分析測試百科網訊 近日，The Scientist Magazine評選出了2015年度生命科學領域十大創新產品，包含了7個基因組學、1個蛋白組學和2個代謝組學進入該名單。該獎項旨在表彰對科學和醫學領域產生巨大影響的測序儀、試劑盒、基因組編輯產品和其他技術。
雖然今年的獲獎者都代表了當今最高端的技術，但有一個傳統技術的改進逆襲進入了該名單，3D Cell Explorer無需標記就可以揭示活細胞中的顯著細節。此外，生命科學領域近來最火的CRISPR基因組編輯技術在十大創新產品里面獨占兩席。
如今越來越多的實驗室配備了自己的DNA測序儀，通常是利用Illumina的臺式測序儀。雖然這些測序儀為用戶友好和快速的提供數據，但產生的讀取只有幾百bp，會丟失一些長距離基因組信息（比如結構變異、多態性和單體型）。
10X Genomics公司今年夏天發布的GemCode平臺旨在解決這個問題。作為一體化的分子條碼和分析工具，GemCode將大片段DNA（平均100kb）分配到凝膠珠里，然后用特殊oligo標記這些片段。對這些oligo和DNA進行測序，就可以用分析軟件重建出準確的長距離基因組信息。
這個系統目前售價為$75,000，可兼容Illumina測序儀。
專家點評：該平臺用1.2ng材料就能給出定相的結構變異、單體型和其他遺傳學信息，對于臨床樣本來說非常實用；GemCode能與短讀取測序儀兼容，很容易整合到現有的工作流程中，它將對醫學研究產生重大影響。
Illumina公司今年一月份發布的MiSeq FGx Forensic Genomics System，將二代測序帶入了法醫實驗室。該款產品也會沖擊市場，為傳統上使用低分辨率的毛細管電泳測序方法的法醫鑒定實驗室帶來高分辨的基因分型。
MiSeq FGX功能驗證流程，包括定制的控制軟件和分析軟件，以及專門的法醫文庫制備試劑盒。該系統分析所有短串聯重復序列（STR），還追蹤近兩百個與法醫相關的單核苷酸多態性（SNP）。MiSeq FGx能夠很好的檢測高度降解的DNA樣本或混合性樣本，解決傳統方法難以處理的問題。
專家點評：雖然只是一個加大了馬力的Miseq，其工作仍然非常有效；這是首次可同時分析常染色體短串聯重復序列（STR）與其他類型的STRs和一系列SNPs。
Thermo Fisher公司九月一日發布的兩款新一代測序儀，為人們提供了更流暢的測序流程。從DNA到測序數據，整個過程的手動時間不到45分鐘。Ion S5和Ion S5 XL在Ion Torrent技術的基礎上添加了新的流體系統。據介紹，這兩款測序儀得出的數據更加可靠，重現性更高，不會受到水質異常的干擾。運行該系統只需要用戶準備好電源和網絡連接。
Ion S5和Ion S5 XL采用即插即用的試劑，簡化了測序儀的設置和相關操作。它們配備了三款新Ion芯片，Ion520、530和540芯片。S5和S5 XL型號之間的主要區別在于計算能力。Ion S5系統適合對周轉時間沒有限制的科研或轉化實驗室，而Ion S5 XL適合需要更快周轉或更高通量的臨床研究實驗室。
專家點評：CRUICKSHANK-QUINN: 顯著簡化了測序、快速樣品制備、所需的樣本量少，對于基礎和臨床研究非常有用，且提供快速的結果；HENDRICKSON: 用下一代大離子技術大大提高了樣品處理能力。
Horizon Discovery公司推出的On Demand Deletions人Hap1細胞系，可以根據用戶要求用CRISPR-Cas9技術刪除特定基因組區域。HAP1是類似成纖維細胞的永生細胞系，主要用于生物醫學研究。這種細胞系的獨特之處在于，它很接近單倍體，絕大部分染色體只有一個拷貝。
去年，Haplogen（現在屬于Horizon公司）的人基因敲除細胞系曾被評上十大創新產品。該產品主要通過引入小插入或缺失，改變人類基因的編碼區域。Horizon公司今年五月發布的On Demand Deletions細胞系，進一步擴展了基因組修飾規模（可達100 Kb），可以研究去除非編碼區域的效果。在指定要修改的基因組區域之后，研究者們可以在12周內拿到細胞。
專家點評：CRISPR-Cas9系統被認為有望問鼎諾貝爾獎。Horizon公司的精確基因組編輯產品，對轉化基因組研究很有幫助；CRISPR-Cas9系統的發現為基因組編輯帶來了一場革命。
Promega公司19.1 kDa的NanoLuc螢光素酶報告系統采用了NanoBiT技術（NanoLuc Binary Interaction Technology），能夠在活細胞中研究蛋白互作。這個熒光標記系統是圍繞一對互補亞基建立起來的，發光明亮而且易于檢測。與類似系統相比，NanoBiT“要靈敏得多，而且能用于難以轉染的細胞，”愛荷華大學的Stefan Strack教授說。
“NanoBiT能夠檢測和定量非常低水平的蛋白互作，這是它與先前技術的顯著差異。過去我們需要大規模過表達這些蛋白，才能看到它們的互作，”Promega公司的Keith Wood說。
專家點評：能夠比較簡便地對小規模分子動態進行更加高通量的分析；用低分子量部件改進了蛋白互作的檢測，對生物學功能的干擾比較小。
今年9月，Sigma Aldrich宣布其公司一個研究小組在首席科學家Qingzhou Ji的領導下，使用CRISPR表觀遺傳活化劑將基因組編輯擴展到了表觀基因組編輯。這個工具通過合適的組蛋白乙酰化打開目標基因，而不是通過表達基因質粒或引入多組分轉錄復合體。
約翰斯?霍普金斯大學的Richard Lee曾幫助驗證該活化劑，他認為這是一個很有效的工具，對“壓力對腦功能的影響”這個課題很有幫助。壓力可基于表觀遺傳改變影響大腦中的基因表達，如果是這樣，它們的影響可以更真實地由表觀編輯建模出來而不用通過直接編輯修改DNA堿基對。“我感興趣的不是敲除基因并取消它的功能，我希望能夠扭轉已定的表觀遺傳標記。”
CRISPR表觀遺傳活化劑可以做到這一點，它可以針對任何客戶所希望的重點，Qingzhou Ji說。995美元，隨著基因激活，買家得到一組靶向Oct4基因的控制試劑，它可以編碼一種轉錄因子。Qingzhou Ji說，而激活的數量取決于靶基因。
Qingzhou Ji將表觀遺傳活化劑比作偷看一個房間的鑰匙。如果有人想了解里面發生了什么事情，而你又不想擾亂室內的整體環境，你只是想打開門。
專家點評：雖然它今天只適用于組蛋白（相對于DNA甲基化或羥甲基化），但是以后修改選擇表觀遺傳點位的能力很有機會從根本上改變表觀遺傳驅動的腫瘤病，如白血病，結腸癌和某些腦癌；Sigma P300，這個基于CRISPR的表觀遺傳修飾激活工具很有意思，它極大方便了生物研究，并刺激了人類疾病治療學的發展。
研究人員和臨床醫生合作，以治療癌癥提供個性化免疫療法需要大量患者數據。有一件事是真正有用的前后，同時部署的癌癥免疫療法，加州大學洛杉磯分校，保羅Tumeh是看患者的免疫細胞，一方面涉及到彼此和腫瘤細胞的微環境。在過去三年，Tumeh和他的同事一直與珀金埃爾默科學家對Phenoptics，在研究福爾馬林固定的組織表型分型免疫細胞原位新近推出的平臺。
在2014年11月的《自然》上，該團隊描述了在治療過程中，其使用Phenoptics的檢查密度、位置，和鄰近的多種免疫細胞類型的治療前和治療黑素瘤與抗PD-1，與無反應者比較響應者。“我們的論文顯示了時空信息的相關性，”Tumeh說。“空間分辨的信息，我毫不懷疑，是我們如何詢問和了解免疫系統對癌癥的下一個前沿領域。”
該Phenoptics平臺包括染色試劑盒，成像系統，以及分析軟件。“所有這三個的集成使得提供獨特的，”珀金埃爾默定量病理學影像解決方案全球主管Jim Mansfield說，“盡管該平臺還處于早期使用階段，Phenoptics的花費從$ 140,000到 $350,000，總有一天會被廣泛應用于免疫腫瘤診所。”
Tumeh表示同意，“這是一個已經顯示臨床應用有前途的平臺。
專家點評：高定量的表型，多達7種顏色的FFPE節，每批次自動化200張幻燈片；有用的基礎和臨床研究，可以徹底改變癌癥研究和個性化藥物。
XFp細胞能量表型檢測試劑盒，同時測量活細胞中進行的兩種主要能源生產途徑，該產品由海馬生物生產，該公司已于11月成為安捷倫科技的一部分。
試劑盒包括12組包含商業秘密熒光基團的試劑組，可以裝載到特殊設計的卡盒中，封閉在瞬態微室和可以將多種化合物引入培養的測試細胞中的注藥口。
該系統能夠同時實時測試線粒體呼吸和糖酵解，計算基線和增強的新陳代謝或代謝潛力之間的差。如海馬生物耗材助理產品經理Sierra Kent 所說，該XFp是“僅測試細胞的代謝潛力”。
David Ferrick，海馬生物的CSO補充到，該測試套件可以簡單方便的表征樣品的代謝表型。“我們聽到人們說的最多就是它真正的幫助揭示所有的復雜性，并允許人們有一個每個人都能明白的非常明確的表型。”他說。
Madhavika Serasinghe，在Jerry Chipuk西奈山實驗室，伊坎學校醫學高級博士后，已經使用該工具包，來研究黑色素瘤細胞中癌突變如何影響線粒體的功能。
“我們一直在尋找明確的代謝變化，這恰巧使我們能夠發現的。”她說。使用氧電極或酶聯免疫吸附微流控芯片可以提供一些這方面的信息，海馬的儀器，售價299美元，可以在短短一個小時具有更多靈活性和靈敏度，進行一個完整的運行過程。“我們發現這非常有用。”她說。
專家點評：在生命科學研究中適用性廣；應用于生物標志物代謝、藥物、基因組學、蛋白質組學研究中。
液體活檢是一個具有吸引力的，最低限度的造成身體創傷的，檢測癌癥的一項技術。分析血液中的循環腫瘤細胞可以提供完整的蛋白質、DNA和RNA信息，但是對于血液樣本中稀有的CTCs的定位還是一個挑戰。
Celsee PREP400 是一個樣品前處理系統，在2015年初上市，可以自動的將CTCs從血液中分離出來。它用特殊的管路，利用了微流動力學的優點，只讓一定大小的細胞通過，并在單個小孔中聚集，而不改變其內部化學結構。“你可以處理大量的血液，而不需要預處理，”Celsee Diagnostics公司的董事長兼CEO Kalyan Handique說，“你只需要加入我們的緩沖液，然后通過微管道運行就行了。”
一旦活體的CTCs在單個的板孔中聚集， Celsee PREP400 就可以將它們染色用于各種分子層面的分析，同時，與之配套的 Celsee ANALYZER 從管道中獲得單細胞并成像用于快速審查。Paolo Fortina，美國賓夕法尼亞州托馬斯杰斐遜大學的一位腫瘤生物學家，目前，正在實驗各種不同的方法將活細胞從微管道中分離出來用于分析，例如全基因組的擴增。Fortina 和他的團隊對于他的目標非常有信心。Fortina與Celsee Diagnostics 公司在2014年發起一項研究，是與另一個CTC分析儀器的性能比較的項目。
Celsee Diagnostics 公司已經開始了Celsee PREP400的臨床使用而申請FDA的審批流程，客戶可以支付$ 150,000，而使用這項技術，但是公司可以給科研單位打折扣。
專家點評：這個平臺在很多實驗室試驗成功而且口碑很好；對于基礎研究非常方便，而且極大的推動了癌癥的研究。
Nanolive的3D細胞探針顯微鏡能夠使用戶在不使用任何染色和標記的情況下查看活細胞的內部運作。顯微鏡利用光的折射，從不同的角度來衡量一個細胞所有部分，最低能達到200納米。激光照亮樣品，360度旋轉全方位掃描。
“通過對樣本的旋轉掃描，我們創造了多個全息圖，這使我們能夠得到其3D結構”， 生化工程師兼Nanolive代言人Lisa Pollaro說，“我們根據其化合物和光密度檢測某些細胞部件的折射率”。
用戶可以根據不同細胞部件的特性進行數字染色，在其連接的計算機屏幕上會出現一個灰度圖像。3D細胞探針只需約$22,000，可用于圖像監測細胞的實時過程，如分裂或受精。
物理學家克萊門斯，最近作為哈佛醫學院的一名研究員轉向了細胞生物學，今年早些時候購買了3D細胞探針顯微鏡樣機。他說：“它是如此簡單易用，但卻又給人很強大的定量信息。”
專家點評：非侵入性的方式來觀察細胞內部；可以3D觀察藥物對細胞的影響，腫瘤細胞多樣化的應用等；3D細胞探針是用于發現的一種工具，能夠實時觀察細胞過程和動力學的測定，從而實現單細胞和亞細胞規模的分析。
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