TheScientist：2015年度十大創新產品

　　The Scientist雜志終于揭曉了2015年的十大創新產品，評出了對科研和醫學領域影響較大的測序儀、試劑盒、基因組編輯產品和其他技術。

　　值得注意的是，在高科技大行其道的時代一個增強版的傳統技術強勢逆襲：光學顯微鏡3D Cell Explorer不需要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。（延伸閱讀：The Scientist：2014年度十大創新產品）

　　Top 1：GemCode測序平臺（10X Genomics公司）

　　如今越來越多的實驗室配備了自己的DNA測序系統，比如Illumina臺式測序儀。但這些測序儀只生成幾百bp的讀取，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公司近年夏天發布的GemCode測序平臺解決了這一問題。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。（參考：測序黑馬10X Genomics正式發售GemCode平臺）

　　這個系統目前售價為$75,000，可兼容Illumina測序儀。

　　點評：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。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。

　　Top 2：MiSeq FGx法醫基因組系統（Illumina公司）

　　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。法醫實驗室過去依賴于低分辨率的毛細管電泳測序方法，而現在他們可以享受到高分辨率的基因分型。

　　MiSeq FGx配備有自定義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。

　　點評：MiSeq FGx為法醫鑒定領域帶來了很大的改變，使人們首次可以同時分析常染色體STR、其他類型STR和一系列SNP。

　　Top 3：Ion S5和Ion S5 XL（Thermo Fisher公司）

　　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。（參考：賽默飛重磅推出Ion S5 和 Ion S5 XL兩款NGS系統）

　　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。

　　點評：該產品顯著簡化了測序過程，用很少的樣本就能快速得到測序結果，在基礎研究和臨床研究中都很有用。

　　Top 4：On Demand Deletions in Human Hap1 Cells（Horizon Discovery公司）

　　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。

　　點評：CRISPR-Cas9系統為基因組編輯帶來了一場革命，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。

　　Top 5：NanoLuc Binary Interaction Technology（Promega公司）

　　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。　　 

　　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。

　　Top 6：CRISPR Epigenetic Activator（Sigma Aldrich公司）

　　Sigma公司九月份推出的CRISPR表觀遺傳學激活子，通過乙酰化相應組蛋白來啟動目標基因。這一產品將CRISPR應用從基因組編輯拓展到表觀基因組編輯。

　　Johns Hopkins大學的Richard Lee指出，該產品很適合研究壓力對大腦功能的影響。壓力主要通過表觀遺傳學改變來影響大腦的基因表達，表觀基因組編輯能夠更好的模擬這種效果。“我感興趣的不是敲除基因廢除其功能，而是希望逆轉已建立的表觀遺傳學標簽。”

　　CRISPR表觀遺傳學激活子就能做到這一點，用戶可以根據自己的基因進行定制。除了CRISPR激活子以外，該產品還提供靶標Oct4的對照。CRISPR激活效果取決于目的基因，就Oct4而言表達水平可增加二十倍，Sigma公司的Qingzhou Ji介紹到。

　　點評：Sigma p300–based CRISPR活化工具可以對目的基因進行表觀遺傳學修飾，對生物學研究和新藥開發有很大的幫助。雖然現在只能作用于組蛋白，但修飾指定表觀遺傳學位點的能力，有望徹底改變表觀遺傳學驅動的腫瘤，比如AML、結腸癌和一些腦癌。

　　Top 7：Phenoptics（PerkinElmer公司）

　　個性化的癌癥免疫療法需要收集大量的患者數據。在微環境中研究患者免疫細胞，對于癌癥免疫療法非常有幫助，加州大學的Paul Tumeh說。Tumeh及其同事近三年來一直在和PerkinElmer公司合作開發Phenoptics平臺。

　　這個新推出的平臺包括染色試劑盒、成像系統和分析軟件，可以在福爾馬林固定的組織中對免疫細胞進行原位表型分析。研究人員去年十一月曾在Nature雜志上描述過Phenoptics平臺的應用：用anti-PD-1藥物治療黑色素瘤，并通過Phenoptics檢測一系列免疫細胞的密度、定位和接近程度，比較患者對治療的不同反應。“這是一個很有前景的平臺，”Tumeh說。

　　點評：該平臺可對FFPE切片進行高度定量的表型檢測（七種顏色），每批自動化處理200個樣本。適用于基礎和臨床研究，有望給癌癥研究和個性化醫療帶來一場革命。

　　Top 8：XFp Cell Energy Phenotype Test Kit（Seahorse Bioscience公司）

　　Seahorse Bioscience（最近被安捷倫公司收購）的XFp細胞能量表型檢測試劑盒，可同時測定活細胞中的兩個主要能量生產通路，使用起來也非常簡便。

　　XFp可以實時檢測線粒體呼吸和糖酵解，計算基線代謝和壓力代謝之間的差異。據介紹，XFp是唯一能測定細胞代謝潛能的產品。西奈山伊坎醫學院的Madhavika Serasinghe用這一試劑盒在黑色素瘤細胞中研究癌癥突變與線粒體功能的相互影響。“我們看到了清晰的代謝改變，”她說。氧電極或ELISA微流體芯片也可以提供一些這樣的信息，但XFp更加靈活和靈敏，速度也比較快。

　　點評：在生命科學研究中適用范圍很廣，比如代謝、藥物、基因組和蛋白組學研究。

　　Top 9：Celsee PREP400和Celsee ANALYZER（Celsee Diagnostics公司）

　　液體活檢是跟蹤人體癌癥發展的微創途徑，非常有吸引力。循環腫瘤細胞（CTC）分析是近年來液體活檢的熱門，能提供蛋白、DNA和RNA活性的全面信息。但在血液樣本中收集罕見的CTC并不容易。

　　今年面世的Celsee PREP400樣品制備系統，是一種從血液樣本分離CTC的自動化設備。“可以處理大量血液，無需任何預處理，”Celsee Diagnostics公司CEO Kalyan Handique說。除了捕獲活CTC，Celsee PREP400還能將其染色以便進行多種分析。Celsee ANALYZER可以對這些細胞進行快速的成像分析。Thomas Jefferson大學的Paolo Fortina認為，這一套產品的表現非常可靠。

　　點評：這個平臺在許多實驗室獲得成功，口碑很好。增加了實驗的簡便性，有望顯著推動癌癥研究的發展。

　　Top 10：3D Cell Explorer（Nanolive SA公司）

　　Nanolive公司的3D Cell Explorer顯微鏡可以觀察到活細胞的內部運作，無需任何染色或標記。這個顯微鏡利用不同角度的光折射檢測細胞，分辨率可達200 nm。

　　激光在照射樣本時轉動360度進行全方位掃描。“通過這種掃描，我們建立了許多全息圖并由此獲得3D結構，”Nanolive公司的Lisa Pollaro說。“我們檢測細胞部件的折射率，這取決于它們的組成和光密度。”隨后電腦屏幕會出現一個灰度圖，用戶可以對其進行數字化染色。3D Cell Explorer可以用來實時成像分裂、受精等細胞過程。

　　點評：這是一種非侵入性的觀察途徑，能實時檢測細胞過程和動力學，實現單細胞和亞細胞水平的分析，適用范圍很廣。