2016年頭兩個月，有一項技術受到了異乎尋常的關注。先后有多家生物技術公司將觸手伸到在這一技術領域，包括測序巨頭Illumina、CAR-T治療巨頭Juno、測序黑馬10X Genomics、以及業務大而全的華大基因。 它們關注的這項技術叫單細胞測序。單細胞測序往簡單了說就是對人體的單個細胞測序。  早在160年前，德國**醫學家、科學家Rudolf Ludwig Karl Virchow就認為，疾病不是某種器官整體的病變導致的，單個細胞才是疾病的基本單位。然而，一直到現在，各種疾病檢測和診斷還是基于一塊組織或者一管血液，根本就沒有顧及各種細胞之間的差異性。 現在的基因測序更是存在這種弊病。取一塊組織提取總DNA，然后測序分析。實際上，這種測序過程得到是個平均結果，并沒有反應身體的實際情況，那些含量較少的變異基本都被“平均掉了”。 單細胞測序能做的就是，把病變組織的所有細胞全都測一遍，這樣一來，就可以全面掌握疾病的信息，甚至可以預測疾病的發展動向。這就是單細胞測序的使用價值。 在大概了解單細胞測序之后，再來看看這些生物技術巨頭打算拿這項技術做什么。 Illumina攜手Bio-Rad進軍單細胞測序 2016年1月11日是西歷的“小光棍節”，就在這一天，Illumina和Bio-Rad宣布合作開發一項單細胞測序流程。 本次合作中雙方優勢互補，利用Bio-Rad**的微滴分液技術和Illumina＊＊的NGS（next-generation sequencing）技術，開發出一款可以分析單個細胞遺傳信息的新技術。 目前合作雙方沒有公布具體的合作細節，具體的解決方案將在2016年底或者2017年初公布。 實際上Illumina與Bio-Rad的合作更多的是希望將困難重重，費時又昂貴的單細胞測序技術提升到一個新臺階，使科研人員在認識人體發育和疾病發生上取得新的突破。 Juno為掌握單細胞測序收購AbVitro 還是在西歷的“小光棍節”這一天，“不甘寂寞”的Juno宣布收購了AbVitro，理由是Juno看中了AbVitro****的單細胞測序平臺。 我們都知道Juno現在是CAR-T免疫治療領域的一哥，它為什么想要掌握單細胞測序技術呢？Juno認為，裝備了AbVitro****的單細胞測序之后，它的CAR-T免疫療法就可以稱霸天下了。 傳統的細胞免疫治療在尋找結合靶點時也會忽略掉那些含量很低的靶點，然而*終可能就是這些被“平均掉”、“覆蓋掉”的靶點，成為癌癥復發轉移的關鍵，正所謂“此消彼長”。 Juno打算利用AbVitro的單細胞測序技術盡可能多的分析癌細胞上的靶點。從理論上講，如果可以找到癌細胞所有的靶點，免疫療法就可以干掉所有的癌細胞，這樣就可以有效的避免癌癥的復發轉移。這就是Juno的野心。 10X Genomics推出單細胞測序新產品 2月11日，基因測序領域的黑馬10X Genomics宣布推出旗艦級測序新品Chromium，Chromium*為耀眼的功能是可以實現單細胞測序。Chromium是10X Genomics為大型專業實驗室打造的一款測序設備，定價為12.5萬美元，目前已經開始接受預定，預計7月底發貨。 實際上早在2月9日，10x Genomics就跟Qiagen和Illumina達成了合作意向。Chromium平臺正是10x Genomics與Qiagen先進技術結合的產物。 華大基因獲得一項單細胞基因組分析美國＊＊ 1月19日，美國＊＊局公布了華大基因申請的一項單細胞基因組分析技術＊＊，＊＊號為9238840。 早在2012年，華大基因在就在單基因測序上取得了不小的突破。當年3月份，華大在一期《細胞》雜志上同時刊登兩篇單細胞測序的研究成果。華大的研究團隊研發出了一種分析單細胞基因組的新方法，并將這種方法用于癌癥的異質性研究。 為從單核苷酸水平深入研究癌癥發生、發展機制及其診斷、治療提供了新的研究思路并開辟了新的研究方向。 從上述公司對待單細胞測序的態度中，我們可以看出，單細胞測序將促進我們對人體發育以及疾病生成的認識。這無疑將進一步提升未來疾病治療的精確度。單細胞測序——**醫療的入場券 從1660年荷蘭科學家列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）發明顯微鏡以來，人類才對微觀世界有了認識。直到1850年，德國醫生Rudolf Virchow才將單細胞異常與疾病建立起聯系(1)。然而，由于種種技術手段的制約，這種聯系在隨后的160多年間，并沒有被有效的利用起來。 直到2005年，NGS技術的出現，單細胞測序技術才應運而生。2009年，現任北京大學研究員的湯富酬完成了世界首例單細胞RNA測序，兩年后，冷泉港的Navin完成了世界首例單細胞DNA測序。湯和Navin等的研究直接促成了單細胞測序技術的誕生，在2013年單細胞測序技術全面爆發，被《科學》雜志評選為“2013年**發展前景的六大科學項目之一”；2014年初，又被《自然方法》評為“2013年度技術”(2)。 哈佛大學終身教授、北京大學生物動力光學成像中心（Biodynamic Optical Imaging Center，BIOPIC）主任謝曉亮認為，從生物學和醫學的角度講，有四個問題需要單細胞測序解決(3)：1）有些非常珍貴的研究材料數量非常少，例如卵細胞和循環腫瘤細胞（CTC）；2）有些細胞基因組差異非常大，例如**；3）隨著時間的推移，一些細胞在分裂中會發生變異，所以組成同一個器官的細胞基因也存在差異；4）同一個病變組織中的細胞存在異質性，例如癌組織的異質性是癌癥復發轉移的主要原因。 隨著人們逐漸意識到單細胞研究對認識人自身以及疾病的重要性，單細胞測序技術的誕生恰逢其時。目前單細胞測序已經廣泛用于微生物學、神經學、人體發育、免疫、癌癥、輔助生殖等領域的研究。其中癌癥與輔助生殖研究已經用于臨床。在癌癥診治的臨床應用中，利用單細胞測序分析癌組織遺傳物質的變化可以更加準確的診斷癌癥發生的原因，為治療提供更加**的靶點信息。同時，利用單細胞測序技術分析血液中罕見的CTC遺傳信息的變化，可以有效監測腫瘤的變化。 在輔助生殖的臨床應用中，結合了單細胞測序技術的胚胎植入前遺傳診斷（preimplantation genetic diagnosis，PGD）和胚胎植入前基因篩查（preimplantation genomic screening，PGS），可以有效的避免試管嬰兒的出生缺陷。我國在這一領域已經走在世界前列。目前公認的**進的單細胞測序技術為哈佛大學謝曉亮團隊研發的MALBAC（multiple annealing and looping-based amplification cycles）技術。MALBAC技術由億康基因科技有限公司引入中國。2014年9月19日，世界首例經MALBAC單細胞測序技術完成的單基因遺傳病和染色體異常篩查的試管嬰兒在北京大學第三醫院誕生。截止目前已經有數個家庭受益與這一技術。 據北京大學報道，中國醫學科學院院長曹雪濤認為，謝曉亮的MALBAC技術能夠改變整個生物醫學，其對未來**醫學的發展和應用的貢獻是不可限量的。 實際上，單細胞測序是對**醫療的一次縱深。這也是近期生物技術公司在該領域動作密集的主要原因。

在《心血管轉化研究雜志》上，來自英國和***的研究人員揭示了被稱為Trusight心臟測序試劑盒的檢測方法如何識別與17種遺傳性心臟病有關的174種基因。 這些遺傳性心臟病包括主動脈瓣疾病、結構性心臟病、長和短QT綜合征、努南綜合征、家族性房顫和大多數心肌病。 遺傳性心臟病是由基因突變引起的，由親代遺傳下來。如果一位母親攜帶有這些缺陷基因，就有50%的機會會將這些突變遺傳給她們的孩子。 雖然有可能攜帶一個這種基因突變而不會發展成為相關的心臟病，但是該基因顯著增加了患病的風險。 基因檢測是識別這種突變的關鍵，能夠早期診斷出遺傳性心臟病，并使得患者能夠及時采取措施，降低他們因為這種疾病而發生突然死亡的風險。 但據來自英國帝國理工學院醫學研究理事會臨床科學中心國家心肺研究所的主要研究員James Ware所言，目前的基因測試只能識別少量的基因，這就意味著經常被他們忽略的基因突變，有可能是診斷遺傳性心臟疾病的關鍵。 Trusight心臟測序試劑盒能夠解決這個問題嗎？ 血液檢測能夠識別出所有基因突變，準確率高達100% 新的檢測方法使用下一代測序法同時確定174個已知與增加患17種遺傳性心臟病的風險有關的基因。它是通過分析患者血液樣本中的DNA（脫氧核糖核酸）完成的。 Ware博士和他的同事在新的研究中，通過用它分析348份來自***國家心臟中心參與者血液樣本對該檢測的有效性進行評估。 研究小組發現，該檢測能夠快速識別出與17種遺傳性心臟病相關的所有基因突變，準確率高達100%。 研究人員說，他們的研究表明，新的檢測方法比目前的基因檢測更為快速可靠，并將使得遺傳性心臟病的診斷變得更快速、更可靠，更劃算。 資助這一研究的英國心臟基金會醫學主任Peter Weissberg教授對該研究結果發表評論說： “隨著研究的進步和技術的發展，我們發現了越來越多導致這些疾病的基因突變。在這個發展迅速的研究領域里，我們的目的是要在不斷降低成本的前提下獲得更高的診斷準確率。 這項研究是沿著這條道路邁出的重要一步。它意味著一個單一測試就能夠識別出遺傳性心臟病患者身上攜帶的致病基因突變，因此使他們的親屬可以很容易地進行相同基因檢測?！?nbsp;對“從基因檢測中獲益的日益增加的家庭”進行檢測 新的檢測方法已在**Brompton & Harefield國民健康服務機構（NHS）英國信托基金會實施。研究人員說每個月都成功地對40名患者進行了遺傳性心臟病的評估。 僅在美國，每年就有100,000人因為遺傳性心臟病死于心臟驟停。 研究人員希望他們的新型檢測方法能夠很快在全球范圍內投入臨床應用，為一些遺傳性心臟病患者提供早期診斷和治療，并使其他患者獲得精神上的安寧。 “如果沒有一個基因檢測，我們通常需要對整個家族進行多年的常規監測，因為這些疾可能會在多年以后的生活中才發生。這對于家庭和我們的健康結構來說都是非常昂貴，”Ware博士指出。 “反之，當一個基因檢測能夠精確顯示其中一個家庭成員攜帶有致病遺傳異常時，它就變得非常簡單了，只需要檢測其他家庭成員即刻，”他繼續說道。 “那些不攜帶缺陷基因片段的人可以放心，不用無數次地上醫院了。這種新型綜合檢測方法使得因此而受益于的家庭數目不斷增加?！?/div>

近日，市場研究和戰略咨詢公司DeciBio的研究者們通過對2012年至2015年間1000多篇論文和30篇專家采訪進行了綜合分析，結果表明：NGS的臨床應用正處于快速增長階段，目前主要應用在腫瘤、罕見疾病和NIPT領域。 在腫瘤領域，NGS主要用于能實施靶向療法的腫瘤（如乳腺癌、肺癌、結直腸癌）中，幫助優化疾病的診斷與治療?？傮w來說，NGS臨床應用的發展已超過預期，前景非常樂觀。見圖1。（圖1）30位專家受訪者情況 測序儀 對于測序儀產業而言，短期內，Illumina公司在NGS臨床應用市場中仍處于主導地位；長期來看，NGS臨床市場競爭日趨激烈，處于動態發展之中。納米孔測序儀的精確性正在快速提高，并將帶來顛覆性創新。鑒于其可擴展性，預測納米孔測序儀的性能將很快能滿足臨床應用的需要，并有可能突破現有的技術（如邊合成邊測序技術）。部分受訪專家表示對多種新型測序平臺感興趣（圖2）。哈佛商學院教授 Clayton Christensen 提出顛覆性創新是一種與主流市場發展趨勢背道而馳的創新活動，其顛覆威力極為強大，一般成果的企業都難以適應這類創新帶來的挑戰。 而納米孔測序具有潛在的顛覆性創新特征（圖3）。臨床應用 通過對1285篇臨床文獻回顧，分析表明NGS不僅僅只應用于腫瘤和NIPT領域，還逐漸涉及病毒、微生物、免疫等研究領域。另外，全基因組測序、全外顯子組測序仍是主要的應用手段，而靶向測序的使用份額正逐年大幅增加，見圖4。部分專家認為未來5年臨床腫瘤NGS檢測的數量在一些**中心或增漲7倍。見圖5。技術挑戰 大多數受訪專家認為，NGS產業面臨的挑戰主要集中在上游和下游環節。上游環節包括：提高自動化的樣品制備方案。例如，如何從福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）的樣品以及液態活檢樣品中獲得高質量的DNA。下游環節包括：提高意義不明突變的分析和報告質量，以及生物信息學解決方案。見圖6。行業分工 NGS快速增長的市場吸引了眾多公司的參與。但提供測序技術的公司數量依然相對有限。提供樣品制備、自動化或生物信息學解決方案的獨立公司符合了市場的需求。盡管有多于150家公司提供DNA分析軟件包，生物信息學的基礎設施和分析工具仍不健全。 見圖7。

自二代測序的技術問世以來，就一直是研究和臨床領域關注的重點。隨著整個行業的技術發展，二代測序也帶動了整個基因研究的產業鏈。在二代測序的產業鏈中，上游做檢測，中游做分析，下游做應用。在測序價格持續下降的情況下，中游測序數據的生物信息學分析成為了提**率**的瓶頸。??傳統的測序數據分析依賴于本地服務器的性能。而可以預見的是不斷下降的測序價格將會帶來更多海量測序數據的產生，而巨大數量的測序數據無疑會延長獲得測序分析結果的時間。 目前可能較好的解決方法是通過云計算的方式去做，云計算的優勢在于能夠通過分布式計算對大數據進行處理，從而極大提升運算效率以及降低成本。??目前國外的云計算平臺Seven Bridge已經做的比較成熟，對二代測序數據也能夠進行快速分析。缺點是作為典型的pipeline式分析，對用戶的要求比較高，對于國內用戶群體的使用會有一些障礙。 而在國內的云計算平臺中，GCBI將于2016年2月底發布新的全基因組測序分析平臺，雖然還沒有公布具體的信息，但是希望能夠體現基本功能的**率和高可用性。??接下來我們看看在不同的領域，測序的云計算平臺可能帶來的變革與進步。??科研領域??科研研究者一直是測序的重要使用群體，由于測序成本的持續降低及更多的測序服務供應商選擇，可以預見的是測序數據的產量與規模大幅度提升。而這部分數據是必然需要分析的，在沒有大規模數據分析平臺之前，分析的效率受限于本地服務器的規模，數據量越大，分析的時間也越久。 而測序的云計算平臺將有望突破這個瓶頸，100個樣本，1000個樣本，分析的時間都僅跟1個樣本的分析時間類似，這將極大降低用戶的時間成本。預計隨著數據分析平臺化的出現，科研研究的周期將大大縮短。??臨床應用領域??在傳統的診療模式下，臨床醫生需要各種檢查數據以及查體來對病人進行診斷。一旦分子層面的檢測在臨床進行開展，云計算平臺可以通過對同一種疾病臨床數據及分子檢測數據的收集和快速分析，對特定的病人給出相應的輔助診斷參考，甚至給予相應的用藥方案。 臨床醫生在合理應用的情況下，整個診斷的過程將會變得更快速以及更準確。如果未來疾病的發展演變成依據分子水平的變化進行分類，那么諸如GCBI等云計算平臺對臨床的幫助會更大。??個人健康??隨著測序技術在醫療領域的應用，市面上已經有不少針對個人健康的檢測業務了，檢測方法包括個人全基因組測序、定制化基因芯片等等。 而這些數據的分析與解讀也會隨著檢測成本的下降變得越來越普遍。當每個人都會去做這樣的檢測時，云計算平臺將有望對這部分數據的快速解讀提供可行的解決方案。個人用戶將更快速地獲取自己的結果報告。??合作模式??鑒于生物信息云計算平臺的強大功能，有望在平臺與科研單位、臨床研究者甚至企業之間搭建各種各樣的合作模式。 科研單位與云平臺的合作能加快科研成果的輸出，云平臺可以幫助科研單位進行成果的轉化與應用；臨床研究者可以借助云平臺進行輔助診斷，云平臺通過臨床數據的輸入不斷使診斷模型優化；企業通過云平臺可以推廣自有產品，云平臺也可以給用戶提供更多樣的供應商選擇。??可以預見的是，生物信息云計算平臺的強大能力不僅僅會體現在其計算能力上，臨床應用，合作轉化等方面都可以展現其潛力。就讓我們拭目以待看看云計算平臺的發展吧。

美國弗雷德?哈欽森癌癥研究中心的研究人員16日向外界公布了治療特定白血病的新方法。研究人員在英國、美國等國家進行了早期臨床試驗，試驗效果明顯，超過90%的病人癥狀完全消失。  該療法的早期臨床試驗對象是白血病晚期患者，多數人的預期壽命只剩下2-5個月。試驗中，研究人員對免疫細胞T細胞進行基因改造，使它們能夠專門識別和破壞癌細胞，注入患者體內后會摧毀癌細胞，并記住這些癌細胞，在人體內年復一年的“巡邏”，防止癌癥“卷土重來”。 一歲的英國小女孩萊拉曾被診斷為急性淋巴細胞性白血病晚期，在去年11月，她接受了這一新型療法，目前癌癥已經完全消失。臨床試驗結果顯示，94%患有急性淋巴細胞性白血病的患者癌細胞完全消失，其它類型的白血病患者積極反應率超過80%，其中超過一半的患者病癥得到了完全緩解。 倫敦大學學院醫學院血友病學專家馬丁?普萊說：“如果你能讓T細胞擁有免疫記憶，白血病或癌癥復發的機率要小很多。因為癌癥一旦出現，免疫細胞就在那里，它們會識別并殺死復發的癌細胞?！?nbsp;然而，研究人員也表示，這一療法也面臨著一些挑戰，目前要讓T細胞進入固態腫瘤比較困難，因此這一療法暫時只能治療白血病這類的液態癌癥。此外，重組免疫系統也會造成副作用，在臨床試驗中，一些患者出現了發燒癥狀，還有2例病人死亡。 英國癌癥研究所發言人凱特?阿尼說：“保持謹慎是非常重要的，因為這只是一個小范圍的研究，這種療法并不適用于所有癌癥，而且可能帶來嚴重的副作用?！?nbsp;　 CAR-T療法介紹：CAR-T 細胞全稱是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受體 T 細胞免疫療法，基本原理就是利用病人自身的免疫細胞來清除癌細胞，因此被稱作細胞療法，而不是傳統的藥物治療。 美國國立癌癥研究所醫學專家評論：“CAR-T細胞治療比任何正在研究的其他免疫療法都更有效！”近年來，生物醫藥公司紛紛將目光投向CAR-T領域的研究與開發。 CAR-T療法的核心機制是通過特異性地識別腫瘤相關抗原，使效應T細胞的靶向性、殺傷活性和持久性較常規應用的免疫細胞大幅提高，從而打破宿主免疫耐受狀態，克服免疫逃逸，*終殺滅腫瘤細胞。CAR-T療法與傳統新藥研發相比具有以下特點：第一，CAR-T療法技術屬性極強，可復制性強。對于新藥研發剛剛起步的中國，存在彎道超車的可能。目前國內開展的CAR-T臨床試驗數量已經多達23項，僅次于美國，這也是中國**在新藥研發領域走到國際前列。第二，CAR-T是一種非常個性化的療法，產品的供應方式和傳統藥物有著根本性的區別。因此，實現CAR-T產品的標準化，做到藥效和風險可控是首要任務。未來市場必定屬于能夠將CAR-T細胞特異化，治療流程標準化的企業。當下進行粗放式開發的醫院或企業未來必定會被淘汰。第三，CAR-T療法的研發耗時較短，第一例療法一旦獲批上市，后續公司會快速跟進。自2012年4月EmilyWhitehead接受Carl June團隊的T細胞回輸算起，不到4年的時間里，諾華率先完成了多項臨床試驗，CTL019預計2017年可獲批。也就是說CAR-T這種劃時代的療法僅需5年即可正式上市?？梢酝茰y，后續CAR-T療法企業的研發進度也會相對較快。

阿爾茲海默癥（AD）是一種*為常見的神經性衰退疾病。全球已有4400萬例癡呆癥患者，預計到2050年將有超1億的患者出現。遺憾的是，目前臨床上還沒有有效的預防和治療阿爾茲海默癥的方法?，F有的藥物還停留在減緩病癥的水平，對于已經造成的損傷束手無策。 有數據推測，推遲五年發病，將減少三分之一的患者數量。所以，除了研究AD病因、治療藥物的同時，科學家們還在致力于對于該病診斷方法的探索，力求在其發病前、癥狀初期就能夠發現其病灶，做到及時的防治，從而延緩病情的發展。單克隆抗體：結合β-淀粉樣蛋白，實現病情診斷 2月19日，烏普薩拉大學老年病學教授和烏普薩拉大學醫院的**顧問Lars Lannfelt團隊在Nature子刊《Nature Communications》發表了**利用單克隆抗體進行關阿爾茲海默癥診斷的**研究成果。 正子斷層掃描（PET）作為一種診斷阿爾茲海默癥的方法，近年來取得了快速發展。PET通過注射放射性藥物，借助PET造影儀掃描，可以看到指示劑在人體組織或器官的分布，從而分析獲取所需疾病信息。但是，這種傳統的放射性標志物只能夠提供統計性且不變的信息，不能夠反映病情的發展和趨勢。 為此，Lannfelt團隊構思出一種新策略，以單克隆抗體取代傳統指示劑，進行PET掃描成像。該單克隆抗體通過與致病蛋白β-淀粉樣蛋白結合，具有高度特異性的同時，還能夠反映癡呆癥病情發展情況。 實現這一構思，需要克服阻止抗體進去的血腦屏障。研究人員設計出一種融合蛋白，能夠增加屏障的通透性。類似于特洛伊木馬的原理，單克隆抗體依托于這一融合蛋白，得以“欺騙”并與通道受體結合，*終進入大腦內，尋找淀粉樣蛋白。 目前，該技術已經在患阿爾茲海默癥小鼠上進行了試驗。相比于傳統的放射性標志物，抗體能夠提高診斷的準確度，有望應用于早發型阿爾茲海默癥的精確檢測，實現病情發展的監測，及時評估臨床治療的效果。 研究人員計劃將這種原理同樣應用于帕金森病的診療過程中。他們預計，未來借助該技術將能夠診斷多種神經類疾病，甚至于抑郁癥等等。

CRIPSR領域迎來的一個重磅新聞，美國＊＊和商標局（USPTO）二月十六日將一項基因編輯＊＊授予了CRISPR技術先驅Jennifer A. Doudna的Caribou Biosciences公司。這再次攪渾了原本已經相當復雜的CRISPR知識產權形勢。自CRIPSR系統被開發成研究工具以來，這一技術就陷入了激烈的知識產權之爭。目前美國至少有兩個研究團隊就此技術提出了＊＊申請：以Doudna為首的加利福尼亞大學團隊，和以張鋒為首的MIT和Broad研究所團隊。Doudna因CRIPSR技術獲得了2014年的“生命科學突破獎”（Breakthrough Prize），但**CRIPSR＊＊卻被張鋒收入囊中。從提出＊＊申請的時間來看，實際上Doudna團隊在先，張鋒團隊在后。 張鋒團隊率先獲得＊＊*有可能的原因是，他申請了快速通道（fast-track patent）?？上攵?，Doudna團隊是相當不服氣的。2015年4月，Doudna團隊要求進行一次聽證會。他們認為根據先來后到的原則，張鋒團隊的申請應該被認為是一次干擾。上個月，USPTO正式同意推進干擾聽證會，以解決這場萬眾矚目的＊＊大戰。結果聽證會還沒影兒，Doudna團隊先到手了一項基因編輯＊＊。據介紹，這項新＊＊覆蓋了特定的CRISPR編輯方法?！斑@意味著正在進行的干擾評估將無法終結CRISPR＊＊之爭，”紐約法學院的法律副教授Jacob Sherkow指出。因為就算Doudna輸掉了這次聽證會，他們仍擁有類似這樣的＊＊。Doudna團隊將能根據這些＊＊阻止張鋒及其Editas公司使用一些基因編輯技術。CRISPR技術不僅操作簡便，而且還有著很強的可擴展性，被廣泛用于各個研究領域。不過，人們還不完全清楚CRISPR系統的作用機制，這無疑是該技術進一步發展的一大障礙。Doudna一直在進行這方面的探索，取得了極為豐碩的成果。 2015年11月，Doudna等人在Science雜志上為人們展示了Cas9識別基因組靶標的重要機制。研究顯示，Cas9的搜索和快速“跳過”機制是確保CRISPR作用的前提。這一發現將有助于進一步完善CRISPR基因編輯技術。2016年1月，Doudna的研究團隊揭示了CRISPR-Cas9準備剪切DNA時的關鍵分子結構。在CRISPR-Cas系統中，Cas蛋白與小CRISPR RNA（crRNA）形成復合體，切割與RNA互補的外源DNA。R-loop是I型和 II型CRISPR-Cas的一個典型特征，基因組編輯常用的sgRNA就會和Cas9形成R-loop。為了闡明R-loop的作用，研究人員通過冷凍電鏡獲得了釀膿鏈球菌Cas9 R-loop的高分辨率結構。

在患者清醒狀態下進行開顱手術已經不是什么新鮮事了，不過戴著3D眼鏡做手術還是第一次聽說。 1月27日，法國昂熱大學醫院為一位患者清醒狀態下摘除了惡性腫瘤，期間患者佩戴虛擬現實眼鏡，為世界首例。到現在為止，患者恢復良好?！巴ㄟ^給患者制造一個完全虛擬的世界，完全控制患者看到和聽到的內容，我們可以定位到患者大腦中與某些功能相關的區域或神經連接，這在以前是不可能的?！狈▏簾岽髮W醫院神經外科醫生菲利普·梅內（Philippe Menei）說。通過這種方法，醫生在手術過程中就可以知道像語言、視覺和運動等一些重要生理功能是否受損。而且在此過程中，患者并不會感受到腦部組織被打開，也不會感到疼痛。由于這位患者的一只眼睛已經因病失去了視力，所以需要特別保護患者的視力。手術過程中，梅內和他的團隊為患者創造了一個中性的虛擬環境，沒有明確的焦點。梅內說：“在這種空虛中，我們可以控制空間，讓發光物體出現在患者的周邊視覺中?！笔中g三周之后，雖然移除的腫瘤處于大腦中控制視覺的部位，但患者的視覺并未受到影響，已經可以接受化療了。梅內稱，在開顱手術中使用3D眼鏡還是第一次，它大大加強了手術的精確度，并且可以達到以前無法預想的部位，給醫學帶來了新的可能。梅內的團隊計劃在未來的幾個月內再次使用這一技術，為腦部腫瘤靠近視力區域的患者進行手術。法國的兒童中，腦腫瘤是第二常見的腫瘤疾病。他們還計劃將3D眼鏡用于兒童腦腫瘤的治療中，可能會在年底之前進行試驗。

在*近一項發表在國際學術期刊Nature Biotechnology上的研究中，科學家**使用3D打印機以活細胞為“墨水”制造出人類真實大小的器官和組織。這些打印出來的機體結構不僅足夠大足夠結實，可以用于替換機體“原裝配件”，還可以進行個性化定制同時具有功能性。 一位研究人員表示：“這項技術能夠制造出穩定的符合人類尺寸的任意形狀的組織。如果能夠得到進一步開發，這項技術還有望用于打印活體組織器官并進行手術移植?！?nbsp;在此之前，生物打印技術已經可以用于打印一些小型的或者極度簡化的器官復制品——比如腦和腎臟組織，因此科學家們就可以利用這些打印器官進行研究，部分替代實驗動物，但直到現在仍然沒有研究能夠打印出大型穩定的可以用作器官移植的活體。**障礙之一就是如何在打印過程中保證細胞存活以及如何將維持器官運作的所有“配件”組裝到一起，比如維持氧氣供應的血管結構。 如何為細胞提供足夠的氧氣是制約生物打印技術發展的一大難題。該研究團隊從移植受體獲得活細胞并將其與用于模擬組織，肌肉和軟骨的特殊塑料和膠體結合到一起克服了這一難題。這些材料為3D打印器官提供了手術移植過程中所需要的結構，一旦放置到位，那些塑料和膠體成分就會逐漸消失，只留下打印出來的生物學材料。 研究人員表示，細胞還會分泌產生一種具有支撐作用的基質成分幫助維持移植物的形狀，到整個過程結束，細胞會自行重新排列逐漸脫離對塑料以及膠體材料的依賴。因此一旦將打印器官組織移植到體內，這些移植物就會逐漸拋棄人工支撐體，促進受體產生活體支撐物。 研究人員表示他們已經可以應用這項技術以人，兔，小鼠以及大鼠的活細胞為材料打印耳朵，骨以及肌肉等結構。他們目前還沒有在人類身上進行移植檢測，但他們將人類尺寸的耳朵移植到免疫缺陷小鼠皮下，打印耳朵仍然可以保持形狀，逐漸形成新的支撐軟骨，并可以在兩個月內維持正常的血液供應。 對大鼠進行3D打印肌肉組織移植兩周之后，神經元開始圍繞著肌肉生長，而在另外一個長達五個月的實驗中，移植到大鼠體內的3D打印顱骨碎片也形成了新的骨組織同時帶有正常的血液供應。 研究人員表示，在將3D打印器官組織成功移植到人體之前，3D打印技術仍然有很多路要走，但這項研究已經讓人們看到了希望。

當患者受到創傷性腦損傷后，醫生需要監測其大腦內外壓力防止進一步的腦損傷。但是監測設備過于龐大，需要連接患者、監視器。近期，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（UIUC）研究團隊近期研發出一種新型的大腦植入芯片，替代了大體積的醫療設備。借助無線傳感器，大大簡化了醫療過程。 亮點：**可溶解性植入式大腦傳感器 眾所周知，植入式醫療設備面臨著免疫排斥的問題。為了規避這個問題，材料科學工程和生物工程學教授John Rogers 團隊研發了一款由聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）和硅樹脂材料構建的新型電子傳感器，它的優勢在于： （1） 可以記錄、傳輸大腦溫度、壓力等生理指標； （2） 可溶解； 團隊首先測試了芯片，發現其可以在生理鹽水溶液中溶解。隨后，以白鼠為材料進行了動物試驗，發現電子設備能夠準確讀取老鼠大腦數據，并能夠在幾周內完全溶解。 該設備可以記錄經歷腦損傷或者腦手術的患者的大腦數據。一旦設備不再需要的時候，可以自行溶解于腦脊液，極大得規避了電子設備免疫排斥、手術感染等問題。Rogers團隊花費數年時間進行融合多項性能的傳感器的研究，并將相關研究成果發表于《Nature》期刊。在正常的大腦溫度下，壓力傳感器能夠在幾周內完全溶解。目前，這款設備正在準備臨床試驗，用于植入人腦中，在可穿戴式醫療設備的基礎之上更往前發展一步。 Rogers表示，技術的*終目標是對人類健康有積極的影響。