个好处就是抽血分析的检查是无创的，不用做活检。北大肿瘤医院的王洁教授、BIOPIC的白凡教授，以及天津医科大学的张宁等教授和我的实验室一起参与了这项工作。　　我们在一个肺癌病人的几毫升血液样本中共找了8个循环肿瘤细胞，对它们进行基因测序，看到基因组不同位置点突变，这突变信息为个性化治疗提供了重要依据。但是，这8个循环肿瘤细胞的单碱基突变存在异质性——也就是说每个细胞都不一样，这样对癌症检测意义

近期，北京大学地球与空间科学学院许成研究员、张立飞教授和费英伟教授联合团队合作发现来自地幔过渡带（深约400公里处）的超高压矿物和古元古代现代板块构造的岩石学证据，在地球深部物质组成和板块构造启动时限等科学问题上取得了重大突破，研究成果相继发表于权威科学期刊Science Advances（2017年）和Nature Communications（2018年）上。其中一些重要的矿物学和岩相学工作是由捷克孟德尔大学宋文磊博士和Jind?ich Kynicky博士与TESCAN总部应用部门（位于捷克布尔诺）使用TESCAN综合矿物分析仪（TIMA）合作完成。 地球内部的结构组成和板块构造运动的起始是当今固体地球科学研究最前沿、最具挑战地球内部的结构组成和板块构造运动的起始是当今固体地球科学研究最前沿、最具挑战性的关键科学问题。俗话说，上天不易，入地更难。人类对于地球内部的了解还非常有限，固体地球的半径达 6400 公里，而目前人工钻探最深仅到 12 公里。科学家只能通过出露于地表的岩石或深部岩浆携带的捕虏体来推测地球的深部物质组成。 （图片来源于网络）板块构造是地球区别于其它太阳系类地行星的主要特征，它不仅影响着地幔的组成和演化，而且还控制着地球的水圈和大气圈，对地球上生命的起源具有重大意义，然而对现今板块构造启动的时间和机制的认识仍然存在很大分歧。近期，北京大学地球与空间科学学院许成研究员、张立飞教授和费英伟教授联合团队合作发现来自地幔过渡带（深约 400 公里处）的超高压矿物和古元古代现代板块构造的岩石学证据，在地球深部物质组成和板块构造启动时限等科学问题上取得了重大突破。研究的成果相继发表于权威科学期刊 Science Advances（2017年）和Nature Communications（2018年）上。其中一些重要的矿物学和岩相学工作都是使用TESCAN综合矿物分析仪（TIMA）完成，文中也对TIMA分析方法进行了具体解读。 △ 研究成果发表在 Science Advances (2017年) △ 研究成果发表在 Nature Communications (2018年)许成团队首次在我国华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的幔源火成碳酸岩内发现了极少量的厘米级榴辉岩捕虏体（许成等，2018）。榴辉岩（由俯冲板块在深俯冲过程中遭受超高压变质作用形成）主要由绿辉石和石榴石组成，其次为蓝晶石、石英、帘石、多硅白云母和角闪石等。通过各种矿物温压计和 THERMOCALC 程序计算获得其峰期矿物组合石榴石+绿辉石+蓝晶石位于 2.5-2.8 GPa和 650-670℃ 的稳定范围，对应 250 (±15)℃ GPa-1 的低温古俯冲带地热梯度。 △ 图 1：TIMA 解离分析碳酸岩内榴辉岩捕虏体及其矿物组成（修改自许成等，2018）石榴石内独居石 U-Pb 定年确定其变质峰期年龄为 18.4 亿年，这是迄今为止记录的最“冷”的古元古代俯冲带中低温高压变质作用。“冷”的深俯冲作用很可能在古元古代非常普遍，但全球的低温记录很容易被后来陆内碰撞所产生的高温变质作用覆盖。板块构造何时启动一直存在争论，其主要原因在于缺少岩石学证据。该发现提供了直接的岩石学证据表明古元古代存在现代板块深俯冲。这些碳酸岩的地球化学特征显示其地幔源区含有俯冲的地壳物质，进一步表明地球早期已存在地壳物质深俯冲进入地幔，从而导致地幔深部碳循环。此外，科研团队还在这些榴辉岩的石榴石内发现了超硅石榴石（超高压矿物，主要在深源金刚石或者陨石冲击坑中有零星发现）包体（许成等，2017），分析显示该矿物具有高的三价铁 Fe3+（Fe3+/全Fe～0.87），远高于目前金刚石内发现的超硅石榴石（Fe3+/全Fe △ 图 2：TIMA拍摄的榴辉岩捕虏体中的超硅石榴石（Maj）：图 (A) 为石榴石（Grt-II）中超硅石榴石包体的背散射图；图 (B) 显示超硅石榴石包体的铁和铝含量明显高于赋存矿物石榴石（引自许成等，2017） 高温高压合成实验标定其形成压力为14GPa，起源于地幔过渡带（400公里）。该发现为碳酸岩岩浆起源于地幔过渡带提供了直接的矿物学证据，同时异常富三价 Fe 超硅石榴石说明地幔过渡带存在局部富氧成分，这与俯冲地壳物质相关。这一发现对人们认识深部地幔的物质组成和演化具有非常重要的意义。 上述成果中 TIMA 分析工作（图1和图2）是由捷克孟德尔大学的宋文磊博士与 Jind?ich Kynicky 博士和 TESCAN 扫描电镜公司总部（捷克布尔诺）TIMA 应用部门合作完成。由于捕虏体结构复杂、矿物类型多样、颗粒繁多且大小不等（毫米至微米级），有时与寄主岩石和矿物在结构和成分上差别并不显著，因而普通光学显微镜、扫描电镜、激光拉曼和电子探针等分析仪器对于寻找和识别这些包含在捕虏体中且非常稀少的来自地球深部的（高压）矿物效果并不明显，研究过程相当耗时且仅限于对局部的观察，极易遗漏重要信息。全球著名扫描电镜公司 TESCAN 的综合矿物分析仪（TIMA，图4）可以很好的解决以上问题。该仪器是利用扫描电镜的岩石矿物自动定量化分析系统，具有将电镜和能谱高度集成的独特技术，能进行极高分辨率的 BSE 与 EDX 快速全谱成像和大范围面扫描自动拼接功能，可以完成对整个样品的快速、准确的多元素面扫描；其配备的矿物处理专业软件可以辅助分析扫描结果，实现各种矿物相的快速鉴定、分布模式、含量测算以及自定义矿物寻找功能，避免相似结构和成分的分析误差，揭示样品的整体形态、矿物含量、结构构造和矿物共生组合特征。对于以上研究样品量很少的榴辉岩，通过其各矿物含量估算的有效全岩成分将提高变质岩视剖面图温压计的可靠性，同时还可以查明矿物相内部和不同矿物相之间的显微结构关系以及对含量很少（如用于准确定年的锆石和独居石）或未知矿物的辨别，从而获取捕虏体的起源和演化的关键信息。 △ 图 4：TESCAN 综合矿物分析仪（TIMA） 上述科研成果表明，固体地球科学的研究越来越侧重于地质样品的微观结构、精细矿物学和微区原位分析测试。TIMA 对矿物的结构分析和定量解析达到微米的尺度，相对于传统光学显微镜和扫描电镜具有非常大的优势。TIMA 可以对岩芯、岩屑、岩石、矿石、精矿、尾矿、浸出渣或冶炼产品等进行快速定量矿物分析，能有效识别岩石类型，测量矿物种类和分布、颗粒大小、解离或锁定各种参数。此外，还提供亮相搜索模块，可以快速准确鉴定出铂族金属、金银矿和稀土元素。TIMA 已广泛应用于地质、石油、矿业和冶金等领域。目前，北京大学和中南大学今年已经引进了 TESCAN TIMA 综合矿物分析仪，目前设备正在安装调试中，期待 TIMA 用户做出更多重要的研究成果！

p 　　科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度(& lt 1纳米)的晶体管材料。 /p p 　　芯科技消息，半导体技术蓬勃发展，但面对集成电路微缩化的3纳米制程极限，科学家除改善电路中晶体管基本架构外，也积极寻找具有优异物理特性且能微缩至原子尺度(& lt 1纳米)的晶体管材料。 /p p 　　成功大学、台湾“科技部”、同步辐射研究中心合作研发出仅有单原子层厚度(0.7纳米)且具优异的逻辑开关特性的二硒化钨(WSe sub 2 /sub )二极管，并在《自然通讯 Nature Communications》杂志上发表研究成果。 /p p style=" text-align: center " img width=" 447" height=" 500" title=" 1.jpg" style=" width: 447px height: 500px " alt=" 1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/23354494-092f-4f45-a23e-f3f6ab8d514a.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　根据研究团对介绍，二维单原子层二极管的诞生，更轻薄，效率更高，除了可超越摩尔定律进行后硅时代电子元件的开发，以追求元件成本/耗能/速度最佳化的产业价值外，还可满足未来人工智能芯片与机器学习所需大量计算效能的需求。 /p p 　　二维材料具有许多独特的物理与化学性质，科学家相信这些性质能为计算机和通信等多方领域带来革命性冲击。成大与同步辐射研究中心团队说明，其中与石墨烯(Graphene)同属二维材料的二硒化钨(WSe2)，是一种过渡金属二硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides, 简称TMDs)，能在单化合原子层的厚度(约0.7纳米)内展现绝佳的半导体传输特性，比以往传统硅半导体材料，除了厚度上已超越3纳米的制程极限外，可完全满足次世代集成电路所需更薄、更小、更快的需求。 /p p 　　研究团队利用同时兼具高亮度/高能量解析/高显微力的台湾“三高”同步辐射光源，成功观察到可以利用搭载二维材料的铁酸铋(BiFeO3)铁电氧化物基板，能有效地在纳米尺度下改变单原子层二硒化钨半导体不同区域电性。 /p p 　　指导该计划的成大教授吴忠霖表示，相较以往只能利用元素参杂或加电压电极等改变电性方式，最新发表的研究无需金属电极的加入，是极重大的突破。 /p p 　　该研究团队也解释，这项研究利用单层二硒化钨半导体与铁酸铋氧化物所组成的二维复合材料，展示调控二维材料电性无需金属电极的加入，就能打开和关闭电流以产生1和0的逻辑信号，这样能大幅降低电路制程与设计的复杂度，以避免短路、漏电、或互相干扰的情况产生。 /p p 　　由于二维材料极薄，能如同现今先进的晶圆3D堆栈技术一样，透过堆栈不同类型的二维材料展现不同的功能性。研究团对认为，未来若能将此微缩到极限的单原子层二极管组合成各种集成电路，由于负责运算的传输电子被限定在单原子层内，因此能大幅地降低干扰并能增加运算速度。 /p p 　　研究团对期望，若这项技术持续精进，预期可超过现今计算机的千倍、万倍，而且所需的能量极少，大量运算时也不会耗费太多能量达到节能的效果，其各项优点将对现今数字科技发展带来重大影响，团队也举例，或许未来手机充电一次就能连续使用1个月，以现阶段最火的自动驾驶汽车来说，如果所有的感测、运算速度都比现在快上千、万倍，视频中的未来汽车可能再也不是梦想。 /p p & nbsp /p

蕾妮· 瓦林特(Renee Valint)的女儿谢尔碧(Shelby)在2000年出生时，看起来虚弱无力，就如同一只耷拉着的布娃娃。谢尔碧学着走路和说话，但学得非常慢，错过了儿童发展的重要阶段。到4岁时，她还只能坐在轮椅上。到五年级时，她开始要用电子语音设备与人交流。绝望无助的蕾妮把女儿从菲尼克斯带到明尼苏达州罗切斯特的梅奥诊所(Mayo Clinic)，进行最后一周的检查，并与美国最好的一些医生讨论病情。 　　&ldquo 他们都把手一摊，说：&lsquo 我们不知道她出了什么问题。&rsquo &rdquo 蕾妮说道，&ldquo 那时，她已经动都动不了了。我给她洗澡，给她喂饭。她甚至无法咀嚼吞咽。我不得不给她喂流质食物，这样她才能够吞下去，不会被噎着。这就像是一场噩梦。真是噩梦。我们没有其他地方可去了。&rdquo 　　但后来，菲尼克斯转基因组学研究所(Translational Genomics Research Institute)的医生们利用一项新技术&mdash &mdash DNA测序&mdash &mdash 来检查谢尔碧的基因。根据检查结果和其他发现，他们猜测用于帕金森综合症患者的补充多巴胺类药物可能会对她有效果。三个月后，谢尔碧从轮椅上站了起来。第二天，她步行上学，此后再也没有用过轮椅。现在，她喜欢上了跳舞。 　　像这样的故事正在创造DNA测序仪器市场的爆炸式增长。大型癌症中心把这类设备当作为那些没有其他希望的患者选择治疗药物的标准途径。如今，只需要一小瓶母亲的血液，DNA测序设备就能筛查胎儿的唐氏综合症等疾病和其他健康状况。它们正在取代更加昂贵的老式基因检测方法。 　　变化正以极快的速度到来。有多快?具有传奇色彩的英特尔(Intel)联合创始人兼董事长戈登· 摩尔(Gordon Moore)在1965年担任研究员时提出了一个愿景，结果推动了上世纪80和90年代的PC革命。摩尔认为，集成电路板上的晶体管数量将每两年翻一番。这不是科学定律，而是意愿&mdash &mdash 它是工程师们奋斗的目标。 　　但在过去的13年里，DNA测序费用的下降速度是摩尔定律的1,000倍，从每个人类基因组1亿美元降到了仅需1,000美元。 　　Illumina CEO 杰伊· 弗拉特利 　　只有一件事情比测序革命的发展速度更加令人惊讶，那就是这场革命的受益者是一家公司&mdash &mdash 位于圣迭戈的Illumina。这场大发展的大部分功劳可以归功于一位企业家，他就是该公司首席执行官杰伊· 弗拉特利(Jay Flatley)。Illumina在八年前成为占据主导地位的DNA测序设备制造商，尽管遭遇了几个资金雄厚的竞争对手发起的挑战，但该公司仍然保持了80%的市场份额。 　　自从2008年以来，Illumina的销售额和利润双双增长了147%，分别达到了14.2亿和1.25亿美元，股价上涨了617%，市值为230亿美元。 　　&ldquo 我们有专人对市场规模进行预测。&rdquo 61岁的弗拉特利说，&ldquo 到目前为止，我们做到的所有事情都表明，在我们5或10年的投资期内，如果我们依然是测序市场上的领头羊，那么我们的投资回报将比其他任何公司都要高得多。&rdquo 　　麦格理证券(Macquarie Securities)预测，DNA测序市场的规模将扩大10倍，达到230亿美元。Illumina正在大规模招兵买马并扩大生产，以使其能够每年生产出价值50亿到100亿美元的DNA测序设备。 　　&ldquo 一家公司拥有80%到90%的市场份额，而且正在以无人可及的速度推动技术的发展。这种事情非常罕见。&rdquo ARK投资管理公司(ARK Investment Management)首席投资官凯瑟· 伍德(Cathie Wood)说，&ldquo 这只股票还处于萌芽阶段。我知道这听起来有点疯狂，因为该公司市值已经超过200亿美元，但事实确实是这样。&rdquo 　　Illumina的故事并非源于改良的创意或者独创性的发现，而是坚持不懈、近乎完美的执行。这种执行完全可以追溯到首席执行官弗拉特利设定的调子。他是斯坦福大学培养出来的工业工程师。&ldquo 我不是科学家。&rdquo 弗拉特利说，&ldquo 坦白讲，我加入Illumina不是为了让我们作出科学突破，而是为了让我们打造出优秀的产品并尽快推向市场。&rdquo 　　弗拉特利这个人和蔼亲切，但少点情趣。他坐在隔间里，因为他不喜欢办公室。他穿着蓝色衬衫，领口敞着。他没有把改变世界这种激动人心的话挂在嘴边。就连他进行首次测序时的基因组也显得如此乏味无趣。最有意思的地方在于，他带有一个家族性寒冷型自身炎症综合征(Familial Cold Autoinflammatory Syndrome)的致病基因，在他身上表现出了这样的症状：他小时候会因为天气寒冷而长皮疹。但由于对执行的专注，他或许是生命科学行业甚至所有行业里最高效的首席执行官之一。 　　Illumina成立于1998年，当时的公司没有任何产品，就连原型都没有。公司创始人把弗拉特利招致麾下，因为他成功地以3亿美元的价格将他的上一家公司分子动力(Molecular Dynamics)出售。 　　那时，Illumina不是为人体DNA的每个碱基测序&mdash &mdash 那时每个人的费用高达3.6亿美元&mdash &mdash 而是迅速地对个别基因生成快照。另一家公司昂飞(Affymetrix)利用其DNA微阵列将那个市场占为己有。DNA微阵列又称基因芯片，是带有特定基因配型的微小玻片。这项技术利用了以下事实：DNA的四个碱基&mdash &mdash A(腺嘌呤)，G(胞嘧啶)，T(鸟嘌呤)，C(胸腺嘧啶)&mdash &mdash 以特定方式配对(A和T配对，G和C配对)，形成两条反向链。比方说，如果血液中有一条反向序列，它就会粘贴在像Velcro这样的基因芯片上。但Illumina有一个更好的办法：把DNA置于珠子而不是平面拨片之上。珠子的表面面积更大，拥有更好的信噪比，该公司希望藉此获得更加准确的结果。 　　在基因概念股大热期间，弗拉特利募集了1亿美元。他确保Illumina在其合作伙伴爱普拜斯应用生物系统公司(Applied Biosystems)&ldquo 打瞌睡&rdquo 时拥有后备计划。爱普拜斯是当时处于领先地位的DNA测序设备制造商。弗拉特利还与员工保持私人接触，坚持给每位员工写生日贺卡，直到Illumina在2006年招入第500位员工为止。 　　他还下大力气确保他招募到合适的人与他共事。他甚至炒掉了联合创始人、首席科学官安东尼· 恰尼克(Anthony Czarnik)。恰尼克说，弗拉特利之所以解雇他，是因为他患有临床抑郁症 他在2002年起诉公司，并赢得了720万美元的赔偿判决(占到当时Illumina年度净亏损的20%)。弗拉特利说，这是他职业生涯的最低谷。 　　在围绕着人类基因组计划的泡沫破裂后，投资者对基因概念股失去了信心。2003年，经复权调整，曾经高达22美元的Illumina股价跌至1美元以下。但那时，Illumina改进了其设备的化学和光学性能，使其基因芯片的准确性超过了昂飞公司。2006年，Illumina的销售额为1.84亿美元，而昂飞公司为3.55亿美元。第二年，Illumina成为最大的基因芯片制造商。如今，该公司的基因芯片被所有人加以使用，包括养牛的牧场主(处于繁殖目的)和加州山景城的基因检测公司23andMe。昂飞公司则面临亏损，市值仅为6.5亿美元。 　　但弗拉特利这时候已经对基因芯片的未来产生了质疑。基因芯片始终只是快照，只能用来寻找一个基因的一个特定序列。要是为一个基因甚至一个人的所有碱基进行测序的费用即将降低，这该怎么办呢?康涅狄格州布兰福德的454生命科学公司(454 Life Sciences)已经研发出了一种DNA测序仪，有望以25万美元而不是1亿美元的价格为个人全基因组进行测序。弗拉特利对董事们说，Illumina可以躺在功劳簿上数钱，但衰落终会来临。 　　他的解决办法是大规模的收购。2007年初，弗拉特利拿出价值6亿美元的股票&mdash &mdash 三倍于Illumina的年销售额&mdash &mdash 收购了Solexa公司。后者拥有一种实验性DNA测序仪，可以将DNA打断成微小的碎片并重组，然后用计算机进行破译。这笔交易是一次突破。到2008年，集成了这种新技术的Illumina设备能够以仅仅10万美元的价格为个人全基因组进行测序。 　　与此同时，很多资金雄厚的竞争对手，包括销售额达到40亿美元的生命技术公司(Life Technologies)和从私人投资者及公开市场筹集到5.7亿美元的初创企业太平洋生物科学公司(Pacific Biosciences)，都试图赶上Illumina，但均以失败告终，甚至连其衣角都没有碰到。生命技术公司的原创技术曾在一段时间内很有竞争力，但未能与时俱进。太平洋生物科学公司点燃了利用激光来进行DNA测序的希望，但这项技术的错误率太高，无法与Illumina的效率相比。 　　&ldquo 那时，没有任何人能够威胁到他们的领先地位。&rdquo 马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的遗传学家丹尼尔· 麦克阿瑟(Daniel MacArthur)说，&ldquo 在我所处的领域里，几乎所有变革性的进步都来自于使用Illumina的技术。该公司取得了令人惊人的成就。&rdquo 　　Illumina的进步是如此之快，以至于常常令对手们猝不及防。弗拉特利回忆起了2010年与454生命科学公司创始人乔纳森· 罗森伯格(Jonathan Rothberg)会面的情景。当时，罗森伯格向他展示了一种基于半导体技术的桌面DNA测序设备，不仅体积更小，而且价格仅为5万美元，只相当于Illumina设备单价的十分之一。(罗森伯格是2011年《福布斯》杂志的封面人物。)弗拉特利问他，谁是他的竞争对手。&ldquo 我们没有竞争对手。&rdquo 罗森伯格对他说，&ldquo 这款产品将使世界意识到这种架构是真的。&rdquo 　　这听起来很棒，但就在罗森伯格于2010年推出该产品几周后，Illumina便发布了具有价格竞争力的仪器。弗拉特利的团队从2008年开始就一直在研发这款设备，虽然生命技术公司以7.25亿美元的价格收购了罗森伯格的初创公司，但仍然无法跟上Illumina的前进步伐。&ldquo 执行比什么都重要。&rdquo DNA测序关键技术的发明者、现任Illumina首席技术官的莫斯塔法· 罗纳吉(Mostafa Ronaghi)说。 　　瑞士制药巨头罗氏(Roche)发现Illumina不可战胜，因为罗氏自己的DNA测序业务也沦为可有可无的角色。2011年12月，该公司总裁弗朗茨· 胡默(Franz Humer)与弗拉特利会面，明确无误地告诉后者，他将收购Illumina。他说，他更倾向于友好收购。 　　弗拉特利大吃一惊。最终，他和董事会认为罗氏的57亿美元报价过低。在Illumina首席财务官马克· 斯塔普利(Marc Stapley)上任的第一天，罗氏便展开了敌意收购。&ldquo 我看到那个十年来带领公司不断发展的人坚定不移地说，&lsquo 我们会做那些最有利于股东的事?&rsquo &rdquo 斯塔普利说。 　　Illumina的银行家们告诉弗拉特利，被罗氏收购只是时间问题：近期收购生物科技领头羊基因泰克(Genentech)的交易证明罗氏从不退缩。但弗拉特利得到了股东们的支持。Illumina第三大股东摩根士丹利(Morgan Stanley)的杰森· 扬(Jason Young)说，他不会出售，无论价格多少。机构股东服务公司(Institutional Shareholder Services)也支持Illumina。最终，罗氏不得不放弃。&ldquo 感谢上帝，我们拥有了不起的支持者，&rdquo 弗拉特利说，&ldquo 在某些方面来说，这是件好事。尽管他们很有钱，但手没有那么长，所以他们早早地放弃了。&rdquo Illumina现在的市值是罗氏所报价格的四倍。 　　罗氏退缩了，而弗拉特利则向新市场挺进。科学家们发现，通过计算孕妇血液中的DNA标记数量，可以诊断出胎儿异常情况，包括唐氏综合症。2013年1月，Illumina收购了Verinata Health公司。Illumina认为，Verinata Health拥有该领域最宝贵的知识产权。分析师们说，虽然产前血液测试的销售额已经达到3亿美元左右，但在全球范围内有望达到30亿美元。 　　一年后，Illumina实现了期待已久的里程碑：该公司推出了X10，这款产品能够为个人全基因组进行高精度测序，费用仅为1,000美元，其中包括折旧费。这又是通过在化学成分方面来之不易的渐进式改进实现的。一点点的进步累积起来就是一大步。该产品的价格为100万美元，每次必须购买10台或以上，但这也意味着科学家们可以不再局限于仅仅研究几千名患者的基因组。&ldquo 这些工具使我们可以为一万、两万乃至三万人测序。&rdquo 哈佛-麻省理工博德研究所所长埃里克· 兰德尔(Eric Lander)说。该研究所购买了14台。在一家名叫人类寿命(Human Longevity)的新公司里，克雷格· 文特尔(Craig Venter)购买了20台X10，用来探索衰老的奥秘。亿万富豪陈颂雄(Patrick Soon-Shiong)和在西海岸拥有34家连锁医院的普罗维登斯医疗系统公司(Providence Health System)购买了10台，用于分析他们每年新收治的2.2万名癌症患者的基因。 　　麦利亚德基因公司(Myriad Genetics)和基因组医疗公司(Genomic Health)等老一辈基因检测公司转而使用Illumina的设备。新来者则希望颠覆这些市场。基因组医疗公司创始人兰迪· 斯科特(Randy Scott)创建的Invitae公司将向患者提供3,000种基因检测中的任何一种(或者所有)，统一收费1,500美元。位于旧金山的Counsyl公司正利用X10来提供遗传性癌症基因和潜在疾病的检测。 　　最大的商机在于癌症检测，这可能成为110亿美元的全球市场。以60岁的希瑟· 弗尔维尔(Heather Follweiler)为例。她在越南和柬埔寨度假期间开始头痛，然后在移动左边身体时出现困难，回家后病情复发。凌晨两点的紧急CAT扫描发现她的脑里有一颗肿瘤，是从其他地方转移而来。医生们摘除了这颗肿瘤。 　　但后来，弗尔维尔这位退休的金融服务专业人士发现，在她的肠道里又有一颗肿瘤。医生们给她做了手术，但发现肿瘤太大，无法摘除，只能打发她回家。&ldquo 那时我基本上已经放弃了。&rdquo 她说。但她的一位医生把肿瘤样本送到了基础医学公司(Foundation Medicine)。这家得到了比尔· 盖茨(Bill Gates)和谷歌风投(Google Ventures)支持的初创企业，利用Illumina的测序设备来确定236个基因的突变位置，这可以为直接的药物治疗提供帮助。经过检测后，医生让她服用辉瑞(Pfizer)的抗癌药物Xalkori，此后她的的肠道肿瘤不见了，这种状态已经保持了一年多。&ldquo 我觉得自己的身体与两年半前没有什么不同了。&rdquo 她说道。 　　癌症关系重大，以至于弗拉特利花费数月时间说服美国国家癌症研究所前所长理查德· 克劳斯纳(Richard Klausner)担任Illumina的首席医疗官。在一次聚餐时，克劳斯纳为Illumina的未来勾勒了一幅蓝图。他以为自己只是在提供建议。但最后弗拉特利对他说：&ldquo 这正是我们的目标，可是我无法带领公司实现这个目标，但你可以。&rdquo 　　克劳斯纳说，下一个重大的机遇将是识别肿瘤细胞或者少量血液里的DNA，这样就能通过血液测试而非CAT扫描对癌症患者病情进行监测(Illumina的客户Sequenta就在对某些血癌做这样的事情)。以后有可能利用血液测试来筛查癌症，从而可以及早发现这种疾病。同时，克劳斯纳正在找机会与医疗保险商合作，以证明与大多数的医疗技术不同，改善的DNA测序诊断率实际上能够减少而不是增加医疗费用。病症的诊断方法常常会沦为大宗商品，但克劳斯纳相信DNA测序不会。 　　如今，Illumina的竞争对手变得更多了：曾经的合作伙伴、位于英国牛津的牛津纳米孔公司(Oxford Nanopore)一直在宣传如同优盘般大小的测序仪 罗氏以3.5亿美元的价格收购了山景城的另一家初创公司吉尼亚科技(Genia Technologies)。但弗拉特利相信，Illumina的业务(不仅包括设备，还包括处理基因数据的软件)将使该公司难以被击败。 　　很难不同意他的看法。个人DNA测序的费用如今还不到14年前弗拉特利开始执掌Illumina时的十万分之一。Illumina希望进一步降低费用。首席技术官罗纳吉说，到目前为止，每当测序费用下降五到十倍，市场就会被颠覆一次。他预计，DNA测序设备的价格可能降至1万美元(目前Illumina的中端设备售价为25万美元)，这将带来全新的市场和疗法。弗拉特利说：&ldquo 就DNA测序技术在今后三至五年的走向而言，我们的路线图相当激动人心。&rdquo

p 　　20世纪初，生物学家 Nettie Stevens 解决一个困扰了人类千年的问题，这个问题说起来十分简单，但又万分难解：为什么有男女之分?她在布林茅尔学院 (Bryn Mawr)进行了开拓性的研究，终于发现了决定差异的原因——性染色体。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/f8cef0e1-db98-4914-bed7-18232fa05323.jpg" title=" 201707201842403036_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " Nettie Stevens /span /p p 　　 strong 蒙昧年代 /strong /p p 　　多亏了 Stevens 的工作，以及在其基础上的后续研究，我们现在知道了性别是遗传所得，父亲的精子决定了后代的性别。但在人类之前漫长的历史中，这一问题显得十分神秘，并且催生出很多有意思的理论。 /p p 　　亚里士多德相信孩子的性别是由性行为时父亲的体温决定的。教科书《发育生物学》(Developmental Biology)中写道：“他劝年长的男性，如果想要生儿子，就在夏天准备这事。” /p p 　　在19世纪的欧洲，人们广泛相信营养决定性别，营养差的父母生男孩，营养好的生女孩。几个世纪中，很多别的奇怪的理论也层出不穷。 /p p 　　十八世纪的法国解剖学家 Michel Procope-Couteau【《生男孩的艺术》(The Art of Having Boys)一书的作者】相信两个睾丸/卵巢分别对应两种性别。他“建议控制后代性别的最佳方法就是移除属于另一种性别的一个睾丸或者卵巢 虽然还有一种不那么激烈的方法—女性侧躺(让正确性别的那侧在下)，然后靠重力达到目的。”这段话出自生物学家 Leo W. Beukeboom 和 Nicolas Perrin 所著《性别决定的演化》(The Evolution of Sex Determination)一书。 /p p 　　现在我们知道，以上理论都是无稽之谈。这都要感谢 Stevens 的研究。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/eb461909-f3ef-4846-bd93-b0d43c1cd4b0.jpg" title=" 201707201844068419_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " Nettie Steven 用的显微镜。图片来源：Wikimedia Commons /span /p p 　　 strong 大器晚成 /strong /p p 　　Stevens 于1861年生于美国佛蒙特州，她在35岁“高龄”才攒到了足够的资金之后，进入加州的一所初创不久的大学——斯坦福大学，在这里她开始学习科学并不断成长，于1990年拿到了本科和硕士学位。从斯坦福毕业后，Stevens 申请攻读宾州布林茅尔学院的博士学位——这一教育水平对于当时女性来说是非常罕见的。 /p p 　　20世纪初时，染色体携带遗传信息仍是一个新理论。孟德尔工作的内容在1900年才刚刚被人们“重新发现”(他活着的时候没人听他的理论)，科学界当时也在试图解答包括性别在内的各种性状如何在世代间传递。 /p p 　　Stevens 想要弄清楚性别到底如何(或者说是否)通过基因遗传。她在用一台显微镜观察黄粉虫(Tenebrio molitor)的染色体时，发现了几千年来逃过人们视线的秘密。 /p p 　　她发现雌性黄粉虫的细胞有20个大型染色体，而雄性虽然也有20个，但却有一个明显比另外19个小很多。Stevens 在总结报告中写道：“这看起来确实是染色体决定性别的现象。” /p p 　　她推断，这样的差异能够追溯到黄粉虫的精子。的确，她发现黄粉虫精子的染色体有两种版本：有一条染色体或大或小。“含有一条小型染色体的精子(产生的后代)是雄性，”她写道，“而那些10条染色体大小相似的精子产生的后代是雌性。” /p p 　　“这是人类两千多年来对于动物植物和人类性别形成的思索和实验积累的成果”，历史学家 Stephen Brush 在他的《科学学会历史》(The History of Science Society)中解释道，“同时它为最近重新发现的孟德尔基因理论提供了一个重要的验证，后者已成为现代生物学的中心理论。” /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/8a4551ce-7bd5-4a43-b40d-855b55da2a65.jpg" title=" 201707201844428705.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " Steven 笔下的细胞分裂。 来源：Studies in Spermatogenesis /span /p p 　　 strong 无缘荣耀 /strong /p p 　　Stevens 的同事及前导师——E.B. Wilson，本身是一个传奇的生物学家，他常常被认作性染色体的发现者。 /p p 　　而导致这一情况的原因很简单：性别歧视。 /p p 　　Wilson 当时和 Stevens 一样，也在研究这个问题，并且在同一时期发表了相似的成果。然而他研究的物种中，雄性比雌性缺失一条染色体，这种情况在自然界中不那么常见。而 Steven 的 XY 染色体模型才是人类性别决定理论的基础。另外，Steven 的模型更好地支持了孟德尔的基因理论——一部分基因起主导作用，而与它们相对应的等位基因的作用会被遮蔽。 /p p 　　“大家总是说 E. B. Wilson 和 Stevens 在同时观察到了同样的结果，”Brush 在书中这样写道，但“很可能 Wilson 直到看到 Stevens 的结果，才得出性别决定的结论......因为本来 Wilson 在其他领域已经有了很多成就，所以他总是被给予最多的荣誉。“ /p p 　　Wilson 文章比 Stevens 发得早，而且学术声望也更高，所以他一直被认为是发现性别决定的人。然而虽然这两篇文章相似，Stevens 的结论明显更加正确，且证据更充足有力。Wilson 仍然相信环境因素会对性别决定产生影响，而 Stevens 认为这完全取决于染色体。这两种观点中在当时都无法完全验证，但时间证明 Stevens 是正确的(译注：至少对于人类等哺乳动物性别由染色体决定，但确实有部分物种性别由环境决定)，他们应该被认作共同发现者。尽管如此，只有 Wilson 一人获得了承认和荣誉。 /p p 　　这是一个“玛蒂尔达现象”的典型案例，这个名词来源于废奴主义者 Matilda Gage，指女性所取得的成就往往被归功于她们的男性同事——他们成为共同作者、被夸大功劳、甚至完全掩盖她们所做的贡献。Stevens 绝不只是唯一一个有如此遭遇的女科学家：比如20世纪的 Rosalind Franklin，她的工作对于 DNA 的发现起到了决定性的作用，却被同样遗忘。 /p p 　　Stevens 在1912年死于乳腺癌。纽约时报为此发表了一篇讣告，这样总结她的成就：“她是极少数杰出女性科学家之一，也是当代生物学领域中的佼佼者。” /p p 　　这真的是一个保守的评价。 /p

高通量植物表型获取技术演示直播会——万深检测1857年，现代遗传学之父孟德尔进行的豌豆杂交实验，经过长达8年的超大强度体力劳动，手工获得包括2.8万株植物、4万朵鲜花及近40万颗种子的性状数据：种子形状、颜色，豌豆花颜色、位置，株高等。时间过去了一百多年̷�年起，万深公司运用顶尖的视觉检测技术，持续推出产品，针对植物种粒、叶片、根系、年轮、瓜果等，通过自动化检测获得植物表型高通量数据，如：数量、形状、颜色、长度、株高、面积、角度等，一再填补了行业空白。如今，万深检测技术已经进入农业、生命科学、环境监测、制药等领域。为上千家用户单位提供产品和服务。未来几十年中，由于人口暴增、气候变化、耕地限制、环境资源短缺等因素的影响，人类面临巨大的粮食挑战，需要从改良育种和栽培管理两方面考虑来提高作物生产力，高精准、高通量获得作物表型数据是这一工作基础，因此植物表型领域的研究正受到国际广泛关注。为了让广大农业科研人员深入了解万深的产品，我们在钉钉上举办两场产品推介会。一、第一场产品推介会：时间：2020年7月21日（周二）晚上19：30分-20：30。推介产品：1、植物根系分析仪、植物根系动态生长监测仪2、植物叶面积分析仪（含叶病斑、虫损面积、叶色分档分析等）3、植物冠层图像分析仪4、植物年轮分析仪5、植物瓜果剖切面分析仪6、植物表型分析测量仪7、植株自动测高仪8、原位活体植物分枝角自动测量仪二、第二场产品推介会：时间：2020年7月31日（周五）晚上19：30分-20：30。推介产品：1、种子自动考种分析及千粒重仪2、大米外观品质检测仪3、大米加工精度检测仪4、面粉粉色麸星检测仪5、农产品籽粒颜色分类检测仪6、水稻麦穗穗长-茎粗-茎叶角测量仪 三、会议形式：钉钉群在线直播。 四、钉钉直播培训群二维码参会人员须在会议当天晚上19：30点前通过钉钉扫描群二维码加群。

8月18日，在成都举行的READs2023中国纳米孔基因测序大会上，成都齐碳科技有限公司推出自主研发的中通量纳米孔基因测序平台QPursue。该仪器代表着国内纳米孔基因测序技术的前沿水平，标志着国产纳米孔基因测序仪向中高通量进阶。高端科学仪器作为科技创新的基础和重要成果，其国产化受到广泛关注。基因测序仪作为整个基因产业链的核心，是高端科学仪器中的重要组成部分。四川大学华西医院副院长郭应强表示，基因测序技术是精准医学发展的关键基础，经过近50年发展，目前在病原体研究、感染性疾病的诊断与防治等领域发挥重要作用。尽管当下市场仍以二代测序为主流，但全球来看，以纳米孔基因测序技术为代表的第三代测序技术呈现加速状态。齐碳科技自主研发的中通量纳米孔基因测序仪QPersue-6k。以碳原子为骨架的核酸分子在电场力作用下，整齐划一地穿过蛋白纳米孔，就像用老式收音机读取磁带的过程——以纳米孔基因测序技术为代表的新一代基因测序，凭借其长读长、实时测序、小巧便携等突出优势已经步入提速发展的新阶段。中疾控病毒所中心实验室主任、中国医促会分子诊断学分会主任委员马学军说，纳米孔基因测序技术不仅为基因测序带来重要的突破，也为生命科学研究和应用提供了诸多可能性。齐碳科技自2016年起便踏入我国纳米孔基因测序技术“无人区”。通过持续的技术攻关，2021年底推出国内首款商业化纳米孔基因测序仪，叩开国产纳米孔基因测序仪商业化的大门，成为国产纳米孔基因测序的引领者。此前已牵头承担国家重点研发计划“生物与信息融合”专项项目“高通量纳米孔基因测序仪研发”，并完成7亿元C轮融资。其平台已在病原体研究、动植物疫病防治、司法刑侦、公共卫生防疫等领域服务超200家机构用户。此次推出的QPursue中通量纳米孔基因测序平台，在准确率方面，QPursue中通量测序平台适配齐碳研发的最新一代K2生化体系，搭载全新算法套件，单次准确率达97%，加之原本长读长的特性，在大基因组测序的应用场景中，潜力无限。据齐碳科技联合创始人谢丹介绍，通量的大幅提升，将带来单位测序成本的大幅度下降，能够满足大型基因组测序对于数据量的需求，极大拓宽了纳米孔基因测序的适用范围，可在微生物群研究、孟德尔遗传病、肿瘤研究、物种鉴定、生物多样性等应用场景，提供快速、可靠的测序支持。

Illumina公司近日宣布推出TruSightOne SequencingPanel，能将所有临床性状相关基因一网打尽。这个测序panel囊括4813个基因中的62000多个外显子，使用MiSeq或HiSeq2500测序，VariantStudio软件全自动分析，全部工作可在短短4天内完成。 有了它，临床研究实验室可扩展现有的目录，简化流程，或创建一个完整的测序选项组合，并享受到生产力提高，错误减少，且成本降低。而这仅仅是开始。据Illumina介绍，未来将继续缩短流程时间，并进一步减少手工操作时间。 目前时间 将来时间会进一步缩短 TruSight One SequencingPanel靶定4813个与已知临床表型相关联的基因，侧重于含有致病突变的外显子区域。基因组靶点是根据多方面的信息确定的，包括人类基因突变数据库（HGMDProfessional）、在线人类孟德尔遗传目录（OMIM）、GeneTests.org网站、Illumina TruSight panel及其他市售的测序panel。Illumina综合这些来源的数据，确保TruSight One panel覆盖目前临床研究背景下关注的所有基因。 而VariantStudio分析和报告软件进一步增强了TruSight One的力量。为了配合这一新品，VariantStudio将提供新的功能，扩展注释和过滤能力。这些新功能包括支持以家庭为基础的过滤（母亲、父亲、孩子和兄弟姐妹），提供变异分类，产生易于使用的报告。此外，TruSight One Sequencing Panel还能产生几十块虚拟的subpanel，以满足临床研究人员了解疾病遗传基础的需求。 TruSight能够靶定与癌症、肿瘤、心肌病、遗传病及小儿自闭症相关的基因 Illumina公司转化和消费者基因组学业务的高级副总裁Matt Posard表示：&ldquo Illumina正转向一个简单的流程，这将大大缩短从样品到报告的周转时间。有了TruSight One Sequencing Panel和VariantStudio的增强功能，Illumina为临床研究人员提供了一个简单且经济高效的解决方案。&rdquo 英国剑桥大学医院遗传学实验室的主任Stephen Abbs谈道：&ldquo 我们的遗传学实验室处理越来越多的请求，对被认为引起遗传病的大量基因测序。TruSight One Sequencing Panel的广泛覆盖和高性能让我们能利用简化的实验室流程来开展这些分析，并提供全面、高质量的测序服务。&rdquo

基因检测技术是生命科学和生物技术发展的重大革命。为加快基因检测技术普及惠民，推动重大创新成果产业化，近段时间，湖南省和贵州省相继发布了关于支持基因测序技术应用的政策。　　贵州省：《支持基因检测技术应用政策措施(试行)》　　日前，贵州省公开发布《支持基因检测技术应用政策措施(试行)》支持政策。政策主要支持以下九个方面：组建网络化基因测序机构体系、支持拓展业务空间、探索纳入医保报销范围、支持基因测序技术研发及产业化、支持人才队伍建设、加大融资支持、落实财税扶持政策、落实政府采购政策、加强组织协调。此次政策提出高龄单独两孩孕产妇出生缺陷基因筛查享受全免费政策。　　完善基因检测收费标准体系：高龄单独两孩孕产妇出生缺陷基因筛查享受全免费政策。　　为了推动基因测序普及，贵州政策探索多元化付费机制，总结黔西南州兴义市无创产前基因检测、新生儿耳聋基因检测、妇女宫颈癌(HPV)筛查试点经验，探索建立财政补贴、医保报销和个人自付共同承担的基因检测付费机制，适时向全省推广。加快推动治疗药物基因检测、罕见病基因检测按规定纳入医保支付范围。高龄单独两孩孕产妇唐氏综合征等出生缺陷基因筛查享受全免费政策。　　支持拓展业务空间：运用基因检测技术开展精准医疗和个体化用药　　政策提出支持基层医疗卫生机构将医学检验服务整体外包给具备资质的基因检测机构。鼓励有条件的地区，以政府采购方式推广新生儿遗传性耳聋、唐氏综合征等遗传性疾病基因筛查 采取政府采购和患者自付相结合的方式，开展针对地中海贫血的遗传筛查和产前诊断、高龄产妇无创DNA检测以及肿瘤、心脑血管疾病和感染性疾病等重大疾病的基因检测。依托贵州医科大学肿瘤医院建立精准医学中心，运用基因检测技术开展精准医疗和个体化用药，提高治疗有效性和安全性。　　湖南省：《湖南省促进基因检测技术应用若干政策(试行)》　　2015年8月28日，湖南省人民政府印发了关于《湖南省促进基因检测技术应用若干政策(试行)》的通知，为加快海南省基因检测技术的发展和普及，提出了12项政策，包括以政府采购的方式开展和推广遗传病基因检测、开展基因检测试点、大力推广个性化医疗、将部分基因检测费用纳入医保等。　　根据此政策，湖南将选择一批试点地区开展基因检测技术应用专项行动，针对曾生育智力障碍患儿或夫妇之一系智力障碍患者的对象，且现无存活子女的计划生育特殊家庭，由省政府专项基金和指定有资质的医疗机构共同出资，免费开展“先证者诊断”及产前诊断服务，降低出生缺陷儿的出生概率。　　基因测序纳入医保，二胎优生有望普及　　二胎政策与基因测序千丝万缕的关联　　近日，全面放开二孩的消息一时间炸开了锅，上了各大媒体的头条。关于二胎政策对基因测序领域的影响评估报道也越来越多。生育政策的调整，对于基因行业的从业者来说，特别是国内无创产前基因检测相关项目的企业，这既是一个机遇也是一个挑战。　　根据广证恒生研报中的数据，二胎政策将使二代基因测序在优生优育领域的市场规模至少扩增到1.1-1.2倍，约为30亿元；无创产前检测(NIPT)作为二代基因测序应用最成熟的领域，二胎政策使或将使其市场将扩大至约200亿元；胚胎植入前遗传学诊断(PGD)，即第三代试管婴儿，其市场扩容所需的三大催化因素是二代基因测序技术、政策放开和市场需求，因此，在具备了各方面条件后PGD市场将有望扩增至100亿元左右。　　无创产前检测(NIPT)与二胎优生　　进入新世纪，我国人口发展呈现出重大转折性变化。人口总量增长势头明显减弱，劳动年龄人口开始减少，老龄化程度不断加深，家庭养老抚幼功能弱化，少生优生成为社会生育观念的主流。此次二孩政策全面放开，优生依旧会是社会生育观念的主流。如何优生，这里孕妇的产前检测就扮演重要的角色。　　无创产前检测(NIPT)在2011年底引入美国和西欧，并迅速商业化应用到中东，南美，南亚、东南亚，以及非洲。无创产前检测在我国正式进入轨道之前也遭遇了不少坎坷。2014年2月国家卫计委紧急叫停了国内无创产前基因检测等项目，然而2014年12月国家卫计委又谨慎的放开了包括遗传病诊断、产前筛查与诊断、植入前胚胎遗传学诊断等项目的试点应用单位，从此正式拉开了二代基因测序用于医学临床相关项目的序幕。　　随着研究的深入，无创检测的条件和范围有望不断扩大，延伸至包括微缺失/重复综合征和常见的孟德尔遗传病等。检测染色体非整倍体的商业化进程正在提速，市场规模稳步增加。早期的染色体和其他遗传性异常检测为更好的孕期护理创造了条件，同时可以更为合理的调动有限的医疗资源服务于有遗传异常的新生儿的健康管理成为可能。　　近年来，随着环境污染及生育年龄的延后，高龄孕妇越来越多，二胎政策放开后，高龄产妇的数量将会增加。研究显示，高危及高龄孕妇怀有染色体非整倍体与其他染色体疾病的风险显著升高。NIPT临床数据显示，高龄孕妇中三大染色体非整倍体阳性率约1.36%，高风险孕妇中三大染色体非整倍体阳性率约0.94%。无创产前检测的出现，使高龄及高危产妇的的产前诊断进一步优化。　　基因测序纳入医保，优生渔翁得利　　无创产前检测(NIPT)作为二代基因测序应用最成熟的领域，倘若基因测序纳入医保完全落实，那么二胎优生将渔翁得利。如今在国内，局部省份相继出台政策，贵州发布高龄单独两孩孕产妇唐氏综合征等出生缺陷基因筛查享受全免费政策。湖南省就计划生育特殊家庭免费开展“先证者诊断”及产前诊断服务，降低出生缺陷儿的出生概率。　　此次贵州政府特别指出关于新生儿筛查以及高龄产妇产前检测的收费问题。为了完善基因检测收费标准体系，贵州省政府探索建立财政补贴、医保报销和个人自付共同承担的基因检测付费机制，鼓励有条件的地区，以政府采购方式推广新生儿遗传性耳聋、唐氏综合征等遗传性疾病基因筛查 采取政府采购和患者自付相结合的方式，开展针对地中海贫血的遗传筛查和产前诊断、高龄产妇无创DNA检测以及肿瘤、心脑血管疾病和感染性疾病等重大疾病的基因检测。此政策对于当地二胎优生无疑又是一重大利好消息!　　备注：本文部分内容参考贵州省人民政府官网、湖南省人民政府官网、生物医学互助平台、健康点。

综合矿物分析系统可以实现对岩芯、岩屑、岩石、矿石、精矿、尾矿、浸出渣或冶炼产品进行快速定量矿物分析，能有效识别岩石类型，测量矿物分布、颗粒大小、解离或锁定参数。此外，TIMA还提供亮相搜索模块，可以有效识别铂族金属（PGM），金银矿和稀土元素（REE）。 模态分析模块 解离分析模块 亮相搜索模块 从左至右依次为：BSE–所有颗粒，BSE–仅仅是亮相的颗粒，亮相颗粒的筛分为促进行业交流与发展，北京桔灯地球物理勘探有限公司联合TESCAN（中国）公司将举办“TIMA综合矿物分析系统技术交流会”，届时将邀请地质分析检测方向的专家，围绕综合矿物分析系统及其在地质方面的应用进行讨论交流。一、会议时间：2018年6月21日二、会议地点：北京桔灯地球物理勘探有限公司（地址：北京昌平区企业墅22号楼） 三、会议议程： 注：本次会议名额有限，需提前审核，有感兴趣的人员报名从速。 关注微信公众号报名 四、专家介绍： PaulTESCAN TIMA综合矿物分析首席专家, 澳大利亚CBB首席顾问。 主要研究方向：Mineralogy, Mining Engineering, Engineering Physics矿物学、采矿工程、工程物理。1972-1982， 服务于澳大利亚航空研究实验室从事航空器动态模拟研究。从1983年起，Paul作为首席科学家加入CSIRO ，从此进行了近20年的矿物分析研究。在此期间Paul发明了能够自动利用特征X射线能谱技术与扫描电子显微镜技术相结合，精确地照相并且鉴定矿石中矿物形貌和成分的科技。这项技术便是我们熟知的专利技术：QEM*SEM（Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy）。1984年Paul发起并创立了Intellection Pty Ltd，并致力于自动化矿物分析技术QEMSCAN的发展和推广。2009年加入FEI，作为首席技术专家致力于自动化矿物分析在采矿和油气领域的技术研发。2013年加入TESCAN，成为TESCAN综合矿物分析首席专家。 宋文磊北京大学地球与空间科学学院，矿物、岩石、矿床学专业博士，孟德尔大学（捷克）地质与土壤系博士后，布尔诺科技大学（捷克）中欧技术研究所初级研究员。研究方向和兴趣：稀土稀有金属矿床的成因及找矿模式；碱性岩-碳酸岩岩浆的起源和演化；地球深部碳循环；高温高压实验地球化学模拟元素和矿物在岩浆-流体演化中的行为。参与欧盟地平线计划（HiTech AlkCarb项目；2016-2020年），作为该计划项目招收的博士后（参加该项目的唯一中方人员），主要从事碱性岩-碳酸岩稀土稀有金属成矿作用研究。以第一和通讯作者在Geology、Contributions to Mineralogy andPetrology、Precambrian Research、Lithos、Ore Geology Reviews和Scientific Reports等地学知名期刊上发表多篇论文。 五、报名方式 关注微信公众号报名参会。名额有限，本次会议不收取任何会议费用。

在四十周年庆之际，Cell杂志邀请了全球四十位四十岁以下的优秀生物学家，分享了他们的科学理念、人生哲学、研究时的苦与乐、以及他们在实验室以外的生活。 　　颜宁 　　Cell：什么问题激励着你们实验室? 　　颜宁：生命令人着迷。什么是生命?(现我把生命看作是将能量转变为信息的一个系统。)生命的起源是什么?现在的生命形式是否只有一个共同的祖先?尽管这些问题深深吸引着我，但我眼下并没有在解决这些问题。 　　我们实验室将结构生物学与生物化学、生物物理学结合起来，尝试理解膜转运蛋白的功能机制。生物膜界定了细胞和细胞器的边界。磷脂双分子层形成的疏水屏障，将细胞或细胞器的内容物与环境隔离。细胞演化出了许多通道和转运子，帮助各种化学物质进行跨膜运输，比如离子、糖类、氨基酸、核碱基等。这些膜转运蛋白利用跨膜的电化学势能驱动特定底物的易位，我们对这种能量转换背后的分子基础特别感兴趣。 　　Cell：你最钦佩的科学家是谁?如果可能，你最希望和谁共事? 　　颜宁：我钦佩那些改变了我们认识世界的方式的科学家。例如艾萨克· 牛顿、阿尔伯特· 爱因斯坦、查尔斯· 达尔文、威廉· 劳伦斯· 布拉格、孟德尔、莱纳斯· 鲍林、弗朗西斯· 克里克和彼得· 米切尔。 　　我想，与莱纳斯· 鲍林或弗朗西斯· 克里克共事应该很有趣。 　　Cell：哪些Cell文章让你最为欣赏或者让你受到启发? 　　颜宁：Brown和Goldstein教授发表的一系列Cell文章使我深受启发，他们阐明了细胞中控制甾醇类内稳态的SREBP通路。(Anderson, R.G., et al. [1977]. Cell 10, 351&ndash 364 Brown, M.S., and Goldstein, J.L. [1976]. Cell 9, 663&ndash 674 Goldstein, J.L., et al. [1976]. Cell 9, 195&ndash 203 Goldstein, J.L., et al. [1976]. Cell 7, 85&ndash 95 Brown, M.S., and Goldstein, J.L. [1975]. Cell 6, 307&ndash 316) 　　Cell：你管理实验室的理念是什么?你的人生观是怎样的? 　　颜宁：实验室就是一个大家庭，我喜欢看见大家都开心。同时，我希望这个大家庭能够改变我们对自然的一些认识。 　　我的人生观?生命是就是一系列的体验。不论是好是坏，是快乐还是悲伤，我都珍惜每一分每一秒。 　　Cell：你有没有一些简历中不会提到的特长?你的个人爱好是什么? 　　颜宁：当我真正对某件事情感兴趣的时候，就会非常精力充沛不知疲倦。我想我很能理解年轻人，善于与他们交流。 　　我喜欢读小说、滑雪和旅行。 　　Cell：你认为青年科学家们面临的最大挑战是什么?你有应对之法么? 　　颜宁：不同人面临的挑战可能大不相同。我想不出有什么特定挑战是每个人都会遇到的。 　　Cell：如果你要选择另一个职业，那会是什么? 　　颜宁：我一直想要做一个自由撰稿人(可惜，我没有写作天赋)。不过，我在污染越来越严重的城市里呆了六年，如果有第二次机会我会选择做一名环保人士。 　　Cell：科学工作很美好又有挑战性，但并不是完美的。你所面临的问题是什么? 　　颜宁：我很喜欢在实验室工作。然而，我发现自己花了越来越多的时间在文字工作，项目申请，邮件往来等事情上。如何更好的安排时间，已经成了我的一个严峻挑战。 　　Cell：你对希望进入生物行业的人有何建议? 　　颜宁：要有远大的志向并且自信。 　　王俊 　　Cell：哪些问题在激励着你的团队? 　　王俊：最关键的一点是，基因组技术如何造福社会。我们想从多组学层面全面了解疾病，包括基因组学、转录组学、表观基因组学、代谢组学、生物信息学和宏基因组学。我们正在建立第一个百万人基因组数据库。基于此，我们正在考虑如何能为科学地重建医疗系统和推动预测性、个体化、预防性和参与性的&ldquo 4P&rdquo 医学做出贡献。 　　除了人类健康，激励着我们的还有：如何利用基因组学改良作物，使其具有较高的营养价值还能更好地抵御气候变化、害虫和疾病?依靠组学数据，我们可否在电脑上开发育种程序，实现数字化农业育种? 　　Cell：你有哪些钦佩的科学家?如果可以，你想与谁共事? 　　王俊：我钦佩查尔斯· 达尔文的勇气和精神。《物种起源》发表后，达尔文的自然选择理论受到了许多批评。但他直面争议，坚持自己的立场，专注于研究，并最终重塑了人们对于进化的认识。他是历史上最具影响力的科学家之一。 　　如果可以的话，我希望与罗宾· 沃伦和巴里· 马歇尔共事。他们因发现了幽门螺杆菌以及这种细菌在胃炎和胃溃疡等疾病中的作用，被授予诺贝尔生理或医学奖。尽管起初他们的观点被科学家和医生们嘲笑，他们始终坚定不移，并最终为胃溃疡疾病的治疗作出巨大贡献。为了研究，巴里甚至喝下自己培养的幽门螺杆菌。通过15年的实验和治疗研究，他们成功抗衡了盛行的教条。他们的毅力和勇气给我留下了深刻的印象。 　　Cell：哪篇《细胞》文章让你深受启发? 　　王俊：有两篇文章。一篇是Personal omics profiling reveals dynamic molecular and medical phenotypes&rdquo (Chen, R., et al. [2012]. Cell 148, 1293&ndash 1307)。该团队对个体进行了历时十四个月的组学跟踪实验，发现了与疾病相关的基因变化。研究表明，个人组学记录对于促进个性化医疗非常重要。人们总是谈论个人组学，而本文用事实证明了该理论的可行性。 　　另一篇文章是&ldquo A nondegenerate code of deleterious variants in Mendelian loci contributes to complex disease risk&rdquo (Blair, D.R., et al. [2013]. Cell 155, 70&ndash 80)。该团队研究了超过1亿位病人的医疗记录，并采用数据挖掘技术，揭示了孟德尔基因变异和复杂疾病之间的关系。研究表明数字化表型数据可用于更好地理解疾病遗传学，显示了大数据科学的力量。 　　Cell：作为一位管理者，你的指导思想是什么?谈谈你的个人哲学? 　　王俊：哲学思想是灯塔，指导着我走向正确的方向。首先是为人民服务&mdash &mdash 这是华大基因驶向的港湾。只有造福人们，科学才有其价值。因此，华大基因的使命是推动科学转化成医学、农业和环境应用。 　　其次，让数据说话。以假说为驱动的传统科学显示了巨大的缺点。基因组学的未来在于&ldquo 大数据&rdquo ，持续的大数据爆发将为研究提供核心线索。 　　再者，建立平台，创造机会，鼓励年轻人承担责任。年轻一代是未来的主人，他们掌握着华大的未来。我们有责任为他们的成长提供最好的土壤。 　　最后，哲学是积极的态度。一是要从大处着眼、深思熟虑、行动迅速。时刻谨记最终目标，培养&ldquo 盒子外的思考&rdquo 。科学从来都不是一成不变的，而是需要新的想法，观点和创新。另一个是，要想改变世界，先改变自己。让自己成为家庭、同事和朋友们的榜样。那么，你才可能影响更多的人，甚至改变世界。 　　Cell：你有哪些独特的技能是简历没提及的?你的个人爱好是什么? 　　王俊：快速思考和决策的能力。自我鼓励、激励和自嘲精神推动着我不断前进和超越。 　　我的爱好广泛，从体育运动到艺术无所不爱。包括篮球、登山、现代艺术和绘画。运动有助缓解压力。而在某种程度上，艺术与科学类似，都是用创造力表现大自然的美。 　　Cell：年轻科学家面临的最大挑战是什么?你有解决方法吗? 　　我认为年轻科学家面临的最大挑战是缺乏成长的机会，以及没有足够的勇气去实现改变。传统的评价体系限制了人的创新和机会。华大基因意识到这个问题并革新了人才培养计划。基于项目的培养平台让他们接触到真正的项目。他们需要承担责任和积累实践经验，在学习中工作，在工作中学习。他们意志更坚强、而且勇敢去适应变化。 　　Cell：如果现在或20年后让你选一个新的职业，你会选什么? 　　王俊：科学事业是我一生的追求，现在很难转变到另一个职业。基因组学是一个新的领域，充满了机遇。它是科学研究中一个非常重要的领域，也是改善人们未来生活的强大工具。它结合了前沿的新技术和大数据。基因组学是一个新的挑战，我享受其中。随着对基因越来越多的了解，我们可以在疾病、植物、动物和微生物的研究中取得巨大进展。因此，在基因组学研究，还有很多事情要做，而我们是开拓者。 　　如果必须要选择，可能会是人工智能研究。 　　Cell：做科学既美好又具有挑战性，但也不是没有缺点。对你来说，挑战是什么? 　　王俊：首先，生活忙碌，陪伴家人的时间很少。第二，尽管随着科技的进步，很多科学问题没有预期的复杂，但是仍有很大谜题需要解开。我在尽力寻找钥匙，但是过程依然缓慢。我希望技术能造福于人、预防更多疾病、养活更多人、挽救更多的生命。我常常感受到压力，我们似乎做得还不够多，不够快，也没有足够的资源。基因组学仍在起步阶段，如何能共同加速基因组学的发展和转化是未来我们面临的一大挑战。 　　Cell：对于生物领域的求职者，你有什么建议吗? 　　王俊：我们处于大数据的时代。让自己置身这个时代并且去面对改变世界的挑战。当前和未来的生物科学需要物理、计算机科学、数学等生物学以外的多学科人才。要思想开放、时刻保持求知精神。 　　以数据为驱动的研究模式为我们提供了更多的信息，这些信息是远非我们能消化的。要采取有效的步骤，把实验研究转变成理论研究。 　　最重要的还是要有勇气。 　　张锋(Feng Zhang) 　　Cell：什么问题激励着你们实验室? 　　张锋：我们实验室关注的一个主要问题是，遗传变异和表观遗传学动态如何影响正常的生物学功能和疾病进程。为此，我们需要新工具来精确干扰基因组或表观基因组，并观察干扰所产生的效果。自然界其实已经设计出了许多这样的工具，它们就隐藏在我们身边的生物学过程中。过去几年，我们已经将一些生物学过程转化为有用工具，进行神经调节、基因组/表观基因组编辑。现在我们开始用这些工具，在神经系统中研究表观遗传学改变的作用。我们希望，这些工具和发现将最终帮助我们治疗那些毁灭性的疾病，尤其是影响神经系统的疾病。 　　Cell：你最钦佩的科学家是谁?如果可能，你最希望和谁共事? 　　张锋：我钦佩那些对工作很狂热的科学家，哪怕他们的项目乍看起来有点不切实际。这类研究往往会取得极为重要的成果。我很想与列奥纳多· 达· 芬奇、托马斯· 爱迪生和史蒂夫· 乔布斯一同工作，感受他们向工作中倾注的激情。 　　我也很钦佩那些高效的科学家和工程师团队，他们聚集到一起共同完成了惊人的发现和发明(例如，沃森和克里克，最初的Macintosh团队和Bell实验室)。团队合作是科学的一个重要部分。当不同背景和观念的人组成了正确的团队，他们就会彼此增强并产生共鸣，最终做出突破。我希望能够有幸成为这种团队的一员。 　　Cell：哪些Cell文章让你最为欣赏或者让你受到启发? 　　张锋：山中伸弥团队的iPS重编程论文是我觉得最有启发性的Cell文章。(Takahashi, K., and Yamanaka, S. [2006]. Cell 126, 663&ndash 676)它让我意识到，生物其实是一个可编程的系统，我们只需要搞清楚指令。 　　Cell：你管理实验室的理念是什么?你的人生观是怎样的? 　　张锋：我一直强调，做自己热爱的工作很重要。这样所有工作都是你的爱好，能为你带来乐趣。我也鼓励大家有一个明确的目标，冒一点风险研究可能产生重要影响的东西。这可能是因为我读了许多企业家的故事，他们反复失败但从不放弃，直到最终获得胜利。最后我认为快速失败是很重要的，设计一些关键实验可以帮助你迅速做出抉择是否还要继续。 　　Cell：你有没有一些简历中不会提到的特长?你的个人爱好是什么? 　　张锋：在闲暇时我喜欢阅读、绘画和烹饪。我喜欢自己动手建东西。 　　Cell：你认为青年科学家们面临的最大挑战是什么?你有应对之法么? 　　张锋：年轻科学家现在面临着许多挑战，包括缺乏资金、难以吸引人才、工作时间长等，还会遇到一些经济利益上的诱惑。对我而言，解决这些问题的途径就是，做自己真正感兴趣的工作，并且与志趣相投的人合作。我的许多经费申请都被拒了，但我只是继续写更多的申请。 　　Cell：如果你要选择另一个职业，那会是什么? 　　张锋：我很庆幸选择了目前的职业，如果重来我还会再选一次。拥有我自己的实验室，使我可以满足自己的好奇心，直接试验我的所有想法。我也很享受组建团队的过程，将充满科研热情的学生和博士后聚集起来，建立一个鼓励创新和颠覆的氛围，对世界产生积极的影响。 　　Cell：科学工作很美好又有挑战性，但并不是完美的。你所面临的问题是什么? 　　张锋：科学是令人兴奋的，而且极其耗费时间。我很容易就陷在实验里或沉浸在讨论中，结果忘记了时间。我觉得很难在工作与个人时间之间维持一个良好的平衡。 　　Cell：你对希望进入生物行业的人有何建议? 　　张锋：我认为，有一个好导师非常重要。我在整个学习和培训经历中，从好导师那里受益匪浅。Ed Pilkington、John Levy、庄晓薇(Xiaowei Zhuang)、Karl Deisseroth、冯国平(Guoping Feng)、Bob Desimone、Eric Lander、Ed Scolnick、David Altshuler等等，都在我的成长中起到了关键性的作用。

今年2月，国家卫生计生委和国家食品药品监督管理总局联合对二代基因测序技术发布&ldquo 叫停令&rdquo ，曾在业界引起广泛喧哗和质疑，如今又对一家企业的两款产品应用突然放开，基因检测研究和应用相关人士对此政策可能对未来产业发展带来的实际效果均不乐观，更多的是喜忧参半。业内人焦虑的是：国家对产业政策的制定该如何更具有前瞻性和战略意义，而不是简单的&ldquo 一收一放&rdquo ，该如何减少&ldquo 随心所欲&rdquo 给产业发展带来的不利影响?如何以顶层设计通盘考虑一项技术研发及其产业化的应用?面对中国特有的遗传和基因市场，如何确立具有中国特色的基因产业发展步骤，使基因检测技术真正为国民造福。针对上述质疑，科技日报记者日前采访了中国科学院院士、著名遗传生物学家、上海交通大学Bio-X研究院院长贺林教授。 　　创新启示录：基因测序产业应用前景广泛 　　《中国出生缺陷防治报告(2012)》指出，我国出生缺陷发生率为5.6%，每年新增出生缺陷患儿89.6万，其中结构畸形25万，防治形势严峻。这些实际仅是来自刚出生时的统计数据，如果把后发的也进行统计，出生缺陷人数要远远高于此数。 　　&ldquo 冰岛的人口不过30万人，如果将中国具有出生缺陷的人数相比较的话，就相当于我国每年产生三个冰岛人口的&lsquo 残疾&rsquo 人，这不是一个小数目。如何更早地发现这些遗传基因缺陷，就要依靠基因检测技术的发展和临床应用&rdquo ，贺林教授告诉记者。 　　2003年，人类基因组计划完成真正改变了人类，颠覆了世界，带给人们的是一个势不可挡的新兴的巨型产业。花费30亿美元，耗时13年所完成的人类基因组计划，如今已经获得了广泛的应用。据不完全统计，到目前为止已为人类产生7000亿美元的回报，这一势头仍在扩大。贺林教授认为，我国在这一领域离世界的领跑线并不远，甚至齐平或超出。7月初，华大基因&ldquo 千万家庭远离遗传出生缺陷&rdquo 计划中开展的一些罕见病检查，以及目前6种单基因疾病(地中海贫血、先天性耳聋、枫糖尿病、肾上腺皮质增生、鱼鳞病、假肥大性肌营养不良DMD)的无创产前基因检测在国内都具有一定的市场应用前景。贺林教授本人的团队正在与合伙人计划开展一项全球最大的单基因病致病基因的检测诊断项目，而这一技术的核心正是基因测序。 　　&ldquo 一项新的技术发展到产业应用阶段需要具有前瞻性的战略规划，如果真是由于一个不够成熟政策使我国痛失市场发展良机，岂不成了历史的罪人!&rdquo 贺林教授说，&ldquo 叫停令&rdquo 的解冻虽然来得有些突然，但对于产业发展的确是个&ldquo 福音&rdquo 。 　　推广测序技术需要战略高度 　　基因检测技术有广泛的市场前景，在应用中监管政策的制定是不可或缺的市场保障，但是，该如何使政策的制定更具有可持续性?有业内人士普遍认为，针对基因测序诊断产品(包括基因测序仪及相关诊断试剂和软件)，国内目前仍按照《医疗器械监督管理条例》及相关产品注册的规定申请产品注册。这或许是一个最为简单和机械的管理办法，注重形式不重内容的管理办法，没有考虑到基因组医学和基因测序发展的特征和现状。 　　贺林教授提出，从美国的经验看，除了FDA认证之外，更侧重一项临床实验室改进修正案(Clinical Laboratory Improvement Amendments，CLIA)，目前有近25万个CLIA实验室由另外一个政府机构CMS(The Centers for Medicare & Medicaid Services)管理。其中，FDA管公司生产出来的产品，而CMS则管实验室服务。只要对应实验室的人员执照齐全，通过了政府认证的严格质量管理，就可以对外提供自己验证过的收费临床服务。犹如政府管理餐厅卫生，碗、筷干净度消毒状况，桌子清洁，厨房没有老鼠等 但不管做出来的菜味道，更不管菜品是否卖得出去。这样做的好处就是：在巨大的医疗需求和日新月异的新技术面前，所有的CLIA可以跟据市场需求，快速开发出各种新的诊断应用。&ldquo 政府不必对应接不暇的每个新应用做出回应，而病人可以根据自己的需要，即时得到新的诊断服务&rdquo ，贺林教授认为这样的操作将有利于技术与市场的最佳结合。 　　基因测序在内的基因检测结果解读需要专业人士在计算机的帮助下完成。然而，所需的遗传咨询门诊在我国仅局限在妇产科辅助生殖等部门，在其他的科室中，遗传咨询还很少见。这是目前最值得忧虑的。未来的医生应该具有一定的遗传和基因检测的知识，遗传咨询师的培训和教育是国家要关注的重要环节，对于基因测序市场的发展具有战略意义。 　　&ldquo 遗传咨询师也不只是临床医生的专利，应该向社会推广，让他们能够为社会化的基因检测进行正确的解读，&rdquo 贺林教授说，&ldquo 与此相配合，我国急需要建立&lsquo 临床遗传学&rsquo 学科。&rdquo 　　除了用于出生缺陷的防治以外，基因测序对于肿瘤治疗的指导用药也有着非常重要的意义。贺林教授提到，以Life Technologies公司开发的肿瘤热点突变试剂盒为例，可以一次检测50个肿瘤核心基因的2800个热点突变，为FDA批准的28种肿瘤靶向药物提供靶点基因候选，为癌症的化疗、放疗和靶向治疗提供用药指导和预后预测，只需1&mdash 2天，并比现有技术更准确。这一类以基因测序技术为核心的药物基因组学产品可以为临床工作者带来非常大的帮助，药物与基因的共同研发应用将成为下一步医药产业发展的重点。 　　找寻切实可行发展之路 　　围绕无创产筛应用为主的二代测序技术，3月6日国家卫计委发布《关于开展高通量基因测序技术临床应用试点单位申报工作的通知》，全国众多医疗机构，包括部分从未接触该技术的单位，都积极申报 6月30日，两个二代测序仪器和无创产筛的配套试剂获得了国家药监局批文。业界人士提出，以尚未获得原产国批文的进口仪器，换个商标以&ldquo 国产化&rdquo 申报获批的现象，不得不引起人们的警觉和深思。 　　对此，贺林教授也谈到了他的见解，自主创新二代测序仪器开发方面，我国还没有较好的产业基础，目前几乎只能依靠整机进口。如果有一些厂商，将进口整机换个外壳甚至只更换一个商标，就作为自主研制生产的医疗器械进行申报，那是欠妥的(对于企业间的购置兼并可另行考虑)。他还说，&ldquo 历史无数次证明，水龙头不掌握在自己手里，一定会受制于人&rdquo 。 　　记者了解到，目前，国内强烈反弹的意见主要集中在拿批文资质应该正规。贺林教授对此指出，二代测序应用于产前筛查，技术复杂、流程繁多、费时费力，对人员、场地、质量控制和管理要求苛刻，仪器和技术的完全国产化还需时日，因此，断不能饮鸩止渴，以换商标的伪国产化仪器去获取医疗器械证书，使舆论普遍担心两个风险：(1)阻滞我国高端医疗器械的自主化进程，(2)获证后，一些不具备条件的医疗机构立即自主开展个体化应用。多数或由仪器投放公司派出不具备资质的人员进行实验操作，必将带来严重后果。这一可以预见风险应引起高度的事先关注。 　　贺林教授表示，除以上社会的普遍性担忧外，技术准入和物价也尚需时日。对于基因测序这一革命性的新技术的应用，全社会需要更多关注，临床与科研需要密切结合，发展转化医学，同时鼓励社会资本的介入，走出产学研结合一体的创新之路。此外，除了政府部门批准新一代测序以外，传统的一代测序在临床上也有广泛的应用需要。他说，&ldquo 我作为中国遗传学会副理事长，希望与各相关人士一道为我国的基因测序检测找出一条切实可行的路，以合理和高效地推动我国人口健康事业的有序发展&rdquo 。 　　贺林教授，1991年获英国佩士来大学博士学位，1992年在英国爱丁堡大学完成博士后研究，1995年在英国MRC爱丁堡人类遗传学研究所完成高年资研究者工作，1996年任中国科学院研究员，先后担任上海生命科学中心(上海脑研究所)、上海生理研究所、上海生命科学研究院营养科学研究所PI，2000年任上海交通大学教授，Bio-X研究院院长，2007年任复旦大学教授，2007-2012年复旦大学生物医学研究院院长。 　　2009年，贺林教授团队揭开了倍受世人关注的遗传界百年之迷&mdash &mdash 第一例孟德尔常染色体遗传病A-1型短指(趾)症致病基因的精确定位、克隆、突变检测与致病机理的揭示。发现和报道了世界上第一例以中国人姓氏&ldquo 贺一赵缺陷症&rdquo 命名的罕见的恒齿缺失为特征的孟德尔常染色体显性遗传病，并成功完成致病基因定位工作，由此结束了中国作为遗传资源大国而又从来没有自己发现和命名遗传病的尴尬局面。此外，建立了世界上最大的精神神经疾病样品库并利用这一样品库系统地研究和分析了中国人群精神分裂症的易感基因与疾病发生的关系 在精神疾病的营养基因组学和药物基因组学研究方面取得了重要进展，证实了出生前的营养缺乏会显著增加成年后精神分裂症的发病风险。在DNA计算与技术方面取得了数项有显示度的工作。并且，还结合国情特点提出&ldquo 百家姓&rdquo 与药物开发相关性的新思路。他的发现得到国际公认。