基于阻碍

王秀杰，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员　　我国在科研经费上虽然投入很多，但是有关科研经费支出分配比例的一些规定不尽合理。在国外科研经费相当大的比例用于人员费，目前我国科研经费中允许用于人员费用支出的比例很低，绝大部分比例的科研经费用于仪器设备购置和试剂购买等实验直接费用上。这种情况导致我国科研人员的待遇总体来说比较低，没有能力吸引优秀的研究人员来高质量地完成研究任务，并且大部分科研经费最终的受益者变成了国外的设备研制公司和试剂的制备公司。　　当前，虽然我国留学人员回流率总体呈上升趋势，但是获得博士学位又有相应研究或其他工作经历的高层次留学人才的回流率仍然处于较低水平。在中国流失的顶尖人才中，科学和工程领域滞留率平均达87%。如何才能吸引更多优秀科研人才回国?　　近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员王秀杰，在接受中国青年报记者专访时说，科研经费分配比例不合理是阻碍高层次科研人才回国的原因之一。不过，相比目前国外一些研究组经费紧张的情况，在我国&ldquo 千人计划&rdquo 等利好政策下，好项目得到支持的机会更大。她坦言自己就是国家人才政策的受益者，在美国洛克菲勒大学获得生物信息学方向博士学位后，她入选中科院&ldquo 百人计划&rdquo ，于2004年底回国，时年27岁，成为当时中国最年轻的博士生导师。回国后，她带领研究团队在生物信息学研究方面取得多项创新性成果，多次赢得国际同行的推荐和好评，2007年她获得国家杰出青年科学基金。　　我国科研硬件已经和国外不相上下　　中国青年报：您从美国洛克菲勒大学博士毕业后，为什么选择回国?　　王秀杰：我当时学的生物信息学专业比较热门，无论在美国还是在中国相关领域的人才都很缺乏。如果留在美国，我可以想象到未来20年的发展轨迹，在公司或者科研机构一步步做下去，最终做到终身教授。但我感觉即使能做到那样，也不是特别有成就感，因为总会有飘在外面的感觉。　　回国除了有文化上、精神上的认同感之外，我国发展很快，我面临的挑战和机遇会更多，我不太喜欢风平浪静的人生。还有比较重要的一点是，我和我爱人都希望孩子在中国的文化氛围中长大，希望她以作为中国人为自豪。所以我们就回来了。　　中国青年报：有没有觉得放弃了美国一些很好的机会?　　王秀杰：我觉得没什么，只是做了一个选择。上世纪五六十年代和改革开放之后最早一批回国的留学生，他们才是放弃了很多机会，因为那时国内外的待遇相差悬殊。他们更有无私奉献的精神，回来就是为了提高我国的科研水平和国际竞争力，从自身利益考虑很少。　　不过当时科研人员回国的待遇，虽然和国外相比有较大差距，但是与国内其他行业相比不会有太大落差。而现在在付出同样甚至更多时间和精力的情况下，科研人员的待遇比很多行业要低许多，并且年轻一代回国的生活压力比以前更大，所以很多留学人员在回国前会权衡各方面的因素，包括物质条件、生活质量、事业发展、做事的氛围等。　　中国青年报：您2004年回国到现在近10年，您感觉科技领域的海外人才回国的趋势有变化吗?　　王秀杰：愿意回国的人越来越多了。10年前国内科研经费、科研条件和国外有较大差距。近年来我国的科研投入有较大的增长，我们的科研经费支持、仪器设备等硬件条件已经和国外一些中等水平的科研机构不相上下。　　我认识的一些稍微年长的朋友也有回国工作的想法，但受到一些因素的制约而无法实现，包括没有特别好的研究成果，在国内能够获得的职位、待遇与预期有一定的差距等。还有一些人是因为家庭或子女教育等原因放弃回国工作，比如小孩比较大了，回来后不适应中文教育。　　住房压力是很多优秀科研人才回国的顾虑　　中国青年报：在招聘科研人员时，您感觉哪些社会环境因素阻碍了一些高层次人才回国?　　王秀杰：住房压力是很多人考虑的一个因素。像我国科研做得好的几个大城市，尤其是北京、上海，只有个别大学有提供住房的条件。还有环境状况、食品安全等因素也会使一些人才犹豫回国。尤其今年北京雾霾严重，我们所原想引进的一位优秀留学人员就因为空气问题最后选择了留在美国。　　中国青年报：一些年轻的科研人员提到国内的科研管理体制问题，使他们犹豫回国。您怎么看?　　王秀杰：我国科研管理体制确实有一些有待改进的地方，比如项目申请、汇报、审计等环节比较繁琐，新回来的科研人员会很不适应。我觉得影响较大的一点是，我国在科研经费上虽然投入很多，但是科研经费支出分配比例的一些规定不尽合理。在国外科研经费相当大的比例用于人员费，目前我国科研经费中允许用于人员费用支出的比例很低，绝大部分比例的科研经费用于仪器设备购置和试剂购买等实验直接费用上。　　这种情况导致我国科研人员的待遇总体来说比较低，没有能力吸引优秀的研究人员来高质量地完成研究任务，并且大部分科研经费最终的受益者变成了国外的设备研制公司和试剂的制备公司。比如同样一个博士后，在国内研究所或者大学工作和国外研究机构的工资相比会有四五倍的差距。所以，很多前沿的项目，国外是有经验的博士后在做，而我们这里是没有经验的博士生在做，使我们失去了很多在国际竞争中领先的机会。　　中国青年报：我们做了一项调查，78.8%的受访者认为人情关系复杂阻碍了优秀人才回国。　　王秀杰：我对这一点不是很认同。我回来这么久，没有为了申请项目去拉关系，但是我并不缺研究经费。也许有一些通过关系得到支持的项目，但是我看到身边那些兢兢业业的科学家的有价值的工作都会得到认可与支持。我觉得，最重要的是要有明确的科学目标，做好自己的工作，取得有价值的研究成果。　　现在包括美国在内的一些国外研究组都有经费紧张的情况，在我国好的项目得到支持的机会相对来说更大。并且国内无论单位还是科学家之间对归国人才的支持很多在国外是没有的。我回到中科院之后很有归属感，从研究所的领导到行政部门的同事，都对科研工作提供全心全意的支持，比如申请项目时研究所的同事和科技处会给予建议，研究所会为新研究员在实验室安排、学生招生、和安家落户等方面提供便利。这些都非常难得。　　国家政策应为国内人才提供更多发展空间和机会　　中国青年报：近年来国家推出&ldquo 千人计划&rdquo 等人才引进措施，您怎么看这些措施的作用?　　王秀杰：我国通过&ldquo 千人计划&rdquo 、&ldquo 百人计划&rdquo 等人才政策在一些急需领域引进尖端人才，对中国的科技发展起到了很大的推动作用，我自己也是&ldquo 百人计划&rdquo 政策的受益者。我觉得，在今后政策执行过程中，后继的评估和监督机制有待完善，好的计划要有更好的配套措施和管理措施，从而在需要的领域引进需要的人才。而且，现在引进人才总的思路可能还需要一些适当的调整。　　中国青年报：有什么样的调整?　　王秀杰：改革开放后国家大力引进了很多优秀人才，现在我们已经有足够的实力去培养自己的人才。但目前的人才政策仍然主要侧重于引进人才，而针对国内培养优秀人才的政策很少。这种情况导致一些学生选择出国的目的，已经不是因为国外有比较好的科研条件、能够接受更好的训练，而是如果没有出国留学的经历，很难有相应的政策使得他们有较好地发挥专长和解决经济压力的空间。所以，希望国家能出台相应的政策，在重视引进人才的同时，为国内人才提供更多的发展空间和机会。　　中国青年报：如果一直待在国内，他们对国际前沿科学会有敏锐的洞察力吗?　　王秀杰：现在我国的教育和科研交流已经非常国际化了。科学是无国界的，要做到国际领先不可能&ldquo 闭关&rdquo ，而是要知己知彼，才能找到突破口、引领新方向。青年人才不一定要去国外读博士或者做博士后，比如可以通过参加国际会议、短期出国交流、进修等形式，使得他们不需要在国外待很久就可以了解国际科技前沿或掌握最新技术，这样可以避免优秀青年人才的流失，也有助于提高研究工作的持续性。现在一些人出国使得在国内已经开展的很好的项目需要重新培养人才来接续，很可能导致研究成果失去了国际领先的机会，这对国家是很大的损失。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "我国研制新材料的脚步从未停下，但strong近年来，许多已经产业化的材料却迟迟没有进入终端市场，到底是什么阻碍了新材料进入终端市场的进度？其中最大的问题就是材料需要进行相应的测试评价，但仪器与检测，都存在不小的问题。/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "span style="text-align: justify text-indent: 2em "据不完全统计，在新材料测试评价领域，工业和信息化部布局了国家新材料测试评价平台主中心、钢铁、电子材料、先进无机非金属、稀土新材料4个行业中心、浙江、四川、湖南3家区域中心；国家质检总局布局了国家磁性材料产业计量测试中心、国家碳纤维产业计量测试中心以及多家检验检测技术联盟；此外，材料领域还有数量众多的国家产品质量监督检验中心、地方分析测试中心、高校实验中心等。但我国材料测试评价面临规模普遍偏小、高端设备难以自给、部分测试方法落后的制约。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong材料测试评价规模普遍较小/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "一方面，我国材料测试评价机构平均收入低。《全国检验检测服务业统计报告》显示，2018年，我国材料测试机构数量为1200家，占全国检验检测机构3.0%；材料测试服务业收入为57.3亿元，占检验检测服务业收入的2.0%；材料测试机构平均收入达到477.5万元，仅为全国检验检测行业平均收入的67%。另一方面，与进入国内检测市场的国外企业相比，国内机构在规模和综合实力差距较大。2016年材料测试领域23家外资企业收入达到8.08亿元，平均收入超过3500万元；而国内企业的平均收入仅为375万元，仅为外资企业平均收入的10.7%。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong高性能测试仪器设备不能自给/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "从整体上看，我国测试分析仪器集中在中低端，中高端检测仪器与发达国家相比仍存在一定差距，尚不能自给。中国仪器仪表行业协会的数据显示，2014—2016年，检测分析仪器贸易逆差占仪器仪表行业的比例分别为75.91%、80.46%和78.34%。从材料测试表征仪器设备看，痕量超痕量成分测定、高端电镜等科研用、复杂精密型仪器依赖进口，超高温拉伸/蠕变/疲劳试验机、拉扭复合热机械疲劳试验机等极端条件性能试验设备被国外禁运，在线关键参数测试技术和设备缺乏，国产测试仪器的部分关键部件仍要进口。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong部分测试评价方法和认证落后/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "从分析测试方法标准数量看，我国与国外和国家分析测试方法标准已经不存在显著性差异；从分析测试技术应用角度看，色谱、光谱、质谱、电子显微镜等国际最先进的分析测试技术已经普遍应用于我国的分析测试标准；从重要领域典型标准看，我国相关标准的测试水平基本与国际一致。但新材料领域部分测试评价方法落后，存在“测不准”、“测不全”甚至“测不出”问题。例如，用于先进金属材料的精细化、系统化、更接近真实服役条件下的性能测试表征方法和手段不足，对碳纤维及复合材料质量影响较大的原材料至今没有统一的检测、评价方法和标准。此外，航空装备、石油化工、海洋工程装备和高技术船舶及其相关材料、构件的质量评价认证、安全生产认证主要掌握在国外认证机构，致使国内已产业化的材料很难进入终端应用市场。/p

在过去的十年中，开发“简单”的血液测试并为个性化治疗提供设计，且无需侵入性肿瘤活检取样，使癌症筛查、诊断或监测成为可能，一直是癌症研究的核心目标。来自正在进行的生物标志物开发工作的数据表明，提高早期癌症检测分析的灵敏度和特异性需要多个标志物单独使用或作为多种方式的一部分。在血液中多个维度(基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组)的癌症相关分子改变以及整合所得的多组学数据有可能发现新的生物标志物并进一步阐明潜在的分子途径。在此，我们回顾了多组学液体活检方法的关键进展，并介绍了“纳米组学”标准模式：开发和利用纳米技术工具来富集并对血液循环癌组进行组学分析。　　论文：Nano-omics: nanotechnology-based multidimensional harvesting of the blood-circulating cancerome译名：纳米组学：基于纳米技术的血液循环癌组的多维采集　　尽管癌症的治疗手段取得了日新月异的成果，但全球人口仍有六分之一的死亡是由癌症导致的。缺乏早期癌症检测工具是造成这种高死亡率的主要原因之一。能够在疾病早期检测血液中肿瘤特征的测试为癌症患者提供了巨大的、尚未开发的潜力，即在肿瘤变得无法治愈之前接受有效治疗。因此，液体活检技术正在迅速发展，不仅可以进行非侵入性肿瘤分析，还可以检测无症状个体的癌症发作。　　基于使用组合治疗方式治疗癌症相似的基本原理(例如，手术、放疗和化疗)，多种血液循环分析物作为“癌症指纹”的协同作用导致了在早期癌症检测中的范式转变。液体活检样本包含一系列蛋白质、核酸、循环肿瘤细胞(CTC)和细胞外囊泡(EV)，它们从多个肿瘤部位进入血液循环，共同反映肿瘤生物学的空间和时间异质性。尽管关于分泌和循环肿瘤材料的动力学仍有待了解，但连续液体活检提供了纵向捕获系统性生物分子变化的可能性，因为它们在肿瘤进展的进化轨迹中动态发展。　　检查各种血液成分中的多维分子变化(基因组、表观基因组、蛋白质组和其他)并整合由此产生的多组学数据集，不仅有可能阐明癌症特异性分子机制和潜在的治疗靶点，而且还可以发现新的用于早期癌症检测的生物标志物组合(图1)。迄今为止，由于液体活检分析物的浓度极低，尤其是在非转移性疾病患者中，对癌症组的综合分析范围上收到了限制，。事实上，基于血液的多组学生物标志物发现的主要瓶颈之一是单独富集和提取不同类型的液体活检分析物所需的大样本量(通常10-15 ml)。此外，多种分析物提取方案影响了所得组学数据集的分析重现性和可比性。　　在此，我们评估了过去十年在早期癌症检测的多组学方法方面取得的进展。我们还介绍了“纳米组学”的概念，这是一种使用纳米技术来解决当前与血液循环癌组的富集和分析相关的技术限制的新兴范式。具体来说，纳米组学利用生物流体培养的纳米材料作为清除平台，在组学分析之前富集和分离癌症衍生的分析物，最终目标是识别用于早期癌症检测的新型多组学生物标志物组。　　图1 多组学液体活检的转化潜力可以通过基于血液的液体活检捕获的肿瘤特异性信息的多个生物分子层的示意图。血液中存在的复杂生物分子特征突出了开发能够从单个血液样本中检测肿瘤特异性多组学特征的方法的机会。确定的多组学特征在癌症生物标志物和药物开发中具有潜在应用。　　1.多组学生物标志物　　目前，大多数液体活检测试基于蛋白质或游离DNA (cfDNA)分析物，临床上用于检测预后和预测性生物标志物主要是帮助选择最佳治疗策略。例如，血清癌抗原15-3常用于监测晚期乳腺癌患者的治疗反应，血浆cfDNA的EGFR突变检测可用于预测非小细胞肺癌患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂的反应性。随着此类检测在临床上的普及，正在进行的生物标志物发现工作正逐渐朝着开发用于癌症筛查和早期检测的多分析物检测方向发展。尽管评估单一蛋白质(例如，用于前列腺癌筛查的前列腺特异性抗原)或多种蛋白质(例如在已知盆腔肿块的女性的术前检查中用于卵巢癌检测的OVA1组)的分析已经成功应用于临床，(表观)基因组学方法目前仍在早期癌症检测领域占据主导地位。　　循环肿瘤DNA (ctDNA)由封闭在CTC内或由于肿瘤细胞凋亡或坏死而释放到血流中，正在成为早期癌症检测的最有希望的生物标志物之一。尽管ctDNA仅占总cfDNA的一小部分，但下一代测序(NGS)方法能够放大ctDNA信号，因此优于基于质谱(MS)的蛋白质生物标志物发现方法。目前，超过30项正在进行的大型队列临床试验正在评估血液中基于ctDNA的生物标志物。单基因分析已逐渐演变为多基因NGS分析，最近又演变为多模式液体活检方法。不同类别的生物标志物分子的整合不仅有可能提高癌症检测的灵敏度和特异性，还可以将肿瘤定位在特定的解剖部位。　　作为多癌症早期检测液体活检发展的领军技术，两种不同的多重生物标志物特征平台目前正在前瞻性临床研究中进行测试：CancerSEEK和GRAIL测试。 CancerSEEK测试使用蛋白质基因组生物标志物组，并在一项回顾性研究中进行了初步临床评估后，首次在通过基于选择性突变的血液采集和测试(DETECT-A)早期检测癌症研究中对没有癌症病史的患者进行了前瞻性评估。1005名临床检测到8种不同类型的非转移性癌症患者。最初的概念验证回顾性研究评估了一个包含16个基因和8种蛋白质的多分析物组，并证明了70%的中位测试灵敏度(在8种不同癌症类型之间以及疾病阶段之间存在相当大的差异)和超过99%的特异性。此外，监督机器学习算法的应用正确识别了63%的CancerSEEK测试呈阳性的患者的起源器官。随后的DETECT-A研究是第一个评估多分析物(16种基因和9种蛋白质)和多癌症血液检测的前瞻性和介入性试验，涉及10006名无已知癌症的女性(年龄65-75岁)报名时。研究期间共进行了96例癌症诊断，其中26例仅使用CancerSEEK血液检测，24例通过标准护理筛查检测，其余46例根据症状或其他方式检测。据报道，单独使用CancerSEEK测试对所有癌症类型的敏感性为27.1%，与标准护理测试结合使用时为52.1%。然而，应该注意的是，CancerSEEK测试依赖于诊断性PET-CT扫描来确认所有阳性病例并将癌症定位到特定的解剖部位。尽管如此，该试验表明，多分析物血液检测与PET-CT和标准癌症筛查方案相结合，不仅可以有效地纳入常规临床护理，还可以促进旨在治愈的手术。最新版本CancerSEEK的验证目前正在一项前瞻性观察研究中进行，该研究对1000名已知或疑似癌症患者和2000名未患癌症的人进行，命名为ASCEND(Detecting Cancers Earlier Through Elective Plasma-based CancerSEEK Testing–Ascertaining Serial Cancer Patients to Enable New Diagnostic)。　　GRAIL测试使用基于血浆cfDNA中DNA甲基化模式的替代检测方法，该模式通过对超过100000个信息甲基化区域进行亚硫酸氢盐测序确定。该平台目前正在一项雄心勃勃的临床计划中进行多癌症筛查测试，其中包括五项前瞻性试验：循环无细胞基因组图谱(CCGA)研究(NCT02889978)、STRIVE (NCT03085888)、SUMMIT(NCT03934866)、PATHFINDER(NCT04241796)和PATHFINDER2 (NCT05155605)。基础CCGA研究表明，这种靶向DNA甲基化检测可以检测50多种癌症类型，同时还能以93%的准确度预测癌症信号起源的组织。在所有疾病阶段都检测到癌症(I-III期敏感性：43.9% I-IV期敏感性：54.9%)，特异性超过99%。通过与英国国家卫生服务局的合作，最新版的GRAIL测试(Galleri)的临床和经济性能将在一项包括140000名50-77岁参与者的试点筛选研究中进行前瞻性评估。值得注意的是，CancerSEEK和GRAIL测试都被授予FDA突破性设备状态，突出了多分析物测试在早期检测多种癌症类型方面的巨大潜力。　　除了无细胞基因组和蛋白质组癌症生物标志物之外，研究人员还尝试从血液中纯化和表征CTC和肿瘤衍生的EV用于实时监测治疗反应。CELLSEARCH系统是第一个获得FDA批准的平台，旨在捕获、纯化和枚举上皮来源的CTC，以预测转移性乳腺癌、结直肠癌或前列腺癌患者的预后。目前，计数极少的CTC(转移性疾病患者每毫升血液中通常为1-10个)是基于上皮标志物的表达，例如上皮细胞粘附分子(EpCAM)和细胞角蛋白8、18或19，并依赖于无法维持CTC活力的基于抗体的细胞捕获和染色方法。目前，CTC的临床效用仅基于计数，并且仅限于预测临床结果而不是实现癌症检测。然而，大量的CTC富集技术正在开发中，以实现异质CTC种群的顺序采样和分子谱分析。从散装细胞策略到对可行和完整的患者衍生CTC进行单细胞分析的转变推动了具有集成下游分子分析功能的微流体技术的发展，包括ClearCell FX1系统。　　肿瘤分泌的EV不仅与肿瘤生长和转移有关，而且还可能稳定地封存癌症相关蛋白质、核酸和脂质的宝库。与CTCs相比，EVs在生物体液中的含量更高，尽管从生物体液的背景分子成分中重复分离和富集EVs仍然是众所周知的困难。 DNA条形码标记、3D纳米图案微流控芯片和无标记纯化平台(例如，通过超快分离系统(EXODUS)检测外泌体)只是目前正在开发的克服与传统超速离心相关在纯化效率、产量、速度和稳定性方面限制的基于抗体的EV纯化方案的几个例子。将生物分子或生物物理富集与在单个微流控平台(例如，外泌体模板等离子体技术TPEX)内对EV封存的生物标志物(例如蛋白质和microRNA)的多重检测相结合，在分离EV方面显示出来自非囊泡生物流体成分巨大的前景。　　还尝试使用基于免疫亲和的微流体接口从单个样品中对CTC和EV进行双重隔离和分析。例如，双重用途的OncoBean (DUO)微流体装置已被证明能够从黑色素瘤患者的血液样本中同时分离CTC和EV，并使用多重实时定量逆转录 PCR (RT-qPCR) 测试对这些分析物进行分子分析，检测一组96个黑色素瘤相关基因的表达模式。使用单个设备或平台富集多种癌症分析物被认为是多组学液体活检领域的下一个前沿。　　2.数据分析与整合　　尽管组学数据集的可用性越来越高，但由于需要对多组学数据集进行计算操作和解释，所以将生物标志物发现转化为临床试验仍然具有挑战性。大规模的国际研究网络开始意识到在癌组整合层上捕获数据的巨大潜力。癌症基因组图谱 (TCGA)是2005年发起的泛癌基因组学联盟，现已扩展到多组学，包括超过2.5 PB的基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据。美国国家癌症研究所的临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)是多机构倡议的另一个例子，旨在利用蛋白质组数据集的互补性，为不同癌症类型提供新的分子见解。　　从单个患者样本中生成的多组学数据集的集成为发现血液中疾病特异性分子特征提供了巨大的潜力。然而，多组学数据分析比“单组学”分析更具挑战性，以下六个关键问题仍有待解决：(1)命名差异(例如，以基因为中心的与以蛋白质为中心的)和标识符弃用可能会无意中合并不同的分子种类 (2)每种数据模式都受制于其自身特定的噪声和分布特征，这需要在分析工作流程中使用大量相互依赖的软件工具 (3)开发和执行多组学工作流程需要广泛的领域知识 (4)工作流程复杂，难以优化，容易出错 (5)结果可能高度依赖于分析工作流程的设计 (6)复制和比较结果可能会因工作流程的细微变化而变得复杂。　　目前已经开发了许多工作流程解决方案以实现多组学数据的关联，例如 GalaxyP和WINGS。但目前对于从此类数据集中选择关键生物标志物尚无共识。用于多组学数据分析和整合的可用工具和方法已在其他地方进行了彻底审查。　　3.癌组的纳米富集　　MS和NGS的技术进步极大地推进了血液中蛋白质组学特征的分析，但只有少数基于血液的癌症生物标志物测定已获得FDA批准。从血液中提取和纯化癌症相关分析物仍然是限制液体活检进入常规临床实践的主要瓶颈。　　对新型早期检测生物标志物的探索引起了基于纳米技术平台的开发，这些平台旨在丰富血液癌组的不同成分(包括蛋白质、ctDNA、CTC和EV)。这些“纳米富集”策略中的大多数依赖于纳米粒子的高表面体积比以及它们的表面工程和功能化能力。所有这些利用纳米级技术或材料特性的策略都包含在纳米组学范式中。在这里，我们讨论了当前阻碍液体活检临床转化的技术挑战，并重点介绍了已用于克服这些挑战的纳米组学平台示例(表1)。　　靶向纳米组学基于纳米颗粒表面的功能化，靶向部分作为特定癌症相关分析物的识别元素。相比之下，“非靶向纳米组学”方法依赖于癌症相关分析物在与生物流体孵育后非特异性吸附到纳米颗粒表面(图2)。已经开发了许多靶向纳米组学方法，主要用于富集EV和CTC(图2和3)，而癌症分析物在生物流体孵育的纳米粒子表面的自发吸附仅在过去5年有使用，主要用于蛋白质和cfDNA的富集和分析(表1)。我们强调，尽管在免疫测定和生物传感器中加入基于纳米颗粒的探针经过广泛研究，但其不属于纳米组学方法的范围。这种生物传感器的输出信号是基于纳米颗粒-分析物复合物独特的光学和电化学特性，而不是基于纳米颗粒富集分析物的下游组学分析。　　图2 纳米组学范式概述“纳米组学”方法的示意图，其中纳米材料被用作清除平台，以从生物体液中捕获、富集和分离癌症相关分析物以进行下游组学分析。“靶向纳米组学”需要使用靶向部分对纳米材料表面进行功能化捕获特定的癌症分析物，而“非靶向纳米组学”依赖于癌症分析物非特异性、自发吸附到纳米颗粒表面(称为生物分子电晕形成)。基于纳米材料的采集平台可以同时从单个外周血样本(以及可能的其他生物体液)中丰富癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组特征。纳米组学方法旨在应用生物-纳米界面获得的知识，以实现复杂生物流体的多组学分析，最终目标是推出用于早期癌症检测的新型多分析物生物标志物。cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 EV，细胞外囊泡。　　表1 使用纳米组学方法分析液体活检分析物的示例研究　　ASGPR1，去唾液酸糖蛋白受体1 cfDNA，循环游离DNA CTC，循环肿瘤细胞 ddPCR，微滴数字PCR ELISA，酶联免疫吸附试验 EpCAM，上皮细胞粘附分子 EV，细胞外囊泡 ICC，免疫细胞化学 IHC，免疫组化 LC-MS/MS，液相色谱和串联质谱 nano-HB，纳米人字形结构 NP-HBCTC-chip，纳米颗粒人字形循环肿瘤细胞芯片 NSCLC，非小细胞肺癌 PEDOT，聚(3,4-乙撑二氧噻吩) PEG，聚乙二醇 PEI，聚乙烯亚胺 PIPAAm，聚N-异丙基丙烯酰胺 PLGA，聚乳酸共乙醇酸 PL，磷脂 qPCR，定量PCR RT-ddPCR，逆转录微滴数字PCR RT-qPCR，实时定量逆转录PCR SWATH-MS，连续窗口全理论碎片采集质谱 TROP2，肿瘤相关钙信号传感器2。　　3.1 蛋白和ctDNA采集　　在血液循环的生物分子中，蛋白质是细胞过程的生物学终点。因此，蛋白质在历史上作为最受关注的分子生物标志物。然而，直接从血液中发现新的蛋白质生物标志物由于高丰度蛋白(例如，白蛋白约占总蛋白质含量的50%)的压倒性掩蔽效应而变得错综复杂。尽管基于无标记MS的蛋白质组学取得了相当大的进步，但这种信噪比问题极大地阻碍了血液中疾病特异性蛋白质特征的识别。血浆免疫亲和消耗柱被广泛用于克服白蛋白掩蔽的问题，但会导致低分子量(LMW)蛋白质组(例如，60 kDa的蛋白质)以及高丰度载体蛋白的大量损失。　　2003年首次提出使用富集纳米粒子来增强血液中LMW癌症蛋白质组的蛋白质组学分析，但这一概念仅在过去十年中才引起纳米科学界的兴趣(表1)。由 Liotta、Petricoin及其团队开发的Nanotrap技术使用核壳亲和诱饵水凝胶纳米粒子作为蛋白质收集器。与上述免疫亲和柱类似，Nanotrap技术能够将高丰度的高分子量(HMW)蛋白与LMW蛋白分离。具体来说，纳米颗粒的多孔外壳阻止HMW但不阻止LMW蛋白的进入，而内核包含共价连接的化学亲和诱饵，可捕获LMW蛋白以进行收获和后续分析。值得注意的是，虽然初步可行性研究证明了Nanotrap颗粒作为蛋白质生物标志物发现平台的潜在用途，但该技术主要用于捕获和富集已知的生物标志物蛋白质。　　蛋白质在与生物体液一起孵育后自发且非靶向吸附到纳米颗粒表面，称为“蛋白冠”(框1)，也已被用于蛋白质生物标志物的发现。在过去的十年中，我们了解到复杂的蛋白质电晕会在所有纳米级材料的表面上以不同程度迅速形成，这取决于它们的物理化学性质和表面特性。事实上，纳米粒子对血液蛋白的结合亲和力已被证明是由许多不同的因素决定的，包括它们的大小、表面电荷和功能化以及纳米粒子-生物流体的孵育条件(框1)。　　对低丰度蛋白质的纳米颗粒电晕富集和分析进行体内研究，首先需要通过将脂质纳米颗粒静脉注射到荷瘤小鼠和卵巢癌患者体内。随后通过尺寸排阻色谱法从血液中回收电晕包被的纳米颗粒并从高丰度背景分子(没有诊断价值)中纯化纳米颗粒结合的蛋白，从而能够对血浆蛋白质组的LMW部分进行高分辨率分析。这项最初的范式转变工作引发了人们对体外形成的蛋白质电晕指纹作为一种新工具的临床开发的兴趣，该工具用于对从癌症患者队列中获得的血浆样本进行蛋白质组学分析。通过无标记蛋白质组学技术对“健康”和“患病”纳米颗粒电晕样本进行全面比较，可以识别多种以前未被识别的候选生物标志物蛋白(表1)。　　在这些原理的基础上，Proteograph平台已被开发用于深度分析等离子体蛋白质组，该平台使用具有不同表面特性的有不同的电晕轮廓的磁性纳米粒子组合。由于2D和3D纳米材料是过量的，因此需要做更多的工作来研究各种类型的纳米颗粒的组合是否能在MS分析中显著“扩大”血液蛋白质组的覆盖范围。还存在从血浆样品中纯化和回收电晕涂层纳米颗粒、纳米颗粒制剂的合成和稳定性以及所需的样品量是可能阻碍此类生物流体预处理方案开发的一些亟需解决的技术挑战。　　最近，纳米颗粒蛋白冠的形成在概念上已经转变为由蛋白质、脂质、多糖和核酸组成的多层分子自组装，称为“生物分子冠”(框1)。例如，我们展示了cfDNA与基于脂质的纳米颗粒在与人类血浆样本孵育时的相互作用。这一额外组学维度的发现以及在患有晚期卵巢癌的女性(与年龄匹配的未患癌症的女性相比)样本中发现的显著更高丰度的纳米粒子冠状cfDNA为进一步研究卵巢癌铺平了道路。有趣的是，对相同纳米颗粒电晕样本的蛋白质组学分析揭示了组蛋白中的癌症特异性升高，表明核小体介导的纳米颗粒cfDNA相互作用。虽然 microRNA(在蛋白质复合物中或封存在EV中)的纳米颗粒表面吸附仍有待研究，但这些发现突出了开发能够同时富集和纯化血浆蛋白和无细胞游离核酸的纳米蛋白质组收获平台技术的机会。　　使用纳米粒子从血液中纯化cfDNA的替代方法只有少数正在探索中，包括阳离子磁性纳米线系统的开发。在一项原理验证研究中，这种纳米纯化方法在收集cfDNA以通过液滴数字PCR检测EGFR突变方面优于金标准QIAamp循环核酸试剂盒。此外，从非小细胞肺癌患者的血液中共同分离CTC和cfDNA证明使用单个纳米颗粒平台有富集多种分析物的潜力。其他证明金纳米粒子与甲基化DNA相互作用的研究也为利用生物纳米界面检测cfDNA中癌症特异性甲基化模式奠定了基础。　　3.2 CTC和EV分离　　将CTC和EV从癌症患者的血液中高效提取和纯化是液体活检分析物进行临床转化的关键，这给纳米技术人员带来了工程创新挑战。基于金标准CTC免疫捕获的方法无法收获功能上可行的CTC的异质群体。因此，目前CTC的临床应用只是基于它们在大量造血细胞中的检测和计数，并且仅在高负担、转移性疾病患者中进行。尽管血液中的EV数量更多，但它们的小尺寸和低密度带来了一系列独特的技术挑战。传统的台式EV纯化技术(如超速离心、聚合物诱导沉淀等)主要依赖于它们的物理特性，需要几个小时并无法区分癌症衍生的EV和非恶性细胞释放的EV。　　已经进行了许多利用CTC和某些EV子集的癌症特异性的尝试，以使用纳米组学方法增强血液CTC和EV及其基因组、转录组和蛋白质组的捕获和分离。这些收获策略中的大多数需要用针对众所周知的CTC和EV表面抗原(如 EpCAM、HER2、CD9、CD81和CD63)的抗体涂覆纳米颗粒表面。已经开发了广泛的纳米技术来捕获血液CTC和EV(表1和图3)，包括磁性、金、硅、二氧化钛(TiO2)和碳纳米材料平台，具有不同程度的设计复杂性和成功率。为了解决与CTC固有异质性相关的问题并提高捕获效率，还使用了不同抗体的混合物对相同的纳米颗粒平台进行功能化。例如，用抗体混合物标记的磁性纳米线已被证明能以100%的效率(29名患者中的29名)从250 µl血液样本中有效分离早期非转移性乳腺癌衍生的CTC。　　抗体靶向纳米颗粒也已集成到微流体装置中，与标准的CTC或EV分离方法相比，该装置需要更少的样品量并具有更高的检测灵敏度，并且可以设计成多步功能(例如，分析物分离、鉴定和检测)。这种基于纳米颗粒的平台的例子包括Poudineh等人设计的基于磁性排序流式细胞仪的微流控芯片，以根据其表面蛋白表达表型分析CTC，以及Zhang等人开发的具有自组装3D人字形纳米图案的Nano-HB微流控芯片，用于检测卵巢癌患者血浆中低水平的肿瘤相关外泌体。结合纳米颗粒分离CTC或EV以及下游细胞内或囊泡组学分析的微流控芯片也在开发中，并逐渐演变为综合多物种分析平台。　　纳米材料提供的多模态工程能力使其能够从复杂的生物流体中同时捕获和可视化癌症分析物，以及对捕获的分析物进行刺激响应分离和取样以进行进一步分析。多功能纳米颗粒平台的一个例子是由Zhou等人开发的发光聚乙二醇功能化免疫磁性纳米球，用于对从EpCAM+上皮癌患者的外周血样本中分离的CTC进行高分辨率可视化。量子点沉积在这些磁响应Fe3O4纳米颗粒上，除了与血液进行磁分离外，还可以实时监测CTC的回收过程。最后，使用含二硫键的接头将抗EpCAM抗体连接到这些纳米颗粒构建体的表面，使谷胱甘肽介导释放活化的CTC。　　除了这些上皮标记依赖技术之外，还有研究利用CTC对裸碳基纳米颗粒表面的高亲和力的不依赖标记的方法，并有望捕获更广泛的CTC亚型，从而能够表征其独特的转移潜力。例如，在概念验证研究中，Loeian等人开发了一种碳纳米管CTC芯片，能够从4毫升或8.5毫升血液样本中根据细胞角蛋白8或 18、EGFR和HER2成功捕获具有各种表型的异质CTC，血液样本来自7名I-IV期乳腺癌患者获得的每毫升血液中0.5-28个CTC。从污染的白细胞中纯化并将粘附的CTC从纳米管CTC芯片中释放出来需要进行更多的优化工作，用于后续的组学分析。　　因此，大量证据表明纳米技术解决方案可以增强血液循环癌组的采样。尽管如此，还需要对收获的CTC和EV进行下游蛋白质组学分析，以便在早期癌症检测的背景下充分实现纳米组学方法的承诺。　　4.纳米组学的愿景和挑战　　多组学液体活检分析的兴起正在逐渐改变我们捕获癌组复杂的方式。基于血液的癌症多组学分析有可能最终涵盖基因组学、表观基因组学、蛋白质组学、脂质组学和代谢组学特征，从而更深入地了解肿瘤发生并提高早期检测的敏感性(图1)。血液中液体活检分析物的含量极低，这要求开发新技术以使癌组富集，同时最大限度地减少所需的样本量。　　本文介绍了纳米组学方法并将其定义为利用纳米技术从生物体液中分离分析物以进行后续(多)组学分析(图2)。纳米组学寻求应用在生物与纳米界面获得的知识，对血液和其他生物体液中存在的疾病特异性分析物或分析物特征进行全面分析。纳米组学的最终目标是产生具有高信息能力的综合多组学知识，并揭示新的分子生物标志物组。　　基于纳米技术的平台在从血液中富集CTC和EV方面以及揭示过去隐藏的血液蛋白质组方面显示出了巨大的潜力。虽然靶向纳米组学方法(通过具有靶向部分的纳米颗粒的功能化)主要用于捕获血液CTC和EV，但最近利用纳米颗粒进行血液蛋白质组学分析的努力是基于蛋白质电晕形成的非靶向自发现象(框1)。根据这一策略，纳米颗粒充当捕获LMW血液蛋白质组的“纳米网”，从而解决了迄今为止困扰无标记蛋白质组学分析的信噪比挑战。　　纳米技术界已经开始将目光投向明确表征的蛋白质冠之外，现在正在研究纳米粒子与共同构成所谓的生物分子冠的其他生物分子种类的自发相互作用，包括脂质、代谢物和cfDNA。生物分子电晕提供的复杂分子指纹为纳米技术人员提供了一个令人兴奋的机会，可以开发用于血液多组学分析的纳米级平台。尽管还有很多工作要做，但我们设想未来基于纳米颗粒的清除平台将同时从单个生物流体样本中捕获癌症特异性基因组、转录组、蛋白质组和脂质组信息(图2)。　　纳米颗粒生物分子电晕作为在多个组学层发现生物标志物的有效工具可以部署在一系列生物标志物应用和紧迫的临床中。特别是对于早期疾病检测，纳米组学提供了一种综合解决方案：通过单次抽血分析整个循环癌组，同时还探索了在癌症中知之甚少的替代循环生物分子(如脂质和代谢物)的作用。与其他旨在捕获和量化已知癌症相关分析物的基于纳米颗粒的生物传感技术不同，纳米组学“采血”方法有可能加速生物标志物开发程序的发现阶段。为了推动这种基于血液的纳米级清除平台的发展，纳米科学界需要关注可供他们使用的大量纳米材料的转化潜力。　　虽然纳米组学可以解决与液体活检分析相关的一些技术障碍，但其他方面的挑战正在成为阻碍癌症生物标志物临床转化的限制因素。这些障碍包括需要基于高维机器学习的生物信息学方法来整合从单个样本的多组学分析中获得的大型且不同的数据集，以及开发适用于临床使用的多分析物设备。事实上，英国癌症研究中心早期癌症检测路线图强调了在基础和分子生物学、分析技术和机器学习的交叉研究领域需要一种整体方法。从实验室过渡到临床需要合并包括学术研究、工业、研究资助者、监管机构和医疗保健专业人员在内的多部门网络。生物标志物开发的发现阶段通常在学术实验室中启动，并引导多个候选生物标志物的识别。将这些发现转化为具有多路复用能力的临床试验需要在大量患者中进行的分析和临床验证研究中投入大量资源。　　最后但并非最不重要的一点是，生物标志物程序的验证阶段在很大程度上取决于样本的可用性，由于血液样本不是从患有此类癌症的患者身上常规收集，因而可能对早期癌症的研究提出特别的挑战。样本收集、处理和储存过程对验证阶段的分析重现性提出了额外的挑战。最后，癌症筛查方法的一个重要考虑因素是将液体活检分析与标准的基于成像的筛查实践相结合的价值。这种多模式早期检测方法最有可能提供有关肿瘤定位和大小的精确信息，并解决过度诊断的问题。　　框1 纳米颗粒生物分子电晕“生物分子电晕”是指各种生物分子在与生物液体一起孵育时，在纳米颗粒表面上的自发吸附和自组装分层。蛋白质在纳米颗粒上的吸附被称为“蛋白质电晕”。生物分子电晕的组成受多种因素影响。具体而言，组成由纳米颗粒的各种物理化学性质以及纳米颗粒在生物流体中的孵育条件定义(图)。cfDNA，无细胞DNA。　　　　图3 基于纳米材料的血液EV和CTC分离为促进血液样本中细胞外囊泡(EV)和循环肿瘤细胞(CTC)富集而开发的几种纳米技术的示意图摘要。大多数EV和CTC富集策略是基于具有特定靶向部分(通常是抗体)的纳米颗粒或纳米线的表面功能化 然而，也有人提出了无标记富集方法。针对CTC和EV的特定表面配体包括上皮细胞粘附分子(EpCAM)、HER2、CD9、CD63和CD81。PLGA，聚乳酸-羟基乙酸共聚物。　　结论　　我们可以清晰地看到来自液体活检样本的综合多组学特征是精准医学和早期癌症检测的未来。由于组学分析工具和基于机器学习的生物信息学方法的重大进步，液体活检有可能克服与组织活检取样相关的许多限制，包括更好地捕获和反映肿瘤异质性。使用纳米技术发现癌症生物标志物仍处于起步阶段，但使用纳米粒子作为血液循环癌组(蛋白质、ctDNA、CTC、EV等)的收获剂提供了巨大的潜力，并可能重新定义早期癌症检测的未来。我们在此定义的纳米组学方法利用生物-纳米界面处的靶向和非靶向相互作用来揭示潜在的新型多组学生物标志物组并破译嵌入组学数据中的多维信息。综合生物信息学数据分析工具的开发以及生物标志物程序验证阶段所需的人体生物样本和多分析物测试的可用性将是这种纳米组学范式临床转化的关键。　　原文链接：　　https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35739399/

本文由中国药科大学药物代谢与药代动力学重点实验室天然药物国家重点实验室所作，发表于DRUG METABOLISM AND DISPOSITION （2018）46:53–65。 胃肠道和中枢神经系统之间的双向沟通途径，称为“肠-脑轴”，其与脑损伤的治疗越来越相关。尽管血浆和大脑暴露浓度水平极低，三七总皂苷提取物(PNE)仍是预防和治疗心脑血管缺血性疾病的常用药物。迄今为止，PNE神经保护作用的潜在机制在很大程度上仍然未知。本文通过研究PNE对胃肠微生物群落和γ-氨基丁酸(GABA)受体的调节，系统地探明了PNE的神经保护作用。 结果表明，PNE预处理对大鼠局灶性脑缺血/再灌注(I/R)损伤有显著的神经保护作用，但对无菌大鼠的保护作用减弱。PNE预处理可显著防止I/R手术引起的长双歧杆菌(Bifidobacterium longum, B.L.)下调，B.L.定植也可发挥神经保护作用。更重要的是，PNE和B.L.均可上调I/R大鼠海马GABA受体的表达，同时给予GABA-B受体拮抗剂可显著减弱PNE和B.L.的神经保护作用。上述研究表明，PNE的神经保护作用可能主要归因于其对肠道菌群的调节，口服PNE也可通过上调GABA-B受体用于I/R损伤的治疗。使用仪器：岛津LCMS-8050 图1 正常、I/R模型和I/R + PNE大鼠(n = 6/组)的TTC染色脑冠状切片(A)、梗死体积(B)和神经功能缺损评分(C)。PGF、PGF + I/R模型和PGF + I/R + PNE大鼠(n = 6/组)的TTC染色脑冠状切片(D)、梗死体积(E)和神经功能缺损评分(F)。大鼠海马中IL-1b水平(*P，0.05，**P，0.01 vs对照组，#P，0.05 vs I/R组，# P，0.01 vs I/R组) (G)，大鼠海马中IL-6水平(**P，0.01 vs对照组，#P，0.05 vs PGF+I/R组，# P，0.01 vs I/R组) (H)和大鼠海马中BDNF水平(*P，0.05 vs对照组，# P，0.05 vs I/R组) (I) (n = 6/组) 图2 B.L.的神经保护作用(n = 6/组)。(A) TTC染色的脑冠状切片、(B)梗死体积、(C) 神经功能缺损评分、(D) IL-1b、(E) IL-6、 (F) TNF-a、 (G) BDNF (*P，与对照组比较0.05，# P，与I/R组比较0.05) 图3 Western blotting检测PNE和B.L对GABA-B受体(R1、R2)表达的影响(n = 6/组)。(A) GABA-B R1、GABA-B R2、GAPDH对应的蛋白带 (B) GABA-B R1蛋白表达的灰度分析 (C) GABA-B R2蛋白表达的灰度分析。(*P, 0.05 vs对照组，#P, 0.05 vs I/R组，##P, 0.01 vs I/R组) 图4 GABA-B受体拮抗剂对PNE疗效的影响(n = 6/组)。(A) TTC染色的大脑冠状面、(B)大鼠大脑梗死体积、(C)大鼠神经功能缺损评分、(D) IL-1b水平、(E) IL-6水平、(F) TNF-α水平(* P, 0.05) 因此，本研究结果表明，I/R手术改变了肠道菌群，下调了B.L的数量，B.L水平的下降导致GABA受体表达的下调。PNE预处理后可在一定程度上预防肠道菌群I/R相关的变化，显著提高B.L的相对丰度。B.L水平的升高可上调大鼠海马GABA-A和GABA-B受体的表达，而GABA-B受体的上调在缺血性脑损伤中起保护作用。据我们所知，这是首篇阐明PNE涉及肠道微生物群的大脑保护作用的报告。值得注意的是，B.L在PNE通过上调GABA-B受体治疗脑I/R中起着关键作用。 文献题目《Low Cerebral Exposure Cannot Hinder the Neuroprotective Effects of Panax Notoginsenosides》 使用仪器岛津LCMS-8050 作者Haofeng Li, Jingcheng Xiao, Xinuo Li, Huimin Chen, Dian Kang, Yuhao Shao, Boyu Shen,Zhangpei Zhu, Xiaoxi Yin, Lin Xie, Guangji Wang, and Yan Liang Key Laboratory of Drug Metabolism and Pharmacokinetics, tate Key Laboratory of Natural Medicines, China Pharmaceutical University, Nanjing, China

青年科技工作者尤其是在读研究生成为科研道德问题最为严重的人群 学术权力与行政权力边界不尽清晰，大同行评小同行的问题较为突出 创新成果知识产权化的程度仍然很低，大量科技成果游离于法律保护之外……在今天举行的全国人大常委会科学技术进步法执法检查组第一次全体会议上，科技部、国家发改委、工业和信息化部等部门负责人表示，希望以执法检查为契机，进一步提高我国自主创新能力。　　科研道德问题正呈现年轻化、高学历化趋势　　“科研道德问题正呈现年轻化、高学历化趋势，青年科技工作者尤其是在读研究生成为科研道德问题最为严重的人群。”中国科协关于贯彻实施科技进步法情况的书面汇报透露了这一消息。　　汇报在谈到贯彻实施科技进步法中存在的问题和困难时指出，近年来，我国科技工作者学术不端行为不断发生，科研道德与诚信状况不容乐观，影响了自主创新能力提高和社会诚信建设。部分科技工作者自律意识薄弱，功利思想严重。　　与之相呼应的是，中科院的书面汇报也提出，由于缺乏严肃公正公开的学术评论，学风建设和科研行为规范建设亟待加强。　　中国科协在汇报中提出，加强学风建设，除了政府部门通过政策措施进行规范外，更需要发挥科技社团的自律机制和自我纠错机制的重要作用，发挥科技社团在科研道德建设中的权威性和主导作用，引导科技工作者遵守学术规范，坚守学术诚信，完善学术人格，维护学术尊严，旗帜鲜明地揭露和抵制学术不端行为。　　学术权力与行政权力边界不尽清晰　　官学错位一直是学术界关注的问题。中国科协在汇报中提出，科技团体评价是社会评价和政府评价的基础，但在我国科技评价体系中科技团体明显缺位，科技团体在科技评价方面的权威性尚未得到充分尊重，在科技评价体系中的基础地位尚未完全建立起来，保证科技团体有效参与的管理机制不尽完善，缺乏公平、公开、公正、透明的制度保障措施。在科研资助和项目管理、人才评价和职称评定、科技奖励等方面，学术权力与行政权力边界不尽清晰，大同行评小同行的问题较为突出，利益部门化、个人化以及评价标准一刀切等现象较为严重。科技评价体系亟待完善已成为科技工作者反映强烈的突出问题，影响到科技工作者积极性主动性创造性的充分发挥。　　汇报建议，要充分发挥科技团体在科技评价评估中的基础性作用，以为科技工作者创造良好环境和条件为着眼点，以健全完善科技评价体系为突破口，通过政府转移社会化服务职能和政府委托等形式，支持科技团体开展相应的科技评价，发挥同行评议在同行交流、同行认可乃至社会认可方面的关键作用，客观、准确评价科技工作者的水平和成果，维护科技评价的客观独立。　　创新成果知识产权化程度仍然很低　　国务院国有资产监督管理委员会副主任黄淑和在发言中表示，当前中央企业综合运用知识产权的能力有待进一步提升，主要表现为：创新成果知识产权化的程度仍然很低，大量科技成果游离于法律保护之外 知识产权市场化、产业化程度亟待提高，重研发、轻转化的现象仍然比较突出 知识产权的维权意识仍然需要强化，侵害中央企业知识产权的现象仍然大量存在。　　工信部副部长娄勤俭在发言中也表示，目前企业的知识产权创造能力还不能满足市场竞争需要，行业和企业防范和应对知识产权纠纷的能力不足，知识产权保护和应用的水平有待进一步提高，行业知识产权工作面临缺乏经费支持的困境。　　科技资源优化配置需要加快推进　　“部分中央企业总部设有直属研究院，下属企业还设有研究所，研究机构设置重叠，科研人员和科技投入分散，投入产出效率较低。”　　黄淑和认为，中央企业集团内部仍然存在科技资源重复分散、整体优势难以发挥的现象。其次，同行业企业之间科技资源低水平重复严重，重复立项，重复投资，浪费大量科技资源。第三，在基础性研究、行业共性技术研发方面，还需加大企业协作、形成技术创新战略联盟的力度。　　娄勤俭也提出，科技投入的总量和强度仍显不足，投入结构不尽合理，特别是技术基础的投入不足，导致科技基础设施建设和基础条件薄弱，不能满足科技发展的需求。　　类似的语言也出现在中科院汇报中。汇报提出，科技宏观管理已经在很大程度上不适应我国科技生产力发展的要求，各科技管理部门分工不清，各类科技计划名目繁多、定位趋同、过度重叠，有限科技资源分散重复配置、效率不高。　　对科技人才激励不足　　娄勤俭在发言中提出，目前科技人才资源分布不平衡，对科技人才的激励不足，科技人才的积极性和创造性得不到充分地发挥，难以形成创新合力。　　中科院的汇报也提出，人才结构不尽合理，战略科技专家和尖子人才缺乏，高技能人才不足。人才流动存在体制性蔽障，各类人才有序流动和动态优化的机制尚未建立。创新教育和能力培养尚未得到应有重视。

目前市场上有大量的益生菌品牌和产品，但质量参差不齐，给消费者带来极大困扰，也阻碍了产业的健康发展。此问题的根源在于目前业界缺乏快速、准确、全面、低成本的益生菌产品质检手段。青岛能源所单细胞中心联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物科技有限公司等，开发了基于拉曼组原理的益生菌单细胞质检技术SCIVVS，为突破这一紧迫的技术瓶颈提供了全新的解决方案。该工作近日发表于iMeta杂志。 基于拉曼组原理发明益生菌单细胞质检技术SCIVVS 　　益生菌产品的市场规模已近千亿，但是存在大量的“鱼目混珠”现象。其重要原因是益生菌质检的方法学局限性。由于这些方法大多依赖于分离培养或元基因组测序，因此存在耗时长、成本高、难以快速测定细胞活性和代谢活力及其细胞间异质性、复合益生菌产品深度质检困难、流程繁琐、难以自动化等瓶颈性问题。这些局限性导致益生菌产品难以快速、低成本、全面、深度地进行质检，很大程度上阻碍了益生菌产业的健康发展。 　　针对这一产业瓶颈，青岛能源所单细胞中心张佳副研究员、任立辉高级工程师、张磊博士、公衍海助理研究员等带领的研究小组，联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物等团队，基于拉曼组原理，开发了一种名为SCIVVS(Single-Cell Identification, Viability and Vitality tests and Source-tracking)的单细胞精度益生菌质检技术体系。针对益生菌产品，SCIVVS首先不是提取总核酸或者进行平板培养，而是提取所有的细胞进行重水饲喂和单细胞拉曼光谱的高通量采集。在每一张拉曼光谱上，利用其指纹区，基于与益生菌单细胞拉曼光谱参照数据库的比对，快速完成每个细胞的种类鉴定环节。通过构建21种法定可食用益生菌的标准菌株拉曼光谱数据库，SCIVVS可实现平均高达93%的分辨准确度。同时，利用其重水利用峰(C-D峰)，则可针对每个物种，量化每个细胞的活性、代谢活力等。进而可通过拉曼激活单细胞分选技术，快速获得目标种类或目标代谢活力的单细胞，从而对接下游单细胞全基因组测序或培养。 　　为了支撑SCIVVS，在国家重大科学仪器研制、国家重点研发计划等项目的支持下，青岛能源所和青岛星赛生物合作研制成功了单细胞拉曼光镊分选仪(RACS-Seq)、高通量流式拉曼分选仪(FlowRACS)等原创仪器产品。运用RACS-Seq，研究人员直接从纯种或复合益生菌产品出发，在5个小时之内，完成了精确到每个物种的活细胞计数、活力定量和活力异质性测量。同时，针对乳酸杆菌、双歧杆菌或链球菌等各种益生菌，均能产出高质量的单细胞基因组(覆盖度可高达99.4%)，从而完成精准溯源。 　　对比目前的益生菌产品质检方法，SCIVVS具有快速、准确、全面、低成本、易于自动化等优势，较传统方法快20倍以上，而成本仅为传统方法的1/10，且能免培养、高精度、自动化、一站式地完成产品中每个物种的活细胞计数、活力定量、活力异质性测量和溯源，有望形成新的技术标准。在此基础上，该合作团队将基于“益生菌单细胞技术联盟(A-STEP)”，联合益生菌产业领军企业，建立一个“标准化”、“一站式”、“公益性”的技术服务体系，为实现从生产端到消费端的益生菌产品质量规范化，提供一个原创的、切实可行的解决方案。 　　该工作由单细胞中心徐健、中国食品发酵工业研究院姚粟、青岛东海药业崔云龙等主持完成，得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和国家重点研发计划青年科学家项目等项目的支持。

热红外隐身材料可通过降低表面红外发射率或温度，实现目标物体的红外隐身功能。然而，随着红外探测仪器的精准度不断提高，对红外隐身材料的要求也越来越高，通过降低红外发射率或表面温度的单一调控方式已无法满足高温物体的红外隐身需求。近日，北京化工大学材料学院汪晓东教授团队报道了一种基于MXene膜、交联聚酰亚胺气凝胶及其与赤藓糖醇复合的三明治结构功能复合材料，将低发射率、热温调控、隔热相结合，实现了高温目标物体的长效红外隐身。该研究成果以“Long-Term Infrared Stealth by Sandwich-Like Phase-Change Composites at Elevated Temperatures via Synergistic Emissivity and Thermal Regulation”为题发表在国际学术期刊《Advanced Functional Materials》。该论文的第一作者为北京化工大学材料学院硕士生敬建伟，通讯作者为刘欢副教授和汪晓东教授。该课题得到了中央高校基本科研基金和国家自然科学基金的资助。在此三明治结构复合体系中，最下层为各向异性聚酰亚胺气凝胶层，其特殊的层状堆叠结构和极低的热导率，可隔绝高温物体大部分热量的传输；中间层为气凝胶相变复合材料层，利用赤藓糖醇的高显热和潜热吸收，保证复合体系的动态温度调节能力；最上层为MXene膜，其在3~5 μm和8~14 μm两个大气窗口波长范围内的平均发射率分别仅为0.315和0.253，为体系表面提供了极低的红外发射率。图1 三明治结构复合材料示意图及MXene膜的制备流程与性能最下层的聚酰亚胺复合气凝胶为多层状堆叠的微观结构，有利于平行通道方向上的热量传递，阻碍垂直于通道方向的传热（导热率低于43.5 mWm-1K-1），进而提升隔热效果。气凝胶高的孔隙率（大于88%）和耐高温稳定性（热分解温度高于500 ℃），为其在高温隔热领域的长期应用提供了保障。图2 聚酰亚胺气凝胶的基本特性中间层的聚酰亚胺气凝胶/赤藓糖醇相变复合材料的过冷度大，且具有较高的熔融焓（315 J/g以上），能够在高温下吸收大量热量，在极低温度下予以释放。相变复合复合材料高过冷和高焓值的特性恰好与高温热伪装应用相契合。热红外成像结果显示，低发射率有助于高温物体表面保持稳定的低热辐射温度；气凝胶阻碍了热量向外扩散与传递；相变复合材料有效减缓了表面温度的快速升高。图3 聚酰亚胺气凝胶相变复合材料的基本特性及红外隐身性能三明治结构复合材料在250、300、350、400和450 ℃的热台上加热2.5小时，其表面的红外探测温度仅为38.6、43.2、49.7、53.7和66.1 ℃，显著降低了高温目标的热辐射温度。此外，MXene膜在X-波段的总电磁屏蔽效能为65.58 dB，约72.3% 的入射电磁波通过MXene膜时被衰减，赋予三明治结构复合材料优异的电磁干扰屏蔽性能。此项研究为实现高温目标物的长效红外隐身提供了一种有效的途径。图4 三明治结构复合材料的高温红外隐身及电磁屏蔽性能原文链接：https://doi.org/10.100 2 /adfm.202309269

癌症免疫治疗是一种通过刺激宿主免疫反应来抑制肿瘤生长和转移的临床治疗模式，近年来取得了巨大进展，但在实际应用中仍然面临效率低下、不良反应等诸多挑战，因此免疫疗法结合其它疗法的协同治疗模式引起了人们的广泛关注。光疗，包括光动力疗法(Photodynamic therapy，PDT)和光热疗法(Photothermal therapy，PTT)，与化学疗法相比是侵入性较小的治疗方式之一。PDT和PTT诱导的免疫原性细胞死亡（Immunogenic Cell Death，ICD）可释放肿瘤相关抗原和损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），一定程度上刺激免疫反应。光免疫疗法是光疗和免疫疗法相结合的新型治疗方法，与单一的治疗方式相比，该方法可以显著提高治疗效果。目前已有多种纳米系统作为光敏剂用于光免疫治疗，然而大多数纳米体系仅使用单一的PDT或PTT模式来诱导相对有限的免疫反应，难以突破肿瘤免疫抑制微环境的屏障，在启动免疫反应过程中受到了明显的阻碍。目前，构建简单且多功能的光免疫系统仍处于起步阶段，还没有关于PDT联合PTT进一步整合toll样受体(TLR)激动剂来刺激免疫反应的相关报道。因此，迫切需要开发一种多功能、安全的光免疫治疗系统，以提高肿瘤治疗效果。近日，苏州医工所董文飞课题组开发了一种载有咪喹莫特（R837，TLR7激动剂）的介孔六方核壳锌卟啉-二氧化硅纳米粒子(MPSNs)，该纳米粒子可用于乳腺癌PDT、PTT和特异性免疫联合治疗。该纳米材料以四苯基卟啉锌（Zinc(II) Tetraphenylporphyrin，ZnP）为核，介孔二氧化硅骨架为壳。一方面，该粒子只需一种光源即可高效产生活性氧（ROS）并将光子转化为热能，实现PDT和PTT效果；另一方面，二氧化硅壳的介孔结构实现了R837的高效装载，与肿瘤相关抗原一起功能化，有效促进树突状细胞（DC）成熟，激发强烈的免疫反应。综上所述，MPSNs不仅能作为优良的光敏剂，还可以作为高效的药物载体，基于MPSNs@R837的治疗策略不仅通过光疗方式（PDT和PTT）根除原发性肿瘤，而且由于双向机制相互作用引发的强烈免疫反应，有效抑制了肿瘤转移。纳米材料用于乳腺癌光免疫治疗的示意图相关研究成果以“Light-triggered multifunctional nanoplatform for efficient cancer photo-immunotherapy”为题发表于纳米生物材料领域国际高水平期刊Journal of Nanobiotechnology（中科院一区，IF：10.435）。博士研究生岳娟为论文第一作者，董文飞研究员和梅茜研究员为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划（2020YFC2004500）等项目的资助。

近日，大连化物所化学传感器研究组(106组)冯亮研究员团队与蛋白质折叠化学生物学创新特区研究组(02T5组)刘宇研究员团队合作在病毒核酸快速检测研究中取得新进展。团队发展了一种低成本、快速和便携式病毒检测策略，该策略依赖蛋白功能化修饰的纸基对荧光信号的生物正交富集，辅以实验室自制的微型DNA加热装置和手持荧光检测仪，可以实现对病毒核酸阴阳性的快速区分。 　　实时荧光定量PCR(qPCR)以及一些恒温扩增检测手段(RPA、LAMP等)在病毒检测的准确性和灵敏度方面都具有很大的优势，然而，其操作高度依赖昂贵的分析仪器和训练有素的工作人员，极大阻碍了在发展中国家以及资源有限地区的应用。纸基比色传感器以其成本低廉，构建简单，检测快速等优势引起研究者们的广泛关注。 本工作中，合作团队提出一种基于功能化纸基比色传感器的病毒检测新策略，通过在纸基上修饰以TR512多肽为核心的融合蛋白，创新性的将TR512多肽与Texas red荧光团之间的生物正交化学反应，转化为功能化纸基上的信号放大，并将该功能化纸基与自制的微型扩增加热装置和手持式荧光检测仪相结合，实现了对预扩增核酸溶液的生物正交富集，提高了检测灵敏度，极大缩短了检测周期。团队将该策略成功应用于不同的病毒核酸(HBV、ASFV、HPV16、HPV18等)阳性序列的检测中，以及乙肝病毒核酸(HBV)实际样品的检测中。 　　冯亮团队长期致力于传感器敏感膜的表界面调控及分析物分子的高效捕获研究，在纸基传感器快速检测方面进行了深入探究并部分取得了产业化应用：通过静电吸附作用固载显色底物，在纸纤维表面形成敏感薄膜，基于酶介导过氧化氢显色实现赭曲霉毒素的可视化检测(Anal. Chem.，2022；Biosens. Bioelectron.，2021)；通过化学交联方式在纸纤维表面构建富含苯基的硅胶溶胶凝胶微孔通道，实现三氯杀螨醇农药残留的微量检测(Food Chem.，2022)；通过物理包埋方法在纸纤维表面包埋显色剂形成三点纸基检测阵列，实现自来水中Cu2+，Fe2+，Cl-的同时快速检测(Sens. Actuators B: Chem.，2019)。 　　相关研究成果以“A Novel Virus Detection Strategy Enabled by TR512-Peptide-Based Bioorthogonal Capture and Enrichment of Preamplified Nucleic Acid”为题，发表在《分析化学》(Anal. Chem.)上。该工作的第一作者是106组博士研究生朱明珍。上述工作得到中科院科研装备研制等项目的资助。

乳腺癌是目前在女性中发病率最高的癌症 【1】。大约有30%的早期乳腺癌患者会发展成为转移性乳腺癌。转移性乳腺癌有更强的耐药性，从而大大降低了患者的生存率。如何提高转移性乳腺癌的治疗效果一直是一个亟待解决的问题。在过去的几年中，免疫治疗，特别是以anti-CTLA4, anti-PD1/PD-L1为代表的免疫检查点抑制疗法在黑色素瘤，肺癌和结直肠癌中取得了突破性进展【2】。但遗憾的是，转移性乳腺癌患者对这些治疗方法的应答率并不高。提高免疫疗法在转移性乳腺癌患者中的应答率也成为延长患者生存率的重要途径之一。2021年11月29日，普林斯顿大学康毅滨教授团队在 Nature Cancer 上以背靠背的形式发表 了题为Small Molecule Inhibitors that Disrupt the MTDH-SND1 Complex Suppress Breast Cancer Progression and Metastasis和题为Pharmacological Disruption of the MTDH-SND1 Complex Enhances Tumor Antigen Presentation and Synergizes with Anti-PD-1 Therapy in Metastatic Breast Cancer的研究成果。通过这两项研究，康毅滨教授团队筛选得到了可以提高转移性乳腺癌免疫治疗效果的一类新的化合物，并阐释了其作用机制。在前期的研究中，康毅滨教授团队发现基因Matedherin (MTDH) 与乳腺癌患者的生存率息息相关。MTDH表达高的乳腺癌患者往往有较差的生存率。更糟糕的是这个基因在至少40%的乳腺癌患者中都具有扩增的现象【3】。基于小鼠的功能研究表明，MTDH会促进乳腺癌的发生，转移，以及耐药性【3,4】。有趣的是敲除MTDH基因并不会影响正常小鼠的各项功能【4】。这提示MTDH 或可以作为乳腺癌治疗的一个有效靶点，并且副作用极其可控。为了验证MTDH 是否可以作为一个有效靶点，康毅滨教授团队首先构建了诱导型MTDH基因敲除小鼠。研究人员模拟临床情况，当模型小鼠自发产生乳腺癌后再特异性的敲除MTDH基因，并检测其对乳腺癌发展和转移的影响。实验表明，MTDH对乳腺癌的发展和转移是至关重要的。MTDH基因的敲除显著的减缓了乳腺癌的发展和转移。这也进一步证实MTDH确实可以作为乳腺癌治疗的一个靶点。进一步的分子机制研究表明，MTDH是通过和Staphylococcal nuclease domain-containing 1 (SND1) 的相互作用来促进乳腺癌的发展和转移【4-6】。在小鼠中抑制MTDH-SND1的相互结合可以有效的减缓乳腺癌的发展和转移。有趣的是MTDH和SND1的结合位点非常小。两者是通过MTDH中的两个氨基酸插入到SND1形成的两个疏水小袋中来发挥相互作用的【6】。这一结构信息提示，或许可以找到小分子化合物，通过竞争性地占有SND1中的小袋来阻碍MTDH和SND1的相互作用 (图1，左) 。如上所述，由于MTDH-SND1复合物在乳腺癌的发展和转移中的关键作用，所得到的阻碍MTDH-SND1相互作用的化合物也可能具有潜在的治疗效果。为了验证这一假设，研究人员建立了基于荧光素酶的高通量筛选平台。经过筛选了五万多个小分子化合物后，非常幸运的获得了一类化合物C26-A6，可以非常高效的在体外阻碍MTDH-SND1复合物的形成。共结晶实验也证实，正如预期所料，C26-A6效的占据了SND1中对MTDH 结合所必须的其中一个位点，从而阻碍了图1：MTDH-SND1结合域结构（左），C26-A6与SND1共结晶结构（右）MTDH-SND1的相互作用（图1，右）。进一步研究表明，C26-A6在体内可以很好的被吸收，并且几乎没有显著毒性。这也使得小分子化合物C26-A6可以用于进一步的治疗性研究。该实验结果表明，C26-A6的治疗显著减缓了小鼠模型中乳腺癌的发展和转移。更有意思的是C26-A6使得小鼠对化疗更加的敏感（图2）。图2：C26-A6与化疗协同性抑制乳腺癌转移的进展并提高小鼠生存率为了进一步阐释该小分子化合物的作用机理，对照组和C26-A6治疗组的肿瘤被收集并用于RNA测序。结果表明，C26-A6治疗组的肿瘤具有更强的Interferon 的信号。这也提示C26-A6治疗导致了更强的免疫反应。与之相应的是，在C26-A6 治疗组的肿瘤中也观察到了更多的以CD3, CD8为代表的T细胞的浸润。这些结果提示，C26-A6 可能是通过调控免疫反应来抑制乳腺癌发展和转移。为了进一步的了解其分子机制，康毅滨教授团队的研究人员建立了基于Ovalbumin/OT-I的肿瘤细胞/免疫细胞体外共培养模型。基于该模型，研究人员发现C26-A6的处理显著的增强了肿瘤细胞的抗原呈递过程，从而使得肿瘤细胞更容易被T细胞识别并清除。更深入的机制研究表明，MTDH-SND1复合物可以结合抗原加工呈递的关键性元件TAP1/2的RNA，并促进其降解，从而降低TAP1/2的蛋白水平。与之相应的结果是，导致了肿瘤细胞抗原呈递的减弱，从而使得肿瘤细胞可以成功逃脱免疫细胞的识别。然后，C26-A6的处理，有效的阻碍了MTDH-SND1蛋白复合物的形成，并逆转了该复合物导致的抗原呈递减弱的这一过程，最终抑制了乳腺癌的发展和转移。有意思的是，C26-A6治疗提高的肿瘤抗原呈递不仅增强了CD8+ T细胞的浸润和活化，作为负反馈信号，它也导致了更多的CD8+ T细胞的耗竭。之前的研究表明，免疫检查点抑制剂的治疗可以有效的缓解T细胞耗竭。所观察到的这一现象也提示，C26-A6与免疫检查点抑制剂或许有协同作用。为了验证这一假设，研究人员对乳腺癌小鼠进行了C26-A6和anti-PD-1的单独处理或者联用。实验结果表明，C26-A6+anti-PD-1的联用比单独治疗有更显著的效果。联合治疗有效的抑制了乳腺癌的发展和转移，并在部分小鼠中导致了已形成的转移灶的减小（图3）。这一结果提示，C26-A6+anti-PD-1或许在转移性乳腺癌病人中具有积极的治疗意义。图3：C26-A6增强anti-PD-1在转移性乳腺癌中的治疗效果综上所述，康毅滨教授团队研究发现MTDH通过与SND1形成复合物从而结合抗原呈递关键性元件TAP1/2并促进其降解，从而抑制肿瘤抗原呈递。这也使得乳腺癌细胞能够成功逃避免疫细胞的识别并最终促进乳腺癌的发展和转移。更重要的是，研究人员筛选并得到了MTDH-SND1复合物的有效小分子抑制剂。该抑制剂通过阻碍MTDH-SND1复合物的形成，成果恢复了肿瘤细胞的抗原呈递过程。值得注意的是，该抑制剂也显著增强了转移性乳腺癌的免疫治疗效果。这两项研究具有重要的临床意义，为转移性乳腺癌的治疗提供了新的潜在途径。原文链接：https://doi.org/10.1038/s43018-021-00279-5https://doi.org/10.1038/s43018-021-00280-y

细数妨碍环保市场公平竞争“七宗罪”近日，E20环境平台受发改委委托，开展了对环保行业内现行有效法规、规章和规范性文件或其中条款可能存在阻碍环保市场准入和公平竞争的规定和意见的征集活动。自活动开展以来，很多环保企业积极参与，我们不仅发现了一批有违公平竞争的法规意见，还收到很多企业遭遇市场不公平竞争的具体案例反映。究竟是什么妨碍了环保市场的公平竞争，又有什么阻碍了环保市场的进步发展?今天，小编就和你一起，细数妨碍环保市场公平竞争的“七宗罪”。 “第七宗罪”：研发拨款存暗箱 目前，国家对研发环保领域相关技术的企业基本都是通过申报获批，预先下达研发任务，然后拨放国家基金用于研发。这种做法的弊端是造成不公平竞争，某些单位通过渠道获得资金支持却无法有效转化为市场需求的技术，实际研发效果并不理想。此外，外资在华设立的企业多被另眼相待，导致国内外技术无法做到互通有无，无缝衔接。环保行业的发展得靠技术，研发资源的公平竞争才是环保市场公平竞争的基础。 吐槽率：26% 企业有话说：建议国家建立鼓励机制，对研发相关技术的企业进行鼓励，而不是预先下达研发任务，再拨放国家基金用于研发。此外，外资在华设立的企业也应视为国内企业，建立倡导中外企业合作，提升国内相关技术的水平。 “第六宗罪”：环评监测不靠谱 “红顶中介”现象长期存在，诟病颇多。今年2月，中央巡视组指出，环境保护部“有的领导干部及其亲属违规插手环评审批，或者开办公司承揽环评项目牟利” “环评技术服务市场‘红顶中介’现象突出，环评机构资质审批存在‘花钱办证’现象”。根据环境保护部2011年发布的数据，全国环评机构共1162家，其中事业单位环评机构有576家，挂靠在各级环保系统的有333家。“相当一部分环评机构都是事业单位，隶属于地方环保系统，这意味着环评报告编制单位与环评报告审批单位存在着利益的同一性，环评的独立和公正就很难不受质疑了。”环评机构将于明年年底前脱钩，我们期待“阳光环评”照进现实。 吐槽率：35% 企业有话说：建议加快环评机构脱钩进程，这样能够推动环境影响评价的正确性和公正性，同时要加强政府监管和奖惩力度。加强监管后，有能力环评单位自设监测机构可以缩短环评周期 另外应积极推进第三方监测和政府监管，监测数据应公开透明，多家监测单位形成良性竞争，形成环境治理的激励机制 工业园区及污水垃圾处理区域由监测机构进行监测，政府监管，出现问题由政府和监测机构共同承担责任，并推行第三方环境污染治理。 “第五宗罪”：当地备案很麻烦 环保企业当地备案，本意是对环保企业进行监督管理，规范环保市场发展。但在实际市场运作中，当地备案成了一些招投标项目不公平竞争的“保护伞”。比如有企业反映的案例中，备案要求在当地有经营场所，且需缴纳农民工保证金，这在区域投标时很难满足 也有些企业反映备案手续过于繁杂，过程冗长，容易滋生阴影后的腐败现象 还有的反映各地的进入当地资质备案，经常有地方保护性条约，有的甚至关闭了备案通道。 吐槽率：38.7% 企业有话说：降低企业备案门槛要求，允许投资方以联合体投标，地方政府改变思路，效果付费，减少对技术方案的干预，政府切实做好PPP项目的服务，破除旧的工程建设固有流程，加速PPP项目落地。同时响应国家号召，用“互联网+”的思想减少不必要的环节，提高社会整体效率。勇于创新、突破传统束缚，创造一个公平公正的竞争环境。 “第四宗罪”：中小企业受冷眼 近年来环保行业迎来了发展新机遇，大公司蓄势待发，但有部分中小企业虽然拥有先进技术，却不得不在夹缝中渴望着阳光。在很多招标文件或政府选择合作伙伴的文件中，经常遇到将技术含量较低的工程公司与拥有自主知识产权技术、成熟产品的科技型企业等同看待，不区分考虑相关企业的技术优势，使拥有自有技术的科技型企业无法发挥优势，得不到重视和发展。 有些小企业为了生存可能通过某种关系承接一些小项目，又因为行业间存在较多的不公平竞争现象，压低价格，形成不了良好的示范工程项目，久而久之这些企业可能由于不能盈利而破产关闭。 吐槽率：44.6% 企业有话说：对于一些刚进入产业的中小环保企业，他们具有先进的技术，对某些特定的环境领域治理有特殊的效果，然而他们暂时未取得国家相应的环保资质，在招投标中被拒之门外，相反具备资质而中标的企业出于安全稳定考虑，可能还是采用一些传统工艺应用在项目上，影响特定行业的先进工艺的发展。公平竞争的市场应该给中小企业的发展提供条件，让他们能够在某一领域成长为明天的“大企业”。“第三宗罪”：低价中标太可怕 尽管《中华人民共和国招标投标法实施条例》中规定： 关于招标项目设有标底的，招标人应当在开标时公布。标底只能作为评标的参考，不得以投标报价是否接近标底作为中标条件，也不得以投标报价超过标底上下浮动范围作为否决投标的条件。 但在很多招投标项目中，低价中标却是最后的结果。由于价格的限制，容易造成恶性价格竞争，因而不能保证最终采购的产品或服务能否满足项目需求，造成产品和服务质量下降、影响效果和效率，造成投资浪费或增加能耗和超标排放，给国家和项目造成损失。 吐槽率：61.7% 企业有话说：低价中标工程可能产生的隐患和风险众所周知，所以现在如果还是一味单纯地追求低价，忽略项目的运营效果，那不光是企业的悲哀，也会是整个环保行业的退败。在评标标准上，应当综合考虑投标企业的技术能力、产品及工程质量、价格是否合理、业绩是否达标等情况，同时进行全过程监管，做好信息公开，从各方面去制约、制衡。 “第二宗罪”：市场壁垒有木有 毋庸置疑，市场壁垒的存在虽然在一定程度上保护了部分企业的发展，但是从整体和长远看，将导致被保护企业、被保护行业的缓慢发展，甚至停滞。在环保行业的多个领域，我们都收到了企业有关市场壁垒问题的反映。比如，两桶油大型央企的行业注入备案制度 还有企业反映城市二次供水不同程度存在由当地水务公司垄断的问题，有的地方甚至与供水管网的开口“捆绑”在一起，开发商无权选择供水设备和施工单位 有的招投标文件中明确要求要有本地化服务能力。 吐槽率：70.1% 企业有话说：建议在确保供水安全的条件下，开放市场，让更多的企业有参与竞争的机会。鼓励和支持省内企业出发点本身没有不妥，可以带动地方经济，促进地方企业发展。但是如果各地都设这样的堡垒，只能区域化发展，势必造成环境技术、环保行业的退后。只有公平良性的竞争，才能真正助力企业发展。 “第一宗罪”：资质门槛要求多 在众多企业有关妨碍环保市场公平竞争的反映中，无一例外的都提到了让很多企业在市场竞争中都头疼不已的“这一宗罪”——资质门槛。 在很多具体案例中，资质要求之多，门槛之高令很多企业望而却步。比如有企业提到的2014年福州飞凤山水厂招标中规定“投标公司需要具备机管员证，方可投标，且需交满一年以上社会证明”。机管员证实际就是机械管理员一类的证件，比较少见。这样的要求导致很多企业只能寻租相关人员资质，给企业带来重大财务成本，造成行业资质管理混乱。 还有企业提到，环保工程和项目具有较强的技术性和专业性，工作内容往往包括土建和设备的结合。环境工程专业承包资质和市政工程承包资质都同为建设部门颁发，但当前很多政府采购的环保项目和工程，都需要市政资质，而不是环境工程资质，而环保企业中的中小企业拥有环境工程资质，而缺乏市政资质，遭遇看不见的玻璃门、弹簧门，不能获得公平的竞争机会，也阻碍了环保企业获得政府采购项目的机会。 吐槽率：94.6% 企业有话说：建议对于战略新兴产业的企业，在申请相关企业资质方面，放宽申请标准，缩短审核期限，帮助企业更好更快发展。取消设计资质中，对人员注册的强制要求，只要满足专业人员配备即可。同时对某些刚进入产业、具有某类先进技术或在某些环境领域治理中有良好效果的企业，应设立资质办理绿色通道，使其在公平开放的市场环境中发展壮大。来源:E20深圳市朗石科学仪器有限公司是一家座落于深圳市高新技术产业园区的国家高新技术企业，主要致力于研发、生产和销售满足国内外市场需求的水质自动监测仪器、应急与实验室监测仪器及配套试剂。公司依托国际一流的技术研发中心，为用户提供专业的解决方案以及完善的技术支持和售后服务。公司网址：http://www.szlabsun.com

真核生物基因的表达受到基因组中顺式作用元件的复杂调控。哺乳动物基因组中存在大量的顺式作用元件，例如：启动子、增强子、沉默子、绝缘子等等，其数量远远超过蛋白编码基因。目前人类基因组中已知的顺式调控元件就有一百多万个，而蛋白编码基因只有大约两万个。遗传学研究也表明基因调控不仅仅是单个基因之间一对一的简单调控事件，而是以调控网络的形式发挥作用，不同的调控元件以及靶基因之间存在着复杂的相互作用。例如，一个基因的启动子可以整合来自多个增强子或者沉默子的调控作用，一个增强子元件也能够同时影响多个基因的表达1-3。随着三维基因组技术的发展，人们对基因表达调控相关的染色质构象已经有了一定的理解，但由于技术的限制，大部分研究都是集中在成对的相互作用（pair-wise interaction）上，而对于多个顺式调控元件同时与一个基因启动子之间的高阶相互作用（high-order interaction）的研究仍然比较有限。此外，多个基因组元件是如何通过三维基因组构象的变化同时参与基因表达调控的机制目前也尚不清楚。近年来，为了探究更精准和全面的染色质互作情况，检测高阶染色质互作的技术也相继出现。然而这些技术往往局限于基因组的特定位点，或是需要特殊的仪器设备。得益于三代测序平台（单分子测序平台）的日渐成熟，最近开发的基于牛津纳米孔技术 (Oxford Nanopore Technology, ONT) 的Pore-C方法4在检测染色质高阶相互作用方面表现出优异的性能，可以通过应用新的统计方法有效地分析全基因组中多个染色质位点之间高阶相互作用的协同性。尽管上述这些基于大量细胞的研究方法能够有效地检测染色质的高阶相互作用，但它们无法解决细胞间的异质性问题，阻碍了它们在复杂组织器官样品中的应用。而现有的单细胞Hi-C（single-cell Hi-C，scHiC）技术受限于二代测序较短的读长（通常是双端总共300bp）也难以对染色质高阶相互作用进行检测。目前除了单细胞超分辨率成像以外，2022年开发的scSPRITE5是唯一一种可以在单细胞水平检测染色质高阶相互作用的测序方法。但是该方法更适用于远距离的间接染色质高阶相互作用，而对于与基因调控更相关的直接染色质高阶相互作用的检测能力很有限。此外，scHi-C 的另一个挑战是很难平衡捕获细胞群体异质性所需的高通量（每次实验能够检测大量单细胞）与探索高分辨率 3D 基因组结构所需的高深度（每个单细胞中捕获大量染色质相互作用）之间的矛盾。因此，需要一种可扩展的 scHi-C方法来剖析高阶染色质三维结构，并在单细胞水平上研究这些染色质高阶相互作用在不同生物过程中的协同调控机制。为了应对这些挑战，2023年8月28日，北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬课题组在Nature Methods上发表题为scNanoHi-C: a single-cell long-read concatemer sequencing method to reveal high-order chromatin structures within individual cells的文章。该研究在国际上率先使用单分子测序平台开发了一种基于邻近连接的单细胞染色质构象捕获方法，称为 scNanoHi-C。该方法实现了在单细胞水平的高阶染色质相互作用检测，并且在通量上具有很好的灵活性，能够满足不同的实验需求。在实验上，scNanoHi-C依次使用 1% 甲醛 (FA) 和 1.5 mM 戊二酸二琥珀酰亚胺酯 (DSG) 孵育进行交联，以降低连接反应的随机噪音并兼顾对短程和长程染色质相互作用的高灵敏度检测。为了尽可能完整地保留单细胞中固定连接后的染色质三维结构信息，该研究设计了一种灵活的单细胞基因组长片段扩增方法。该方法使用两端具有相同接头的低浓度Tn5转座酶以提高DNA片段扩增长度和基因组覆盖度，并通过设计24种带有不同条码标签的 Tn5 酶结合后续PCR扩增中引入的条码标签共同控制测序的通量。通过这种方式，scNanoHi-C 能够在一次 PromethION 测序中对少至几个单细胞进行低通量、高覆盖度测序或者对数千个单细胞（最高可达 24×96=2304个细胞）进行高通量、低覆盖度测序，可以根据实验需求灵活进行选择（图1）。为了评估scNanoHi-C技术的可靠性，该研究首先将scNanoHi-C应用于正常二倍体的GM12878细胞系，并分别使用低深度（~0.2Gb/cell）、中等深度（~1Gb/cell）、高深度（~4Gb/cell）三种策略进行测序，并与基于二代测序平台的大量细胞原位Hi-C标准数据集进行比较，结果显示出很高的一致性。同时每个策略检测到的串联体（含有有效染色质相互作用的测序读段）中大约一半为高阶串联体（包含三个以上不同调控元件间的相互作用）。在这些高阶串联体中，大约58%是三联体，26%是四联体，其余为五联体以上的多联体（基数从5到11不等）。图1:实验流程示意图以及高阶串联体的检测接着该研究在多个方面对scNanoHi-C的应用进行了探索：1.scNanoHi-C可以在单细胞水平上精准捕获染色质三维结构的异质性。scNanoHi-C能够在单细胞水平检测各层级染色质结构特征，包括染色体领域（整条染色体，50Mb-200Mb尺度的结构特征）、A/B区室（常染色质区域与异染色质区域，5Mb-20Mb尺度的结构特征）、以及拓扑关联结构域样结构（TAD-like，0.5Mb-5Mb尺度的结构特征）。同时，scNanoHi-C的单个染色质片段长度（单体长度，平均610 bp）相较于传统基于二代测序平台的scHi-C（测序不超过150bp）显著提高，这大大增加了其在染色质相互作用对中捕获到单核苷酸多态性（SNP）位点的机会，能够在二倍体细胞中直接判定单倍型的单体比例由原来二代测序平台的大约9%提高到了25%。因此，scNanoHi-C也可用于有效地重建单个二倍体细胞的基因组三维构象。同时，利用单细胞A/B 区室化值（single-cell A/B compartment value, scA/B value)， scNanoHi-C对GM12878、HG002 和 K562 三种人类细胞系进行了聚类分析，能够在单细胞精度准确将三种细胞分开，并识别了细胞类型间的染色质差异区室化区域。此外， scNanoHi-C也能够准确地检测每个单细胞的基因组拷贝数变异（CNV）特征。分析结果表明，scNanoHi-C准确地捕获了GM12878细胞培养过程中产生的非整倍体亚克隆以及K562细胞的拷贝数变异。同时，scNanoHi-C也可应用于结构变异的检测，如准确检测出了K562 细胞中 BCR-ABL1 和 NUP214-XKR3 的基因融合事件（染色体易位事件）。图2:scNanoHi-C串联体和单体的长度分布、单倍体分型的比例、细胞分群结果和单细胞拷贝数变异（CNV）图谱2.scNanoHi-C能够在单个细胞中准确鉴定高阶染色质相互作用。该研究在GM12878 细胞数据集中，使用scNanoHi-C得到的单细胞高阶串联体信息结合ABC模型（Activity-by-contacts model）6预测的增强子-启动子 (E-P) 相互作用关系共同鉴定了增强子-启动子高阶相互作用。通过这种方式，该研究首次在单个细胞中以20 kb的分辨率直接观察到1,097 个基因的单个启动子能够与多个增强子同时发生相互作用，表明这些基因可能同时受到多个增强子的调控。这些受到高阶调控的基因主要富集在与GM12878这种B淋巴细胞的功能相关的免疫信号通路上，并且通常表现出更高的表达水平。特别地，这些基因中还包括一些B细胞谱系特异性转录因子如EBF1以及EBV 超级增强子相关基因如MIR155HG、IKZF3和ETS1等。这些结果表明，多个增强子的协同调控可能是确保关键基因高水平稳健表达的一种潜在机制。通过类似的方法，该研究还在单个细胞中鉴定出了1,422 个能够与多个启动子同时发生相互作用的增强子。此外，该研究发现部分高阶基因调控作用能够在多个单细胞中被检测到，这可能与细胞中频繁使用的关键转录程序有关，后续可以通过发展基于富集策略的具有更高分辨率的Hi-C技术进行进一步的深入研究。图3: scNanoHi-C技术对多向基因调控网络的检测3.scNanoHi-C能够揭示不同基因组区域之间的协同调控关系以及染色体外环形DNA与线性基因组间的复杂相互作用。倾向于形成高阶相互作用的一组基因组位点称为“基因组协同调控区域”。该研究针对scNanoHi-C的数据特点对鉴定基因组协同调控区域的算法进行了优化，并将该算法运用到GM12878细胞活跃启动子和增强子的集合中，在全基因组范围内共鉴定出了917组增强子-启动子协同调控区域。其中，大约20%（187/917）的协同调控区域包含来自不同染色体的基因组位点（提示不同染色体之间的反式相互作用）。这些协同调控区域在活跃转录的基因组区域、淋巴细胞特异性转录因子和染色质环相关因子（CTCF等）的结合位点区域中高度富集。此外，在917个协同调控区域中，有167个被发现与GM12878细胞特异性的超级增强子有关。接着，该研究将scNanoHi-C运用到携带大量染色体外环形DNA（ecDNA） 的COLO320DM 人类结直肠癌细胞系中，检测到了染色体外环形DNA与线性基因组（染色体内的基因组）之间存在广泛的染色质高阶相互作用，并且首次在单个细胞中观察到四个主要的染色体外环形DNA的基因位点之间存在复杂的高阶相互作用。这些结果表明，染色体外环形DNA可能通过建立复杂的高阶染色质三维结构来驱动癌基因的过量表达。图4: scNanoHi-C技术对染色体外环形DNA（ecDNA）相关的协同作用的检测4.scNanoHi-C能够高效辅助单细胞基因组从头组装。在可用细胞数量有限的情况下，该研究表明使用scNanoHi-C辅助单细胞基因组（single-cell whole genome sequencing，scWGS）从头组装7可以大幅度提高组装质量。例如，使用20个单细胞的基因组长读长测序数据和12个单细胞的scNanoHi-C数据组装的人类基因组支架（scaffold）的NG50要优于使用30个单细胞的基因组长读长测序数据直接组装的效果（2.49 Mb vs. 1.34 Mb）总之，scNanoHi-C具有很好的可扩展性和灵活性，在一次测序中可对少至几个单细胞或多达数千个单细胞进行染色质三维结构测序，并且实验流程相对简单、易于操作，仅需要基本的PCR仪等分子生物学设备，适合于各种生物学实验室使用。scNanoHi-C还是一种强大且多功能的工具，可用于在单细胞分辨率准确区分细胞类型、对单个二倍体细胞进行高效单倍型分型、检测单个正常细胞和肿瘤细胞中的基因组拷贝数变异和各种复杂结构变异以及高效辅助单细胞基因组从头组装。更重要的是，scNanoHi-C 首次实现了在单个细胞中在全基因组水平对增强子-启动子的高阶直接相互作用的检测，在单个细胞中准确鉴定了高阶基因调控事件，同时能够对复杂的染色体外环形DNA与线性基因组间的高阶相互作用进行精准检测。scNanoHi-C显示了单细胞长读长Hi-C测序技术在分析由高阶染色质三维结构介导的不同细胞间基因调控异质性方面的潜力，为将来进一步研究发育和疾病进展过程中高阶染色质结构变化机制，揭开基因组中各种复杂调控关系中的“暗物质”奠定了坚实的基础。北京大学生物医学前沿创新中心、前沿交叉学科研究院生命科学联合中心博士生李文、生命科学学院博士生卢健森为该论文的共同第一作者，北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授为该论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、北京未来基因诊断高精尖创新中心、昌平实验室的资助，北京大学高通量测序平台以及北京大学“北极星”高性能计算平台的协助与支持，北京大学邢栋课题组为本研究提供了重要的帮助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-023-01978-w参考文献：1 Hafner, A. & Boettiger, A. The spatial organization of transcriptional control. Nat Rev Genet, doi:10.1038/s41576-022-00526-0 (2022).2 Oudelaar, A. M. & Higgs, D. R. The relationship between genome structure and function. Nat Rev Genet 22, 154-168, doi:10.1038/s41576-020-00303-x (2021).3 Furlong, E. E. M. & Levine, M. Developmental enhancers and chromosome topology. Science 361, 1341-1345, doi:10.1126/science.aau0320 (2018).4 Deshpande, A. S. et al. Identifying synergistic high-order 3D chromatin conformations from genome-scale nanopore concatemer sequencing. Nat Biotechnol 40, 1488-1499, doi:10.1038/s41587-022-01289-z (2022).5 Arrastia, M. V. et al. Single-cell measurement of higher-order 3D genome organization with scSPRITE. Nature Biotechnology 40, 64-73, doi:10.1038/s41587-021-00998-1 (2021).6 Fulco, C. P. et al. Activity-by-contact model of enhancer-promoter regulation from thousands of CRISPR perturbations. Nat Genet 51, 1664-1669, doi:10.1038/s41588-019-0538-0 (2019).7 Xie, H. et al. De novo assembly of human genome at single-cell levels. Nucleic Acids Res 50, 7479-7492, doi:10.1093/nar/gkac586 (2022).汤富酬，博士，北京大学BIOPIC/ICG研究员，国家“优青”(2013)、“杰青”(2016）。1998年本科毕业于北京大学，2003年在北大获得细胞生物学博士学位，2004-2010年间在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究， 2010年回到北京大学组建实验室，主要从事人类早期胚胎发育的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，并利用一系列技术体系对人类早期胚胎发育进行了深入、系统的研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性以及其他表观遗传学关键特征，发现了人类早期胚胎中基因表达网络的重要表观遗传学调控机理，为人们提供了一个全面分析人类早期胚胎表观遗传调控网络的研究框架，加深了对人类原始生殖细胞的发育以及表观遗传重编程过程的认识。

随着三代测序技术（TGS，也即单分子测序技术）的发展，基于大量细胞的三代基因组测序数据被广泛应用于各种复杂大型基因组的组装，由于其读长相比于二代测序（NGS）技术有数百倍的增加，因此基因组中重复序列区域以及染色体重排等复杂结构变异区域都能被更好地组装出来。对于人类基因组的组装研究，端粒到端粒（T2T）联盟在2022年3月，使用纯合二倍体细胞系CHM13率先发布了首个完整的端粒到端粒的人类基因组参考序列CHM13v1.1。2022年3月，人类泛基因组联盟（HPRC）在预印本平台bioRxiv上发布了首个高质量人类杂合二倍体细胞系HG002的单倍型组装结果。目前，高质量的基因组组装通常依赖于大量细胞混合样本的三代测序数据，需要大量的基因组DNA（通常需要从数百万个细胞中提取几十微克基因组DNA），然而在基因组组装的实际应用中常常要面对两个困难：1、细胞群体中存在遗传异质性。基于大量细胞三代测序数据的基因组组装需要确保测序的样本中每个细胞的遗传背景高度一致，否则组装结果将很难区分同一个细胞内的不同单倍型基因组之间的差异和不同细胞亚群之间的基因组差异。只有降低或者消除细胞间的遗传异质性才能确保单倍型组装的准确性。但是，在人体正常组织样本中也常常广泛存在体细胞拷贝数变异（CNA）。与此同时，正常的人类细胞也会不断积累突变，同一块人体组织常常是由很多包含不同突变的细胞克隆组成。在癌症研究中，同一个肿瘤样本中不同癌细胞亚克隆之间的基因组异质性就更为明显。2、细胞数量稀少。在很多情况下，很难获取上百万个细胞以提取大量（几微克）基因组DNA。例如，在早期胚胎发育研究、司法检验、特别是在癌症基因组研究中（如循环肿瘤细胞、肿瘤活检样本、脑脊液中的肿瘤细胞、以及腹水中的肿瘤细胞等），能够获取的细胞数量常常很稀少，而且这些细胞很难在体外培养和扩增；即使偶尔可以培养扩增，也不能保证在体外培养扩增过程中其基因组不会进一步产生新的遗传变异。基于二代测序（NGS）平台的单细胞基因测序技术被广泛应用于微生物等简单小型基因组的组装。许多种类的细菌无法在实验室中培养，单细胞基因组测序可以与宏基因组学方法结合起来完成微生物的基因组组装。由于人类基因组结构、大小、以及复杂程度远超细菌等微生物，单纯使用基于二代测序平台的大量细胞基因组测序数据也无法组装出高质量的人类基因组参考序列（NG50很难达到Mb（百万碱基对）级别），那么使用少量DNA甚至单细胞基因组测序数据组装人类基因组则更具挑战性，它不仅需要基于三代测序平台的单细胞基因组长读长测序技术的支持，还需要合适的组装软件以及良好的生物信息学分析策略。2022年7月12日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬课题组在Nucleic Acids Research发表了题为De novo assembly of human genome at single-cell levels的研究论文。该研究使用优化的SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，基于Pacific Biosciences（PacBio）HiFi和Oxford Nanopore Technologies（ONT）两种三代测序平台首次在单细胞水平上完成了Mb级连续性的人类基因组组装，并使用多种评价指标，充分探索了不同测序策略和组装工具对基因组组装结果的影响。1、全面优化了SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，使其同时适用于PacBio和ONT两种主流单分子测序平台。此前的SMOOTH-seq技术只适用于PacBio单分子测序平台，使用场景有较大的局限性。优化后的SMOOTH-seq技术既可以用于PacBio单分子测序平台，也可以用于ONT单分子测序平台，使用场景更加灵活，可以兼顾测序数据准确性和测序成本。2、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和95个单细胞的三代基因组测序数据（Pacbio HiFi平台），对人类慢性粒细胞性白血病（CML）细胞系K562进行了高质量基因组组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50（可覆盖50%的已知基因组区域的最短叠连群的长度）可达2.11Mb，也就是说在这个组装出的参考序列中，人类基因组中一半（15亿碱基对）以上的区域都被至少2.11Mb以上的叠连群覆盖了。最长叠连群可达14.12Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近95%，且大部分组织相容性复合体（MHC）位点（基因组上的一个有代表性的复杂区域，全长约6Mb）被成功组装出来（如图1所示）。图1. 95个K562细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）3、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的157个单细胞的基因组三代测序数据（Pacbio HiFi平台）对人类基因组进行了高质量组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50可达0.65Mb，最长的叠连群可达6.82Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近91%。在使用此数据进行HG002的单倍型组装的过程中该研究发现经过指数扩增的基因组数据的k-mer分布会发生偏移，因此使用有双亲二代测序数据作为辅助的Trio-binning模式进行基因组单倍型组装结果更为准确。因此该研究分别使用Trio hifiasm和Trio Hicanu两种组织工具进行单倍型组装，得到的亲本叠连群的NG50可达0.3Mb左右，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例均超过84%。通过比较HG002亲本六种经典人类白细胞抗原（HLA）位点的组装分型结果，Trio Hicanu能够正确组装出HLA区域的两个亲本的大部分基因位点（如图2所示）。图2. 157个HG002细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）4、使用Flye，Necat，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的192个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，低测序深度）对人类基因组进行高质量组装。研究发现，不同的组装工具对最终组装结果有很大影响，Flye展现出更为适合单细胞ONT三代测序数据的特性，组装出的叠连群的NG50可达1.38Mb，最长叠连群可达11.42Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例超过93%，多项指标都远超另外两个组装工具。同时组装结果能够补齐39个hg38版本的人类参考基因组中未组装出的缺口（gap）区域，其中14个区域在hg38中注释的长度超过50Kb（如图3所示）。图3. 192个HG002细胞以及30个HG002细胞的基因组组装结果（ONT）5、使用Flye，wtdbg2等组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的30个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，高测序深度）对人类基因组进行高质量组装。为了探究仅使用极少量单细胞的基因组测序数据进行人类基因组组装的极限情况，该研究分别使用1个、10个、20个和30个单细胞尝试进行人类基因组组装，发现仅需要高测序深度的30个单细胞的基因组测序数据（平均基因组覆盖度~41.7%）就能完成叠连群 NG50高达1.34Mb连续性的组装。同时组装结果能够补齐38个hg38版本的人类参考基因组未组装出的gap区域，其中15个区域在hg38注释的长度超过50Kb（如图4所示）。图4. 30个基因组高覆盖度HG002细胞的基因组组装结果（ONT）6、通过对K562细胞系基因组的从头组装，该研究相比于使用原始单细胞基因组三代测序数据能更精准地鉴定出更多的基因组插入事件和复杂结构变异事件。对于K562这样的白血病细胞系，基因组从头组装之后是否能更好地鉴定出基因组结构变异（SV）事件是癌症研究中的重要问题。该研究分别使用hifiasm和Hicanu组装出的主要（primary）叠连群和替代（alternate） 叠连群来进行结构变异鉴定。发现组装后的叠连群比起原始单细胞数据直接比对能更准确地鉴定出基因组插入事件，召回率达到70%以上，精确度达到90%以上。同时，K562中的三对经典融合基因：CDC25A-GRID1、BCR-ABL1和NUP214-XKR3都能被精准地鉴定出来，而CDC25A-GRID1融合在原始单细胞基因组数据直接比对到参考基因组时是无法被发现的 (如图5所示) 。为了进一步验证基因组从头组装后找到的结构变异事件的准确性，该研究挑选了20个（14个插入事件，6个缺失事件）在组装后的叠连群中被鉴定到、但是在单细胞基因组原始测序数据直接比对到参考基因组时没有被鉴定出来的结构变异事件进行了PCR验证，准确率高达80%，证明了组装后的叠连群对结构变异事件的鉴定是精准可靠的（如图6所示）。图5. 组装后叠连群（contig）中结构变异事件检测的准确性 图6. PCR验证基因组结构变异事件的结果综上，为了解决基因组从头组装在实际应用中遇到的细胞遗传异质性和细胞稀缺性的问题，该研究使用优化的SMOOTH-seq技术在两种不同的主流三代测序平台上，采用不同的测序策略（高通量、低深度测序策略（multi-cells with low sequencing depth）和低通量、高深度测序策略（few-cells with high sequencing depth）），使用多种不同组装软件（hifiasm，Hicanu，wtdbg2, Flye，Necat等）、多个评价指标、以及不同组装策略，探讨了利用单细胞测序数据从头组装人类基因组的可行性，并确定了影响组装结果的主要因素，将基因组组装的分辨率提高到单细胞水平（少至30个单细胞）。未来随着单细胞测序技术和基因组组装策略的进一步发展，最终必将实现只用一个单细胞的测序数据就能组装出Mb级连续性的人类参考基因组的梦想。北京大学生命科学学院博士生谢昊伶以及北京大学前沿交叉学科研究院博士生李文为该论文的并列第一作者。北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授为该论文的通讯作者。该研究项目得到了北大-清华生命科学联合中心、国家自然科学基金委、北京市科技委和北京未来基因诊断高精尖创新中心的支持。论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkac586汤富酬研究员简介：汤富酬，博士，北京大学BIOPIC/ICG研究员，国家“优青”(2013)、“杰青”(2016）。1998年本科毕业于北京大学，2003年在北大获得细胞生物学博士学位，2004-2010年间在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究， 2010年回到北京大学组建实验室，主要从事人类早期胚胎发育的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，并利用一系列技术体系对人类早期胚胎发育进行了深入、系统的研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性以及其他表观遗传学关键特征，发现了人类早期胚胎中基因表达网络的重要表观遗传学调控机理，为人们提供了一个全面分析人类早期胚胎表观遗传调控网络的研究框架，加深了对人类原始生殖细胞的发育以及表观遗传重编程过程的认识。

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员李昕欣团队采用基于MEMS芯片的气相原位透射电镜（TEM）表征技术，探究了Pd-Ag合金纳米颗粒催化剂在MEMS氢气传感器工况条件下的失效机制。4月13日，相关研究成果作为Supplementary Cover论文，以In Situ TEM Technique Revealing the Deactivation Mechanism of Bimetallic Pd-Ag Nanoparticles in Hydrogen Sensors为题，发表在Nano Letters上。 采用MEMS芯片气相原位TEM技术揭示氢气传感器失效机制的示意图随着低碳经济的快速发展，氢能作为理想的清洁能源应用于各个领域，如氢燃料电池汽车。为了确保氢气的安全使用，迫切需要开发具有高灵敏度、高选择性、高稳定性且低功耗的氢气传感器。李昕欣/许鹏程研究团队在国家重点研发计划“硅基气体敏感薄膜兼容制造及产业化平台关键技术研究”的支持下，开展了MEMS低功耗氢气传感器的研究工作。在半导体敏感材料表面修饰贵金属催化剂是提升氢气传感器性能（如灵敏度）的有效方法。然而，半导体气体传感器的工作温度高达数百摄氏度。在长期的高温工作环境下，金属催化剂的活性易衰减，引起半导体气体传感器的性能下降甚至失效，阻碍了该类传感器的实用化。传统的材料表征方法通常只能分析敏感材料失活前后微观形貌、结构及成分等的变化，缺乏在工况条件尤其是气氛条件下原位表征敏感材料的能力，难以分析半导体气体传感器的失效机制。该研究使用气相原位TEM实验，在工况条件下观测到Pd-Ag合金纳米颗粒催化剂的形貌和物相演变全过程，揭示了该合金纳米催化剂在不同工作温度下的失活机制，并据此对MEMS氢气传感器进行优化，有效推进了氢气传感器的实用化。原位TEM实验结果表明，当半导体氢气传感器在300 ℃工作时，相邻近的Pd-Ag合金纳米颗粒易发生融合、颗粒长大现象，且颗粒的结晶性提高。Pd-Ag合金纳米颗粒催化剂的粒径增大、缺陷减少，使其催化活性降低，引起氢气传感器的灵敏度出现衰减。当氢气传感器在更高温度（500 ℃）下工作时，Pd-Ag合金纳米颗粒进一步发生相偏析，Ag元素从合金相中析出，同时生成了PdO相，导致催化剂丧失了协同增强效应，使氢气传感器的灵敏度大幅下降甚至失效。原位TEM实验实时记录合金催化剂的融合过程在上述失效机制的指导下，科研团队进一步优化了Pd-Ag合金催化剂的元素组成、负载量及工作温度，并使用实验室独立研发的集成式低功耗MEMS传感芯片，研制出新一代的氢气传感器。该氢气传感器具有灵敏度高（检测下限优于1 ppm）、长期稳定性好（在300 ℃下连续工作一个月后，对100 ppm H2的响应值衰减小于1%）、功耗低（300 ℃下持续工作，功耗仅为22 mW）。该研究采用气相原位TEM技术来探讨气体传感器的失效机制，为气体传感器的理论研究与实用化提供了新的研究方式。目前，该MEMS氢气传感器已在汽车加氢站等领域试应用，相关应用工作正在积极推进。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及中科院仪器研制项目等的支持。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c05018

固态氟离子电池(SSFIBs)是一种阴离子穿梭驱动、无碱金属的新兴储能体系，具有成本低、安全性好、能量密度大等潜在优势。相比于传统的阳离子穿梭电池(如碱金属离子电池、多价阳离子电池等)，氟离子电池可避免负极枝晶生长以及多价离子迁移缓慢等问题，还具有潜在的高体积能量密度(理论达5000 Wh/L)，但这一体系面临着高导氟离子电解质缺乏以及低温下(100150 ℃)表现出10-4 S/cm的高离子电导率，导致对应SSFIBs的可逆循环需要高温维持，限制了其应用场景。近年来出现的CsPbF3系列钙钛矿、MSnF4(M=Ba, Pb)等氟化物在室温下便可表现出较高的离子电导率，尤其在Sn(II)基氟化物中，Sn(II)的孤电子效应可诱导氟位缺陷或无序的形成，并伴随着静电排斥效应，利于氟离子的体相传输。然而，已报道的基于Sn(II)基电解质的SSFIBs由于潜在的体相分解或者界面衰退，即便在弱电流密度(10 mA/g)下也表现出不尽人意的电化学性能。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟带领的团队，首次设计了基于二维层状氟化物(KSn2F5)和界面改性策略的准固态氟离子电池。在接近室温(60 ℃)的条件下，该电池的初始放电容量达到442 mAh/g，即便循环70次后，仍有150 mAh/g的可逆容量。相关研究成果以Near-Room-Temperature Quasi-Solid-State F-Ion Batteries with High Conversion Reversibility Based on Layered Structured Electrolyte为题，发表在Advanced Energy Materials上。该工作利用机械化学法合成了具有层状结构和丰富氟空位的KSn2F5电解质。KSn2F5电解质由两层[SnF5]八面体层中间夹一层[KF6]八面体层的类”三明治”结构沿c轴方向堆叠而成，[KF6]八面体层和[SnF5]八面体层以共顶点的氟(F1)相连，而连接相邻[SnF5]八面体的氟位置(F2、F3、F4)只是被部分占据，且它们是氟离子迁移的主要位点。该电解质在室温下的离子电导率为2.32 x 10-5 S/cm，在60 ℃下的离子电导率可达10-4 S/cm，高于同温度下大多数报道的氟铈锎矿和萤石相氟化物。研究通过对载流子生成和迁移过程的热力学分析，发现高离子导电率得益于KSn2F5更高的载流子浓度和跳跃频率。通过痕量润湿剂(四丁基氟化铵盐)对电极-电解质界面进行修饰，可改善颗粒间接触，降低界面传质和电荷传递的能垒，促进氟离子界面传输。研究通过界面动力学分析，发现动力学参数与电解质离子电导率呈线性关系，表明氟离子电池的反应速率受控于固态电解质的体相离子电导率。因此，探索更高氟离子电导率的电解质并实施合理的界面工程对构建高性能的固态或准固态氟离子电池至关重要。以Sn/SnF2/C为负极和KSn2F5/C为正极的Sn/SnF2/C-KSn2F5-KSn2F5/C电池构架可评估KSn2F5固态电解质的电化学窗口，为-0.45 V到3.98 V(vs. Sn+SnF2)。研究分别以转换反应型氟化物CuF2为正极，金属Sn为负极，同时在正负极内部加入一定量KSn2F5作为氟离子配线，在负极端加入一定量SnF2以增加反应界面，以此构建出固态氟离子电池。研究对充放电后正极形貌及物相微结构的分析可以看出，放电过程中氟化铜发生脱氟反应而生成铜，铜的高迁移性使得放电产物呈现出无明显边界的团聚形貌；充电过程则对应氟化反应，颗粒的氟化阻碍了铜的迁移，促进了氟化铜颗粒的高度分散。充放电过程中的电化学研磨和纳米尺寸效应有助于复合电极在长期循环中保持电化学活性。该电池在较低温度(60 ℃)和较大电流密度(20 mA/g)下表现出可逆的转换反应循环，其充放电过电位仅为100 mV，这一基于层状电解质的氟离子电池的电化学性能在已报道的固态或准固态氟离子电池中处于优异水平。研究工作得到国家自然科学基金委员会和上海市科学技术委员会等的支持。KSn2F5固态电解质的合成与结构KSn2F5的离子-电子导电性能KSn2F5的离子-电子导电性能KSn2F5基对称电池的界面动力学分析准固态氟离子电池的构架和电化学性能CuF2正极放电和充电态的形貌和物相分析

原标题：清华大学王文会团队: 基于阻抗流式细胞术的单细胞样本“一步式”分选除盐质谱预处理系统——01——研究背景单细胞质谱检测技术为单细胞化学特性分析提供了一种强有力的免标记分析手段，并在癌症分析、药物刺激、免疫分析等临床应用中展现出潜在价值。然而单细胞质谱往往需要进行必要的预处理操作，如将目标细胞从混合细胞群体样本中分离出来以提高质谱检测的准确性；除盐操作去除细胞常见缓冲液中的非挥发性盐，降低基质效应提高质谱检测灵敏度。目前这些预处理往往是通过多种设备或手动操作完成，效率较低；开发有效的一步式预处理方法对于单细胞质谱分析意义重大，但目前这方面的研究较为缺乏。为此，清华大学的王文会教授团队提出一种基于阻抗流式细胞术IFC的“一步式”分选除盐质谱预处理系统，经过处理的细胞样本可直接兼容现有的免标记质谱流式、液滴微萃取等单细胞质谱分析手段。研究工作以“Microfluidic Impedance Cytometry Enabled One-Step Sample Preparation for Efficient Single Cell Mass Spectrometry”为题发表在期刊Small上，并被选为Frontispiece。本工作基于IFC原理设计微流控芯片结构，结合压电驱动实现一步式单细胞分选除盐操作，将目标细胞从细胞群中分离出来的同时实现其外基质的置换。经实验验证，系统的分选效率99%、除盐效率99%，并被证实了在癌细胞和血细胞的分离、癌变细胞与正常细胞的分离与质谱检测方面的功能。图1. 基于阻抗流式细胞术的“一步式”分选除盐质谱预处理系统示意图——02——研究内容本工作中搭建了具有四层结构的微流控芯片，如图1所示。利用IFC进行细胞的电学及尺寸特性表征实现不同细胞的识别，待其流经分选区域时由压电执行单元对目标细胞进行分选，通过合适的流速配比，执行单元将目标细胞推至作为下鞘液的质谱兼容的挥发性盐溶液中，同时实现样本的分选与除盐。芯片采用两套电极，其中第1套用于单细胞电学表征，第2套用于表征确认除盐效率。图2. 微流控芯片结构及其工作流程示意图以商用均一性较好的6 μm和10 μm直径的PS微球对系统的分选效率进行了表征。在约9000个样本的实验中，系统展现出了99.53%的分选成功率，同时样本中的10 μm微球纯度由2.48%提升至92.23%，实现了约37倍的富集效率，如图3所示。此外在模拟血液中CTCs分离的实验中，在HeLa癌细胞与人体外周血单核细胞PBMC的混合样本中分选出HeLa细胞，其纯度由15.78% 提升至87.34%，展示出巨大的临床应用潜能。图3. 微流控系统的分选性能评估从定量的角度，以270 mM NaCl溶液作为样本液、去离子水作为下鞘液为例验证了系统的除盐效率，单次分选操作引入的NaCl物质的量仅为0.77±0.16 pMol，即使在300 cells/s的分选通量下除盐效率也能够达到99.62%；同时在实际的细胞样本测试中可以看出，未经除盐的样本信号被完全淹没，而经过该系统除盐后的能够清晰分辨单细胞的典型代谢与脂质峰，证实了系统优秀的除盐性能。图4. 微流控系统的除盐性能评估该系统进一步用于正常乳腺上皮细胞MCF-10A和癌变的乳腺癌细胞MDA-MB-468的分选与检测。通过双频点的锁相检测，分别表征了两类细胞的电学特性，并据此进行了分选操作，结果表明MCF-10A细胞的纯度由 10.64% 提升至77.78%，展现出了约7.31 倍的富集效率。此外将收集到的细胞样本直接与免标记质谱流式装置级联实验，同时表征了两类细胞的代谢特征，结果表明，部分显著差异表达的代谢和脂质可能是致使细胞电学特性差异的原因，充分验证了系统在多模表征与临床分析中的应用价值。图5. 正常细胞与癌变细胞的电学与代谢特性表征分析——03——总结展望本工作提出的基于IFC的一步法单细胞样品质谱预处理方法极大地方便单细胞质谱分析，突破了复杂操作和不必要的损耗。作为一个独立的样品制备模块，本微流控系统能够兼容多种质谱分析方法，为高效的质谱样品制备提供新的范式，进而为单细胞的多模态(如电学特性、代谢特征)表征提供新的思路。论文信息Microfluidic Impedance Cytometry Enabled One-Step Sample Preparation for Efficient Single-Cell Mass Spectrometry ；Junwen Zhu, Siyuan Pan, Huichao Chai, Peng Zhao, Yongxiang Feng, Zhen Cheng, Sichun Zhang, Wenhui Wang * (王文会，清华大学)；Small, 2024, https://doi.org/10.1002/smll.202310700作者简介本工作的完成单位为清华大学精密仪器系、精密测试技术与仪器全国重点实验室。精仪系王文会教授为通讯作者，精仪系博士研究生朱焌文为第一作者。清华大学张四纯教授、程振助理研究员、清华大学博士生潘思远、柴惠超、赵鹏、丰泳翔为论文工作做出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金的资助。【相关阅读】有望提高2个数量级微流控介电泳分离通量！清华大学王文会Advanced Materials封面成果速递https://www.instrument.com.cn/news/20240604/722338.shtml 3i流式KOL|清华大学王文会教授团队在阻抗流式细胞术上取得系列进展https://www.instrument.com.cn/news/20231030/689623.shtml

肿瘤药敏性检测方法学是抗癌药物评价和筛选的前提，也是临床化疗方案设计的基础。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心开发了基于拉曼组的肿瘤单细胞药敏检测新方法D2O-CANST-R，具有快速、低成本、单细胞器精度、识别耐药细胞、体现抗癌机制、可对接单细胞分选和测序等特色，为癌细胞-药物互作研究、抗癌药物筛选等提供了新手段。　　化疗在恶性肿瘤的治疗手段中占重要地位，如使用得当，单纯或辅助化疗即可根治部分肿瘤；对于一些晚期肿瘤，化疗也可用于姑息性治疗。然而，各种肿瘤类型间或不同患者个体间，其药物应激反应均存在显著差异，且化疗过程中耐药细胞的产生会削弱抗癌药物疗效。因此，快速、低成本、可识别耐药细胞、揭示药物应激机制的肿瘤药敏检测方法，对抗癌药物研发和临床精准用药十分重要。　　目前，主流的肿瘤药敏检测方法，如比色法、生物发光法、荧光分析法等，通常依赖于终点检测，即区分细胞死活，难以定量、特异性地测量药物对癌细胞的“代谢抑制”程度。同时，基于细胞群体反应的检测手段，难以检测癌细胞群体中极个别的耐药细胞；这些“害群之马”在正常环境下没有生长优势，却耐受高浓度药物，因此可能造成肿瘤死灰复燃，导致临床化疗失败。　　针对这一问题，单细胞研究中心科研人员Maryam Hekmatara等以人乳腺癌细胞株（MCF-7）和雷帕霉素的互作为例，开发了重水饲喂单细胞拉曼光谱肿瘤药敏快检技术（D2O-probed CANcer Susceptibility Test Ramanometry；D2O-CANST-R）。结合肿瘤细胞拉曼组采集和多元曲线分辨-交替最小二乘法分析算法（MCR-ALS），研究发现，在1-3天的药物处理后，D2O-CANST-R能特异性地基于“代谢抑制”检测肿瘤药敏性，并能在细胞核、细胞胞质、脂质体等单个细胞器的分辨精度，追踪和区分其中蛋白质与脂质的合成速率和代谢变化，从而揭示药物作用机制。脂质和蛋白质代谢的高度活跃，是肿瘤细胞快速增殖的重要原因，因此，上述能力对于抗癌药物的机制研究和筛选具有重要价值。重水饲喂单细胞拉曼光谱肿瘤药敏快检技术D2O-CANST-R　　基于前期单细胞研究中心提出的“拉曼组”（ramanome）和“药物应激拉曼条形码”（Raman Barcode of Cellular response to stresses；RBCS）等概念，科研人员还揭示了真核生物（人乳腺癌细胞和酵母细胞）之间、细胞器之间、药物浓度之间、药物处理时长之间、生物大分子代谢途径之间等，在单细胞精度代谢应激机制上的异同。因此，D2O-CANST-R还具有高时空分辨率、信息量丰富、揭示代谢层面机制等特点。此外，在高剂量雷帕霉素（500或5000×IC50）处理后，仍存在保持较高代谢活性的癌细胞，即耐药细胞。D2O-CANST-R识别肿瘤耐药细胞和测定耐药异质性的能力，对于药物机制研究、抗癌药物评价和筛选等具有重要意义，并具备辅助精准化疗方案设计的潜在能力。　　单细胞研究中心前期针对临床抗感染用药，提出了“重水饲喂单细胞拉曼药敏快检”原理，引入了“最小代谢活性抑制浓度”（MIC-MA）这一衡量药敏性的新概念，发明了“单细胞光镊微液滴拉曼分选”（RAGE）和“单细胞微液滴流式拉曼分选”（RADS）等核心器件，研制出“临床单细胞拉曼药敏快检仪”（CAST-R）和单细胞拉曼分选-测序耦合系统（RACS-Seq）等；针对临床样品，证明了单个细菌细胞精度同时测定抗生素药敏表型和高覆盖度基因组的可行性（Xu T, et al, Small, 2020）。该研究是上述单细胞技术体系针对人体细胞与药物互作的拓展，不仅将服务于肿瘤药物研发、肿瘤精准用药等，而且为肿瘤单细胞分选和多组学研究提供了新的技术路线。　　相关研究成果发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。研究工作由青岛能源所研究员徐健主持完成，得到国家重大科学仪器研制项目（国家自然科学基金委员会）和中科院前沿局人才项目等的资助。　　论文链接相关介绍：徐健 中国科学院青岛生物能源与过程所研究员、单细胞中心主任 山东省能源生物遗传资源重点实验室主任。2003年华盛顿大学计算机科学硕士和生物化学博士，2003-2004年华盛顿大学基因组科学和系统生物学中心博士后。2004-08年于华盛顿大学基因组研究院任基因组拼装和分析团队负责人。2008年入选中科院“百人计划”并全职加入中科院青岛生物能源与过程所。研究方向为单细胞分析仪器和大数据，及其在微生物组、合成生物学和生物安全等领域的应用。论文发表于Science, Cell Host Microbe, Sci Adv., Nature Commu.等130余篇，被引用10000余次(H-index 43)。获青年拔尖、创新领军人才、国家杰青基金、中国青年科技奖等支持。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心简介：中国科学院青岛生物能源与过程研究所是由中国科学院、山东省人民政府、青岛市人民政府于2006年7月启动筹建，2009年11月30日通过共建三方验收并纳入中国科学院“知识创新工程”管理序列的国立科研机构。单细胞中心的核心使命是以基因组工程、工具酶开发、先进成像、微流控器件、大数据等为主要方法学支撑，围绕细胞工厂构建、微生物组快检及机制等领域的关键科学和技术瓶颈，开发单细胞分析、分选、测序与培养技术，研制与产业化单细胞分析仪器系列，从国产装备的角度支撑单细胞大数据网络和微生物组天网等原创大数据系统，服务于工业生物技术、大健康、海洋资源挖掘、环境保护与修复、生物安全等应用领域。

癌症所造成的死亡持续增加，现已占日本人死因的约3分之1。其中，胰腺癌的早期发现比较困难，治疗效果也不佳，因此，人们期待开发出能够实现早期诊断的疾病标记。近年来，代谢组学作为全面解析代谢物的方法，正不断被引入到医疗领域，应用于疾病诊断、药效评价等多个方面。现在人们已将质谱仪与各类色谱仪连接用于代谢解析。由于血液等临床检测样品含有多种大量的代谢物，因此，在选择用于解析的色谱仪时，出色的分辨率、定量性、重现性以及具备可进行代谢物鉴定的数据库已是必备条件。 近期，日本神戸大学大学院医学研究科病因病态解析学、消化器内科学、质谱分析综合中心的吉田优先生以岛津GCMS-QP2010 Plus测定分别从胰腺癌患者和健康者的血清中提取的代谢物，并利用代谢成分数据库实施代谢物鉴定。其结果检测出60个代谢物。使用SIMCA-P+（Umetrics公司）将此结果提供于多变量解析，结果成功地将胰腺癌患者与健康者分组。 本研究显示了基于GC/MS血中代谢物指纹图谱分析的胰腺癌新诊断法的可能性。本方法只要能够获得疾病特异性代谢指纹图谱，就有可能应用于胰腺癌之外的疾病诊断。通过本文所介绍的基于质谱仪的代谢解析，明确了各类疾病特有的代谢指纹图谱，可望迎来从一滴血中早期诊断多种疾病的时代。 岛津GCMS-QP2010 Ultra （岛津GCMS-QP2010 Ultra，最高扫描速度达到20,000u/sec ，配备ASSP功能，提高高速扫描时的灵敏度，适应全二维气相色谱的各项要求。分析周期缩短到以往的1/2，减少维护时的停机时间约3小时，色谱柱更换简便，生产效率提高2倍。分析待机时电量减少36%，C02排放量减少30%。） 欲知详情，请您点击基于GC/MS血中代谢物指纹图谱分析的胰腺癌新诊断法 关于岛津 岛津国际贸易（上海）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津国际贸易（上海）有限公司在中国全境拥有12个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

癌症疫苗通过将肿瘤抗原呈递给免疫细胞以激活免疫反应，然而，由于在许多癌症中缺乏广泛表达的肿瘤抗原，肿瘤疫苗的制备受到阻碍。由于缺乏广谱表达的肿瘤相关抗原，且每个患者肿瘤细胞所表达肿瘤特异性抗原独一无二，癌症疫苗的临床研究受到阻碍。为了避免上述情况，自体肿瘤细胞由于其无需前瞻性地识别目标抗原，被用于构建个性化肿瘤疫苗。但是，在一般构建个性化多价肿瘤疫苗的过程中，自体肿瘤细胞在经过灭活处理去除致瘤性后，其免疫原性也会大量丢失，很难产生有效的抗肿瘤免疫反应。2021年11月1日，美国新墨西哥大学Jeffrey Brinker，Sarah Adams和Rita Serda课题组合作在Nature Biomedical Engineering杂志上发表题为Cancer vaccines from cryogenically silicified tumour cells functionalized with pathogen-associated molecular patterns的研究论文，报道了一种用于个性化免疫治疗的模块化肿瘤全细胞疫苗，该疫苗在高级浆液性卵巢癌模型中显示出持久的治疗效果。研究团队通过低温生物矿化技术，在去除肿瘤细胞致瘤性的同时，完整保存了患者肿瘤细胞的肿瘤抗原；之后，进一步将病原相关分子模式（PAMP）修饰在矿化肿瘤细胞表面上，模拟病原体表面性质以促进树突状细胞对肿瘤疫苗的识别和摄取；保证大量的肿瘤抗原被呈递给T细胞，并激活T细胞攻击肿瘤细胞，从而实现肿瘤特异性免疫应答。值得注意的是，此疫苗对肿瘤细胞的抗原保存可以简单推及至其他肿瘤细胞。同时此疫苗可以在室温下干燥储存。在补液后，基于个体患者对治疗的反应或针对患者肿瘤的免疫状况，可以个性化加载适宜的免疫佐剂，以提高免疫治疗效果。卵巢癌的患者往往会出现严重的腹水。这些腹水需要通过腹腔经皮穿刺取出或在肿瘤减积手术时排出。研究团队证明卵巢癌患者的腹水样本可用于高效肿瘤全细胞疫苗的制备，这为个性化肿瘤疫苗的快速开发和生产提供了临床可行性。同时，研究团队发现即使在卵巢癌晚期，肿瘤全细胞疫苗与卵巢癌治疗一线药物-顺铂的联合使用也可以极大的提高患者的生存期和存活率。这表明，此疫苗可以有效地整合到现有的卵巢癌治疗方案中，以提高癌症治疗效果。综上所述，研究团队提出了一种高效的自体癌症疫苗。简单的低温硅化过程可以推广到多种肿瘤全细胞疫苗的制备；模块化设计使肿瘤疫苗可以个性化搭载各种免疫刺激物，加强免疫反应。个性化肿瘤疫苗的直接递送，可以将肿瘤微环境重新编程，促进抗肿瘤免疫反应，并保持对肿瘤的免疫记忆，防止肿瘤复发。此外，此方法简化了疫苗的生产和存储条件，避免了临床应用受到冗长而复杂的生产要求的限制。同时与当前化学药物治疗方案的整合，促进了个性化全细胞肿瘤疫苗的临床转化。美国新墨西哥大学健康科学中心内科-分子医学系郭佶慜博士和新墨西哥大学健康科学中心妇产科的Henning De May博士为本文的共同第一作者。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41551-021-00795-w

6月美国质谱学会年会(ASMS)上发布的最新数据表明，新的仪器和工作流程极大地提高了基于质谱的血浆蛋白组学实验的覆盖深度和通量。这些进步可使质谱成为各应用领域中更有用的工具，包括血浆蛋白生物标志物的开发以及迄今由Olink和SomaLogic等亲和性平台主导的大规模人群研究。　　血浆是一种易于获取和常用的样本来源，尤其是在临床工作和人群研究中。然而，由于血浆含有大量丰度较高的蛋白质和较宽的动态范围，传统的质谱蛋白质组学分析能力不足。对于细胞裂解物的分析，质谱工作流程可测量8000到12000个蛋白质，但对血浆，类似的工作流程只能测量500到1000个蛋白质。虽然可通过去除丰度较高的蛋白质或进行粗分离来改善这一情况，但这也会牺牲通量。　　去年，瑞士蛋白质组学公司Biognosys在Journal of Proteome Research杂志上发表了一项研究，他们使用赛默飞的Orbitrap Exploris 480质谱仪，通过两小时的液相色谱梯度测量了180个去除了高丰度蛋白的血浆样品中的2732个蛋白质，这是未进行血浆分离处理情况下最高深度的血浆蛋白质组分析。　　最近，蛋白质组学公司Seer推出了一种新的血浆蛋白组学解决方案。该公司的Proteograph系统使用一组纳米颗粒来富集血浆蛋白质，然后可以使用质谱等技术对其进行鉴定和定量分析。与传统的血浆蛋白组学方法相比，Seer系统在覆盖深度和通量上都有所提升。在一份发表于四月BioRxiv 预印本的研究中，威尔康奈尔医学院-卡塔尔团队使用该系统分析了345个血浆样本，测量了大约3000种蛋白质，在其液相色谱-质谱法的运行时间下每天可分析大约10个样本。　　根据以上数据，Biognosys分析和Seer系统的覆盖深度都接近于Olink的Explore平台，后者可以在血浆中测量大约3000种蛋白质，但它们仍远远落后于SomaLogic的SomaScan平台，后者可以在血浆中测量大约7000种蛋白质。在每周约70个样本的处理量上，Biognosys和Seer系统的通量仍然落后于Olink和SomaLogic平台，后者每周分别可以处理多达1000个和340个样本。　　ASMS年会上，赛默飞展示了使用Seer最新发布的Proteograph XT试剂盒在其新的Orbitrap Astral仪器上测量大约6000种蛋白质的数据，每天处理大约30个血浆样本。这些数据标志着血浆蛋白组学工作流程的重大进展，并表明在大规模血浆研究方面，结合Seer Proteograph等血浆富集技术的质谱法与基于亲和性的平台现在可能成为竞争对手。　　剑桥大学临床医学院MRC流行病学单位的生物信息学家Maik Pietzner表示：“坦白说，我们没有预见到这么大的飞跃。”他和他的同事在大规模蛋白质基因组学研究中使用了SomaLogic的SomaScan和Olink的Explore。他指出，根据ASMS展示的数据，“看起来现在似乎变得可行了”，因为他们的研究需要1000个或更大的样本队列。　　华盛顿大学基因科学教授Michael MacCoss还表示，质谱技术具备的覆盖深度和通量使其成为大规模人群研究的有用工具。他说：“像英国生物库(UK Biobank)或弗雷明汉心脏研究(Framingham Heart Study)这样的大型队列……这些样本的价值是巨大的，研究人员希望能够以最少的资源获取最多的信息，很多实验都使用了Olink或SomaLogic。”　　如果质谱技术能够可靠地提供ASMS演示中展示的覆盖深度和通量，它可能成为亲和性平台的有力补充和竞争对手。许多蛋白质存在多种形式，或称为蛋白质变体，其变异包括氨基酸变异、截断或翻译后修饰等，这些变化会影响它们的功能，在亲和性平台上往往不清楚或不确定测量的是蛋白质的哪种变体。质谱方法更适合分析这些不同的蛋白质变体。　　Olink总裁Carl Raimond表示，他认为质谱和亲和性平台是“绝对互补的”，并补充说“看到蛋白质分析领域有创新是非常好的”。然而，他表示在Olink占据领先地位的大规模人群研究中质谱技术近期可能无法成为竞争对手，他同时也质疑ASMS展示的令人印象深刻的数据在广泛应用时是否能够经受考验。他说：“细节决定成败。提出要求很容易，但真正能够实现或提出关于这一要求背后的问题则是完全不同的事情。”Raimond补充说，虽然质谱技术不断改进，但亲和性平台也将不断进步。Olink正在将其Explore平台扩展到约5,000种蛋白质靶点，而SomaLogic计划在今年年底前将SomaScan平台扩展到覆盖约10,000种蛋白质。Pietzner同样表示，虽然在ASMS上发布的数据令人兴奋，但他和他的同事们期待看到更广泛的数据，包括总体的蛋白质覆盖范围，不同蛋白质和肽段在样本中检出的一致性和重复性。他说，“亲和性方法已经应用于规模大于50,000的人群队列中，并带来了惊人的发现。我们需要进行头对头的比较以评估这些新的质谱技术是否能够实现类似的扩展。”　　MacCoss表示，使用质谱进行此类研究的公司或研究人员需要提供数据，证明他们能够在每个样本中一致且可重复地测量一组核心蛋白。他说：“当人们使用Olink时会有一个清单，上面列出了每次都会测到的蛋白质。我们仍然需要这样做。我们仍然需要说，这是每次实验都会返回定量值的蛋白质列表……以及测量中获得高质量分析数值的蛋白。”　　Pietzner表示，他和他的同事目前正在努力扩展他们的蛋白质基因组学研究以包括质谱技术。强生和强生制药公司的神经科学数据科学主管，以及英国生物库药物蛋白质组学项目(PPP)主席Christopher Whelan表示，目前一个规模最大的蛋白质基因组学人群研究项目正在实施基于质谱的蛋白质组学。　　Seer本月宣布推出Seer技术访问中心，该中心将组合其XT试剂盒与Orbitrap Astral质谱仪，为没有质谱仪的用户提供蛋白质组学服务。　　尽管到目前为止很难全面评估赛默飞的Orbitrap Astral和Seer的Proteograph XT的性能，但一些早期用户表示其产生的结果很出色。　　Cedars-Sinai精准生物标志物实验室主任Jennifer Van Eyk一直在使用Orbitrap Astral进行血浆蛋白质分析，在这方面它比先前的仪器有更强的能力。Van Eyk表示，在每天运行60个样本时，新仪器可测得的蛋白质数量是相同工作流程下使用Thermo Fisher的Exploris 480仪器的2到2.5倍。　　她说：“我们不仅可以检测到更多蛋白质，而且可以定量更多蛋白质，并且这些蛋白质是可重复的，也就是说，如果我们运行一个样本五次，我们确实会五次都观察到同样的蛋白。这是一个很大的飞跃。”这台仪器最出色的或许是其高通量，Van Eyk表示，她和她的同事们每天可以运行多达180个的未去除高丰度蛋白的血浆样本并获得良好的数据和深度的覆盖。她说，“在每天运行180个样本的情况下，突然间你可以开始讨论运行10,000个样本，然后它就成为一个人群研究了。”Van Eyk和她的同事目前正在试验Seer Proteograph系统，以“充分测试”其性能，并评估是否要将其作为血浆蛋白质组学工作流程的一部分。　　威斯康星大学麦迪逊分校的生物分子化学和化学教授Joshua Coon指出，他的实验室能够使用50分钟的液相色谱梯度在未处理的血浆中测量大约1,500种蛋白质，并且已经在该仪器上开发出了一种一分钟的直接注射方法，能够在每个样本中测量约200种蛋白质。　　Coon还是SeerProteograph平台的用户，尽管他尚未将其与Orbitrap Astral结合使用。他的实验室一直在使用Seer XT试剂盒分析阿尔茨海默病患者的血浆样本以及长期新冠肺炎(long COVID)个体的样本。他说，尽管他的团队尚未开始处理大批量样本，但在初步工作中，实验室每个样本一致地测量到约3,000种蛋白质，这是不使用Seer系统时的五倍左右。他认为，当研究人员将工作流程应用于Orbitrap Astral系统时，这些数字还会进一步提高。　　除了覆盖深度外，Coon表示，Proteograph对简化质谱样品制备非常有用。他说：“我没有完全认识到到它的自动化程度，它非常方便。现在主要的用户是一个一年级和二年级的研究生……所以他们必须快速学习。他们在处理样本、获得消化产物和肽段方面取得了很大的成功。当你有新人或者长时间不做该工作的人时，进行大规模蛋白质组学研究的样品制备将耗费整个实验一半以上的精力，只需使用该平台然后熟练掌握。”　　尽管Seer Proteograph平台提供的覆盖深度使质谱血浆蛋白质组学在某些应用中与Olink和SomaLogic等亲和力平台更具竞争力，但Seer本身在血浆富集领域面临新的竞争。　　在ASMS会议上，蛋白质组学样品制备公司PreOmics推出了其ENRICH-ist富集血浆和血清蛋白质的试剂盒。该试剂盒使用非功能化顺磁性微珠来富集低丰度蛋白质，据该公司称，与未去除高丰度以及未富集的血浆相比，用该试剂盒处理血浆可将蛋白质检出率从50%提升至100%。PreOmics首席执行官Garwin Pichler表示，微珠与缓冲液的结合可在去除高丰度蛋白的同时富集低丰度蛋白以提高覆盖深度。Biognosys推出了一种新的基于微珠的血浆蛋白质组富集试剂盒，作为其TrueDiscovery服务平台的一部分。据该公司称，这种试剂盒可以高通量定量人类血浆中约4,000种蛋白质。　　此外，在本月，华盛顿大学研究人员领导的团队在BioRxiv预印本上发表了一篇论文，描述了一种使用ReSyn Biosciences的磁性微粒富集血浆蛋白质的方法，其通过结合血浆中的膜结合囊泡并分析相关蛋白质来提高覆盖深度。华大的MacCoss是这篇预印本的通讯作者，该预印本的第一作者Christine Wu也是该富集方法的主要开发者。他们能够在Orbitrap Astral上使用30分钟的液相色谱梯度稳定地定量约4,800种血浆蛋白质，每天可处理约40个样本。在使用一小时的液相色谱梯度时，他们能够测量5,000到6,000种蛋白质。MacCoss他们迄今没有过度挑战该方法的能力，所以这些数字是相对保守的。MacCoss表示，由于Seer公司的技术成本较高，研究人员对于血浆蛋白质组学富集的替代方法很感兴趣。他说：“Seer在制造这些产品方面做得很好，但成本是一个高门槛。”　　维也纳分子病理研究所的蛋白质组学负责人Karl Mechtler表示，他与Seer的讨论中，每个样品的报价大约是600美元。他说：“如果我有100个样品，对于一个蛋白质组学实验室来说，这是一笔巨款。”他指出，对于一个典型的蛋白质组学实验室，一个合适的价格范围应该在每个样品25到50美元左右。Wu表示，使用华大的富集方法进行实验的每个样品成本低于5美元。PreOmics将ENRICH-ist试剂盒作为完整蛋白质组学样品准备工作流程的一部分销售，每个样品总共80美元。　　在回答成本问题时，Seer公司董事长兼首席执行官Omid Farokhzad表示，他认为价格是“价值交换的问题”。他说：“并非所有内容都是等价的。问题在于，从Seer所提供的与其替代方案所提供的内容来说，价值交换是什么?”在血浆蛋白质组学领域最新的发展中，这个问题的答案似乎是一个不断变化的目标。　　参考文献：[1] Tognetti Marco,Sklodowski Kamil,Müller Sebastian et al. Biomarker Candidates for Tumors Identified from Deep-Profiled Plasma Stem Predominantly from the Low Abundant Area.[J] .J Proteome Res, 2022, 21: 1718-1735.[2] bioRxiv - Genomics Pub Date : 2023-04-21 , DOI：10.1101/2023.04.20.537640Karsten Suhre, Guhan Ram Venkataraman, Harendra Guturu, Anna Halama, Nisha Stephan,Gaurav Thareja, Hina Sarwath, Khatereh Motamedchaboki, Margaret Donovan, Asim Siddiqui, Serafim Batzoglou, Frank Schmidt

“海上丝绸之路的起点”福建泉州，于2018年9月20-23日举办了一场学术盛宴--第五届全国原子光谱及相关技术学术会议，吸引了300多位专家参与。迄今为止该会议已连续成功举办四届。珀金埃尔默作为重要的合作伙伴以及科学仪器及解决方案供应商，今年携高分辨单颗粒单细胞ICPMS技术及覆盖生命科学技术解决方案，盛装参与了此次会议。 本次会议特别邀请了原子光谱领域的知名专家做大会报告，珀金埃尔默的市场部开发经理张薇受邀做了题为“单细胞水平探寻金属元素的药理毒理学意义”的专题报告，她介绍了目前前沿的科研热点—基于单细胞水平进行组学研究，包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白组学及单细胞代谢组学等。金属组学是继基因组学、蛋白质组学、代谢组学之后，于2002年逐渐发展起来的一门研究生命体内金属元素的化学性质及生物功能的综合学科，横跨分析化学、生物无机化学、环境生态学、药物化学、药理学及毒理学等等各个领域。PerkinElmer结合目前先进的技术，从单细胞水平金属元素分析及分子/细胞影像，为您提供单细胞水平金属组学解决方案。 报告课件下载：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896030.htm“单细胞水平探寻金属元素的药理毒理学意义”报告部分截图21号上午大会报告结束后，为与参会代表进行深入交流，珀金埃尔默举办了午餐会研讨会，我们一起边吃边聊。分别由珀金埃尔默亚太区无机产品经理朱敏带来的题为“高分辨单细胞ICP-MS技术应用”的报告，他介绍了PerkinElmer 公司极力倡导的单颗粒、单细胞ICP-MS(single particle-ICPMS)技术被公认为一种定性和定量测定含有特定元素的低浓度的单颗粒最有前途的方法。相对传统的元素监测方法，SP-ICP-MS技术可快速有效并提供更多的信息：它能够测定颗粒尺寸分布、颗粒个数，颗粒内部元素的浓度、颗粒外部溶解出来的元素浓度等，而且能够区分含有不同元素的特定粒子。本次报告重点介绍了单颗粒、单细胞ICP-MS技术的工作原理及典型应用，引起与会代表的广泛兴趣。 报告课件下载：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896033.htm“高分辨单细胞ICP-MS技术应用”报告部分截图珀金埃尔默的高级产品专家高光晔老师带来了题为“高性能ICP-OES及其应用” 的报告，他介绍了与普通光谱仪完全不同的高性能电感耦合等离子体发射光谱仪（HP-ICP-OES）仪器类型及其测试方法，可实现相对扩展不确定度优于0.1% 。高性能电感耦合等离子体发射光谱法（HP-ICP-OES），其中一个关键点在于如何校正 ICP-OES仪器测量的漂移，从而降低测量的不确定度，另一个关键点是高性能 ICP-OES 的仪器硬件要求。HP-ICP-OES 可以与传统分析（重量和滴定法）一样进行主量测定和微量测定，通常直接引入到仪器的浓度为10mg/kg，并且干扰元素浓度不足以形成干扰，所以也没有误差。相对传统分析，HP-ICP-OES 的自动化使得增加样品中的分析元素成本几乎不会增加。午餐会结束后，众多参会代表纷纷留下来就报告内容与我们的专家进行了面对面的交流与探讨。 报告课件下载：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896031.htm“高性能ICP-OES及其应用” 报告部分截图21号晚上，在珀金埃尔默的晚宴上，珀金埃尔默东区产品经理朱敏为大会祝词，首先感谢了组委会给我们机会参与此次会议，我们也聆听了各专家的的报告，受益匪浅。与客户的亲密接触，倾听了客户的声音，使我们有信心能更好的服务于广大客户，提供满足客户需求的解决方案。他在致辞中还谈到，今年是改革开放40周年，也是珀金埃尔默为中国服务第40周年，PerkinElmer很荣幸成为中国奋勇崛起的见证者和亲历者。今年也是生命科学和分析仪器市场部合并的首年，为生命科学和分析仪器提供了一体化的解决方案，单细胞水平金属组学解决方案就其合并后的成果之一。珀金埃尔默作为一系列新技术和新产品的发明者，感谢客户一直以来对我们的支持，我们将继续发力，帮客户解决越来越多的问题。珀金埃尔默晚宴会议期间，珀金埃尔默展台聚满了前来参观的用户，本次会议携NexION 2000 ICP-MS仪器参展，并展示了高分辨单颗粒单细胞ICPMS技术及覆盖生命科学技术解决方案，同时还有拼手气抽奖活动，珀金埃尔默产品专家与前来咨询的客户进行了很好的交流，就相关问题给予了耐心解答，客户纷纷称赞我们的单细胞水平金属组学解决方案，为他们指明了研究方向。珀金埃尔默展台交流

南方医科大学南方医院李国新团队首次提出 基于免疫评分的胃癌预后预测模型 近日，南方医科大学南方医院普通外科研究成果“immunoscore signature： a prognostic and predictive tool in gastric cancer”发表于国际外科学领域最具影响力、被引频次最高的美国外科协会和欧洲外科协会官方期刊annals of surgery (jcr 1区， if 8.569)。这项研究首次提出了基于免疫评分预测胃癌患者术后生存和辅助化疗效果的模型，极大补充并完善了传统肿瘤tnm分期和组织学分型对胃癌患者预后预测和治疗的指导作用。 胃癌作为全球发病率第四位、死亡率第二位的恶性肿瘤，其治疗和预后评估一直是研究人员和临床医生十分关注的问题。基于传统tnm分期和组织学分型进行预后预测和治疗方案选择是目前临床应用最广泛的方法，然而现实却是，尽管tnm分期和治疗方案相同，但患者预后大不相同。这意味着，现有的胃癌分期并不能涵盖患者所有的疾病信息，不能用于精准预测患者是否能从辅助化疗中获益。因此，完善现有的分期系统、建立可准确判断预后和指导治疗选择的新模型是亟需解决的问题。前期研究表明肿瘤组织中免疫细胞浸润具有重要临床意义，免疫评分基于肿瘤中心区域和浸润交界区域中淋巴细胞的数量而得出，评分高低提示着肿瘤浸润程度大小，这种免疫浸润的思想已被应用于结直肠癌分类且已有相关中心开展旨在验证和促进免疫评分成为临床结直肠癌治疗评估中常规操作的研究。另一方面，尽管已有研究分析免疫细胞在胃癌组织中的浸润，但囿于样本量和验证队列的缺乏，至今未有极具临床参考价值的结论。李国新课题组分析了879例胃癌患者数据，利用lasso-cox回归模型首次建立基于免疫特征的胃癌分类体系免疫评分（isgc），借此预测胃癌术后复发率、无病生存率和总生存率。为了更进一步贴近临床，李国新团队整合isgc和临床病理危险因素绘制了列线图，进一步预测能从辅助化疗中获益的ii期和iii期胃癌患者。本研究纳入了包括南方医院（251例）、南方医院（228例）、中山大学附属第一医院（300例）和中山大学肿瘤中心（100例）的胃癌患者分别作为训练队列、内部验证队列和两个外部验证队列。首先，通过对训练队列的免疫组化结果分析，初步确立了两个免疫簇（淋巴细胞免疫特征簇、髓样细胞免疫特征簇）。根据免疫簇水平并利用树形分层结构将患者进行分类，结果提示生存和淋巴细胞簇正相关，而复发和淋巴细胞簇负相关；与此相反，生存和髓样细胞簇负相关而复发和淋巴细胞簇正相关。 随后，研究在训练队列中确定出5项免疫特征并利用lasso-cox回归模型，建立胃癌免疫评分计算公式：isgc = (0.149×status of cd3im) + (0.021×status of cd3ct) + (0.044×status of cd8im) + (0.096×status of cd45roct) – (0.173×status of cd66bim)，低表达视为0， 高表达视为1。通过x-tile将患者以0为临界值分为高和低isgc 两组，利用roc曲线分析isgc 评估生存预后的准确性，结果表明高isgc 评分组和低isgc 评分组的5年无病生存率、5年总生存率均存在显着差异，说明isgc 具有重要的预后评估价值。 胃癌tnm分期作为目前临床上应用最广泛的指导患者治疗和预测预后的参考，本文进一步说明了isgc 联合tnm分期对疾病预测的重要作用，多变量cox回归分析也表明isgc是胃癌患者极具价值的无病生存率和总生存的独立预后因素。在内部和外部验证队列中，对各期患者进行分层分析：相比低isgc 组，高isgc 患者具有更高的无病生存率和总生存率。这说明利用临床病理分期危险因素分层，isgc 仍是具有临床和统计学意义的预后模型。本研究同时指出在预后预测评估中，isgc 比tnm分期更具优势，两者联合比单独tnm分期效果更为理想。辅助化疗是目前部分可切除胃癌的围手术期标准治疗。李国新团队进一步探索了isgc 对指导辅助化疗是否获益的参考价值。结果表明，辅助化疗显着提高了ii期和iii期患者的无病生存率和总生存率；进一步在ii期和iii患者根据isgc 分层分析辅助化疗和isgc 间的关系，辅助化疗可显着提升高isgc 患者的无病生存率和总生存率，而对低isgc 无显着影响。此外，研究还对纳入病例的2年复发率进行了统计分析。数据表明，isgc 可用于指导筛选ii期和iii期胃癌患者能够从辅助化疗获益的人群。为了通过量化的方法预测ii期和iii期胃癌患者的总生存率和复发率，本研究整合了isgc 和传统临床病理因素，进一步绘制了两组列线图（辅助化疗组和非辅助化疗组），数据表明该isgc 模型能够较为理想地预测胃癌术后的生存和复发。

供稿：白冰成果简介2021年4月，北京理工大学张加涛教授课题组在国际顶级材料学期刊 Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202100286，IF=16.836) 发表了题为Dopant Diffusion Equilibrium Overcoming Impurity Loss of Doped QDs for Multimode Anti-Counterfeiting and Encryption 的论文，利用杂质扩散平衡策略首次实现了近红外掺杂荧光的高效多模防伪和保密应用。半导体之所以能被广泛应用在光电产品世界中，凭借的就是在其晶格中植入杂质改变其电性，调控半导体纳米晶体的光、电、磁性质，实现高效率发光器件、太阳能电池、自旋电子器件等新型光电子器件的应用。Cu+作为一种通用的掺杂杂质，可以用来调控半导体纳米晶的光电性质。但是在掺杂纳米晶高温外延生长钝化层的过程中，Cu+杂质容易向外扩散，容易造成掺杂失效，阻碍了掺杂纳米晶的进一步应用。要实现半导体纳米晶的广泛应用，必须解决掺杂问题。北京理工大学张加涛教授课题组发展了一种新型的杂质扩散平衡策略，向Cu+掺杂CdSe纳米晶溶液中引入额外的Cu+，在纳米晶内外部杂质离子扩散平衡的条件下进行表面钝化层的高温外延生长。该策略成功制备出Cu 掺杂CdSe@CdS（CdSe:Cu@CdS）核壳纳米晶。只具有本征荧光的CdSe@CdS和同时具有微弱本征荧光和强近红外荧光的CdSe:Cu@CdS纳米晶分别记录了干扰信息和关键信息，且这两种信息在肉眼下无法被明显分辨；而关键信息的近红外荧光则可以通过普通商业手机摄像头和滤光片（截止边800 nm）的组合轻松获取，首次实现了近红外掺杂荧光的高效多模防伪和保密应用。图文导读通常直接在Cu+掺杂CdSe纳米晶表面外延生长钝化壳层容易造成杂质Cu+向外部扩散，导致掺杂失效，阻碍了掺杂纳米晶的进一步应用。北京理工大学张加涛课题组向溶液中引入额外的Cu+，溶液中的Cu+与纳米晶内部的杂质Cu+形成扩散平衡，该扩散平衡在高温下阻碍了纳米晶内部的Cu+向外扩散，最终在CdSe@CdS核壳纳米晶内部形成了有效的Cu+掺杂，保持了Cu+掺杂核壳纳米晶的近红外掺杂荧光。图1 杂质扩散平衡策略示意图和防伪/保密应用图2 CdSe:Cu和CdSe:Cu@CdS纳米晶的形貌、光学和结构表征图3 近红外荧光防伪和保密图案在多种商业手机中的成像效果Cu+掺杂CdSe纳米晶拥有一个较宽的掺杂荧光发射峰，该峰覆盖了可见光区和近红外光区（700 nm-1100 nm），在此范围内使用常规的荧光光谱仪无法获得连续且完整的荧光光谱数据。HORIBA Duetta 荧光光谱仪装备了CCD检测器，可以连续地获取从250 nm 到1100 nm 范围内的荧光光谱信息，为探索材料的新结构、新性能和新应用提供了有力的帮助。Duetta 荧光及吸收光谱仪如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。总结展望现阶段基于可见荧光的防伪手段面临着易被破解的风险。基于不可见近红外荧光的防伪/保密应用明显地提高了破解的难度，拥有更高的信息安全性。常用的手机摄像头可以有效地捕获近红外荧光，降低了这种基于不可见近红外荧光防伪/保密应用的门槛，有望取代现有的可见荧光防伪/保密模式，实现大规模应用。文献信息Dopant Diffusion Equilibrium Overcoming Impurity Loss of Doped QDs for Multimode Anti-Counterfeiting and Encryption文章署名作者：Bing Bai, Meng Xu, Jianzhong Li, Shuping Zhang, Chen Qiao, Jiajia Liu, Jiatao Zhang扫码查看文献张加涛教授简介张加涛教授现任北京理工大学化学与化工学院院长、北京理工大学首位徐特立特聘教授，英国皇家化学会会士、国家自然科学基金委优秀青年基金获得者、国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）杰出奖 获得者。以第一作者或通讯作者在 Nature、Science、Nature Nanotech、Angew. Chem. Int. Ed、Adv. Mater. 等期刊发表 SCI 论文 50 余篇，他引 2800 余次。

2021年12月1日是第34个“世界艾滋病日”，我国今年宣传活动主题为“生命至上 终结艾滋 健康平等”（英文主题为“ End inequalities. End AIDS. End pandemics.”），强调坚持人民至上、生命至上，共建共治共享，携手应对包括艾滋病在内的疾病流行带来的风险与挑战，为实现防治目标、终结艾滋病、终结疾病大流行而努力。积极进展艾滋病规划署的最新数据显示：全球范围内接受艾滋病治疗的人数自2010年以来增加了两倍多。2020 年，3760万艾滋病病毒感染者中有2740万人在接受治疗，而 2010 年仅为780万。据估计，自2001年以来，优质和可负担的治疗已避免了 1620 万人死亡。死亡人数的下降得益于抗逆转录病毒疗法的推出。自2010年以来，与艾滋病相关的死亡人数下降了43%，到2020年下降到69万人。在减少新的艾滋病病毒感染方面也取得了进展，但下降幅度相对较小。自 2010年以来，新增感染减少了30%，2020年有150万人新感染了艾滋病病毒，而2010年为210万。道阻且长联大第75届会议主席沃尔坎博兹克尔指出，自2004年以来，与艾滋病相关的死亡人数减少了61%，但投资不足已导致许多国家“未能实现五年前制定的全球目标”。 此外，新冠大流行、冲突和人道主义紧急情况对进展构成阻碍，因为卫生系统承受了巨大压力，关键服务和供应链也中断。 在一些艾滋病高负担地区普遍存在的气候灾害给最脆弱的人带来了额外的风险，加重了污名和歧视，并进一步孤立了那些已经被边缘化的人。 博兹克尔解释道：“简单地说：艾滋病是一种不平等的流行病，如果我们要到2030年结束艾滋病，我们就必须结束不平等。” 我国情况2014-2019年我国艾滋病新发病例人数呈逐年上升趋势。2019年我国新发艾滋病病例7.12万人，同比增长10.96%。中国HIV存量感染者和新发艾滋病病例均呈现上升趋势，增速超过全球平均水平。2020年中国艾滋病新发病例人数有所下降，为6.2万人，同比下降12.69%。近年来中国艾滋病死亡人数逐年增加，但2020年较2019年有所下滑，2020年中国艾滋病死亡人数为1.9万人，较2019年减少了0.2万人，同比减少10.4%，占传染病死亡人数的75%。HIV暴露后预防指的是尚未感染人类免疫缺陷病毒(HIV)的人员，在发生疑似感染HIV的行为之后，及时（不超过72小时）服用特定的抗病毒药物，降低 HIV 感染风险的措施。治疗方面国家政策四免一关怀四免1农村居民和城镇未参加基本医疗保险等医疗保障制度的经济困难人员中的艾滋病病人，可到当地卫生部门指定的传染病医院或设有传染病区（科）的综合医院服用免费的抗病毒药物，接受抗病毒治疗；2所有自愿接受艾滋病咨询和病毒检测的人员，都可在各级疾病预防控制中心和各级卫生行政部门指定的医疗等机构，得到免费咨询和艾滋病病毒抗体初筛检测；3对已感染艾滋病病毒的孕妇，由当地承担艾滋病抗病毒治疗任务的医院提供健康咨询、产前指导和分娩服务，及时免费提供母婴阻断药物和婴儿检测试剂；4地方各级人民政府要通过多种途径筹集经费，开展艾滋病遗孤的心理康复，为其提供免费义务教育。一关怀指的是国家对艾滋病病毒感染者和患者提供救治关怀，各级政府将经济困难的艾滋病患者及其家属，纳入政府补助范围，按有关社会救济政策的规定给予生活补助；扶助有生产能力的艾滋病病毒感染者和患者从事力所能及的生产活动，增加其收入。进口药物成本降低《关于2021-2030年抗艾滋病病毒药物进口税收政策的通知》，自2021年1月1日至2030年12月31日，对卫生健康委委托进口的抗艾滋病病毒药物，免征进口关税和进口环节增值税。增加医保高质量药物品种艾考恩丙替片是2020年、2021年国家医保谈判目录中唯一的抗艾单片方案，在全国范围按照乙类目录管理落地执行。HIV感染者以较低价格即可获得更高品质药物。

抗生素耐药性（AMR）在人类、环境和动植物间的传播，加剧全球“One Health”的负担。土壤是“One Health”的关键环节之一，所携带的抗生素耐药性可通过食物链等方式转移至人类而带来健康威胁。土壤中栖息着地球上最丰富多样的微生物，其中活性耐药菌在驱动土壤耐药性传播中具有关键作用。然而，由于高达99%的土壤微生物不可培养，针对土壤原位活性耐药菌的探索较少，土壤中抗生素耐药性风险的研究面临挑战，阻碍了AMR环境行为及阻控策略的发展。　　虽然分子生物学技术提升了我们对土壤微生物组和抗性组的认识，但基因信息仅反映耐药潜力而非耐药表型，且不能区分胞外、死亡或休眠菌的DNA，因此难以解析具体发挥作用的耐药微生物，影响AMR健康风险的精确评估。基于培养的方法仅能关注少数可培养的指示菌，忽视了土壤中大量未培养菌的贡献。因此，亟需开发合适的技术手段，从表型和基因型两个层面全面解析土壤中重要的活性耐药菌。　　中国科学院院士、中科院城市环境研究所研究员朱永官团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，发表了题为Active antibiotic resistome in soils unraveled by single-cell isotope probing and targeted metagenomics的论文。该研究通过发展单细胞拉曼-稳定同位素标记和靶向宏基因组联用技术，示踪了土壤原位活性抗生素耐药菌，量化了其表型耐药水平，并结合单细胞靶向分选与测序揭示了土壤高活性耐药菌的抗性组和移动组。朱永官团队长期致力于环境耐药性研究，并在“One Health”的背景下提出监测和防控抗生素耐药风险的方法理论框架。　　该研究利用单细胞拉曼-重水同位素标记技术，针对土壤的复杂性以及对抗生素有效性的影响，通过优化抗生素剂量、孵育时间、采谱深度，建立了准确示踪土壤活性耐药菌的单细胞方法与判别标准，利用土壤原位环境的多种已知抗性菌和敏感菌，对方法在不同土壤和不同机制抗生素的普适性和准确性进行交互验证，将方法从简单的临床耐药菌的研究拓展至包含大量未培养菌的复杂土壤环境。　　利用该方法，研究在单细胞水平和表型层面克服培养限制，直接示踪和定量了土壤原位活性耐药菌的丰度和活性水平，揭示了人类活动（如农业耕种和污染排放）显著增加土壤的表型耐药水平。由于高代谢活性耐药菌对AMR环境传播的重要作用，研究进一步提出将表型耐药水平作为环境AMR风险评价的新指标，改进了长期以来AMR风险评价仅有基因信息而无耐药表型信息的境况。　　该研究针对拉曼技术识别具有潜在健康风险的高度活跃土壤耐药菌，利用单细胞分选与靶向宏基因组测序技术，鉴定出多数高表型耐药菌属于之前难以研究的未培养菌以及一株新型的抗生素抗性病原菌，证明了土壤未培养菌是AMR的重要宿主。科研团队在单细胞水平破译了活性耐药菌携带的抗性基因、毒力因子、可移动遗传元件（包括质粒、插入序列和前噬菌体）。该工作将多种抗生素耐药表型和多种基因型关联，为剖析环境中大量未培养耐药菌提供了崭新的方法。　　该工作发展的单细胞拉曼结合靶向宏基因组的方法，为复杂环境耐药研究提供了新手段，深化了科学家对土壤活性抗生素耐药性的认知。该方法可广泛用于其他生态系统，并对在“One Health”框架下推进环境耐药性的风险评估与制定防控策略具有重要价值。研究工作得到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、创新研究群体项目、面上项目，以及中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目的支持。

物联网是未来发展的焦点，物联网多领域的应用为仪器仪表行业提供了无限机遇。作为物联网最重要部分之一的传感器，将与仪器仪表构成物联网的基础层面。　　就传感器类产品的输入端来说，要能够适应物联网物物相联，全面感知的应用要求，其应用测量对象将变得非常多样化，相对当前这类产品固定测量的温度、压力、流量等几种常规物理量，其测量的应用范围和功能要求就需要大大扩展，例如在线分析、光纤传感等而这实际上取决于传感器MEMS技术的发展情况。　　最终得到推广的方案主要着眼于供热网的终端，利用通断时间通断面积法的分户热计量技术，在居民的户内安装温控器。而户内的温控器可以与管井中的控制器进行无线通信，进而控制热水阀门开启和关断，自动调节供热程度室内温度。　　近年来，行业需求仍在不断推动着仪器仪表的发展。与国际企业相比，国内企业的发展尽管亦步亦趋，但在新需求的冲击下，也越来越与市场的需求同步。　　物联网发展打开市场广度 尽管从应用的角度来看，仪器仪表只是物联网产业巨大规模下的一个产品分支，但物联网注重拓展应用领域的特点，相当于为仪器仪表行业打开了很多新的市场之门，为其创造出巨大的助推力。　　对此，北京远东仪表有限公司副总经理、总工程师王悦谈到：从政策指引和国家扶持的角度来说，物联网对仪器仪表的推动作用是巨大的，当前物联网瞄准的行业众多，除了传统的工业领域之外，其在公共安全、安全生产、城市管理、节能减排等众多领域也有非常多应用，而每一类需求对仪器仪表的要求又是不一样的，所以仪器仪表行业可以说面对着无限机遇。　　应用扩展寻求关键技术 事实上，传感器与仪器仪表同为构成物联网的基础层面的设备，其技术的关键离不开数据的输入与输出。而发展物联网面对广大应用行业，也要求相关的关键技术得到解决。　　王悦指出，就类产品的输入端来说，要能够适应物联网物物相联，全面感知的应用要求，其应用测量对象将变得非常多样化，相对当前这类产品固定测量的温度、压力、流量等几种常规物理量，其测量的应用范围和功能要求就需要大大扩展，例如在线分析、光纤传感等而这实际上取决于传感器MEMS技术的发展情况。　　而在数据的输出端，则必然涉及到网络层的数据传输，这要求输出数据的方式能够畅通无阻，除了当前的现场总线外，无线通信也将成为测量类产品一个必备的功能。当前，尽管无线等技术已经广泛应用于一些工业场合，但由于业界对其可靠性的观望态度，仍处于只监不控的现状。　　谈到对于仪器仪表领域，物联网发展还存在一个主要问题，也就是接口规范问题。以物联网的应用广度，必然涉及到很多的协议，但每家厂商的产品协议又都不尽相同，在互通互联上会存在很大的阻碍。除此之外，一些政府主导的民生应用所需要的仪表产品，则要求体积小、成本低、高可靠性的同时满足低功耗特点，这更多的取决于MEMS技术的发展，这也是未来需要解决的一个方向。　　供热计量系统成节能典型案例为此，远东仪表也专门成立了物联网事业部，主要职责是通过对物联网应用的探索和聚焦，针对应用和需求来提供特色专门解决方案。其中，节能降耗已经成为了物联网一个重要的应用领域。在这方面，远东仪表正在大力发展和推广的供热计量系统，就是一个典型的民用物联网节能实用案例。　　王悦介绍，以前居民的供热系统基本不经过任何计量，其供热量相对比较粗放 而当前北京等地区通过大力推广分户热计量系统，意在利用这一新型计量系统使资源得到充分有效的利用，最大限度的避免浪费，最终实现落实供热节能的目的。另外一方面，通过对居民供热计量、供应燃气乃至供电量的准确计量可实现自主调节，按需用热，也为居民用户实实在在地省了钱。　　最终得到推广的方案主要着眼于供热网的终端，利用通断时间通断面积法的分户热计量技术，在居民的户内安装温控器。而户内的温控器可以与管井中的控制器进行无线通信，进而控制热水阀门开启和关断，自动调节供热程度室内温度。而利用整个系统的功能，这些相关的数据都可以自动回馈到数据采集箱，并通过GPRS等通信方式进一步汇总到更上面的供热数据管理平台。　　指出，与之前固定供热的方式相比，用户可以根据需求调节热量满足了居住舒适度要求，宏观上造成了供热总量的波动，为热源厂提供了节能的空间。而正是通过供热计量系统，热源厂可以采集到相关的数据作为参考，使热源的输出量更加合理，最终达到节能的目的。这就是仪器仪表融入物联网应用的一个典型案例。　　谈到，在供热计量方面，受益于政府社会的大力推进广，这一种类的产品在五年之内预计将会有一个爆炸性的需求。他还指出，随着未来各领域应用要求的提高，仪器仪表还将不断面临新的研发需求，仍以节能减排领域为例，很多具体的应用还缺乏专用的仪器仪表产品，这都将促进仪器仪表行业的研发和产业化进程。

根据美国疾病控制和预防中心（CDC）的数据，每年有130多万美国人因药物不良反应（ADR）而住院。每年有超过10万人死于药物不良反应（ADR），这使其超过肺病、糖尿病、艾滋病、意外和车祸成为第四大死因，并且已经成为CDC、NIH和制药公司开始通过药物基因组学来解决的一个关键性的患者安全问题。药物基因组学——一个专注于人类基因组与现代药物安全性和有效性之间相互作用的新科学研究领域，可以为所有患者营造更为公平的环境。药物基因组学致力于帮助医生选择最适合每位患者的药物和剂量。虽然目前的大多数研究都集中于针对诸如心血管疾病、阿尔茨海默病、癌症、艾滋病和哮喘等疾病的药物反应上，但对于患有神经精神疾病（如抑郁症、精神分裂症和躁郁症）的患者来说，也带来了曙光，这些患者即使在停药后也常常会受到药物严重的副作用影响。 据肯恩大学（Kean university）新泽西科学、技术与数学中心的副院长Mike Tocci博士介绍：“每个人都有一套独特的基因，因此疾病在每个个体身上的表现方式以及个体身体对特定药物治疗的反应都是不同的。” Part 1医学的未来Tocci是一位资深的分子生物学家、免疫学家，也是赛诺菲公司（Sanofi）基因组科学和生物制品的前负责人，在其职业生涯的大部分时间里都在从事药物发现和临床前开发方面的工作，他认为药物基因组学是“个性化医学”的一个主要组成部分。“我们正在研究药物在个体体内代谢和实现疗效的方式，以及通过基因了解药物的疗效是如何因患者个体或患者群体的不良反应而受到限制。医生和药物研究人员正在快速了解患者对某些化合物的反应，以便更好地治疗疾病。”“我们没有针对所有类型癌细胞的生物标记物，也还没有很好地了解哪些类型的细胞对不同类型的药物有反应，但我们正在更多地研究不同类型的细胞在人体中的功能，因此最终我们将更好地了解我们的基因组如何影响特定药物的作用，”Tocci博士解释道。 与这项研究相关的范围和成本引出了一个合理的问题，即无论从短期还是长期来看，谁将从这种方法中受益最多。接受癌症治疗的患者是一个主要的受益群体，但自身免疫性疾病（包括糖尿病和心血管疾病）患者也已有一定的受益。随着对如何使用更有效的药物更好地治疗患者和降低不良反应的风险有更深刻的理解，医生也将是一个主要的受益群体。 虽然在早期阶段患者的治疗费用可能很高，但随着时间的推移，药物基因组学将通过增加生物标记物、基因表达谱分析和细胞图谱研究来降低成本，从而彰显在医疗保健和药物开发方面的益处。假以时日，药物的疗效和安全性都将得到改善，到时候患者的治疗费用也就降低了。 消费者已经从美国食品药品监督管理局（FDA）批准的关于药物安全性的药物基因组学研究中受益。已有超过200种药物被标记有新的基因组生物标记物信息，这些信息还描述了药物使用和临床反应的差异性、不良反应的风险、特定基因型的个体化剂量、药物作用的机制和试验设计的特征。这项新的研究已被纳入临床试验，并对参与化合物开发的公司产生了影响。药物基因组学严重依赖分子生物学，且涉及许多过程，包括PCR、蛋白质鉴定（蛋白质印迹法、ELISA）、确定基因表达、基因和蛋白质图谱分析技术、细胞分选方法、细胞分离技术（离心）、细胞成像方法，以及在人和动物模型中分析和描绘疾病组织中细胞的能力。Part 2前进的障碍 虽然几乎所有关于药物基因组学的消息都令人鼓舞，但仍有一些因素阻碍着该领域的发展。在动物模型中进行的试验并不总是能够预测人类的反应，获得足够数量的患者样本，以及对患者隐私有关的社会和伦理考量可能会限制某些群体的参与。与药物基因组学研究相关的风险和成本是两个很重要的因素，它们会限制哪些人可以进行研究或负担得起实施此类治疗的费用。 “药物基因组学的长期效益将是巨大的。未来的工作将能为患者提供更有效和更安全的药物进行个性化治疗，有望通过限制副作用和不良反应来延长寿命、或改善生活质量。我们最关心的是确保我们从伦理的角度推进科学的发展，并保证所有人都能从中受益并负担得起，”Tocci博士说道。Tocci博士担任肯恩大学新泽西科学、技术和数学中心的研究副院长，协助监督STEM学位教育，在这些学位教育过程中，他们采用多学科方法教授科学，将生物、化学、物理、数学和计算机科学整合入课程。STEM项目为学生提供通过在实验室体验科学而不是仅仅通过教科书来学习解决问题的机会。STEM学生可以与教职员工一起研究我们不知道答案的问题。目前的研究包括对癌症生物学的研究，以更好地了解生物标记物；对药物化学的研究，以了解如何阻止癌细胞转移；以及对基因组学的研究，以了解药物如何与基因产物相互作用。 全球视角，行业分析，处处是机遇！ 您可联系奥豪斯 400-891-5989，我们竭诚为您服务！▼

核心提示：成本低、污染少，&ldquo 油改气&rdquo 一度成为深受出租车主的追捧，成为&ldquo 流行趋势&rdquo 。但在加气难问题日益突出的情况下，加气站供不应求的现实亟待引起相关部门的关注。新华08网天津1月6日电(记者翟永冠 邓中豪)成本低、污染少，&ldquo 油改气&rdquo 一度成为深受出租车主的追捧，成为&ldquo 流行趋势&rdquo 。但在加气难问题日益突出的情况下，加气站供不应求的现实亟待引起相关部门的关注。--加气难问题突出，出租车主与加气站矛盾激化下午四点半，气温在零下十度以下，冷风吹得行人瑟瑟发抖。记者在位于天津市西青区的天津市压缩天然气第一总站看到，前来加气的出租车沿着门外的公路向东排满以后转弯向北排列，等待加气的队伍至少排了五六百米。由于天气寒冷，除了三三两两的司机偶尔出来透透气，大部分司机都在车里躲避严寒。在加气站内，加气站的工作人员紧张工作，完成一个出租车的加气大约需要五六分钟的时间。排队的出租车司机罗先生告诉记者，夏天高峰的时候一般要等两到三个小时，冬天一般要等一到两个小时，自己现在已经等了一个多小时。罗师傅的车已经&ldquo 油改气&rdquo 两年了，当时改装花了不到七千块，汽车改气后没有出过问题。但是烧油加一次油可以跑500公里，加一次气只能跑大概270公里，如果是更小的加气罐，可以维持的时间就更短。&ldquo 我现在每天都必须加一次气。&rdquo 罗先生说。&ldquo 排一两个小时的队，从市里跑到加气站再跑回去的路上，不一定能拉到活儿，损失的时间也是成本。有时候只能宽慰自己，就当给自己歇个班了。&rdquo 目前，天津市区有32000辆左右的出租车，其中有大约7000辆是燃气出租车。加气难之所以存在，是因为燃气出租车需求很大而加气站却供给不足。天津中油燃气车用燃料技术有限公司经营着天津市区内包括第一总站、第二总站的四个大型加气站。据总经理范玉祥介绍，目前加气站24小时不间断满负荷加气，仍满足不了出租车的加气需求。其中第二总站设计加气量每天是十万平方米，现在每天要加到二十万平方米，但加气站外出租车仍排起长龙。由于每天都要花费大量时间等待加气，出租车司机对此怨声载道，也造成了出租车司机与加气站矛盾的激化。2012年12月25日下午五点，因为出租车司机与加气站工作人员在加气量上出现纠纷，导致四五十辆出租车司机围堵位于卫国道的天津市压缩天然气第二总站，直到第二天下午仍没有散去。&ldquo 每一年都会有几起这样的事情发生。&rdquo 一名加气站工作人员告诉记者，&ldquo 出租车加气难，司机们有时候会把怨气撒在加气站身上，再加上出租车司机们相互联系方便，比较团结，所以每次围堵都是因为小事而起，但很快会形成规模。&rdquo 范玉祥说，随着加气难问题日益突出，实际上出租车主与加气站之间的矛盾在不断激化。--加气难阻碍&ldquo 油改气&rdquo 天津市于2001年建成首个天然气加气母站，2006年3月正式实施《鼓励出租车更新为燃气汽车的优惠政策(暂行)》，通过政府发放改燃补贴、企业实施优惠气价等措施，鼓励出租车更新改造。在实际应用中，&ldquo 油改气&rdquo 车不仅省钱节能更清洁环保。据相关专家介绍，使用天然气的车辆单车每天可以节省燃料费一半左右。公路运输管理部门提供的出租车天然气与汽油单位公里消耗对比显示：使用传统汽油的出租车，每百公里消耗9.5升，折合10.06千克标煤/百公里；使用天然气的出租车，每百公里消耗天然气8立方，折合9.5千克标煤/百公里。与汽油、柴油车相比，使用天然气的汽车每公里排放二氧化硫减少70%，硫化物减少99%，铅减少100%，氮氧化合物减少40%，一氧化碳减少89.7%，消除对土壤的油渗入污染。同时车辆进行&ldquo 油改气&rdquo 的程序也比较简单。目前天津市有五家定点的改装厂，在位于中北镇的西青机动车监测站旁一家改装点，记者了解到一般改车的时间只需要两个多小时，费用在7000元左右。手续办理也很简单，只需要质量技术监督部门出具&ldquo 钢瓶合格证&rdquo 就可以。但加气难的问题却阻碍了出租车司机&ldquo 油改气&rdquo 的脚步。一些没有进行油改气的司机，对油改气充满担忧。天津出租车司机曹权金告诉记者，烧油的话大概合1公里6毛钱，烧气合一公里3毛钱，烧气比烧油的费用低一半。经常有人劝自己把汽车改成烧气的，自己迟迟没下决心。就是因为每次加气太难，天津市区的4个加气站位置偏远，加气排队时间太长，耽误不起。&ldquo 不管是从经济角度，还是从环保的角度，出租车' 油改气&rsquo 都应该得到推广。而加气站过少，出租车加气难的问题则让车主们对于改装望而生畏。&rdquo 一名业内人士告诉记者。--市场调节加政府管理解决出租车&ldquo 加气难&rdquo 出租车加气难并不是一个新问题，也不局限于天津一地，而是全国范围内各地面临的共同现象。多位受访专家表示，要解决出租车加气难的问题，应该采取市场调节加政府管理的方法，二者缺一不可。范玉祥告诉记者，汽车燃料供不应求，公司在天津市区下属的四个加气站也是超负荷运转。目前在蓟县建设的加气站很快会投入运转，但在市区并没有在建的加气站，公司面临着&ldquo 有钱花不出去&rdquo 的尴尬。&ldquo 市场经济条件下，供不应求时就应该扩大供应，一方面为了满足需求，公司也有业务可以做。但具体到建加气站扩大供应，面临的问题是在市区周边找不到可以建站的地方。&rdquo 范玉祥说，&ldquo 加气站按照要求需要建在商业用地，并且环境评估、城市规划等要求较高，这就决定了给我们在市区周围建站几乎是不可能的。&rdquo 加气站的选址非常困难，要求绝对安全，严格审核。目前天津市区的加气站都在公交场站附近，在场站外很难找到合适地点。范玉祥认为，政府应该给予加气站建设支持，在规划、环评等方面能够充分考虑到市场需求，在保证绝对安全的情况下对加气站选址&ldquo 网开一面&rdquo 。还有专家建议，解决当前&ldquo 加气难&rdquo 问题，最直接、最便捷的方式就是合理利用现有加油站点资源，对符合条件的部分加油站进行改造升级，扩展营业面积，配置加气设备和安全设施，进行油气混合经营。这样不仅能逐渐建成布点合理、方便快捷的加气站体系，而且还可以节省土地，易于符合环保和消防等要求。免责声明：本文仅代表作者个人观点，与上海昌吉无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。

p　　/pp style="text-align: center "img title="a.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/c80fad62-dcaf-4761-a774-9bbbf05e3b0b.jpg"//pp style="text-indent: 2em "CRISPR/Cas9系统作为基因编辑技术的弄潮儿，具有巨大的潜在应用。但是目前大部分方法都是利用病毒载体导入到生命体，所以极大地限制了其在临床的应用前景。/pp　　然而，病毒载体对宿主细胞可能产生致癌、致突变的风险，因此不能实现对CRISPR/Cas9系统的高效而安全的递送已经成为阻碍该技术临床应用的主要瓶颈。生物材料领域的科学家尝试着利用人工载体，例如脂质体、纳米材料等把编码的CRISPR/Cas9的质粒导入细胞。/pp　　蒋兴宇课题组发展了基于金纳米颗粒-脂质体体系的光控释放纳米递送系统。他们将金纳米颗粒表面修饰TAT多肽，使纳米颗粒表面带正电荷，能够和带负电荷的表达Cas9蛋白和引导RNA的质粒(Cas9/sgRNA plasmid)结合，形成一个整体上带负电荷的“纳米核”，再在该“核”外包裹带正电荷的脂质体层(DOTAP, DOPE, Cholesterol)以及PEG2000-DSPE，形成一个具有核壳结构的纳米颗粒。/pp /pp style="text-align: center "img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/64d9c61c-e409-49f1-a4ff-8f9ea26c4938.jpg"//pp　　该纳米颗粒可以通过细胞的胞吞及溶酶体逃逸途径进入细胞浆，在514纳米激光照射下金颗粒和TAT之间的金-硫键被打开从而将修饰在金颗粒上的TAT多肽解离下来，与TAT多肽通过静电相互作用结合的Cas9/sgRNA plasmid也随之解离下来并在TAT多肽的指引下穿过细胞核膜进入细胞核。利用该纳米载体，研究组在体外体内实现了对肿瘤癌基因polo-like-kinase-1(Plk-1)的靶向敲除并有效控制了肿瘤的生长和转移。/pp　　该工作是在前期工作的基础上发展而来的。在稍早的一些工作中，蒋兴宇课题组成功利用微流控系统高通量筛选了54种纳米递送系统并最终优选了脂质体系统成功递送了Cas9/sgRNA plasmid到动物体内，实现了对肿瘤Plk-1基因的高效敲除(NPG Asia Mater, 9, e441, 2017) 在此基础上，他们又发展了基于金纳米簇-脂质体的递送系统并成功递送Cas9蛋白和sgRNA plasmid靶向动物的Plk-1基因，实现了对肿瘤的有效抑制(Adv Sci, 4, 1700175, 2017)。/pp　　蒋兴宇课题组的系列研究工作得到了国家自然科学基金委、中科院纳米先导专项以及中科院“创新团队国际合作伙伴计划”等项目的支持。/p

p　　今年11月30日，美国食品及药品管理局(FDA)宣布批准了Foundation Medicine公司针对多种实体瘤的NGS体外诊断检测产品——FoundationOne CDx(F1CDx)。这款产品除了可检测324个基因的突变，还可以检测TMB和MSI两个基因组特征，是FDA批准的首款获得突破性认定的癌症NGS体外诊断检测产品，引起了业内人士的极大关注。就在同一天，美国医疗保险和医疗补助服务中心(CMS)还同期颁布了一项针对晚期癌症NGS检测的医疗保险覆盖率(NCD)草案，并发布了相关的拟议决策备忘录，从当日起开始为期30天的公众意见征询。/pp　　该草案针对晚期癌症患者进行NGS基因检测的医保范围分为三种途径进行覆盖，包括FDA批准的伴随诊断基因检测 获得FDA批准而没有CDx指示的基因检测，但可以提供生物标志物结果以帮助管理患者的癌症 没有FDA批准，但属于国家临床试验网络研究的基因检测。/pp　　对此，行业人士担心，如果针对F1CDx等FDA批准NGS检测的医疗保险覆盖率草案最终确定，很可能会为临床实验室自建项目(LDT)带来不利影响，甚至严重限制晚期癌症患者获得关键检测的机会。/pp　　可能大家会产生疑问：为何NGS检测产品的医疗保险覆盖率草案可能成为实验室开展LDT的“绊脚石”?这还要从美国对LDT的监管说起。/pp　　作为一种体外诊断(IVD)产品，美国临床病理学会和临床实验室改进咨询委员会对临床实验室自建项目(LDT)的定义为实验室内部研发、验证和使用的体外诊断项目。因此，LDT仅能在研发的实验室使用，可使用购买或自制的试剂，但不能销售给其他实验室、医院或医生。此外，更关键的是，LDT的开展不需要经过FDA的批准。/pp　　在美国，临床实验室自建项目由FDA和CMS，分别依据《医疗器械修正案(Medical Device Amendments，MDA)》和《临床实验室改进修正案(Clinical Laboratory Improvement Amendments of 1988，CLIA’88)》共同监管。简单地说，双方分别负责LDT的“放”和“管”，各司其职并协调配合，历经长期探索逐渐形成了高效的“放、管结合”管理模式。/pp　　近年来，临床实验室自建项目问题在美国一直处于舆论的风口浪尖。随着LDT的发展，美国FDA开始希望对LDT进行直接监管。这也获得了兄弟机构和国会成员的“鼎力支持”，但却遭到来自美国临床化学协会(AACC)、美国临床病理学会(ASCP)等权威学术组织强烈的反对。/pp　　学术组织认为，如果FDA对LDT进行监管，很可能会阻碍具有重大价值的新项目开展，扼杀个体化医疗的创新发展。同时，FDA的监管模式对基因组检测的适用性等问题也是学术组织争议的焦点，因为很多罕见病的基因检测受众太少，很难达到临床性能验证要求而得不到批准，而基因组检测的LDT临床应用和安全性评估因为耗时太长，也无法按照FDA传统的监管模式在上市前完成。/pp　　对于近日颁布的草案，目前多个学术机构及LDT开发商已经表示了不满，CMS虽然建议对CLIA认证实验室中的NGS检测进行全面的医疗保险覆盖，但实际上大多NGS检测产品并没有得到FDA的批准或许可，所以该政策的适用对象将非常有限。同时，他们表示，如果将NCD草案与FDA许可相结合，将极度扩大FDA对LDT的监管，最终限制LDT的发展和使用。为此，实验室行业和病理学家组织正在积极地与之抗衡。/pp　　一位评论者甚至表示，CMS的医疗保险覆盖标准似乎是为支持Foundation Medicine公司的产品而专门设计的。其他业内人士也表示，如果这些限制性的标准最终确定下来，就会在行业内形成垄断，大大影响那些依赖于当地实验室LDT产品的患者。尽管今年FDA批准了多个基于癌症NGS体外诊断产品，但更多的检测产品还没有得到FDA审批。此外，Foundation公司是利用并行审查路径，使F1CDx同时获得CMS和FDA全国覆盖率的批准。然而，CMS在发布NCD草案时，表示要为整个NGS类别的检测推进“公平”和“可预测”的覆盖范围。/pp　　除了怀疑医疗保险的覆盖范围狭窄之外，业界人士也对CMS的三种覆盖途径要求如何与FDA的NGS肿瘤panel中制定的框架保持一致感到困惑。此外，CMS对FDA审批的格外强调已经引起了实验室的注意：当病人或检测不符合NCD中提出的标准时，该草案明确声明，将不涉及NGS检测。/pp　　赛默飞世尔科技临床NGS和肿瘤学部门总裁Joydeep Goswami表示：“NCD草案实质上是关闭了作为患者接受NGS检测枢纽的LDTs。基于FDA的批准，以前由医疗保险承包商确定的当地覆盖范围并没有限制NGS检测的覆盖面，但在这份草案中，CMS几乎是在表示完全不覆盖了，对患者来说，对LDT覆盖范围的限制是一个错误决定。”/pp　　MSK病理科主任David Klimstra也说道：“这实际上剥夺了学术实验室的权利，而学术实验室的大部分研究都用来改善患者护理。CMS可能在提出这些要求时，并不完全了解当前肿瘤研究中进行了多少NGS检测及其标准程度。”/pp　　美国分子病理学协会专业关系委员会主席Roger Klein也谈道：“我期望CMS能够在草案评论期内听到从业者、专业协会及其他人士的声音，并澄清这些问题。”/pp　　也许是关注到了这些评论，CMS已经将原定于12月29日截止的公众意见征询延长至2018年1月17日。/pp　　满足临床需求是医学检验的存在基础，医学检验的发展离不开LDT，我国卫生管理部门对LDT的监管较国外更为严格。对“萌芽”中的LDT试行过于严格、过度的监管，将可能极大的阻碍了医学检验实验室新方法和新技术的应用及发展 而全面放开LDT注册审批制度和收费管理制度，可能引发各种乱象。或许，我们能够从美国的监管中获得经验，为我国相关的监管部门提供参考信息，制定更为有效的基因检测的监管政策，最终推动个体化医疗的创新发展。/pp　　参考资料/pp　　1. Lab Industry Says CMS Draft National Coverage Decision for NGS Cancer Tests Bad for Patients/pp　　2. Proposed Decision Memo for Next Generation Sequencing (NGS) for Medicare Beneficiaries with Advanced Cancer (CAG-00450N)/pp/p