11.大腦類器官（2015）

　　利用大腦類器官研究導(dǎo)致精神分裂癥、自閉癥和癲癇等疾病的原因

　　人類腦細(xì)胞培養(yǎng)的新方法可以揭開癡呆、精神疾病和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的奧秘

　　成熟期：不成熟

　　突破點：人類干細(xì)胞的活體神經(jīng)元簇，可以在實驗室培養(yǎng)

　　重要性：研究人員需要新的方法來理解腦疾病和測試可能的治療方法

　　該領(lǐng)域主要參與者：Madeline Lancaster and Jürgen Knoblich（Institute of Molecular Biotechnology、Rudolph Tanzi and Doo Yeon Kim（馬薩諸塞州綜合醫(yī)院）

　　實驗室培養(yǎng)的腦細(xì)胞組織已經(jīng)很接近在妊娠初期人類胚胎腦細(xì)胞的形態(tài)了，這為理解大腦的復(fù)雜與測試新的治療方法提供了思路。腦細(xì)胞可以從皮膚細(xì)胞培養(yǎng)，并且能用于研究老年癡呆癥，精神分裂癥和癲癇。

　　在這個行業(yè)的典型代表是Institute of Molecular Biotechnology的Madeline Lancaster，她從成年人采取了單個皮膚細(xì)胞，通過正確的生化刺激，該細(xì)胞可以變成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，然后變成神經(jīng)元?，F(xiàn)在科學(xué)家可以直接看到活的人類大腦細(xì)胞如何發(fā)展和工作，以及它們?nèi)绾问艿礁鞣N藥物化合物刺激或基因修飾的影響。因為這些特定腦細(xì)胞直接從干細(xì)胞培養(yǎng)成，這樣就可以幫助探尋與腦部病變有關(guān)的疾病，比如阿爾茨海默病的人的神經(jīng)元到底出了什么問題。

　　早在2013年，發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究中，奧地利科學(xué)家成功利用干細(xì)胞培育出“大腦類器官”。這些類器官的構(gòu)成與一個9周或10周大的胚胎的大腦類似。研究人員利用類器官這個模型對神經(jīng)發(fā)育疾病小頭畸形進(jìn)行研究，他們利用一名患有遺傳性小頭畸形的患者身上提取的細(xì)胞培育一些類器官，而后將其與利用健康參與者的細(xì)胞培育的迷你大腦進(jìn)行比較。在利用小頭畸形患者細(xì)胞培育的類器官中，轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細(xì)胞的干細(xì)胞數(shù)量超過利用健康參與者細(xì)胞培育的迷你大腦，最后得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)小頭畸形患者的神經(jīng)細(xì)胞過早分化，可能就是這種疾病背后的機(jī)制。

　　這項技術(shù)為理解神經(jīng)元是如何生長和發(fā)揮作用打開了新的窗口，也更加有助于人們理解大腦的基礎(chǔ)活動。目前研究人員正在使用“大腦類器官”研究導(dǎo)致精神分裂癥、自閉癥和癲癇等疾病的原因。

　　12.DNA互聯(lián)網(wǎng)（2015）

　　上網(wǎng)搜索DNA數(shù)據(jù)庫，未來將非常方便

　　數(shù)百萬基因組的全球網(wǎng)絡(luò)可能是醫(yī)學(xué)的下一個偉大的進(jìn)步

　　成熟期：不成熟

　　突破點：使DNA數(shù)據(jù)庫共通的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　重要性：數(shù)百萬其他人的經(jīng)驗將輔助你的醫(yī)療方案

　　該領(lǐng)域主要參與者：Global Alliance for Genomics and Health、谷歌、Personal Genome Project

　　在技術(shù)上，測試人的DNA信息目前已經(jīng)非常成熟，成本也在逐年下降。全球數(shù)百萬的基因組網(wǎng)絡(luò)將可能成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的下一個偉大進(jìn)步。但是這究竟能否實現(xiàn)，主要看看人是否愿意分享自己的DNA數(shù)據(jù)。DNA搭上互聯(lián)網(wǎng)的好處是，比如癌癥患者，未來醫(yī)生可以根據(jù)你的DNA測序結(jié)果了解是哪種突變引起了癌癥的發(fā)生。然后在DNA互聯(lián)網(wǎng)上搜索擁有相同突變的患者，根據(jù)他們的用藥記錄，輔助醫(yī)生做出更好的治療決策。

　　全球基因組學(xué)和健康聯(lián)盟（Global Alliance for Genomics and Health，GAGH）成立于2013年，是一個由醫(yī)療機(jī)構(gòu)、大學(xué)和公司等組成的聯(lián)盟組織，成立的宗旨是促進(jìn)遺傳數(shù)據(jù)的共享。對該組織而言，目前面臨的最大困難不是技術(shù)問題，而是社會問題。一方面，科學(xué)家拒絕分享遺傳數(shù)據(jù)，另一方面，把一個人的基因組信息放到互聯(lián)網(wǎng)上也涉及到隱私問題。Haussler是全球基因組學(xué)和健康聯(lián)盟（Global Alliance for Genomics and Health，GAGH）的創(chuàng)始人和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者之一。目前，Haussler和聯(lián)盟的其他成員正在努力解決這一難題問題。

　　另外一個問題就是互聯(lián)網(wǎng)。加州大學(xué)生物信息學(xué)專家David Haussler說，建立DNA互聯(lián)網(wǎng)面臨的一大問題是，基因組測序很大程度上脫離了信息共享最便捷的工具——互聯(lián)網(wǎng)。這是非常無奈的。當(dāng)時，已經(jīng)有超過20萬的人進(jìn)行了全基因組測序，這個數(shù)字在未來幾年肯定會大幅上升。未來醫(yī)學(xué)的進(jìn)步取決于對這些基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的比對，但是從現(xiàn)在數(shù)據(jù)的共享程度來看，許多科學(xué)家并沒有為這一點做好準(zhǔn)備。

　　13.免疫工程（2016）

　　免疫工程為癌癥的治療提供了新的思路

　　經(jīng)過基因改造的免疫細(xì)胞正在拯救癌癥病人的生命，而這只是開始

　　成熟期：1-2年

　　突破點：經(jīng)過基因改造的T細(xì)胞能夠治療癌癥

　　重要性：通過改造免疫系統(tǒng)，癌癥、多發(fā)性硬化癥和艾滋病等疾病統(tǒng)統(tǒng)可以治愈

　　該領(lǐng)域主要參與者：Cellectis、Juno Therapeutics、諾華制藥

　　人類免疫系統(tǒng)被稱為大自然的“大規(guī)模殺傷性武器”。它擁有十余種主要細(xì)胞類型，其中包括多種T細(xì)胞。它會抵御從未見過的病毒，抑制癌癥（盡管并非總是如此），而最主要的，是避免傷及自己的身體組織。它甚至還有記憶功能，而這也是疫苗接種的依據(jù)。

　　T細(xì)胞被稱為免疫系統(tǒng)中的“殺手細(xì)胞”，它們能夠在人體內(nèi)四處移動、能夠進(jìn)行感知探測、并能夠殺死其他細(xì)胞?？茖W(xué)家們將其從一個人的血液中提取出來，加入新的DNA指令，從而令其能夠攻擊腫瘤細(xì)胞，同時還采用基因編輯方式刪除T細(xì)胞用以探測外來分子的受體，使其不至于攻擊 “非來自自體”的好細(xì)胞。當(dāng)然關(guān)于腫瘤細(xì)胞和免疫系統(tǒng)之間的對抗關(guān)系，雖然不斷有新的發(fā)現(xiàn)，但是依然沒有完全掌握，比如有關(guān)巨噬細(xì)胞的免疫能力新發(fā)現(xiàn)等。

　　100多年前，美國外科醫(yī)生威廉·科萊（William Coley）注意到，有時候意外感染會讓腫瘤消失。隨后，科萊將鏈球菌培養(yǎng)基注入到癌癥患者體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)在部分病例中出現(xiàn)了腫瘤收縮的狀況。1893年發(fā)表的這一發(fā)現(xiàn)表明，免疫系統(tǒng)是可以對抗癌癥的?；谶^去幾十年的研究工作，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多重要細(xì)節(jié)，包括T細(xì)胞如何識別和殺滅入侵者等。透過顯微鏡，我們可以看到這些細(xì)胞會展現(xiàn)出類似于動物的行為：爬行，探查，然后抓住另一個細(xì)胞，向其注入中毒性顆粒。加利福尼亞大學(xué)舊金山分校合成生物學(xué)家溫德爾·利姆（Wendell Lim）說，“免疫細(xì)胞會同其他細(xì)胞對話，會釋放毒物，可改變微環(huán)境，具有記憶功能，并可實現(xiàn)自我增殖?！?/p>

　　不過這并不代表免疫治療就是萬無一失的，比如將T細(xì)胞靶向到肝、肺或腦的腫瘤中是非常危險的，而且到目前為止，還沒有出現(xiàn)僅攻擊癌細(xì)胞的輕松方法。目前世界上已有十幾家醫(yī)藥公司和生物技術(shù)企業(yè)，正在努力將這項療法帶入市場。經(jīng)過基因改造的T細(xì)胞，將為糖尿病多發(fā)性硬化癥和紅斑狼瘡等自身免疫系統(tǒng)疾病，以及艾滋病等各種傳染性疾病帶來新生希望。

　　當(dāng)然在資本市場今年出現(xiàn)了好幾筆大額投資，恐怕再也沒有其他行業(yè)如此熱門了。比如今年1月，朱諾治療以1.25億美元的價格收購專注于單T細(xì)胞DNA測序的波士頓公司AbVitro。制藥公司輝瑞（Pfizer）和施維雅（Servier）宣布它們將以4000萬美元的價格收購賽萊克蒂斯開發(fā)的T細(xì)胞療法。

　　14.DNA應(yīng)用商店（2016）

　　DNA應(yīng)用商店，包含個人基因數(shù)據(jù)

　　有了包含個人基因信息的在線商店，你可以更容易了解有關(guān)自己所面臨的健康風(fēng)險和患病傾向

　　成熟期：今年進(jìn)入成熟期

　　突破點：DNA測序的一種全新商業(yè)模式，將使基因信息可在網(wǎng)上廣泛獲取

　　重要性：一個人的基因決定了相當(dāng)多的東西，包括罹患某種特定疾病的可能性

　　該領(lǐng)域主要參與者：Helix、Illumina、Veritas Genetics

　　如果能有一個專門用于存儲個人基因庫的在線商店，那么人們就能更好的掌握目前所面臨的健康風(fēng)險和疾病傾向，而這項技術(shù)在今年就能成熟。我們的基因組中存儲著關(guān)于潛在健康風(fēng)險和身體特征的所有信息。然而目前除了血液測試能夠提供有限的遺傳信息外，并沒有什么方法來存儲DNA數(shù)據(jù)。

　　位于舊金山的Helix公司將推出全球首個面向大眾市場的基因信息應(yīng)用商店。該公司收集客戶的唾液樣本，對客戶基因進(jìn)行測序和分析，然后將結(jié)果數(shù)據(jù)化，客戶可通過應(yīng)用程序獲取自己的DNA信息。公司為所有客戶生成和存儲這種類型的數(shù)據(jù)，即使他們最初只做一個特定的遺傳查詢。Helix公司一次對2萬多種基因的分析成本為100美元左右，僅為其他公司的五分之一。這些DNA信息還可出售給其他研發(fā)人員。目前Helix正和Illumina公司合作籌建世界上最大的基因測序中心，計劃今年或明年推出DNA應(yīng)用商店。

　　不過一個迫在眉睫的問題是FDA一直密切關(guān)注基因測試，并將決定多少信息Helix應(yīng)用程序可以向公眾收集和展示。梅奧診所個性化醫(yī)療中心主任Keith Stewart說，大多數(shù)返回消費者的數(shù)據(jù)都具有真實醫(yī)療信息，可以預(yù)測你的癌癥幾率。Veritas Genetics首席執(zhí)行官Mirza Cifric說：“底線是這些DNA信息是否真正有用。”自從去年秋天開始，Veritas Genetics也在創(chuàng)建自己的DNA應(yīng)用商店。

　?。ㄎ闹袛?shù)據(jù)來源于網(wǎng)上公開資料）