突变株快速筛选

工业微生物常用于重要的生物和化学制品的生产，优良菌株的选育是生物产业的核心工作之一。近年来合成生物技术的快速发展使得高性能工业菌株基因型的理性构建性显著增加，但如何从海量候选菌株库中高通量筛选到规模生产用的工业菌株仍面临挑战。多孔板（MTP）筛选系统和流式细胞术（FACS）是研究者常用的筛选手段，但MTP通量较低，而FACS难以用于检测胞外分泌的代谢物。液滴微流控技术在微生物育种领域的应用，成功实现了大容量突变库的全面评价以及高效筛选，不仅在筛选通量方面实现了大幅度提升，有效提高了菌株选育工作效率，而且在筛选成本方面也展现出巨大优势，可显著降低筛选过程中试剂耗材的用量，将单克隆的筛选成本降低至十分之一或百分之一，实现高通量、低消耗的优良工业菌株选育。天木生物基于液滴微流控技术开发了皮升级单细胞分选平台--DREM cell（Droplet entrapping microfluidic cell-sorter）具有体积小、通量高、体系封闭、无交叉污染等特点，越来越成为科学研究和企业生产的重要技术手段。近日，清华大学张翀、安徽工程大学薛正莲研究团队应用DREM cell将液滴微流控技术与基因编码荧光生物传感器相结合，成功实现了高产谷氨酰胺酶突变株的超高通量筛选，相关研究成果以“Combining genetically encoded biosensors with droplet microfluidic system for enhanced glutaminase production by Bacillus amyloliquefaciens”为题，发表在生物化工领域专业期刊《Biochemical Engineering Journal》上。研究团队开发了一种利用谷氨酸拟荧光蛋白传感器 iGluSnFR 的谷氨酰胺酶荧光检测方法，相较于传统的高效液相色谱法，速度提高了700倍。基于iGlusnFR传感器，结合DREM cell单细胞分选平台实现谷氨酰胺酶生产菌株的高通量筛选，单次实验可筛选10万克隆，效率远远超过传统孔板筛选技术。最终项目团队对常压室温等离子体（ARTP）诱变的解淀粉芽孢杆菌全基因组突变文库进行超高通量筛选，成功获得了一株谷氨酰胺酶产量提高47%以上的突变株。该筛选平台，与微孔板筛选系统相比，筛选率提高500倍，试剂用量减少2万倍，并且可以节省大量的多孔板、培养皿、枪头等耗材。▲图丨液滴微流控高通量筛选平台流程图背景信息研究团队所使用的液滴微流控细胞分选仪（DREM cell）是天木生物基于液滴微流控技术开发的皮升级液滴微流控单细胞分选平台，可将待筛选细胞进行包被形成单细胞微液滴，结合荧光筛选模型，可以在细胞水平完成微生物的高通量分离、培养、检测、分选等。▲图丨液滴微流控细胞分选仪（来源：天木生物）高通量皮升级液滴单细胞分选系统（DREM cell）相比于传统筛选方法，筛选效率可提升1万倍，试剂消耗量可下降至百万分之一，在筛选通量显著提升的同时，单克隆筛选成本大幅度降低。该仪器不仅可广泛应用于细菌、酵母、动物细胞等的高通量筛选，还可以应用于蛋白、核酸、抗体等生物大分子筛选等相关研究领域。项目技术参数液滴体积1-1000pL荧光激发与检测可选波段：（1）激发波长488nm，检测波长525±15nm，灵敏度1μM荧光素/单液滴（2）激发波长532nm，检测波长578±11nm，灵敏度100nM试卤灵/单液滴液滴生产频率0-10000个/s液滴分选频率0-1000个/s微注入速度0-1000个/s样品低温控制系统4℃恒温控制，±0.5℃工作环境常压状态下，室温，30%≤湿度≤80%，洁净暗室整机功率600W应用范围细胞、酵母、细菌、蛋白、核酸等

截至2021年10月10日，全球新冠确诊病例累计超2.3亿，死亡人数超486万例。在全球经历了一波接一波新冠疫情的冲击下，一系列突变毒株不断涌现。其中，Delta毒株（即印度B.1.617.2毒株）传播力强、潜伏期短、病毒载量高、发病进程快，已经成为全球疫情流行的最主要毒株。截至10月5日，世卫组织公布已有192个国家和地区出现Delta变异株感染者。针对Delta毒株的特点，必须使用更快速、更精准、更全面的核酸检测“利器”，来阻止病毒的蔓延。天隆科技对已有新冠核酸检测试剂进行快速升级，40分钟左右即可完成核酸检测，检测时间大大缩短，并且检测灵敏度和特异性不受影响。此外，天隆科技针对Delta突变病毒，还专门开发了鉴别试剂，检测靶标为Delta毒株的主要突变位点S基因的E484Q和P681R两种位点及新冠病毒的N基因，可快速锁定突变毒株，有利于相关部门判断疫情形势，并更好判断患者预后。天隆科技所研发的常规新冠检测试剂亦能覆盖常见的突变毒株，如Delta变异毒株（即印度B.1.617.2）及英国B1.1.7等。以上产品均已获得欧盟CE权威认证，荷兰、乌克兰、哈萨克斯坦、印度尼西亚等国家注册认证，是辅助诊断新冠肺炎的有效“利器”。作为基因检测和分子诊断领域的创新领导者，天隆科技可提供新冠核酸检测整体解决方案，涵盖从样本采集、核酸提取、核酸检测及实验室建设等全套设备、试剂及整体方案，并在全球70多个国家和地区得到应用，为世界新冠疫情防控贡献了中国力量！

1月30日，COVID-19和SARS-CoV-2流行病学和基因组数据网站Outbreak.info更新了目前全球各大数据的新冠Omicron突变株测序结果，快来看看，你家试剂是否会漏检~（1）开放阅读框ORF1a和ORF1b开放阅读框的ORF1a和ORF1b RNA通过基因组RNA合成，再接着分别翻译合成pp1a和pp1ab蛋白。这两种蛋白会被蛋白酶裂解，形成16个非结构蛋白。非结构蛋白会形成复制-转录复合物，使用正链基因组RNA为模板进行复制，然后形成新的病毒粒子基因组。通过转录翻译合成结构蛋白（S蛋白、E外膜蛋白、M膜蛋白、N核衣壳蛋白）。S蛋白、E蛋白、M蛋白进入内质网，N蛋白与正链基因组RNA结合形成核蛋白复合物。在高尔基体内完成病毒颗粒的组装，然后通过高尔基体和囊泡释放新生成的病毒到细胞外，进而感染别的细胞。从已上传的11组Omicron突变株的测序数据来看，ORF1b在P314L和I1566V这两位点全部发生了突变。 （2）S蛋白基因S蛋白是冠状病毒最重要的表面蛋白，与病毒的传染能力及发病机制等密切相关。S蛋白的主要功能是与宿主细胞表面受体结合，引起自身构象变化，使疏水性的融合肽与细胞膜接近并融合介导病毒进入细胞内。S蛋白基因也是目前Omicron突变最多的地方，从报告数据来看， 突变达到24处。 去年曾有新冠研究人员称，他们在新冠病毒的S蛋白（刺突蛋白）中发现了4个插入片段，这4个片段是新冠病毒（2019-nCoV）所独有的，其他冠状病毒中没有这些插入片段。然而，作者声称，所有的4个插入片段中的氨基酸残基均与人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）的复制蛋白 gp120或 Gag中的氨基酸残基具有相同性或相似性。 HIV-1是导致人类艾滋病的主要病毒。有学者推测此次发现的 Omicron变异毒株就是艾滋病毒和新冠病毒“碰撞”的结果。但是，该病毒是否从HIV患者体内进化而来，目前并无确切研究说明。 （3）E基因和N基因新冠病毒主要由结构蛋白和非结构蛋白组成，结构蛋白包括 E 基因编码的包膜蛋白、M 基因编码的膜蛋白、N 基因编码的核衣壳蛋白、S 基因编码的刺突蛋白。 N蛋白与病毒基因组ＲＮＡ相互缠绕形成病毒核衣壳，在病毒ＲＮＡ的合成过程中发挥着重要的作用。同时，Ｎ蛋白相对保守，在病毒的结构蛋白中所占比例最大。N蛋白基因在冠状病毒内相对保守，会和其他病毒基因有交叉，容易导致单基因阳性。而ORF1ab基因具有较好的特异性，同时检测两个基因能有效避免误诊。从已经上传的测序数据来看，E基因的突变仅有1处，N基因的突变有4处，是否会影响到具体试剂盒的检测性能，就要看各个厂家自己的探针和引物设计的位置了。如何确定是否会漏检？目前大家所关心的点在于Omicron的出现是否会导致现有的检测试剂盒出现漏检的情况，据业内人士反馈，IVD试剂企业会在拿到Omicron（奥密克戎）毒株的全基因序列之后，检查引物是否在 Omicron毒株的保守区域，如果与引物互补配对的新冠RNA序列没有碱基突变，那么引物可能不需要调整。 我国获批的实时荧光定量 PCR 法试剂盒检测靶标主要针对新冠病毒基因组开放性读码框 ORF1ab、N 基因、E 基因保守区域进行引物设计，从目前数据来看，这三个区域的突变位点并不是很多。另一方面，很多引物设计软件都可以预测核酸扩增效率（Omicron序列已知），通过生信分析+软件模拟即可大致确定是否会出现漏检，当然更严谨起见，通过合成包含Omicron毒株全基因序列的质粒，用自家试剂盒进行检测也是非常重要的，但实际PCR检测结果的因素有很多，是否会产生漏检还要看真实样本的检测情况了。

一、育种领域有哪些？细菌、酵母、藻类、真菌、作物、鱼类...二、育种目标：希望提高有用成分的产出效率希望提高菌株的繁殖能力希望加快生长速度希望增加耐受性希望提高产量希望调整获取时间... ...三、针对育种目标，您可能会遇到以下情况：得不到想要的变异株使用的方法受到限制不愿使用危险品四、生物产业的关键技术问题和解决途径： ▲图丨：摘自陈坚院士报告五、细胞工厂构建，可以利用ARTP原理：ARTP（Atmospheric Room Temperature Plasma）是一种全新的射频放电技术，该技术使用惰性气体放电，能够在常压室温条件下产生大量高能量的活性粒子；研究表明，活性粒子可以有效的用于细胞的遗传物质并导致DNA结构损伤，进而利用细胞自身高容错率的修复机制，产生大量的突变位点，最终获得大容量的基因突变库。六、ARTP具有以下特点：突变性能更强、突变位点更丰富放电条件温和，活性粒子丰富，使用方便安全应用范围广泛，包括植物界、真菌界、动物界、藻类、原生动物、细菌等截止到2022年09月27日，使用ARTP发表的中文文献407篇，英文文献168篇，专利250篇，学位论文174篇，共计999篇与UV相比可以得到多样的变异体，设备具有易操作，机器故障率低，实验等待时间短，安全等特点七、ARTP诱变原理：高纯氦气激发的等离子体富含各种高能量的活性粒子。活性粒子可以透过细胞壁、细胞膜并有效地作用于蛋白质、DNA等。活性粒子对DNA物质产生作用，引起DNA结构的多样性损伤。细胞启动SOS修复机制，形成大量突变位点。诱变后菌株/植株经过筛选获得性状优良的细胞，最终大大地提高生产效率。八、ARTP安全高效：常压室温等离子体ARTP获得欧盟认证及美国UL认证。由于可以在常压室温下进行处理，照射的等离子体温度较低，被证实适用于各种物种。九、ARTP应用案例：Case1：细菌领域成果多、效果显著筛选到高产L-亮氨酸的突变株，产量达到18.55 mg/g，比出发菌株提高2.91倍。（Nature Communications，9（2018）） Case2：霉菌产色素能力大幅度提升突变菌株产橙、黄色素能力比出发菌株分别提高136%、43%。（核农学报，2016,30（4）：654-661）Case3：应用ARTP茂源链轮丝菌，提高所产谷氨酰胺酶的酶活▲图丨：ARTP诱变后的典型菌落特征（G1-G14为形态与出发菌株不同的典型菌落代表；G15为与出发菌株形态相同）采用ARTP技术对链霉菌孢子进行诱变，突变率42.8%，正突变率20.6%，高产突变株G2-1酶活达到2.73U/mL，比出发菌株提高了82%。（微生物学通报，2010，37(11)：1642-1649）Case4：优良植物品系的选育▲图丨玉米矮杆突变M2代 玉米矮杆突变M3代ARTP辐照玉米萌动种子，M1代中发现矮秆、分蘖和雄性不育的玉米突变。对M3矮秆突变株系与其亲本基因组DNA重测序表明，ARTP诱导玉米基因组突变率为0.083%，远高于化学诱变。Case5：ARTP诱变育种技术在水产育种中的应用ARTP处理牙鲆受精卵和精子，突变体出现明显的生长性状分离；在全基因组水平，ARTP诱导牙鲆的突变率高达0.064%，远高于ENU在其他鱼类上所获得的突变率。▲图丨常压室温等离子体诱变育种仪ARTP（来源：天木生物）

近日，英国报告了一种新型变异的新冠病毒，在系统发育树中被划分为一个新的支系：B.1.1.7，并被命名为 VUI-202012/01（Variant Under Investigation，year 2020，month 12，variant 01），意思是“2020 年 12 月调查的第一号变异毒株”。12月19日，英国首相约翰逊宣布，病毒的新变种比其他现有病毒株的感染性要高出 70%，引起各界广泛关注。据世卫组织1月5日通报称：全球已有41个国家和地区出现英国发现的变异新冠病毒感染病例，7个国家和地区出现了感染在南非发现的变异病毒病例。上海、广东、山东等地发现新冠突变株12 月 30 日，上海疾控中心在一名英国输入病例的咽拭子样本中发现了 B.1.1.7 新冠病毒突变株，这是我国首次发现变异新冠病毒感染病例。随后，在广东、山东等地也相继检出B.1.1.7 突变株。1月6日，广东省疾控中心从一例境外输入南非籍新冠肺炎病例的咽拭子中分离出501Y.V2南非突变株，这是我国继发现B.1.1.7突变株以来，再次发现并成功分离出新冠病毒突变株。快速研发，助力疫情目前，“内防反弹，外防输入”依然是我国疫情防控工作的重点，随着冬季气温的骤降，各地散发性疫情突增，传播力和危害性更大的B.1.1.7等突变病毒株的相继出现也给疫情防控工作增加很多阻力。在目前严峻的新冠防控形式下，更快速，更精准的检测方案无疑是疫情防控的有力武器。天隆科技自成立以来一直专注核酸检测、分子诊断领域，高度重视新冠病毒突变病毒株的出现。公司第一时间组织研发团队进行新冠突变病毒鉴别检测试剂盒的快速研发，目前已成功研发出用于鉴别B.1.1.7新冠病毒株的核酸检测试剂，试剂选取S基因中主要的突变位点，检测引起亲和力增强的突变位点N501Y，以及引起病毒可能逃避人体免疫的缺失突变位点HV 69–70del，进行鉴别检测。此外，值得一提的是，天隆现有的新冠病毒核酸检测试剂在设计之初，就已考虑RNA病毒常见突变区域，可以覆盖绝大部分以后可能出现的突变。目前包括B.1.1.7突变株、501Y.V2突变株、D641G突变株等在内的新冠变异毒株均可检测，也可检测常见未突变的新冠病毒，做到不漏检。现有试剂可完美匹配天隆科技全自动化核酸提取仪、实时荧光定量PCR仪等多款产品，形成更加全面且精准的新冠检测方案。相应产品已获得欧盟CE、美国FDA、荷兰、印尼等国际知名认证，可有效助力国内外疫情防控工作。科技抗疫，方案多样我国目前的抗疫成果离不开科技创新的支撑，天隆科技在不同抗疫时期能迅速推出多种防疫策略及抗疫产品，源自多年技术积累及防控疫情的丰富经验。高灵敏新冠核酸检测方案、大人群新冠筛查混检方案、全自动样品处理系统、移动方舱PCR实验室建设整体解决方案等多种抗疫方案，“快”、“准”、“稳”的优势在不同时期的疫情防控中得到了很好的验证，并收到客户的一致好评。目前，天隆科技基于多样化的产品组合，已形成完善且多样的新冠核酸检测解决方案，切实满足各种检测及应用场景需求。纵然新冠疫情 “瞬息万变”，各地疫情仍有反复。经过2020年的艰苦抗疫和不断创新，我们坚信我国已经具备“快速反应，及时处置，精准防控，动态清零”的防控能力，我们相信这场人类健康与病毒的战争总有一天会取得成功！未来，天隆也将继续地为医务工作者创造新“武器”，为新冠防控工作贡献专业力量。

我是Omicron，中文名奥密克戎病毒，来自南非的新变种，都听说了吧，如果你没听过我的名号，你可能就有点out了。图源：网络，侵删全球各地都有我的身影，国内呢，我正在香港、深圳、苏州等地晃悠，人类给我总结的特点就是快，传播快呀~图源：网络，侵删听说新冠自2019年末被发现至今已累计感染超4亿人，新冠达到1亿确诊时是在2021年1月，之后只用了7个月就达到2亿，而翻倍达到4亿则只用了6个月，特别是3亿到4亿只用了1个多月的时间。这主要归因于我奥密克戎变异株的高传染性和快速传播性。图源：网络，侵删根据新冠病毒数据库GISAID目前共享的信息显示，我奥密克戎变异株的突变位点数量明显多于近2年流行的所有新冠病毒变异株，而最近的感染分析发现，奥密克戎毒株现有感染中也出现了进一步变异的分支亚型，带R346K变异的BA.1和BA.2。BA.1+ R346K亚型占现今全球奥密克戎序列的约40%，在新西兰、英国和美国这一比例则为35-60%。BA.2亚型占全球奥密克戎序列的约10%，其流行率正在上升，并且在丹麦、印度和南非已占主导地位。我和之前的新冠病毒相比已经改变得面目全非。图源：网络，侵删通过人们的研究，对不同分支亚型的治疗分析发现，同属奥密克戎的不同亚型对不同中和抗体的反应也并不相同。谢晓亮团队在《nature》的文章表明，奥密克戎RBD上的单个突变会影响不同类别抗体的有效性（该文章筛选了247种人类抗体，且将其分为6类）。例如，奥密克戎可利用突变K417N、G446S、E484A和Q439R逃逸A类至D类的抗体，这些抗体的表位与ACE2结合基序有重叠。Davide Corti团队在《nature》发表的文章也表明奥密克戎免疫逃逸能力或强于之前新冠病毒谱系，研究中测试的8种治疗性单克隆抗体中，大部分完全失去了对奥密克戎的中和活性，扩大筛选范围后，入选的36种中和抗体，只有6种对奥密克戎依然具有强效的中和活性，而在29种靶向RBD特定区域（受体结合基序）的单克隆抗体中，有26种对奥密克戎的中和活性出现了显著下降。这些结果都提示我们，未来对新冠病毒的分型将是一个非常重要的工作，不但会影响我们的疫情防控工作，也会影响到我们针对新冠肺炎治疗药物的研发和不同患者的针对性治疗。我的秘密被暴露了，好像找到了方法对付我。图源：网络，侵删让我看看是啥方法~原来是naica微滴芯片数字PCR一次快速鉴别Omicron新冠病毒变异株刺突（Spike）蛋白6个突变位点，并实现绝对定量，获得鉴定和监控。应用亮点：▶ 6个核心突变位点快速检测。▶ 可视化微滴溯源单个阳性微滴，确保结果真实可靠。▶ 阳性微滴定性分析，同时给出定值，便于监测监控。(翻译成中国话就是：检测位点多、灵敏、还能监控我~）方法描述：试剂：Omicron（奥密克戎）新冠病毒变异株鉴定试剂盒（珠海辉睿公司）仪器：naica微滴芯片数字PCR系统（北京深蓝云生物科技有限公司）数据分析：数字PCR通过阳性微滴直接判读阳性结果。▲ 图1：阈值判读直观阳性位点扩增明确这样奥密克戎很容易就分型了。图源：网络，侵删新冠病毒已在全球肆虐了2年多的时间，且仍处于不断变异过程中，随着人们对其认识更加深入，人们对其危害的认知也越来越清晰，各种后遗症的发现，各种新出现亚型不断挑战疫苗和治疗手段组成的防线。我们是否应该针对病毒不同亚型展开更有针对性的治疗方案研究？我们是否应该针对病毒不同亚型的感染特点采取更加有效的防控措施？我们是否应该针对感染进行更精细化，更个人化的分析和治疗？

导读非小细胞肺癌（NSCLC）和大肠癌是常见的恶性肿瘤，随着基因检测技术的不断发展，KRAS基因突变检测技术逐渐被运用到癌症检测和临床治疗。KRAS基因突变检测是目前癌症患者在使用靶向药物治疗前必做的检测项目。根据患者的基因突变情况不同，可以筛选出对靶向治疗敏感和耐药的人群，从而制定更个性化的治疗方案，既节省了大量的医疗资源，又提高了治疗的有效性和合理性。本文对现今分子临床诊断中的最先进的12种KRAS突变检测技术做了一个评估对比，结果显示，不同的KRAS检测方法，相应的灵敏度不同（如图1）表1 中列举每种技术和方法的特点和优势 结论在本研究中可以看到，质谱检测相对于测序检测而言，存在着可以明显读出密码子突变类型的优点。MALDI-TOF方法在KRAS突变检测中具有灵敏度高、准确度高、分辨率高、质量范围广及速度快等特点，在操作上制样简单、可微量化、大规模检测。MALDI-TOF将逐渐成为一种具有潜力的高通量、自动化基因分型的金方法。

当前，新冠病毒疫情仍然在全球范围内肆虐，截止到11月30日，全球感染人数超2.6亿，死亡人数超500万。我国疫情虽然得到了较好的控制，但当前防控工作内防反弹，外防输入，形势依然非常严峻。此外，新冠病毒不断变异，导致其传染性更强。主要的突变株包括:B.1.617.2（Delta）、B.1.1.7（Alpha）、B.1.351（Beta）、P.1（Gamma）、B.1.1.529（Omicron）等。虽然目前的研究表明这些突变尚未对疫苗的有效性产生显著的影响，但针对突变株的监测和防控工作绝不能放松。近日中国计量科学研究院联合北京科兴中维生物技术有限公司，在继今年8月开发的B.1.617.2（Delta）突变株基础上，又针对新冠病毒P.1（Gamma）和B.1.351（Beta）突变株开发了全基因组RNA标准物质。该标准物质以新冠病毒P.1和B.1.351突变株为候选物，对其灭活后进行基因组RNA纯化、序列表征和量值确定。该标准物质可以作为测量标准用于新冠病毒P.1和B.1.351突变株检测方法的方法开发、方法确认和质量控制。该标准物质涵盖新冠病毒P.1和B.1.351突变株的全部序列，高通量测序结果表明不存在其他病毒序列。采用经过国际比对验证的数字PCR方法，对开放阅读框（ORF1ab）基因、核衣壳蛋白N基因、包膜蛋白E基因和刺突蛋白S基因进行了准确定值。特性量值为每管溶液中含有的新冠病毒P.1或B.1.351突变株的ORF1ab、N、E和S基因的拷贝数浓度。具体量值见表1。新冠病毒P.1突变株基因组RNA标准物质的基因组序列中S基因具体的变异位点包括：L18F、T20N、P26S、D138Y、R190S、K417T、E484K、N501Y、D614G、H655Y、T1027I、V1176F，具体见图1。图1. 新冠病毒P.1突变株S基因突变位点新冠病毒B.1.351突变株基因组RNA标准物质的基因组序列中S基因具体的变异位点包括：L18F、D80A、D215G、K417N、E484K、N501Y、D614G、H655Y、A701V、F1121V，以及L241、L242和A243缺失，具体见图2。图2. 新冠病毒B.1.351突变株S基因突变位点

图片来源：Daniel Mokhtari 人们要弄清蛋白质或酶是如何工作的，以及了解基因突变如何影响这些对生命至关重要的分子，往往需要数年时间。研究人员必须一个个地改变分子中的氨基酸，产生变异的酶，并测试变异如何影响酶的机能。　　现在，一种蚀刻有微小通道的玻璃芯片，可以让研究人员一次测试超千种突变酶，并将时间缩短到几个小时。　　近日，发表在《科学》上的一篇论文描述了这种名为“高通量微流体酶动力学”(HT-MEK)的新系统，如何为科学家研究致病蛋白质、开发分解环境毒素的酶，以及理解不同物种之间的进化关系提供一种更快的方法。　　为开发HT-MEK，美国斯坦福大学的生物工程师Polly Fordyce和生物化学家Daniel Herschlag等人工作了6年，最终制成了一个价值10美元、约7平方厘米大小的芯片。该芯片包含1568个微孔，每个孔包含一种变异的酶和一个微流控系统，后者可以同时向所有突变体输送试剂。　　为了测试这个系统，Fordyce和Herschlag选择了一种叫做PafA的细菌酶，这种酶可以改变其他蛋白质。通过设计DNA序列，他们将PafA的526个氨基酸分别替换成不同的氨基酸，从而创建了一个突变酶“库”。机器人将这些DNA序列放入芯片的单个孔中并添加试剂，使蛋白质得以生成。然后，研究人员向该芯片中添加了一种化学物质，这种物质经PafA处理后会发光。他们用扫描仪测量了这种化学物质发出的光量——使PafA效力降低的突变会减少光量。　　这一系统并非简单地告诉研究人员这个实验成功与否，而是能让他们检查每个突变酶进行反应的速度，并确定化学物质或pH值的变化如何影响酶折叠和功能。“这就像剥下蛋白质的外壳往里面看，看到一幅建筑图。”Fordyce说。　　此外，由于一次可筛选如此多的突变体，该系统能让研究人员关注活性位点突变之外的区域。其他区域的突变仍可能通过改变酶折叠或与其他蛋白质结合的方式影响酶的功能。HT-MEK在PafA上确定了161个这样的位点。多年研究这种酶的Herschlag说，突变的影响程度令人惊讶。

当前，新冠病毒疫情仍然在全球范围内肆虐，截止到8月20日，全球感染人数超2.09亿，死亡人数达440万【1】。我国疫情虽然得到了较好的控制，但当前防控工作内防反弹，外防输入，形势依然非常严峻。尤其是去年12月报道发现了英国B.1.1.7突变毒株，S蛋白与人ACE2受体结合亲和力提高了1000倍，传播速度比之前的毒株高达70%，很快就成为了英国的主要毒株 【2】。而首次报道在印度发现的突变株B.1.617.2比英国突变株的突变位点更多，传染性更强【3】。美国、以色列等多个国家和地区在不同程度上出现疫情反弹。美国疾控中心数据显示，2021年6月中旬平均每日新增新冠肺炎病例数已下降至约1.1万例【4】；8月1日统计数据显示，过去7天内新增病例超50万例，日均新增7.2万余例，7天内新增死亡超2100例【5】。2021年4月，我国也出现输入型印度变异毒株B.1.617.2亚型。虽然目前的研究表明该突变株尚未对疫苗的有效性产生显著的影响【6】，但针对该突变株的监测和防控工作绝不能放松。自疫情爆发以来，我国成功抗疫的关键是“早发现、早隔离、早诊治”，早发现的关键是需要有灵敏的检测试剂，目前针对该突变株的检测，最急需的就是开发灵敏、快速的检测试剂盒。虽然基于前期的经验和积累，国内很多企业可以快速开发出针对突变株的检测试剂，但试剂性能评价和方法验证需要具有准确量值的标准物质作为支撑，而目前针对德尔塔突变株（B.1.617.2）的标准物质研究国内外还没有报道。目前我国已有企业针对突变株B.1.617.2开发检测试剂盒【7】，仍有大量的企业正在进行开发，急需具有针对突变株的标准物质，可以为其提供方法验证和量值溯源。此外，对于新开发的试剂要进行临床应用、申请欧盟的CE认证或美国FDA的紧急授权使用，都需要有可靠的标准物质对其性能进行评估。为此，非常有必要研制相应突变序列的标准物质，为国内IVD企业提供量值溯源，为我国新冠疫情防控提供计量技术支撑。近日中国计量科学研究院联合北京科兴中维生物技术有限公司，针对新冠病毒德尔塔突变株开发了基因组RNA标准物质。该标准物质以新冠病毒德尔塔突变株为候选物，对其基因组RNA进行纯化、序列表征和量值确定。该标准物质包含了新冠病毒德尔塔突变株的特征突变，可以作为测量标准用于新冠病毒德尔塔突变株检测方法的方法验证、质量控制和量值溯源。1.新冠病毒德尔塔突变株基因组RNA标准物质序列和量值该标准物质涵盖新冠病毒德尔塔突变株的全部序列，二代测序结果表明不存在其他病毒序列。采用经过国际比对验证的数字PCR方法，对开放阅读框（ORF1ab）基因、核衣壳蛋白N基因、包膜蛋白E基因和刺突蛋白S基因进行了准确定值。特性量值为每管溶液中含有的新冠病毒德尔塔突变株的ORF1ab、N、E和S基因的拷贝数浓度。具体量值见表1。表1. 新冠病毒德尔塔突变株基因组RNA标准物质特性量值编号名称基因标准值（×103 copies/μL）扩展不确定度（k=2）(×103 copies/μL)NIM-RM5217新型冠状病毒德尔塔（B.1.617.2）突变株基因组RNA标准物质Orf1ab基因2.000.29E基因2.140.33N基因2.370.37S基因2.450.38该标准物质的基因组序列中S基因具体的变异位点包括了T19R、G142D、R158G、L452R、T478K、D614G、D950N，以及在DEL156 -157和DEL679-685位置的缺失突变等，如图1。图1. 新冠病毒德尔塔突变株标准物质突变位点示意图2.新冠病毒德尔塔突变株基因组RNA标准物质使用方法2.1作为外标该标准物质可以作为测量标准用于病毒核酸的量值溯源。具体使用方法：对该标准物质进行5倍梯度稀释，稀释4-5个梯度后，与待测样本同时进行荧光定量PCR扩增，记录5个梯度对应的荧光定量PCR扩增的ct值。以标准物质梯度稀释后的量值的对数为横坐标，以荧光PCR扩增得到的ct值为纵坐标，进行线性拟合后可以得到标准曲线和线性方程，根据该标准曲线和待测样本扩增的ct值，实现对待测样本的病毒核酸拷贝数进行定量。使用时需要注意：1）标准物质梯度稀释所使用的稀释液应该是具体保护RNA功能的保存液或无RNA酶的水，同时为了保证量值的准确可靠，应尽可能在保护液中添加一定浓度的RNA carrier，2）由于不同的PCR扩增板所获得的ct值通常不具备可比性，因此待测样本应与标准物质同时扩增，这样得到的ct值进行比较会更准确。2.2方法开发该标准物质可以用于新冠病毒德尔塔突变株检测新方法的方法开发和建立。该标准物质的序列包括了德尔塔突变株的所有特征突变序列，可以作为测量对象用于特异检测德尔塔突变株的新方法的开发。适用于荧光定量PCR方法、数字PCR方法、环介导等温扩增（LAMP）、基因测序等方法的方法开发。2.3 方法验证该标准物质可以作为测量标准用于德尔塔突变株检测方法的方法验证。由于该标准物质的具有明确的量值及不确定度，即新冠病毒四个特征基因（ORF1ab、N、E和S）的拷贝数浓度，所以可以用于对新冠病毒德尔塔突变株检测方法的准确性、检出限和定量限等性能的验证。适用于荧光定量PCR方法、数字PCR方法、等温扩增（LAMP）等方法的方法验证。同时还可以用于验证针对非突变株开发的方法是否存在脱靶。2.4 质量控制可以用于实验室日常对试剂和仪器性能的质量控制。实验室在进行正式检测前可以先使用本标准物质进行测试，检查仪器和试剂的状态，从而保证样本检测结果的可靠。还可以将标准物质加入病毒采样管，与待测样本平行处理，参与提取、扩增和检测的全流程，对检测的全部环节进行质量控制和校准。通过对比测量值和标准物质量值，可以对提取效率和检测过程进行校准。3. 新冠病毒相关核酸标准物质截至目前，中国计量科学院共研制了体外转录、基因组、假病毒3个系列11种新冠病毒核酸标准物质（表2）【8】。这些标准物质可应用于方法建立、质量控制、仪器校准、试剂性能评估、验证与评价等多方面，为保障核酸检测结果准确、可比、可溯源，提供计量技术支撑。表2 新冠病毒核酸系列标准物质体外转录RNA名称编号标准值及不确定度（copies/μL）使用建议新型冠状病毒核酸标准物质（高浓度）GBW(E)091089E（6.37±1.01）×105 方法建立和验证，量值溯源，标曲绘制；无需提取ORF1ab（1.34±0.21）×106 N（7.21±1.28）×105 新型冠状病毒核酸标准物质（低浓度）GBW(E)091090E（5.78±0.64）×102 量值溯源，仪器和产品性能测试和评价；无需提取ORF1ab（1.07±0.14）×103 N（7.75±0.81）×102 新型冠状病毒刺突蛋白基因核糖核酸标准物质NIM-RM5208S(1.95±0.31)×103 方法建立和验证，标曲绘制；无需提取新型冠状病毒B.1.1.7突变株核衣壳蛋白基因核糖核酸NIM-RM5209N(2.07±0.35)×103 方法建立和验证，标曲绘制；无需提取基因组RNA新型冠状病毒核糖核酸基因组标准物质GBW(E)091098E（1.29±0.26）×102 包含全部基因序列；方法建立和验证，量值溯源，标曲绘制；无需提取ORF1ab（9.50±1.80）×101N（2.05±0.31）×102 新型冠状病毒核糖核酸基因组标准物质GBW(E)091099E（1.06±0.11）×103 包含全部基因序列；仪器和试剂性能测试和评价；无需提取ORF1ab（8.96±0.61）×102 N（1.73±0.13）×103 假病毒新型冠状病毒假病毒核糖核酸标准物质NIM-RM5203E（4.6±0.9）×102方法建立，标曲绘制；参与提取ORF1ab（6.5±1.2）×102 N（4.3±0.9）×102 新型冠状病毒核酸检测弱阳性标准物质（高浓度）NIM-RM5205ORF1ab3842±897全过程质量控制，性能评估等，适用于试剂盒检测限1000 copies/mL及以上N2541±601新型冠状病毒核酸检测弱阳性标准物质（低浓度）NIM-RM5206ORF1ab1157±276全过程质量控制，性能评估等，适用于试剂盒检测限500 copies/mL及以下N765±181新型冠状病毒全序列假病毒核糖核酸标准物质NIM-RM5207ORF1ab基因(266-2719)47±13包含新冠病毒全部基因序列，从病毒提取到扩增、检测，进行全过程质量控制，方法验证、试剂盒性能评价。ORF1ab基因(2720-8554)85±23ORF1ab基因(8555-13024)104±28ORF1ab基因(13025-18039)97±23ORF1ab基因(18040-21552)60±39S基因(21563-25384)54±15E基因(26245-26472)52±22N基因(28274-29533)38±14【1】https://covid19.who.int/【2】https://cov-lineages.org/global_report_B.1.1.7.html .【3】 Raman R, Patel KJ, Ranjan K. COVID-19: Unmasking Emerging SARS-CoV-2 Variants, Vaccines and Therapeutic Strategies. Biomolecules. 2021 Jul 6 11(7):993.【4】 https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/covid-data/covidview/index.html【5】 https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#cases_casesinlast7days 【6】 Zhao X et al., Nutralisation of ZF2001-elicited antisera to SARS-CoV-2 variants, Lancet Microbe, 2021, https://doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00217-2【7】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1699542160613294305&wfr=spider&for=pc【8】https://www.ncrm.org.cn/

p　　“生物过程是动态的，要想彻底了解生物过程需要用动态测量手段来观察。” Yehuda Brody说到。他是麻省理工学院和哈佛大学(剑桥，MA)博莱尼实验室的一位三年级博士后研究员，近几年他一直从事单细胞基因表达动力学的可视化测量研究。现在，他专注于诱变过程动力学研究，他和同事已经开发出一种新的DNA测序方法，span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong能够分析单细胞在生命周期里的突变积累过程。/strong/span这种创新方法是Paul Blainey博士在SLAS2018报告的。/pp　　从我们出生的那一刻起，体细胞突变在我们的身体中就不断发生。大多数时候它们是无害的。但在人的一生中，它们会增加，并与许多年龄相关的疾病有关，包括神经变性、器官衰竭和癌症。据Brody说，科学家们长久以来研究了在功能基因组学中突变的影响，重点研究了突变的后果。这个领域已经得到长足的发展，人们已经开始探索突变诱变的起源：首先是什么机制引起突变，细胞是如何处理DNA中的损伤的。Brody说这是思维的一个重要转变。“通过观察突变的过程，而不仅仅是后果，我们可以专注于减少累积突变的数量，以防止它们和与它们相关的疾病。”/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/6a243885-15c3-490e-9461-7a4a9bed3750.jpg" title="brody.jpg" width="150" height="179" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 150px height: 179px "//pp style="text-align: center "strongYehuda Brody博士/strong/pp　　确定突变原因的一种方法是研究它们的模式。Blainey认为，这些模式越精确，就越有可能溯源，找出突变的原因。正如他所解释的，这是一个非常复杂的过程：“DNA的损伤可能来自体外，也可能来自体内。例如，环境中可能有破坏性的化学物质，但是突变还是会自然地发生。此外，还有不同的DNA修复机制，它可以消除一些突变和进化选择，这使得基于功能效应的不同突变更丰富或更少。因为有这么多的事情发生在一起，很难追溯。这需要对这些不同的生物和化学过程进行非常详细的分析和大量的理解，来看清整个过程的全貌。”/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/b73744ca-4578-438d-9672-97593a1fcac0.jpg" title="Blainey.jpg" width="150" height="195" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 150px height: 195px "//pp style="text-align: center "strongPaul Blainey博士/strong/pp　　单细胞基因组测序的常规方法，如微流体，具有高错误率和高成本缺陷，限制了它们的广泛使用。2016，对于这些复杂的系统，徐和他的同事发布了一个简单、稳定的替代方案。但是，尽管增加了可用性，当用于体细胞突变分析时，下一代测序(NGS)还是有它的局限性。/pp　　首先，体细胞突变是比较罕见的。据Blainey介绍，典型的预期速率约为10-11至10-8个碱基多态性(SNP)，每个碱基对应每一个细胞分裂，而NGS普遍的错误率约为10-5SNP每碱基对。简单地说，NGS不够精确，无法检测体细胞突变。/pp　　Brody指出，目前的方法的另一个局限是，当我们使用单细胞测序时，我们对细胞的相互作用和时间没有任何了解。“我们的目标是开发一种方法来观察突变发生的时间和地点，以获得突变的一些上下文，并获得干净的定量和定性数据，以显示突变真正来自何处。”/pp　　span style="color: rgb(79, 129, 189) "strong更细致的观察/strong/span/pp　　研究人员解释说，单细胞DNA的全基因组测序通常有两种方式：要么从一个细胞开始，就有一个基因组拷贝，放大，然后测序。要么把这个细胞扩增成一个群，然后对细胞群进行测序。/pp　　Blainey说，Brody的工作代表了超越这些传统方法来提高数据质量和获得时间信息的努力。他说：“这和其他人做的非常不同，你必须仔细观察，甚至把它看成是单细胞方法。”/pp　　这种新颖的方法从一个单一的创建细胞，允许生长几代的小群体开始。然后从种群中提取单个细胞并进行亚克隆，以产生代表原始种群中每一个谱系的细胞群。然后从亚克隆细胞的DNA测序。“然后，”Blainey说，“当我们进入数据集来调用新变体时，我们利用了样本之间的谱系关系的先验估计。因为我们知道细胞之间的关系，我们知道它的历史，我们可以取一个特定的细胞并追踪它，看看每一步在何处和何时发生变化。“布洛迪把它比作显微镜，观察单个细胞周期的特定时间点的突变。/pp　　strongspan style="color: rgb(79, 129, 189) "潜在应用/span/strong/pp　　Blainey认为，这种“谱系测序”不仅是基础诱变研究的基础工具，而且可能具有实际应用。他给出的一个例子是理解暴露于致癌物质如环境化学物质或吸烟引起的突变生物学。“我们真的试图在这些致癌物、突变、细胞生物学和最终的癌症发生率之间作出定量和详细的联系。” Brody希望利用这种方法，“25年或30年后，我们可以开发降低突变率的疗法，预防癌症等与年龄有关的疾病。”/pp　　Blainey发现的另一个潜在应用是减少DNA损伤疗法如烷化剂、拓扑异构酶抑制剂和顺铂的有害作用。这些药物通过破坏肿瘤细胞DNA的速度比快速分裂的细胞更快修复细胞，最终杀死细胞。由于正常细胞不能像肿瘤细胞那样快速复制，所以它们的突变少，可以更容易地耐受治疗。真的可以吗?正如Blainey指出的，接受这种治疗的人通常会发展成继发性恶性肿瘤。“我不认为当你应用DNA损伤治疗方法时，对病人正常细胞的突变负担有很好的理解，部分原因是缺乏分析它的工具。我认为重要的是考虑这种疗法对未来癌症的风险。Brody的方法可以提供一个工具，以非常详细的方式研究突变的问题。”/pp　　strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "这种观察诱变的方法有助于预测谁将受益于DNA损伤的化疗，通过应用遗传操作来观察特定的遗传背景对顺铂等药物的反应。/span/strong根据Blainey的说法，“如果我们更清楚地知道，作为剂量的函数，你在给定的化疗中有多少突变，也许我们能找到一个你能获得很多疗效的甜点，但是你还没有达到最大的突变数量。”/pp　　找到甜点可能需要个性化的方法。麻省理工学院的研究人员已经表明，修复DNA的能力在个体之间是不同的。“我们的方法可能有助于预测这一点。”Blainey说。/pp　　strongspan style="color: rgb(79, 129, 189) "下一步是什么?/span/strong/pp　　Brody认为潜在应用的其他领域包括体外受精、干细胞研究、其他与年龄有关的疾病和环境暴露。他对未来的合作感到兴奋，但现在，他说，主要目标是分享他们的概念为这种类型的分析，希望通过了解效用，其他人会对应用该方法感兴趣。“我们不仅要展示如何做到这一点，而且要展示什么是可能的，并希望鼓励其他人开发更多的方法来使用它。”/pp　　Blainey同意上述说法。“一切都必须从某处开始。对于技术开发来说，你通常会从一个初步的想法开始，然后在很长一段时间内，会有很多进一步的改进，真正提高了一种新方法的性能和适用性。”/p

第18届“中国科学十大进展”遴选活动由科学技术部高技术研究发展中心（科学技术部基础研究管理中心）牵头组织，《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》等5家编辑部参与推荐科学研究进展，邀请中国科学院院士、中国工程院院士、原国家重点实验室主任、原973计划顾问组和咨询组专家及项目首席科学家、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人等3000余位专家对30项候选科学进展进行网上投票，并邀请高水平专家对得票数排名前10位的科学进展进行审议，最终确定入选的2022年度中国科学十大进展。该项活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神，开展基础研究科学普及，促进公众理解、关心和支持基础研究，在全社会营造良好的科学氛围。北京昌平实验室曹云龙/北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）谢晓亮等团队联合的新冠病毒突变逃逸预测研究入选。曹云龙、谢晓亮团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队率先揭示了新冠奥密克戎突变株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征，揭示奥密克戎BA.1中和抗体逃逸机制，及其与病毒刺突蛋白结构特征的联系；发现奥密克戎BA.4/BA.5变异可逃逸人体感染BA.1后所产生的中和抗体，证明了难以通过奥密克戎感染实现群体免疫以阻断新冠传播；基于自主研发的高通量突变扫描技术，成功预测了新冠病毒受体结合域免疫逃逸突变位点，并前瞻性筛选出广谱新冠中和抗体。相关研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导，为全球新冠疫情防控提供了重要参考。曹云龙也凭借该项研究成果入选《自然》2022年度科学影响“十大人物”。人物简介：（图片来源于北京大学官方网站）曹云龙，2014年毕业于浙江大学竺可桢学院物理学专业，2019年获得哈佛大学化学博士学位（师从谢晓亮院士）。在新冠疫情期间，他围绕新冠病毒B细胞免疫应答、特异性抗体的结构与功能等开展了系统性研究，其中新冠中和抗体药物研制、新冠体液免疫应答特征和新冠突变免疫逃逸机制的创新性研究结果为抗击疫情作出了重要贡献。他以第一作者、共同通讯作者在Nature、Cell、Lancet Infectious Diseases、Cell Host & Microbe、Cell Research等期刊上发表多篇相关研究文章。曹云龙曾获评《麻省理工科技评论》中国区“35岁以下科技创新35人”，获得国家优秀青年科学基金资助。（图片来源于北京大学官方网站）谢晓亮，生物物理化学家，北京大学李兆基讲席教授，单分子生物物理化学的奠基人之一、相干拉曼散射显微成像技术和单细胞基因组学的开拓者。谢晓亮团队发明的全基因组扩增技术已使数千个患有单基因遗传病的家庭成功避免了致病基因的后代传递。他是中国改革开放后大陆赴美学者中分别受聘哈佛大学终身教授（1999年）和讲席教授（2009年）的第一人，2018年全职回国工作，任北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）创始主任。他的学术荣誉包括美国生物医学最高奖之一“阿尔伯尼奖”、美国物理化学最高奖“Peter Debye奖”和美国生物物理最高奖“Founder奖”。2022年度中国科学十大进展1、祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构2、FAST精细刻画活跃重复快速射电暴3、全新原理实现海水直接电解制氢4、揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制5、实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件6、新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案7、实现超冷三原子分子的量子相干合成8、温和压力条件下实现乙二醇合成9、发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制10、实验证实超导态“分段费米面”1、祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构祝融号火星车在乌托邦平原进行原位雷达探测，首次揭示了乌托邦平原浅表精细分层结构（图片设计：中科院地质与地球所研究团队；图片绘制：武汉大学邓俊）祝融号火星车沿由北向南行进路径采集的低频雷达数据成像结果及解译详细的火星地下结构和物性信息是研究火星地质及其宜居性演化的关键，是火星探测的重要内容之一。中国科学院地质与地球物理研究所陈凌、张金海团队等对祝融号火星车行进约4个月、探测长达1171米的低频雷达数据进行了深入分析和精细成像，获得了乌托邦平原南部浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息，研究发现该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的沉积层序：第一套层序位于地下约10～30米，其形成可能与距今约16亿年以来短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用有关；第二套层序位于地下约30～80米，可能是距今35～32亿年前大型洪水事件沉积。现今该区域80米之上未发现液态水存在的证据，但不排除存在盐冰的可能性。该研究揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征，提供了火星长期存在水活动的观测证据，为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。2、FAST精细刻画活跃重复快速射电暴“中国天眼”发现重复快速射电暴快速射电暴（FRB）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象，起源未知，是天文领域重大热点前沿之一。中国科学院国家天文台李菂团队联合北京大学、之江实验室和中国科学院上海天文台团队利用FAST发现了世界首例持续活跃的快速射电暴FRB20190520B，拥有已知最大的环境电子密度，有效推进了FRB多波段研究。通过监测活跃重复暴FRB20201124A，获得了迄今为止最大的FRB偏振样本，探测到FRB局域环境的磁场变化及其频率依赖的偏振振荡现象。针对FRB20190520B、FRB20201124A为代表的活跃重复暴，组织国际合作，特别是美国大型望远镜GBT协同FAST观测，揭示了描述FRB周边环境的单一参数即“RM弥散”，提出了重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制。FAST精细刻画活跃重复快速射电暴，构建统一图景，为最终揭示快速射电暴起源奠定了观测基础。3、全新原理实现海水直接电解制氢原理与技术样机图海水复杂组分引起的副反应和腐蚀性等问题一直是海水直接电解制氢难以破解的重大难题。深圳大学/四川大学谢和平团队通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合，开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术，建立了气液界面相变自迁移自驱动的海水直接电解制氢理论方法，形成了界面压力差海水自发相变传质的力学驱动机制，实现了无额外能耗的电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定海水直接电解制氢。自主研制的386 L/h H2原理样机在真实海水中稳定制氢超过3200小时，法拉第效率近乎100%，电解能耗约5.0 kWh/Nm3 H2，隔绝海水离子的同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢技术突破，为解决该领域长期困扰科技界和产业界的技术难题奠定了基础。4、揭示新冠病毒突变特征与免疫逃逸机制介导免疫逃逸的新冠病毒受体结合域突变位点的预测新冠病毒奥密克戎突变株及其变体持续涌现，及时地解析新冠突变株如何逃逸疫苗接种所建立的免疫屏障和病毒感染所产生的人体免疫力对于未来疫苗设计与疫情防控至关重要。北京大学、北京昌平实验室曹云龙、谢晓亮团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜团队率先揭示了新冠奥密克戎突变株及其新型亚类的体液免疫逃逸机制与突变进化特征，揭示奥密克戎BA.1中和抗体逃逸机制，及其与病毒刺突蛋白结构特征的联系；发现奥密克戎BA.4/BA.5变异可逃逸人体感染BA.1后所产生的中和抗体，证明了难以通过奥密克戎感染实现群体免疫以阻断新冠传播；基于自主研发的高通量突变扫描技术，成功预测了新冠病毒受体结合域免疫逃逸突变位点，并前瞻性筛选出广谱新冠中和抗体。相关研究为广谱新冠疫苗和抗体药物研发提供了理论依据和设计指导，为全球新冠疫情防控提供了重要参考。5、实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件创世界纪录效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件钙钛矿叠层太阳能电池具有低成本溶液处理的优势，在薄膜太阳能电池的大规模应用中显示出重要前景。但全钙钛矿叠层电池光电转换效率仍低于单结钙钛矿电池，其中窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷密度高，是制约提升叠层电池效率的关键瓶颈。南京大学谭海仁团队通过设计钝化分子的极性，提升其在窄带隙钙钛矿晶粒表面缺陷位点上的吸附强度，显著增强缺陷钝化，大幅提升全钙钛矿叠层电池的效率。经国际权威检测机构日本电器安全环境研究所（JET）独立测试，叠层电池效率达26.4%，创造了钙钛矿电池新的纪录并首次超越了单结钙钛矿电池，与市场主流的晶硅电池最高效率相当。该团队开发出大面积叠层光伏组件的可量产化制备技术，使用致密半导体保形层来阻隔组件互连区域钙钛矿与金属背电极的接触，显著地提升了组件的光伏性能和稳定性，实现了国际认证效率21.7%的叠层组件（面积20 cm2）。6、新原理开关器件为高性能海量存储提供新方案新原理开关器件示意图高密度与海量存储是大数据时代信息技术与数字经济发展的关键瓶颈。中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠、朱敏团队发明了一种基于单质碲和氮化钛电极界面效应的新型开关器件，充分发挥纳米尺度二维限定性结构中碲熔融—结晶速度快、功耗低的独特优势，“开态”碲处于熔融状态是类金属，和氮化钛电极形成欧姆接触，提供强大的电流驱动能力，“关态”半导体单质碲和氮化钛电极形成肖特基势垒，彻底夹断电流。该晶—液态转变的新型开关器件，组分简单，可克服双向阈值开关（OTS）复杂组分导致成分偏析问题；工艺与CMOS兼容且可极度微缩，易实现海量三维集成；开关综合性能优异，驱动电流达到11 MA/cm2，疲劳寿命108次，开关速度~15ns，尤其碲原子不丢失情况下开关寿命可大幅提升。该研究为发展海量存储和近存计算提供了新的技术方案。7、实现超冷三原子分子的量子相干合成从超冷双原子分子和原子混合气中利用射频场合成三原子分子的示意利用高度可控的超冷分子来模拟复杂的难于计算的化学反应，可以对复杂系统进行精确的全方位的研究。自从2003年美国科罗拉多大学Deborah Jin研究组从超冷原子气中合成了钾双原子分子以来，多种超冷双原子分子先后在其他实验室中被制备出来，并被广泛地应用于超冷化学和量子模拟研究中。三原子分子的能级结构理论上难以计算，实验操控也极其困难，因此制备超冷三原子分子一直是实验上的巨大挑战。中国科学技术大学潘建伟、赵博团队与中国科学院化学研究所白春礼团队合作，在钠钾基态分子和钾原子混合气中，在分子-原子Feshbach共振附近利用射频合成技术首次相干地合成了超冷三原子分子。该研究为超冷化学和量子模拟的研究开辟了新的方向。8、温和压力条件下实现乙二醇合成富勒烯改性铜催化煤/合成气常压制乙二醇技术目前乙二醇的全球年需求量达数千万吨级，主要来源于石油化工。为降低乙二醇的对外依存度，以中国科学院福建物质结构研究所为代表的科研机构与企业合作，在2009年发展了从煤或合成气经过酯加氢转化为乙二醇的万吨级非石油路线全套技术。但在该技术路线中，存在安全隐患和乙二醇产品的纯度质量不够稳定等问题。厦门大学谢素原团队与袁友珠团队，联合中国科学院福建物质结构研究所和厦门福纳新材料科技有限公司的研究人员将富勒烯C60作为“电子缓冲剂”用于改性铜—二氧化硅催化剂，研发了以C60电子缓冲来稳定亚铜的富勒烯—铜—二氧化硅催化剂，实现了富勒烯缓冲的铜催化草酸二甲酯在温和压力条件下数千克规模的乙二醇合成，有望降低对石油技术路线的依赖。9、发现飞秒激光诱导复杂体系微纳结构新机制飞秒激光诱导带隙可控结构示意图以及三维图案化的实现当将飞秒激光聚焦到材料内部时，会产生各种高度非线性效应，这种极端条件下光与物质相互作用充满未知和挑战。浙江大学邱建荣团队及其合作者们发现了飞秒激光诱导复杂体系微纳结构形成的新机制。以含氯溴碘离子的氧化物玻璃体系为例，实现了玻璃中具有成分和带隙可控发光可调的钙钛矿纳米晶3D直接光刻，呈现红橙黄绿蓝等不同颜色的发光。形成的纳米晶在紫外线辐照、有机溶液浸泡和250℃高温环境中表现出显著的稳定性。并进一步演示了这种3D微纳结构在超大容量长寿命信息存储、高稳定的最小像素尺寸微米级的Micro-LED列阵，实现了1080p级别动态立体彩色全息显示。该成果揭示了飞秒激光诱导空间选择性介观尺度分相和离子交换的规律，开拓了飞秒激光三维极端制造新技术原理。10、实验证实超导态“分段费米面”超导“分段费米面”费米面决定了固体材料的电学、光学等多种物理性质。对费米面的人工调控，是材料物性调控的最重要途径。超导体因为在费米能级处有能隙，没有费米面。1965年Peter Fulde理论预言，让超导体中库珀对动起来，增加其动量，会导致库珀对破裂，能在超导能隙中产生出一种特殊的“分段费米面”。上海交通大学贾金锋、郑浩团队与麻省理工学院傅亮团队合作，设计制备了拓扑绝缘体/超导体（Bi2Te3/NbSe2）异质结体系，借助超导近邻效应在Bi2Te3中诱导出超导，并用水平磁场在体系中产生较小的库伯对动量，得益于Bi2Te3拓扑表面态的费米速度极高的独特优势，在拓扑表面态中库伯对已经破裂，最终实现并观察到了这种特殊的“分段费米面”，成功验证了58年前的理论预言。该研究开辟了调控物态、构筑新型拓扑超导的新方法。

印度突变病毒引起全球关注近日，印度的疫情频繁登上热搜，数据显示，印度连续多日单日新冠新增病例超过30万例、单日新增死亡病例将近4000例，不少地区病床、氧气等医疗资源紧张，对印度乃至全球的公共卫生健康带来了极大挑战。目前，印度突变株B.1.617已成为印度部分地区当地流行的主要变异毒株，并已扩散至40多个国家和地区。该突变病毒主要携带S基因L452R、E484Q和P681R三种位点突变，表现出更强的传播能力，对免疫系统的逃逸作用也大大增加，或会影响疫苗的防疫效果，给疫情防控带来的挑战不容忽视。5 月 10 日，WHO 正式将 B.1.617 突变株列为全球关注变体（Variant of Concern，VOC），需要加强追踪和分析。快速研发，全面覆盖目前新冠病毒突变不断，已报道的突变病毒株数以百计。随着时间流逝，各突变株的流行趋势不断变化，部分突变株逐渐消失，而新的病毒突变株不断产生。值得一提的是，天隆科技第一时间研发的新冠病毒核酸检测试剂在设计之初就已考虑RNA病毒常见突变区域。不管是英国突变株B.1.1.7、南非突变株B.1.351、巴西突变株P.1，还是此次的印度突变株B.1.617突变株，天隆试剂均可检测，以不变应万变，排查不漏检！紧急驰援，持续助力天隆科技作为国内核酸检测、分子诊断领域的创新领导者，创新能力强劲，技术积累深厚，防控经验丰富。新冠病毒核酸提取及检测相关设备试剂已获得国内NMPA、欧盟CE、美国FDA等权威注册认证，客户遍布海内外50余个国家及地区，为世界疫情贡献“中国力量”。据人民日报5月14日报道，安徽肥西确诊两名新冠病例，引起广泛关注。天隆科技快速响应，紧急驰援，将大批新冠核酸提取及检测产品发往安徽当地疾控中心及医疗机构，助力当地疫情防控。这是继驰援武汉、绥芬河、舒兰、北京、喀什、瑞丽、大连等地疫情的再次紧急出动。不管疫情如何变幻，突变株如何层出不穷，我们坚信在各方的努力下，疫情一定能得到早日控制！

作者：青岛大学附属医院王晓囡、邢晓明2013年，好莱坞知名女星安吉丽娜朱莉在《纽约时报》发表了一篇名为《My Medical Choice》的文章，讲到自己的母亲与癌症斗争了近十年，于56岁时去世。而她遗传了母亲的BRCA1突变基因，这使她患乳腺癌的几率高达87%，患卵巢癌的几率也达到50%。为了尽可能地降低患癌风险，她决定接受预防性双乳切除术。两年后她又选择预防性的切除了卵巢和输卵管。BRCA1突变真的这么可怕吗？我们一起走进BRCA以及他的家族HRR来一探究竟。01 BRCA基因是什么？BRCA是breast cancer这两个英文单词前两个字母的缩写，研究者于上世纪90年代先后发现了与遗传性乳腺癌有关的基因，分别命名为乳腺癌1号基因、2号基因，英文简称BRCA1/2。实际上，BRCA1/2是两种抑癌基因，通俗的讲也就是对人体有好处的基因，它们翻译出来的蛋白质就像故障工程师一样，兢兢业业的修补受损伤或者有缺陷的基因。哪里有基因的双链断裂，哪里就有他们忙碌的身影。其实人体内不是只有BRCA1/2具有基因修复功能，而是有一个负责基因修复的大家族，被称为HRR（同源重组修复）通路，它包含的基因有：BRCA1,BRCA2，ATM,ATR,BARD1,BLM,BRIP1,CDK12,CHEK1,CHEK2,FANCA,FANCC,FANCD2,FANCE,FANCF,FANCI,FANCL,FANCM,MRE11,NBN,PALB2,RAD50,RAD51,RAD51B,RAD51C,RAD51D,RAD52,RAD54L,RPA1等。BRCA1/2是其中比较关键的两个基因，是HRR通路中的中流砥柱。02 如何检测BRCA1/2基因有没有突变？穿刺或者手术切取的组织都会被送往病理科，由病理科的医生对其进行处理并最终制作成蜡块（由石蜡包裹着的组织块）。进行BRCA1/2检测，首先需要从蜡块中提取DNA或者直接从血液中提取DNA，然后通过生物学技术对DNA中的BRCA1/2基因进行测序。由于BRCA1/2基因没有热点突变，即它的突变不集中于某几个区域上，而是在所有区域都有可能发生，所以需要利用下一代测序技术（Next generation sequencing，NGS）对BRCA1/2基因进行全外显子测序。最后根据测序数据分析可能的BRCA1/2基因突变，判定是否携带BRCA1/2基因的突变。03 有BRCA1/2突变一定得肿瘤吗？当然不是啦。其实BRCA1/2的突变分为5类，只有被归为第五类和第四类的突变才可能导致肿瘤的发生。第五类的突变被称为致病性突变，有99%的可能导致肿瘤的发生，第四类的突变被称为可能致病性的突变，有95%-99%的可能导致肿瘤的发生。那为什么发生这两类突变的BRCA1/2基因就从原来的好基因变成坏基因了呢？这是因为发生了这些突变的BRCA1/2基因在翻译时遇到了麻烦，不能翻译出具有正常功能的BRCA1/2蛋白，导致其丧失修复基因双链断裂的能力，这会影响基因组的稳定性，并引起多种肿瘤的发生。有研究指出，BRCA1/2胚系突变可使女性患卵巢癌的风险提高10-30倍，也增加了人们患乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、黑色素瘤等多种癌症的风险。04 BRCA1/2突变会遗传吗？BRCA1/2突变分为体细胞突变和胚系突变两种类型。体细胞突变是指只有肿瘤细胞发生了突变，而人体其他部位的正常细胞则没有发生突变。这种突变不会遗传给后代。那胚系突变是什么呢？我们都知道每个人都是爸爸妈妈爱的结晶，精子和卵子结合形成受精卵，再经过妈妈十月怀胎的辛苦最终有了我们每一个个体。精子和卵子里有来自爸爸和妈妈的染色体，这两部分染色体汇集到一起就变成了我们自己的染色体。如果爸爸或者妈妈贡献给我们的染色体里含有BRCA1/2的突变，那么我们就遗传了这个突变。我们体内的每一个细胞（每个细胞都是从最初的受精卵分裂来的，都跟受精卵有相同的染色体）里都带有这个突变，我们的后代也有可能带有这个突变，这就是胚系突变。胚系突变是可以遗传的。05 怎么区分BRCA1/2的突变到底是体细胞突变还是胚系突变呢？抽取静脉血3ML，分离其中的白细胞，提取DNA进行检测，如果检测出BRCA1/2的突变，这个突变就是胚系突变。如果血液里没有检测到突变，却在肿瘤组织中检测到了，那这种突变就是体细胞突变。06 有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变应该怎么办？对于携带BRCA1/2胚系突变的正常人来说，可以找专业的医生进行遗传咨询，并加强高风险疾病（女性如乳腺癌、卵巢癌等；男性如前列腺癌、胰腺癌等）的筛查，做到早发现早治疗。或者根据医生的建议并结合自身状况，选择是否像安吉丽娜朱莉一样进行预防性切除术以降低患癌风险。同时建议对有风险的亲属如父母、兄弟姐妹、子女等进行遗传咨询并考虑是否进行基因检测。对携带BRCA1/2胚系突变的肿瘤患者来说，一方面可以做遗传咨询，另一方面可以选择相应的药物进行治疗。而对于BRCA1/2体细胞突变的患者来说，可直接进行药物治疗而不用做遗传咨询。07 PARP抑制剂为什么可以用来治疗具有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变的肿瘤患者？前面我们提到BRCA是修复DNA双链损伤的酶，而PARP则是一种修复DNA单链损伤的酶，它的全称聚腺苷二磷酸核糖聚合酶。PARP抑制剂可以选择性的抑制PARP介导的DNA单链损伤修复途径，使发生损伤的DNA单链进一步转化成DNA双链断裂。这个时候就需要BRCA闪亮登场，而如果BRCA基因发生致病性或者可能致病性的突变，如同前文所述，DNA双链断裂就得不到修复，DNA损伤不断积累，最终就导致了细胞的死亡，这被称为合成致死效应。所以在选择此类药物进行治疗前，一定要先进行基因检测，BRCA基因确实存在致病性或者可以致病性突变才可用药，用药才有效果。此外，上文我们提到BRCA1/2是HRR通路中的核心成员，其实HRR通路中的其他基因如果出现问题，如发生致病性或者可能致病性的突变，同样可以影响基因的稳定性，导致肿瘤的发生。2020年PARP抑制剂奥拉帕利获得美国FDA（美国食品药品监督管理局）批准一项新的适应症，即用于治疗HRR通路基因突变的前列腺癌患者。 了解了BRCA1/2的前世今生，揭开了它的面纱，是不是觉得它也没有那么可怕了呢？可能不是每个人都能像安吉丽娜朱莉那样喊出自己的医学宣言，但是知己知彼，百战不殆，了解它，走进它，干掉它，愿每一位患者都能战胜病魔拥抱健康。

当全世界都在努力应对具高度传染性的奥密克戎（Omicron）新冠变异株时，法国的科学家们发现了一个潜在且令人担忧的新变体——IHU。该团队表示，IHU毒株带有46个突变点和37个缺失，导致30个氨基酸替换和12个缺失。相较之下，正肆虐全球各国的Omicron毒株的突变点为37个，比IHU毒株少了9个。命名为IHU的新冠B.1.640.2变体迄今已感染了法国东南部的12人。研究人员在medRxiv上发表的一篇论文中说，第一个病例与一个有非洲西部喀麦隆旅行史的人有关。该论文的作者声称，被确诊IHU感染的人是完全接种过疫苗的。该人在从喀麦隆的三天旅行归来后，新冠检测呈阳性。然而，专家们很快宣布，仅仅因为发现了一个新的变体，并不一定意味着IHU会像其他变体一样具有传染性，包括Omicron。在一条长长的推特上，流行病学家和美国科学家联合会的研究员埃里克-费格尔-丁说，他们正在检测新的变体，以评估它的传染性或危险性。他补充说：“我们已经发现了几十种新变体，但这并不一定意味着它们会更危险。虽然Omicron具有更强的传染性，更容易战胜免疫力，但这个新变种将属于哪个类别还有待观察。”论文原文：https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.24.21268174v1

p style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/a316d279-462e-4bdb-8348-3d0fd22fce5f.jpg" title="1.png"//pp style="text-align: justify " 近日，这项成果以“Correction of the Marfan Syndrome pathogenic FBN1 mutation by base editing in human cells and heterozygous embryos”为题发表在《Molecular Therapy》杂志上。上海科技大学的黄行许教授和广州医科大学附属第三医院的刘见桥教授为这一研究的通讯作者。/pp style="text-align: justify "关于马凡综合症/pp style="text-align: justify " 马凡综合征是一种以结缔组织为基本缺陷的遗传性疾病，也有先天性中胚层发育不良、Marchesani综合征、蜘蛛指征、肢体细长症之称，其典型病症包括周围结缔组织营养不良、骨骼异常、内眼疾病和心血管异常。/pp style="text-align: justify " 据估计，全球每5000人中有1人患有马凡综合症，由于这种遗传疾病会在全身引起问题，因此往往可能是致命的。如果一个人患有马凡综合症，他们的孩子将也有50%的可能会患有此病。/pp style="text-align: justify "在这项新研究中，中国团队从马凡氏综合征患者捐赠的健康卵子和精子着手，利用体外受精技术培养成能自行发育的人类胚胎，然后通过“碱基编辑”技术纠正引起该病症的FBN1（编码原纤维蛋白1）基因中单个碱基的突变，为这种疾病提供了潜在的早期治疗。/pp style="text-align: justify "碱基编辑器/pp style="text-align: justify " 过去的研究曾表明，编辑双链DNA会产生不必要的剪切，甚至于可能会导致癌症。最新研究中并没有使用典型的CRISPR基因编辑技术。相反，他们尝试了一种“碱基编辑器”的技术，可以简单替换单个碱基（例如将A替换为G）。/pp style="text-align: justify " 碱基编辑器是由Broad 研究所的华人学者 David Liu 教授的团队开发，可以让细胞内 DNA 的一种碱基通过简单的化学反应，变成另一种碱基，达到精准编辑基因的目的。/pp style="text-align: justify " 如今最常用的是 CRISPR 基因编辑技术，通过处理后的病毒携带基因片段，进入细胞内 DNA 替换原有基因。这种技术，需要切割 DNA 才能实现基因编辑。而碱基编辑器的突破在于，它不需要切割 DNA，直接在 DNA 上进行化学反应，来精准编辑基因。而此前，CRISPR 基因编辑技术可能会引起随机插入和删除等突变，而碱基编辑器技术则几乎避免了这种情况。/pp style="text-align: justify "更好的方式/pp style="text-align: justify " 鉴于要纠正该病症的突变基因，只需要将FBN1基因中的G改变为健康的A。研究人员试图用碱基编辑纠正导致马凡综合征的突变。/pp style="text-align: justify " 根据这项研究，黄行许教授和刘见桥团队成功纠正了导致18个活的人类胚胎出现马凡综合症的突变。其中16个胚胎仅携带FBN1基因经过修正的版本，而在2个胚胎中发生了额外的编辑。/pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/8905cefd-7c05-429f-a588-26ad6bfa4a2d.jpg" title="2.png"//pp/pp style="text-align: center "本研究通讯作者黄行许（左），刘见桥（右）/pp style="text-align: left " “总的来说，这项初步研究提供了概念上的证明，并开启了基于碱基编辑的基因治疗的潜力，”上海科技大学的研究员黄行许教授说，“尽管如此，距离到临床应用，它还有很长的路要走。”/ppbr//p

复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科主任邵志敏团队成功绘制最大规模的中国人群乳腺癌基因突变图谱，首次系统性揭示了中国人群乳腺癌的基因突变特征。相关研究成果近日发表于《自然—通讯》。作为我国女性发病率最高的恶性肿瘤，乳腺癌堪称“红颜杀手”。在上海等大城市中，乳腺癌已经连续20余年位居女性恶性肿瘤前列。邵志敏表示：“相比于欧美发达国家，中国人乳腺癌的5年生存率仍然有不小差距。导致这一差异的主要原因之一在于国人乳腺癌发病特征较为特殊。例如国人乳腺癌患者发病年龄有45至55岁、70至74岁两个高峰，且多数患者发生在绝经前。这些差异提示我们需要探索更适合国人乳腺癌的精准方案。”“基因突变图谱是乳腺癌精准治疗最基础‘参考索引’。” 该论文共同第一作者、复旦大学附属肿瘤医院乳腺外科博士江一舟告诉《中国科学报》，为此我们提出设想，能否从基因层面分析，揭示国人乳腺癌的独有特征？为突破这一“瓶颈”，邵志敏团队筛选了484个与乳腺癌个性化治疗方案高度相关的基因，几乎覆盖所有国内外已经公布过的乳腺癌突变基因，形成了乳腺癌多基因精准检测“目录”。2018年4月至2019年4月期间，研究人员根据多基因精准检测“目录”，收集了1,134例配对的乳腺癌标本和外周血标本，并统计所有乳腺癌患者的基本临床病理信息，全面分析乳腺癌队列的基因组数据，绘制出国内首个千人乳腺癌基因变异图谱。这也是目前最大规模的单中心中国人群乳腺癌基因突变图谱。研究进一步发现，中外乳腺癌突变谱之间的差异主要集中在HR阳性/HER2阴性型，而在HR阳性/HER2阳性型，HR阴性/HER2阳性型和三阴性型中，并无明显差异。专家表示，这项研究成果为国人乳腺癌精准治疗靶点并在临床上成功应用打下了基础。

p style="text-align: center "/pp　　strong治疗HIV，选择最佳的“HAART”至关重要/strong/pp　　众所周知，作为终止艾滋病公共卫生威胁计划的一部分，治疗HIV感染的抗逆转录病毒疗法(HAART)的使用在过去十年里急剧增长，据联合国艾滋病规划署发布的报告，截至2016年6月，全球约1820万艾滋病病毒感染者接受了抗逆转录病毒药物治疗，较2010年约翻了一番。/pp　　据世界卫生组织(WHO)数据显示：随着HAART的广泛开展，HIV药物耐受性的并发性增长会通过抵消抗逆转录病毒药物抑制HIV及AIDS进展的作用，从而就会破坏掉科学家们多年来的努力，HIV耐药性变异的出现及耐药株的传播导致HAART失败的问题，近年来受到越来越多的关注。/pp　　而检测和报告HIV对抗反转录病毒药物的耐药性，可以防止或尽量减少出现耐药性，对于选择最佳HAART方案至关重要。因此检测患者对HIV药物的耐受性是确保患者可以接受有效治疗的关键，同时对于有效管理抗逆转录病毒药物的耐受性也是非常重要的。/pp　　strong测定HIV药物耐受性突变的NGS技术问世/strong/pp　　世界卫生组织(WHO)在2016年7月发布的“艾滋病毒耐药性预警全球报告”中指出，“自2011以来，全球关于艾滋病毒耐药性的监测和预警报告数量呈减少趋势。2015年只有屈指可数的国家实施了监控，很多国家可能已在不知不觉中，暴露在HIV耐药性的高风险中，而这种风险是可控的。” 然而，过去市场上几乎没有专门针对HIV药物耐受性突变的遗传性测序技术，唯一的商业化测序技术还要追溯到21世纪早些时候，这种测序技术基于桑格测序法，而桑格测序法是一种昂贵，且需要1-2周才能够出结果的测序方法，其检测HIV药物耐受性突变的敏感性较低，仅为15%至20%。/pp　　来自新加坡的Vela Diagnostics公司的研究者填补了这片空白，开发出了首个测定HIV药物耐受性突变的NGS技术——Sentosa SQ HIV-1的基因分型技术，可实现自动化的RNA提取、文库构建、模板制备、测序、数据分析并生成病理报告和质量控制报告，也可以追溯样品，并且与实验室信息系统无缝集成和连接。它在8月21日收到了欧盟的体外诊断设备许可(CE-IVD)，是全球首个获批用于临床的，检测HIV耐药性的体外诊断产品。并且在上个月，该产品还获得了澳大利亚TGA许可。/pp　　strong有望进行快速诊断、及时有效治疗/strong/pp　　据Genomeweb报道，这种系统配备的试剂可用于HIV-1蛋白酶/逆转录酶/整合酶基因突变检测，可处理HIV病毒载量低至1000份/毫升的临床样本 在4000份/毫升病毒载量中，检测到低至5%的变异频率 在所有三个目标区域显示出98.50%的临床敏感性，99.82%的变异检测正确性，100%的重现性。/pp　　这不仅可以对HIV感染患者进行快速诊断、及时有效的治疗，还可以在HIV的整合酶基因上检测出药物耐受性突变，后者是美国研究者越来越关注的一种重要的药物靶点。/p

使用Ion AmpliSeqTM Cancer Panel试剂盒能检测肿瘤研究样本中更多的突变位点 Ion AmpliSeqTM Cancer Panel使科学家能够在简单快速的流程中同时对46个关键肿瘤基因的最相关区域内的739个突变进行测序。整个突变筛查的流程只需要一天时间。整个流程在单管中进行PCR反应，只需要10ng DNA样本（从FFPE、冷冻或者新鲜组织抽提均可）。测序在一个半导体芯片上完成。点击查看视频点击下载基因列表想了解更详细介绍，点击下载Ion AmpliSeqTM Cancer Panel应用指南 Life Technologies 中国区办事处销售服务信箱：sales-cn@lifetech.com技术服务信箱：cntechsupport@lifetech.com客户服务热线:800-820-8982400-820-8982www.lifetechnologies.com FOR RESEARCH USE ONLY. NOT INTENDED FOR ANY ANIMAL OR HUMAN THERAPEUTIC OR DIAGNOSTIC USE.© 2011 Life Technologies Corporation. All rights reserved. The trademarks mentioned herein are the property of Life Technologies Corporation or their respective owners. In compliance with federal regulations, we hereby disclose that this email communication is for commercial purposes.View the Life Technologies privacy policy.Follow Life Technologies

KRAS突变是最常见的致癌性突变，常见于包括肺癌、结直肠癌、胰腺癌等多种高发和高致死率的癌症。在所有KRAS突变中，KRAS（G12C）突变在肺癌中最高发，同时这种突变也常发生在结直肠癌和胰腺癌中。长期以来，由于 KRAS蛋白表面光滑、缺乏有效、稳定的药物结合位点，研发直接靶向KRAS突变蛋白的抑制剂一直未能实现。直到2013年，Shokat实验室首次报道了能够直接靶向KRAS（G12C）突变蛋白的抑制剂【1】：此类抑制剂与突变的半胱氨酸进行共价结合，通过结合非活性状态的KRAS（结合GDP）从而阻断KRAS（GDP）进一步通过“核苷酸循环”被激活 （GTP结合）【2】。经过一系列的发展，现在已有两种抑制剂（分别由Amgen和Mirati公司研制）进入临床试验，并且Amgen公司研发的抑制剂（Sotorasib）目前已通过美国FDA批准上市，用于非小细胞肺癌的治疗。 目前针对这类抑制剂的临床实验的结果表明，此类抑制剂虽然能够对30-40% 相关癌症患者起作用，但对于接受治疗的肺癌患者平均无病存活期只有6个月【3】，表明很大一部分患者在接受抑制剂治疗后会产生耐药。因此研究耐药机制能够有助于更有效的应用这类抑制剂。在2020年，美国斯隆凯特琳癌症研究中心（MSKCC）的Piro Lito 实验室首次报道了癌细胞能够在此类抑制剂作用后通过合成新的KRAS蛋白，后者在EGFR， SHP2及AURKA信号的作用下激活，使细胞无法继续被抑制进而导致细胞对该抑制剂快速耐受（详见BioArt报道：Nature | 癌细胞对KRASG12C抑制剂存在快速耐受性）【4】。然而对于此类抑制剂治疗产生耐药的基因层面的变化尚不清楚。 为了研究与该抑制剂耐药相关的基因变化，2021年11月10日，Piro Lito实验室与MSKCC的临床药物试验研究组以及AMGEN制药公司合作（第一作者为赵玉磊 和Yonina R. Murciano-Goroff, Jenny Y. Xue, Agnes Ang）在Nature上发表了文章Diverse alterations associated with resistance to KRAS(G12C) inhibition，获取了相关临床样本并结合临床前模型及相关基础实验，研究报道了针对Sotorasib耐药性相关的基因改变并提出了相应治疗方案。 该研究收集了共43例进行临床Sotorasib药物试验病人的治疗前、后的组织和/或游离DNA样本。通过对收集的病人样本进行高通量靶向基因测序，发现27位病人在经过该药物治疗产生耐药后的样本中含有包括KRAS，NRAS， BRAF, EGFR, FGFR2, MYC等不同的基因改变。其中～16%的病人样本中检测到RAS基因的改变（KRAS突变，NRAS突变及KRAS拷贝数增多）；另有3位病人存在BRAF突变。此外其他检测到的基因改变还包括：EGFR扩增及突变， FGFR扩增及突变，MET扩增，MYC扩增和IDH1/2突变等。然而从病人样本中检测出的与耐药相关的基因的等位基因突变频率（variant allele frequency，VAF）都非常低，因此并不能确定这些基因的改变是否能够导致耐药。为进一步确定，研究人员获取了8位临床病人样本并用其构建了人源小鼠荷瘤模型(PDX)，通过在这些模型上进行G12C抑制剂的治疗，然后获取分离耐药和对照组肿瘤，进行基因测序。在其中两个模型中检测到了KRAS 、BRAF突变；同时在另外3个对药物不敏感的模型中检测到了高基础拷贝数的KRAS基因，进一步提示BRAF，RAS突变与耐药性密切相关。与此同时，研究人员在体外构建了三株对此类抑制剂耐药的细胞系，并对其进行了单细胞基因测序。结果在三株细胞系中同样发现了RAS及BRAF致癌性基因突变。并且其中一株细胞中含有MRAS突变，MRAS与RAS蛋白家族同源，但MRAS突变在肿瘤中非常少见。通过单细胞测序分析发现，这些突变基因能够与KRAS（G12C）突变同时存在于同一个细胞中。这一发现不同于目前广泛认为的“RAS致癌突变互斥理论”。进一步研究人员对MSKCC临床样本库中8750例含有KRAS突变的未进行抑制剂治疗的肿瘤样本进行分析，结果发现～3%的肿瘤样本中同时含有多种RAS突变；而RAS突变的比例在治疗前、后的临床样本以及耐药模型中明显增高，分别为16% 和 22%。提示G12C抑制剂能够使RAS突变比例增高，同时RAS突变可能参与G12C抑制剂的耐药。 由于通过三种方式发现的治疗后的基因突变都是多克隆性的，为进一步证明所检测到的基因变化能够驱动对KRAS突变蛋白抑制剂耐药，科研人员将这些突变的基因克隆到通过dox诱导表达的载体中并导入对抑制剂敏感的细胞系中。在这些细胞中诱导表达这些突变基因同时进行不同浓度抑制剂作用，发现抑制剂作用下的细胞中KRAS（G12C）仍然处于抑制状态，但下游ERK的抑制状态却减弱，表明突变基因能够激活KRAS下游信号通路从而达到抑制细胞对药物的敏感性；同时发现，即便用很低的dox进行诱导RAS突变基因的表达，也能够降低细胞原本对抑制剂的敏感度，提示即便表达量低或者多克隆状态，这些突变基因也可能达到使肿瘤耐药的状态。为进一步证实这个推测，研究者用不同的荧光蛋白分别标记抑制剂敏感细胞（亲本细胞）和可诱导表达NRAS（Q61K）的细胞，然后将两种细胞按不同的比例进行混合，来模拟肿瘤中可能存在的低等位基因突变率的基因改变。通过进行对抑制剂浓度滴定测试，发现细胞的耐药性随着NRAS突变在混合细胞中所占比例的增高而增强。同时即便NRAS 突变细胞只占混合细胞的7%，也足以使50%的混合细胞丧失对抑制剂的敏感性，提示NRAS突变细胞能够使周围原本对药物敏感的细胞敏感度降低。为进一步证实这一假设，研究人员利用流式细胞仪对不同比例混合的并且经过抑制剂作用后的细胞进行分析，发现敏感细胞存活的比例随着NRAS突变细胞的比例增高而增高。综上证明，RAS及BRAF突变能够通过激活KRAS下游信号通路（细胞内调节）或者影响提高周围敏感细胞的耐药性（细胞间调节）从而引起肿瘤的耐药 。 既然继发性RAS突变能够引起癌细胞对于KRAS（G12C）抑制剂耐药，那么如何能够抑制这类基因改变所引发的耐药呢？为解决这一问题，研究人员利用CRISPR全基因组筛选技术对耐药细胞株（含有NRAS（Q61K）突变）和其相应敏感细胞株在有无抑制剂作用的条件下进行筛选，来寻找能够用来作为抑制此类耐药性的治疗标靶。筛选结果表明，NRAS， SHOC2， 及MAPK信号通路相关基因是引起耐药的主要原因。利用sgRNA 特定敲除SHOC2能够明显提高耐药细胞株对于KRAS（G12C）抑制剂的反应；同样地，siRNA靶向NRAS也能够有效提高耐药细胞株对抑制剂的敏感度。但由于目前尚无有效药物能够靶向上述两个基因，而同时筛选结果表明MAPK信号通路是主要引起耐药的原因，因此，研究人员进一步利用现有针对MAPK 信号通路的抑制剂（RAF 抑制剂，MEK抑制剂和ERK抑制剂）联合G12C抑制剂进行用于检测其对于耐药细胞株以及过表达不同RAS/BRAF突变的细胞系的治疗效果。结果表明，同时联合MAPK信号通路抑制剂能够有效抑制RAS/BRAF突变引起的耐药性细胞的增殖。进一步在小鼠皮下异种移植耐药细胞株或者人源肿瘤构建的模型中也发现联合应用MEK和KRAS（G12C）抑制剂相比单一抑制剂的治疗能够更有效地抑制肿瘤的生长。综上，本研究通过结合临床样本、人源肿瘤异种移植小鼠模型、以及耐药细胞株三种不同体系研究与G12C抑制剂耐药相关的基因变化，发现与耐药相关的基因变化呈现出异质性，多克隆性和低等位基因突变率（VAF）的情况，可能与临床样本取样以及缺乏持续性的药物筛选相关。进一步RAS、BRAF的突变经过验证证明在多克隆的情况下也能引起耐药，并且可能存在细胞间相互作用的调节方式能够驱动耐药。针对此类基因改变引发的耐药情况，研究结果提示联合使用MAPK信号通路抑制剂能够对此类突变引起的耐药性起到改善并且延长KRAS突变蛋白抑制剂的有效作用时间。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04065-2

目前，与新冠病毒基因组序列最相似是从菊头蝠分离得到的RaTG13，其与新冠病毒的进化分歧大约发生在50年前。此后，直到疫情暴发前，新冠病毒已经积累了500多个突变。　　中国科学院遗传与发育生物学研究所钱文峰研究组提出一种新的溯源策略——通过鉴定新冠病毒这500多个突变的频谱特征推测新冠病毒的历史宿主。作者首先确认了这一策略运用所需要满足的三个前提假设：第一，细胞环境在不同宿主之间存在差异，会在其携带的病毒基因组上产生宿主特异性的突变；第二，病毒基因组的新生突变主要是由宿主细胞内环境造成的；第三，病毒在进化中积累的突变特征主要是由新生突变决定的。　　作者们在建立了该策略的理论基础后，构建了非典病毒、中东呼吸综合征病毒、新冠病毒以及与其相关的16种冠状病毒的进化树。这些病毒是前人从人、蝙蝠、骆驼、果子狸、穿山甲和刺猬等不同物种中分离得到并测序的。作者们鉴定了病毒进化历史上不同时期积累的突变，发现来源于不同宿主的病毒带有不同的突变特征。宿主物种的差异越小，病毒的突变特征越相似。这一结果进一步确认了根据突变特征推测历史宿主这一计算生物学策略的可行性。　　为了推测新冠病毒的进化历史，作者们对新冠病毒在这段时间产生的突变特征开展了主成分分析，发现新冠病毒在疫情暴发前积累的突变特征与野生蝙蝠（尤其是菊头蝠）细胞环境高度相符，这为新冠病毒的自然起源提供了公开透明和实证性的数据支持。　　上述研究结果于2021年8月30日在线发表于The Innovation杂志（DOI:10.1016/j.xinn.2021.100159）。博士研究生单科家与魏昌硕为该论文共同第一作者，郇庆副研究员与钱文峰研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委的资助。

随着针对PI3K通路的新疗法的批准，PIK3CA突变的检测已成为HR+/HER2- 转移性乳腺癌 (MBC) 治疗管理的关键因素。法国雷恩第一大学尤金马奎斯癌症中心在《Scientific Reports》上发表了一篇文章，该文章采用naica微滴芯片数字PCR系统开发了多重PIK3CA突变检测技术。该技术可同时检测21种PIK3CA突变，并进行绝对定量，解决了当前对乳腺癌患者的21种PIK3CA致病突变进行快速、高灵敏、有效检测的难题。亮点1.在naica微滴芯片数字PCR平台，使用液体活检技术对21种PIK3CA突变进行定量检测。2. 通过对大量的肿瘤实体样本和cfDNA样本进行检测验证，获得了83.1%的一致性，确定了此方案的临床有效性。3.naica微滴芯片数字PCR系统检测方法的高灵敏度和稳定性，能够快速、经济、有效地对乳腺癌中最常见的PIK3CA致病突变进行绝对定量，覆盖率达90%。检测方式利用naica微滴芯片数字PCR系统(Stilla Technologies)，结合Drop-off检测方法，设计了一种可以同时检测21个PIK3CA突变的方法。在阳性分析案例中可精确识别PIK3CA突变。通过分析来自213个 HR+/HER2- MBC样本的血浆循环游离DNA (cfDNA) 以及从89名患者的97个可用匹配肿瘤中提取的DNA，确定了此方案的临床有效性，并在cfDNA分析和相应肿瘤样本分析之间获得了83.1% 的一致性。该技术采用两种Assay配合三步诊断策略（图1，图2），首先进行PIK3CA突变初步筛选，如果没有PIK3CA突变，则认为标本为阴性。在阳性结果的情况下，进行第二步检测集中于四种最常见的PIK3CA突变，并进行WT-MUT Duplex联合分析确定阳性突变位点。图1左：PIK3CA突变检测的两种多重检测方法设计图。(a) PIK3CA Assay n°1设计图:使用四对引物(灰色箭头)同时扩增N345K、C420R、 H1047L和H1047R。使用Drop-off方法检测542-546突变。(b) Drop-Off 542-546检测原理: WT序列由HEX标记的Drop-off探针和cy5标记的reference探针检测，产生一簇HEX-Cy5双阳性微滴(2D点图上为黄色簇) 而542 - 546密码子上带有突变(MUT，红色叉)的序列则无法与Drop-off探针结合，只和reference探针结合，生成单阳性微滴(2D点图上的红色簇) (c) PIK3CA Assay n°2设计图:使用两对引物同时扩增两个序列，使用FAM探针标记野生型(WT)序列，使用HEX探针标记E542K和E545K突变，使用FAM和Cy5探针标记H1047L突变，使用Cy5探针标记H1047R突变；图一右：三步诊断策略。图2：使用PIK3CA检测在患者cfDNA样本上鉴定PIK3CA突变示例。(a)四种最常见的PIK3CA 突变（E542K、E545K、H1047L和H1047R）的2D图结果，首先使用PIK3CA Assay n°1检测，各自的MAF为16.86%、4.17%、17.13%和1.97%。并使用PIK3CA Assay n°2确认，各自的MAF分别为17.40%、5.25%、19.55%和1.97%。(b)其他突变（N345K、C420R、Q546K、Q546P和Q546R）的2D图结果，首先使用PIK3CA Assay n°1检测，各自的MAF为4.00%、3.83%、35.02%、1.16%和39.2%，并使用WT-MUT Duplex方法确认，各自的MAF分别为6.99%、6.50%、36.84%、0.71%和43.89%。结果分析结果显示，213份血浆中68名患者(32%)至少有一种突变，这与文献中普遍报道的结果一致。有6例患者每个样本有2个突变，共发现74个突变。在本文的检测方法可能检测到的21个突变中，有9个在血浆样本中检测到（图3a、b）。此外,本方法检测的相对频率与COSMIC数据库中列出的频率相当一致，该方法能够快速、经济、有效地对乳腺癌中最常见的PIK3CA致病突变进行绝对定量，覆盖率达90%图3：213例HR + /HER2−转移性乳腺癌患者血浆中PIK3CA突变检测(a)在213例HR + /HER2−转移性乳腺癌患者中，PIK3CA检测发现9个PIK3CA突变阳性病例数。(b)确定的9个PIK3CA突变的相对频率。(c)突变在血浆中浓度（copies/ml）和MAF(%)分布 (5例以上的突变用箱线图表示，5例以下的突变用点表示，2例以上的突变用中位数线表示)。原文：https://doi.org/10.1038/s41598-021-96644-6｜欢迎试用｜naica️六色微滴芯片数字PCR系统开放试用，大家可以拨打电话010-57256059或者官网官微申请，诚挚邀请您到Stilla数字PCR中国技术示范与服务中心参观，期待与您相见。naica六通道微滴芯片数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica六通道微滴芯片数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。

我们知道，DNA无时无刻不在发生着损伤，当DNA受损而又没能正确修复时，就会发生突变，从而产生新的变异。自20世纪上半叶以来，进化论一直被这样一种观点所主导——DNA突变在基因组中是随机发生的。“我们一直认为突变在基因组中基本上是随机的，”该论文的第一作者、加州大学戴维斯分校植物科学系助理教授格雷门罗说。“事实证明，突变是非常非随机的，而且它在某种程度上对植物有益。这是一种全新的突变思维方式。”2022年1月12日，德国马克斯普朗克发育生物学研究所、美国加州大学戴维斯分校等机构的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 发表了题为：Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana 的研究论文。该研究发现，DNA的突变并不是随机的，在基因组中的一些重要区域，DNA突变频率显著降低。这改变了我们对进化的理解，这些发现可能帮助科学家培育出更好的作物，甚至帮助人类对抗癌症。为了探究DNA突变是随机的还是有着更深层次的机制，研究团队花了三年时间对数百种拟南芥进行了DNA测序。拟南芥是研究遗传学的模式生物，就像植物研究中的小白鼠。研究谈对之所以选择拟南芥来进行研究，是因为拟南芥的基因组很小，仅有约1.2亿碱基对，相比之下，人类有大约30亿碱基对。研究团队在受保护的实验室环境中种植拟南芥标本，使得在自然界中可能无法生存的具有缺陷的拟南芥能够在受控环境中生存。通过对数百种拟南芥的测序，发现了超过100万个突变，在这些突变中揭示了一种非随机突变模式。之前得理论认为，初始突变是完全随机的，自然选择决定了能够在生物体中观察到那些突变。而这项新研究发现，这些突变并不是随机的，在那些重要区域，基因突变的频率要更低。例如，在基因内的突变频率减少了约一半，而在那些必需基因中，突变频率更是减少了三分之二。这些区域是基因组中真正重要的区域，在生物学上最重要的区域是受保护免于突变的，这些区域对新突变的有害影响非常敏感，因此，DNA损伤修复在这些区域特别有效。通过独立的基因组突变数据库，包括迄今为止进行的最大的拟南芥突变积累实验，研究团队证实表观基因组和物理特征解释了全基因组中90%的这种不同区域突变频率不同的突变偏倚。研究团队认为，表观基因组相关的突变偏倚减少了有害突变的发生。这些发现为达尔文的自然选择进化论增添了一个令人惊讶的转折，说明进化中的DNA突变并不是随机的，也不是无方向的。该论文的通讯作者 Detlef Weigel 表示，植物已经进化出一种方法来保护其基因组中最重要的区域免受突变，这一发现令人兴奋，因为我们也可以利用这些发现来研究如何保护人类基因免受突变。此外，了解为什么基因组中的某些区域比其他区域突变更多，可以帮助依赖遗传变异的育种研究人员培育出更好的作物。科学家们还可以利用这些信息更好地预测或开发针对由DNA突变引起的癌症等疾病的新疗法。最后，研究团队表示，这些发现更完整地说明了驱动自然变异模式的力量，挑战了长期以来关于突变随机性的理论，并为生物学和进化突变的理论和实践研究提供了未来方向。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04269-6

p CRISPR具有改变DNA的力量。/pp　　CRISPR基因编辑技术会导致上千个不想要的突变吗?这是一项小鼠研究提出的问题。/pp　　基因编辑的想法是改变细胞基因组中某个单一的DNA序列，而不触及其他的基因组序列。然而，实际上，每个基因编辑方法有时候都会导致不希望的改变。/pp　　如果不希望改变的基因比率较低，这并不是什么问题，因为大多数突变都没有影响。但一些特定的基因变异却会导致癌症，因此，CRIPSR技术的安全性取决于它产生的脱靶变异宾律有多高。/pp　　如果说CRISPR技术存在不希望的突变，大多数研究发现的突变都很少。然而，几乎所有这些研究都是通过预测它们可能会是什么来寻找脱靶变异，然后了解是否能够找到变异。/pp　　美国哥伦比亚大学医学中心的Stephen Tsang和团队现在利用一个更加广泛的方法，测序两只经过CRISPR技术编辑的小鼠的基因，并将其与未经过基因编辑的控制组进行对照。他们通过这种方法在两只基因修饰小鼠中鉴定出超过1000个普通基因突变，并认为这是由CRISPR技术导致的。/pp　　Tang表示，这是一项极小的研究，他们尚不知晓其他的团队如果用同样的技术是否能够得到类似的结果。/pp　　即便这些结果可以重复，问题是还要利用这一案例中采用的具体的CRISPR技术。即便进一步实验表明利用CRISPR技术大体上存在问题，这应该仍然是可以解决的。其他团队已经改变了CRISPR/Cas9系统以减少脱靶变异的风险，此外还有很多潜在的选择性蛋白在利用CRISPR时可能会产生更少的不希望的效应。/pp　　尽管Tsang和同事表示，他们依然对CRISPR技术表示乐观，他们还是希望其他研究人员利用自己的方法确保脱靶变异被找到，如果可能的话采用一些方法避免过多的突变。/pp　　“这将会进入临床试验，并且正在被应用到作物上。”Tsang说，“或许美国农业部和食药监局应该在批准人类和食品CRISPR指导规范之前先获得我们的方法。”/pp/pp/p

p　　King Faisal Specialist医院和Fowzan Alkuraya研究中心的团队对辣子两个怀孕有苦难的家庭女性进行了同和性作图和外显子测序，这些女性即使进行体外受精，怀孕也十分困难。研究人员本周在《Genome Biology》上报道了他们的结果，他们发现，TLE6中的突变似乎在早期终止了胚胎发育。胚胎后发育中，其他基因的活性与胚胎杀伤作用的联系已经有所发现，但是研究人员会说，这是第一个在胚胎植入前具有杀伤活性的。 ??/pp　　“我们的数据表明，TLE6突变是一种造成人类女性不孕的罕见突变，并且其是现在已知的，最早的对胚胎具有杀伤力的单个基因的突变，” Alkuraya和他的同事们在文章中这样写道。/pp　　看似健康的精子与看似健康的卵子在胞浆内注射受精失败是十分罕见的，研究人员说，值得注意的是，在20年的体外受精的经验中，他们只记得有8对夫妇出现了这样的情况。而其中两队夫妇是近亲，因此研究人员能够与他们取得联系。研究人员补充道，一个女性患者也有一个受此影响的姐姐。/pp　　两姐妹都来自同一个家庭，这个家庭中的另外的兄弟姐妹都是健康和可孕的，但是她们却经历了多次失败的精子注射。只有三个卵子发育成了两个生殖核，这表明受精正常，但是这些受精卵在1个，2个4个细胞阶段停止了发育。/pp　　研究人员说，其他家庭的女性也表现出了类似的模式，这表明这些女性的表型是胚胎移植前具有杀伤力。/pp　　对于三个女人中的两个，Alkuraya和他的同事们进行了全外显子测序，以寻找他们受精卵中纯合子编码区或者可变剪接体。/pp　　在经过这些信息过滤后，一个新的变体变得清晰明显：在TLE6中出现了纯合子S510Y的替换。/pp　　研究人员进一步报道，这三个女性的受精卵都具有这个突变。她们都有一个相同的单体型，这表明他们具有共同的祖先。/pp　　他们还指出，来自一个家庭的某个兄弟是这个变种的纯合子，但是他是可孕的，这表明这种变异的影响仅仅局限于女性。/pp　　研究人员报道说，在哺乳动物的TLE6同源基因中，其变异残基似乎具有普遍的保守性，此外，使用PolyPhen和SIFT预测，S510Y变体是一种致病的突变。/pp　　Alkuraya和他的同事们补充说，TLE6编码一种蛋白，其是分皮质孕产妇复合物(SCMC)的一部分，而这种在但是是动物卵母细胞的一种结构，其对胚胎早期发育是至关重要的。他们还补充说，这种基因是目前已知的，为数不多的几个哺乳动物的母性效应基因。/pp　　蛋白激酶A是已知的，能够的磷酸化的TLE6，，研究人员怀疑说，氨基酸残基的更换会影响TLE6的磷酸化位点。/pp　　通过一系列的细胞系和免疫印迹分析，他们发现，表达TLE6突变的细胞会出现TLE6磷酸化的损伤。/pp　　同样，通过免疫沉淀反应和免疫印迹分析，他们进一步指出，OOEP，KDHC3L和SCMC之间的结合力减弱了-这是SCMC的另外两个元件。/p

p　　近日，《自然· 方法》发表文章《体内CRISPR—Cas9编辑引发的不可预测基因突变》，称基因编辑工具CRISPR可能引起基因组内大量基因突变。全球很多实验室正要将CRISPR—Cas9用于人类疾病的相关基因治疗研究，有的甚至已开始用于临床试验，这时候说它可能造成大规模基因突变，着实让人惊讶。/pp　　然而剧情很快反转。几天前，两家基因编辑公司Editas药物和Intellia制药的科学家们分别写信给《自然》杂志编辑部，认为这一论文的结论完全错误，要求将该论文撤稿，并从科技文献中删除。/pp　　strong论文只是“读者来函”，暂无撤稿决定/strong/pp　　对于这篇引起巨大争议的稿件，《自然》科研新闻发言人(以下称《自然》)在接受科技日报记者采访时表示，这只是一篇读者来函。读者来函栏目有时会刊登科研共同体感兴趣的涉及科研方法的短篇文章，其中可能包含新的研究数据。这篇文章在发表之前已经经过同行评审，至于撤稿，“眼下尚无法做进一步的评论”。/pp　　有业内学者告诉科技日报记者，读者来函的宗旨就是能及时分享一些有用的信息，一般选题都会比较新颖、时效，但与其他类型的文章相比，研究的系统性确实不够，但因为经过了同行评审，还是有一定的学术价值。/pp　　《自然》表示，这篇文章刊出后他们已经收到了一些来信，他们打算在经过适当技术评审之后将相关来信发表出来。因为基因编辑是一个快速兴起的科研领域，所以关注度高。《自然》希望通过展示实验和数据，让这一领域的研究不断深入。/pp　　strong实验设计与数据存在问题?/strong/pp　　“这篇论文确实存在一些问题”，中科院一位不愿透露姓名的研究员在接受科技日报记者采访时表示。/pp　　在他看来，基因编辑领域，脱靶确实是一个问题，但这篇文章的实验设计、获得的数据以及结论都不够科学，不是单纯的脱靶这么简单。整个实验只涉及了三只小鼠，两个处理的小鼠和一个未处理的对照小鼠，整个实验只基于一个sgRNA数据，只显示一个SNV的数据，这些数量都是严重不足的，动物数量和分组上的问题也连带导致后期数据等诸多不合理之处。/pp　　Editas的首席技术官维克· 梅尔与哈佛大学教授乔治· 丘吉尔等的联合声明中也强调，在进行科学问题的重现性和可靠性研究时，数据不充分可能会成为阻碍。/pp　　中科院上海神经科学研究所研究员杨辉和他的博士研究生唐骋亦撰文点评该文，表示实验中为了制取CRISPR-Cas9编辑的小鼠，采用了向受精卵当中共注Cas9蛋白以及sgRNA质粒的方法是“非主流”的设计，蛋白溶剂可能具有一定毒性，可能会影响整个系统的稳定性。/pp　　strong科研和市场绑定可能产生新的问题/strong/pp　　值得一提的是，不少国内的民众对基因公司就科学问题态度如此激烈表示不解，更有很多网友表示，“企业这么强烈表达反对意见肯定是因为论文的观点损害了自己的利益”。/pp　　中科院微生物所研究员娄春波向科技日报表示，这样激烈地质疑某些实验结果的现象其实是科学研究的常态。另外，由于国外著名期刊非常强调实验结果的创新性和吸引眼球的公共媒体性，也会助长一些实验结果被作者过度解读。/pp　　另一方面，在他看来，此次两家企业相关科学家的反应确实有些过激，但公众不必特别在意，毕竟Cas9系统基因编辑的脱靶效应是相关研究的痛点。他说，这些质疑言论产生的新闻效应对华尔街股民的影响应该会很大，但对科学研究的影响应该微乎其微。真正的学术争论需要更长的时间，因为要积累足够正反两方面的实验证据。/pp　　“实际上，美国科研—技术—资本—市场，这个完美的价值链背后也有很多脆弱的地方，也存在很多值得深入研究的问题，尤其是在中国这类准备超越美国范式的国家”，娄春波说。/p

人类诱导多能干细胞（hiPSCs）允许对遗传性疾病进行体外研究，并且拥有个体化干细胞治疗的潜力，基因编辑技术（能够精确修饰特异性目标位点）代表了不同hiPSC应用的宝贵工具，这在单基因疾病中特别有用，其能帮助分析未知突变的功能，或创造遗传纠正且来自患者机体的hipsCs。近日，一篇发表在国际杂志Stem Cell Reports上题为“Simultaneous high-efficiency base editing and reprogramming of patient fibroblasts”的研究报告中，来自赫尔辛基大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法，其能精确且快速地纠正培养的患者机体细胞中的遗传改变。这种新方法能从患不同遗传性疾病患者2-3毫米的皮肤活检组织中产生遗传性纠正的自体多能干细胞，而纠正后的干细胞对于研究非常有必要，其对于开发治疗有关疾病的新型疗法也非常重要。这种新方法基于此前研究人员在干细胞和基因编辑领域的突破性研究（包括获得诺贝尔奖的技术），第一项技术就是诱导多能干细胞的开发，即来自分化细胞的ipsCs，其于2012年获得了诺尔贝生理学或医学奖。而另一项技术则是CRISPR-Cas9基因魔剪的创新，其于2020年也获得了诺贝尔奖。研究者所开发的新方法结合了这些技术来纠正引发遗传性疾病的基因突变，同时还能创造出功能齐全的新型干细胞。研究人员的长期目标就是产生具有治疗特性的自体细胞，使用来自患者机体纠正的细胞就能帮助避免来自供体的器官和组织移植所产生的免疫挑战。目前有超过6000种已知的遗传性疾病，其都是由不同的基因突变所致，其中一些疾病目前是利用来自健康供体所捐赠的细胞或器官移植来进行治疗（如果合适供体有的话）。所纠正的干细胞。图片来源：Sami Jalil研究者Kirmo Wartiovaara教授表示，我们所开发的新系统在纠正DNA错误方面要比老方法更快且更加精准，同时也减少了不必要变化的风险。在完美的状况下，如今研究人员已经达到了100%的功效，尽管研究人员需要记住的一点是，对培养的细胞进行修正距离已经证实的治疗应用还非常遥远，这或许就是一个非常积极的开始。综上，本文研究结果表明，研究者所开发的新方法能够产生几十个基因编辑的hipsC单克隆细胞系，其具有前所有为的效率和稳定性，同时还能大大减少细胞培养所花费的时间，并能降低其在体外发生改变的风险。原始出处：Sami Jalil，Timo Keskinen，Rocío Maldonado, et al.Simultaneous high-efficiency base editing and reprogramming of patient fibroblasts, Stem Cell Reports (2021). DOI:10.1016/j.stemcr.2021.10.017

《科学》杂志发表的一项最新研究显示，正常皮肤存在的癌症相关基因突变数量高的惊人。这一研究结果有助于揭示细胞如何癌变的，表明分析正常组织对于理解癌症起源具有重要意义。研究发现，每个正常面部皮肤细胞都携带着数以千计的突变，主要是因暴露于阳光下导致。来自4位无癌志愿者的样本中，大约25%皮肤细胞携带至少一个癌症相关基因突变。对234份活检样本的基因测序发现有3760个突变，每平方厘米皮肤上就有100多个与癌症相关基因突变。带有突变基因的细胞克隆的细胞群，已长到正常增殖细胞群的两倍，不过这些细胞都未出现癌变。桑格研究所彼得坎贝尔博士认为，基因序列分析技术对理解癌症发生，尤其是从正常细胞向癌症细胞转化的过程十分重要，研究发现某些癌症相关突变确实能促进细胞增殖，如果这种细胞基因突变继续发生，将有可能出现真正的癌变过程。但到底需要多少这种突变，目前仍不清楚。研究发现这些光照音符的突变和皮肤鳞状细胞癌相关，但与黑色素瘤关系不大。样本取自4位年龄在55－73岁的志愿者，都接受过手术切除部分影响视力的眼睑皮肤。由于眼睑暴露于阳光下，这是积累了一生的突变。研究人员估计，被阳光直接照射的皮肤细胞平均每天都会在基因组中出现一个新突变。血液样本分析表明，没有癌症的人基因突变数量很低，只有少部分人血液细胞中携带致癌基因突变。由于阳光照射，皮肤细胞更易发生基因突变，预计每个成年人皮肤中都有成千上万个皮肤癌相关基因突变。这项研究还证明，用正常组织能更好地理解癌症发生的源头。启示：首先，基因突变，哪怕是癌症相关基因突变，不是癌症产生的全部条件。从正常皮肤细胞中发现大量癌症相关基因突变，那么在癌症组织中发生的突变也不一定是导致癌症的所有原因。美国目前倡导的精准医疗，正是针对这些癌症相关突变进行精准治疗，那么其效果不仅不能保证，而且显然会有一些错误的目标。既然正常组织中都存在大量癌症相关突变，那么这些突变如果作为精准打击目标，显然是多余的浪费的。也有一种可能，癌症相关突变也许是细胞生存的策略，一直有一种困惑，癌症细胞相关改变和机体应对损伤的自身保护往往使用同样一套工具，例如癌症细胞不容易发生细胞凋亡，而抗凋亡是许多组织避免损伤的最重要方式。因此所谓癌变，可能是一种适应外界环境付出的一种代价。好比心脏功能，如果组织存在血液灌流不足，需要增加血压，血压增加导致心脏负担增大，于是引起心脏肌肉肥厚，促进了心脏的力量，但是这同时导致心脏自身需要更多能量维持，最终无法维持，导致心脏功能衰竭。

温室气体导致地球系统能量增加，表现为全球变暖，然而地球系统增加的能量中有超过90%储存在海洋中，全球海洋热含量变化是气候变化的一个重要的&ldquo 指针&rdquo 。估计全球海洋热含量的变化是气候变化研究的一个基本问题。然而，海洋观测系统在不断变化：在上世纪(1966-2001年)，海洋主要是基于船舶的观测系统；而在2001年之后，Argo浮标观测网逐渐构建，成为最主要的海洋观测系统。这两个主要观测系统对海洋的空间采样有很大差异(图1)：船舶观测系统主要分布在主要航线附近：如北半球中纬度(图1b) 而Argo观测系统有较为完整的全球覆盖(图1c)。　　中国科学院大气物理研究所成里京和朱江发现：由于上述海洋观测系统的转变，全球上层(0-700m)海洋热含量在2001-2003年存在一个&ldquo 突变&rdquo (图1a)。这个&ldquo 突变&rdquo 使得1990-2012全球海洋热含量变化趋势被高估40%。研究指出：船舶观测系统(1966-2001年)主要采样了变暖速率较快的海区，而中东太平洋，南大西洋等变暖速率较慢的区域缺乏足够的观测；而这两个区域均能被Argo系统覆盖。这种不均匀的采样是造成2001-2003年热含量估计突变的主要原因。　　考虑到这种观测空间分布变化造成的偏差，他们进一步提出一种新的估计全球海洋热含量趋势的方法，并得到了1966-2012年全球上层700m热含量变化趋势：为0.36 ± 0.08 W m-2。新的估计较过去国际不同小组得到的估计(如IPCC-AR5)快约20~30%。　　该成果于2014年10月发表于Geophysical Research Letters。　　论文信息：Lijing Cheng and Jiang Zhu*, 2014: Artifacts in variations of ocean heat content induced by the observation system changes. Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/2014GL061881.　　 　　图1：(a) 全球0-700m海洋热含量变化时间序列。红色阴影为观测观测的数据量，蓝色阴影为Argo观测数量 (b) 船舶观测系统主要观测区域 (c) Argo观测系统的观测区域 (d) Argo观测系统相比于船舶系统增加的观测区域。

p style="text-indent: 2em "新华社北京9月28日电 一个国际研究团队最新发现，新冠重症的发生可能与患者自身免疫系统存在的薄弱点有关，比如有相关基因突变和产生自体抗体等。/pp style="text-indent: 2em "br//pp style="text-indent: 2em "这个团队近期在美国《科学》杂志上发表了两篇相关论文。他们从今年2月开始，先后对全球超过3000名新冠重症患者进行了研究分析。结果发现，在一组659名患者中有23名患者（约占3.5%）抗病毒相关基因存在先天突变；在另一组987名患者中，至少101名患者（即至少10%）体内存在“敌我不分”、攻击自身免疫系统的自体抗体。/pp style="text-indent: 2em "br//pp style="text-indent: 2em "这两种免疫系统的薄弱点都会导致I型干扰素在患者体内难以发挥作用。干扰素是细胞在被病毒或某些细菌入侵后产生的具有广泛抗病毒和免疫调节作用的活性蛋白，I型干扰素具有限制病毒繁殖的能力。/pp style="text-indent: 2em "br//pp style="text-indent: 2em "研究团队发现，一些基因突变会阻碍I型干扰素的生成和作用，从而使人体在受到新冠病毒攻击时更加脆弱；1型糖尿病和类风湿性关节炎等自体免疫疾病可能让患者产生自体抗体，影响I型干扰素的吸收和作用，而在新冠轻症患者体内未检测到这种自体抗体。/pp style="text-indent: 2em "br//pp style="text-indent: 2em "领导这项研究的美国霍华德· 休斯医学研究所研究人员让-洛朗特· 卡萨诺瓦说，这一研究成果在新冠治疗中能迅速发挥作用，如果在新冠患者体内检测出自体抗体，那清除这些自体抗体就可能有助缓解症状。/pp style="text-indent: 2em "br//pp style="text-indent: 2em "研究人员说，未来的进一步研究将有助于更好地进行新冠疫苗分配甚至是临床治疗，比如检测出自体抗体的患者可以选择更合适的干扰素或者采用血浆置换疗法。/pp style="text-indent: 2em "br//p