MIT發布2017全球十大突破性技術：多數生命科學技術入選

　　基因療法2.0

　　Gene Therapy 2.0

　　技術突破：美國即將批準首個基因治療技術，更多基因療法正在開發與批準的進程中。

　　重要意義：很多疾病都是由單個基因突變導致的，新型基因療法能夠徹底治愈這些疾病。

　　主要研究者：

　　- SparkTherapeutics

　　- BioMarin - GenSight Biologics

　　- BlueBird Bio - UniQure

　　成熟期：現在

　　數十年來，研究人員一直在追求基因療法的夢想。基因療法的前景非常美好：利用改造過的病毒將相關基因的健康副本遞送至攜帶有缺陷基因的患者體內。然而，至今為止，基因療法帶來的失望遠大于希望。1999年，一名18歲的肝病患者杰西·基辛格(Jesse Gelsinger)在一場基因治療實驗中死亡，從此整個基因療法領域的發展就開始停滯不前。

　　早期基因療法失敗的原因部分是源于其遞送機制，因為新的遺傳物質(改造基因)、以及將其攜帶至細胞的載體病毒，被錯誤地遞送到基因組的其他位置，這會激活某些患者體內的致癌基因，或者引起患者免疫系統的過度反應，從而導致多器官功能衰竭以及腦死亡。

　　但是現在，一些關鍵的難題已經解決，基因治療也將迎來曙光。研究人員使用了更高效的病毒將新的功能基因轉運到細胞中。

　　現在，兩種遺傳性疾病的基因療法：治療一種SCID病的Strimvelis，以及治療一種引起脂肪在血液中堆積的失調癥的Glybera，已在歐洲獲得相關管理部門的批準。

　　在美國，Spark Therapeutics有望成為第一家邁入市場的基因療法新創公司，該公司開發出針對漸進式失明的基因治療方法。還有很多其他正在研究的基因療法，正將目光投向血友病的治療，以及一種稱為表皮溶解水皰癥的遺傳性皮膚失能癥。

　　但是，挑戰依然存在。

　　雖然目前已經針對幾種相對罕見的疾病開發了基因療法，但是對于那些具有復雜遺傳病因的常見疾病，開發對應的基因療法則更加困難。

　　對于像SCID和血友病這樣的疾病，科學家明確知道引起疾病的精確基因突變。但是，諸如阿爾茨海默病、糖尿病和心力衰竭等疾病，它們不僅涉及到多個基因，并且在患有同種疾病的不同病人中，對應的基因突變還不完全相同。

　　細胞圖譜

　　The Cell Atlas

　　技術突破：這是人體中各種細胞類型的完全目錄。

　　為什么重要：超精確的人類生理學模型將加速新藥研發與試驗。

　　主要研究者：

　　- 布羅德研究所(Broad Institute)

　　- 桑格研究所(Sanger Institute)

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

　　成熟期：5年

　　我們究竟是什么組成的?下一個生物學上的巨型項目將會回答。

　　科學家正在建立一個超詳細的 “人類細胞圖譜”，即通過細胞內部的內容來定義活細胞。

　　在1665年，羅伯特·胡克(Robert Hooke)凝視著顯微鏡下的一塊軟木，在其中發現了無數像房間一樣的小格子。作為第一個描述細胞的科學家，胡克一定會被生物學的下一個大型項目震驚到：這是一個使用現代基因組學和細胞生物學中最強大的工具，來單獨捕獲和端詳數百萬個細胞的計劃。

　　這個項目的目標是構建第一個全面的“細胞圖譜”，或者人類細胞地圖。這個項目的實現將成為一個技術奇跡，因為它將首次全面揭示人體是由什么所組成的，并為科學家們提供一個新的復雜生物學模型，以提升藥物研發的速度。

　　羅伯特·胡克通過顯微鏡看到并畫下的軟木栓細胞(1665年)

　　為了執行這個解碼人體37.2萬億細胞的任務，由來自美國、英國、瑞典、以色列、荷蘭和日本的國際科學家組成的聯合會正在分配任務，包括檢測每個細胞的分子特征，并給每種細胞一個在人體空間中特定的“郵政編碼”。

　　“我們將會看到我們所期望的東西，我們已知存在的東西，但我確信，除此之外我們還會發現全新的東西，”英國桑格研究所的細胞圖譜團隊的負責人Mike Stubbington說。“我認為，會有驚喜出現。”

　　從填充大腦和脊髓的毛狀神經元，到皮膚的粘脂肪細胞(glutinousfat cells)，先前描述細胞的嘗試表明，人體總共有約300種細胞，但真正的數字無疑會更大。

　　人類、駱駝和蟾蜍的血液細胞Daguerreotypes(A.Donné，1845年)

　　實際上，分析細胞之間的分子差異已經揭示了一些發現。舉例而言，我們已經揭示了數十年來眼部研究都沒能發現的兩種新類型的視網膜細胞：一種在每10，000個血細胞中只占4個，卻在對抗病原體的第一防線起著重要作用的細胞;以及新發現的一種十分獨特、通過產生的類固醇來抑制免疫應答的免疫細胞。

　　這個新項目的研究主要運用了三種技術。

　　第一種叫做“細胞微流體”，即通過分離單獨的細胞并用微珠標記后，使其被油滴包裹后再進行研究和分析，選擇油滴的原因是因為油滴可以如同汽車一樣載著細胞，沿著被蝕刻在微小芯片上、狹窄的毛細管單向“街道”分流，使得細胞被聚集在特定的地方，裂解并逐一研究。

　　第二種技術是使用超快、高效的測序儀來解碼那些在單個細胞中活化的基因。這項技術的花費并不高，每個細胞僅需幾美分即可。其高效性使得一個科學家可以在一天內處理10000個細胞。

　　第三種技術則是使用全新的標記和染色技術，基于基因活動來定位各種細胞在人體器官或組織中的“郵政編碼”。

　　細胞圖譜研究的執行者主要是頂尖研究所，包括英國桑格研究所、麻省理工學院和哈佛大學的布羅德研究所、以及由Facebook首席執行官馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)資助的位于加利福尼亞州的一個全新的“Biohub研究所”。在去年9月，扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan將細胞圖譜研究作為了30億美元醫療研究捐贈的首個目標。