MIT发布2017全球十大突破性技术：多数生命科学技术入选

　　基因疗法2.0

　　Gene Therapy 2.0

　　技术突破：美国即将批准首个基因治疗技术，更多基因疗法正在开发与批准的进程中。

　　重要意义：很多疾病都是由单个基因突变导致的，新型基因疗法能够彻底治愈这些疾病。

　　主要研究者：

　　- SparkTherapeutics

　　- BioMarin - GenSight Biologics

　　- BlueBird Bio - UniQure

　　成熟期：现在

　　数十年来，研究人员一直在追求基因疗法的梦想。基因疗法的前景非常美好：利用改造过的病毒将相关基因的健康副本递送至携带有缺陷基因的患者体内。然而，至今为止，基因疗法带来的失望远大于希望。1999年，一名18岁的肝病患者杰西·基辛格(Jesse Gelsinger)在一场基因治疗实验中死亡，从此整个基因疗法领域的发展就开始停滞不前。

　　早期基因疗法失败的原因部分是源于其递送机制，因为新的遗传物质(改造基因)、以及将其携带至细胞的载体病毒，被错误地递送到基因组的其他位置，这会激活某些患者体内的致癌基因，或者引起患者免疫系统的过度反应，从而导致多器官功能衰竭以及脑死亡。

　　但是现在，一些关键的难题已经解决，基因治疗也将迎来曙光。研究人员使用了更高效的病毒将新的功能基因转运到细胞中。

　　现在，两种遗传性疾病的基因疗法：治疗一种SCID病的Strimvelis，以及治疗一种引起脂肪在血液中堆积的失调症的Glybera，已在欧洲获得相关管理部门的批准。

　　在美国，Spark Therapeutics有望成为第一家迈入市场的基因疗法新创公司，该公司开发出针对渐进式失明的基因治疗方法。还有很多其他正在研究的基因疗法，正将目光投向血友病的治疗，以及一种称为表皮溶解水皰症的遗传性皮肤失能症。

　　但是，挑战依然存在。

　　虽然目前已经针对几种相对罕见的疾病开发了基因疗法，但是对于那些具有复杂遗传病因的常见疾病，开发对应的基因疗法则更加困难。

　　对于像SCID和血友病这样的疾病，科学家明确知道引起疾病的精确基因突变。但是，诸如阿尔茨海默病、糖尿病和心力衰竭等疾病，它们不仅涉及到多个基因，并且在患有同种疾病的不同病人中，对应的基因突变还不完全相同。

　细胞图谱

　　The Cell Atlas

　　技术突破：这是人体中各种细胞类型的完全目录。

　　为什么重要：超精确的人类生理学模型将加速新药研发与试验。

　　主要研究者：

　　- 布罗德研究所(Broad Institute)

　　- 桑格研究所(Sanger Institute)

　　- 陈—扎克伯格的Biohub(Chan Zuckerberg Biohub)

　　成熟期：5年

　　我们究竟是什么组成的?下一个生物学上的巨型项目将会回答。

　　科学家正在建立一个超详细的 “人类细胞图谱”，即通过细胞内部的内容来定义活细胞。

　　在1665年，罗伯特·胡克(Robert Hooke)凝视着显微镜下的一块软木，在其中发现了无数像房间一样的小格子。作为第一个描述细胞的科学家，胡克一定会被生物学的下一个大型项目震惊到：这是一个使用现代基因组学和细胞生物学中最强大的工具，来单独捕获和端详数百万个细胞的计划。

　　这个项目的目标是构建第一个全面的“细胞图谱”，或者人类细胞地图。这个项目的实现将成为一个技术奇迹，因为它将首次全面揭示人体是由什么所组成的，并为科学家们提供一个新的复杂生物学模型，以提升药物研发的速度。

　　罗伯特·胡克通过显微镜看到并画下的软木栓细胞(1665年)

　　为了执行这个解码人体37.2万亿细胞的任务，由来自美国、英国、瑞典、以色列、荷兰和日本的国际科学家组成的联合会正在分配任务，包括检测每个细胞的分子特征，并给每种细胞一个在人体空间中特定的“邮政编码”。

　　“我们将会看到我们所期望的东西，我们已知存在的东西，但我确信，除此之外我们还会发现全新的东西，”英国桑格研究所的细胞图谱团队的负责人Mike Stubbington说。“我认为，会有惊喜出现。”

　　从填充大脑和脊髓的毛状神经元，到皮肤的粘脂肪细胞(glutinousfat cells)，先前描述细胞的尝试表明，人体总共有约300种细胞，但真正的数字无疑会更大。

　　人类、骆驼和蟾蜍的血液细胞Daguerreotypes(A.Donné，1845年)

　　实际上，分析细胞之间的分子差异已经揭示了一些发现。举例而言，我们已经揭示了数十年来眼部研究都没能发现的两种新类型的视网膜细胞：一种在每10，000个血细胞中只占4个，却在对抗病原体的第一防线起着重要作用的细胞;以及新发现的一种十分独特、通过产生的类固醇来抑制免疫应答的免疫细胞。

　　这个新项目的研究主要运用了三种技术。

　　第一种叫做“细胞微流体”，即通过分离单独的细胞并用微珠标记后，使其被油滴包裹后再进行研究和分析，选择油滴的原因是因为油滴可以如同汽车一样载着细胞，沿着被蚀刻在微小芯片上、狭窄的毛细管单向“街道”分流，使得细胞被聚集在特定的地方，裂解并逐一研究。

　　第二种技术是使用超快、高效的测序仪来解码那些在单个细胞中活化的基因。这项技术的花费并不高，每个细胞仅需几美分即可。其高效性使得一个科学家可以在一天内处理10000个细胞。

　　第三种技术则是使用全新的标记和染色技术，基于基因活动来定位各种细胞在人体器官或组织中的“邮政编码”。

　　细胞图谱研究的执行者主要是顶尖研究所，包括英国桑格研究所、麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所、以及由Facebook首席执行官马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)资助的位于加利福尼亚州的一个全新的“Biohub研究所”。在去年9月，扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan将细胞图谱研究作为了30亿美元医疗研究捐赠的首个目标。