2020年十大生物科技新闻

2020年生物技术新闻

2020年给世界带来了一些新的挑战。科学家们需要找到对抗一种全新病原体的方法,并继续解决那些没有随着大流行而消失的持久问题。

这些问题包括寻找生产可持续替代品的解决方案,以及推动开发治疗癌症和其他疾病的新疗法。尽管全球封锁给科学带来了困难专家生物技术成功地摆脱了这种局面。

2020年十大生物科技新闻

在这里,我们(生物探索者团队)展示了2020年生物技术取得的最佳进展。

1.神经细胞和计算机芯片的联合:脑机接口开发的新突破[意大利-英国,2020年2月]。

神经科学和计算机科学的当前趋势旨在区分“自然“大脑和人工网络不太严格。”

有一些特殊的所谓神经形态可以像人类脑细胞一样行动和学习的设备。一个由英国、意大利和瑞士科学家组成的联合小组进一步研究了这种装置的想法:

  • 他们培育了老鼠神经细胞在一种特殊的钛薄膜上。
  • 老鼠的神经细胞被连接到由硅制成的人造神经细胞上,这种神经细胞可以产生电尖峰。
  • 这两个分量由一个叫做a的元素连接起来忆阻器它可以记住经过它的当前值。
  • 忆阻器具有类似于突触的特性,突触是帮助神经元之间传递信号的特殊结构。
  • 利用这些组件,科学家们创建了两种模型路径:
    • 一个silicon-to-brainpath它将信号从人工神经元发送到自然神经元。
    • 一个brain-to-silicon路径,大鼠神经元产生的尖刺可以传输到人工结构。
  • 在证明了人工神经细胞和大鼠神经细胞之间的信号交换是可能的之后,研究小组又更进一步。
  • 他们通过互联网在人工神经元和大鼠神经元之间建立了连接。
  • 在这个实验中,一个带有硅神经元的芯片在瑞士的苏黎世。一个忆阻器位于英国南安普顿。最后一个组件——从老鼠身上获得的神经细胞阵列——在意大利的帕多瓦找到了。
  • 信号成功地传送,因此证明这种方法是可能的。

这项新技术可以在治疗脑损伤和神经系统疾病方面有多种应用。

  • 参考记忆突触连接大脑和硅峰神经元|科学报告.于2021年5月1日接入。链接

2.诊断人群:一种新型病毒诊断工具-[美国,2020年4月]。

当前的大流行表明,快速有效地诊断病毒性疾病是多么重要。目前大多数诊断方法都是针对单一类型的病毒进行诊断。如果要对样本进行几种疾病的检测,可能需要进行几种单独的检测。

许多病毒性疾病相当危险。每一种都需要特定类型的治疗。因此,延误诊断可能会使病人处于危险之中。美国哈佛大学的一个专家团队已经建立了一种快速有效的多重检测方法病毒在单一平台上:

  • 研究人员使用了特殊的试剂来检测病毒的主要成分核酸执行测试。
  • 这些试剂基于CRISPR,可以检测到不同病毒类型的特定片段。
  • 这些试剂被组织在带有多个小井的平台上。
  • 样品可以多次复制,添加到孔中,如果序列相似,其中的片段可以链接到样品片段。
  • 通过这种方式,该系统可以同时测试所有169种已知人类病毒。
  • 新平台被命名为CARMEN -组合阵列反应用于核酸的多路评价。
  • 这个系统非常有眼光。它可以区分不同的甲型流感毒株或新发现的流感毒株突变在已知的病毒中
  • 还可能添加新的病毒,包括新的SARS-Cov2变种。

这种方法可以帮助快速诊断covid - 19,并帮助发现难以通过其他方法诊断的病毒性疾病。

  • 参考Nature Cas13 |大规模多组分核酸检测.于2021年5月1日接入。链接

3.武器化巨噬细胞对抗癌症——科学家修改巨噬细胞受体,使他们将癌细胞视为目标[美国,2020年3月]。

最近,新的免疫疗法被成功地开发用于治疗血癌。这种新方法使用了患者的免疫T细胞,并添加了一种独特的成分。这种经过修饰的受体使T细胞明显地被吸引到已经癌变的细胞上。

这些受体被称为- - - - - -嵌合抗原受体,细胞本身通常被称为CAR-T细胞

不幸的是,这种方法只对在血细胞中发展的癌症有效。这些细胞对肿瘤没有那么有效。

美国宾夕法尼亚大学的一个研究小组决定尝试使用另一种类型的免疫细胞——巨噬细胞:

  • 与T细胞不同,巨噬细胞是非特异性免疫细胞。它们通常充当第一道防线,基本上吃掉可能的病原体。
  • 毁灭:毁灭…的过程病原体被巨噬细胞称为吞噬作用
  • 研究人员希望在巨噬细胞中加入CAR受体来破坏肿瘤中的癌细胞,阻止其生长。
  • 为了将新的受体引入巨噬细胞,需要一个病毒载体。
  • 经过多次尝试,最终选择了合适的载体Ad5F35。
  • 这种病毒载体既安全又有效。
  • 载体的引入也使巨噬细胞促进炎症反应,并呼吁其他免疫细胞到肿瘤附近。
  • 在注射卵巢癌细胞的小鼠实验中,注射新的CAR-M细胞导致肿瘤生长下降。
  • 注射了这种新型细胞的小鼠存活时间也更长,尽管癌症仍未完全消除。
  • 此外,新的CAR-M细胞和正常的免疫T细胞的组合具有更好的抗癌效果。

该团队希望尽快在卵巢癌患者身上开始试验这种新方法。

  • 参考Nature Reviews Cancer:巨噬细胞获得CAR - |.于2021年5月1日接入。链接

4.肝脏注入新能量:首次将线粒体引入肝细胞【中国,2020年5月】。

线粒体进入肝细胞

肝脏是人体的重要器官之一,没有它我们就无法生存。它调节多种过程,过滤血液中的毒素。由于各种原因,肝功能可能会下降。在极端的情况下,只有移植才有帮助。

在一些肝功能衰竭的案例中,例如,在儿童疾病中,肝脏问题的主要原因是肝细胞缺乏能量。他们的能源工厂,线粒体被损坏或摧毁。在这种情况下,补充细胞中的线粒体可以拯救器官。

来自中国的一个研究团队与美国康涅狄格大学合作,提出了一种将线粒体引入肝细胞的独特方法:

  • 人们注意到,如果线粒体被一种叫做asialoorosomucoid高赖氨酸(自AsOR PL应承担的)被添加到肝细胞培养液中,细胞吸收线粒体。
  • 该团队决定尝试在活老鼠身上复制这种方法。
  • 研究人员知道,当线粒体被细胞吸收时,它们被运输到微小的气泡-核内体中。
  • 为了确保线粒体不会被肝细胞破坏,必须使用额外的特殊药剂来破坏这些气泡。
  • 研究人员创造了一个包括老鼠线粒体的复合物,AsOR-PL和核内体破坏剂。
  • 这种复合物被注射到小鼠体内。
  • 实验结束时,发现27%的线粒体成功进入肝脏。
  • 在脾脏和肺中发现了一些线粒体。

这个实验只是表明线粒体捐献是有可能实现的。不过,在可能用于治疗之前,这种方法必须得到完善。

参考

  • “大鼠肝脏线粒体靶向输送- Liu - 2020 -胃肠病学和肝病杂志-威利在线图书馆”.于2021年5月1日接入。链接
  • 5.放弃质粒来修改寄生虫:一种新的、更安全的CRISPR方法来创建修改的弓形虫细胞[瑞士,2020年4月]。

    一个研究小组集中研究了两所寄生大学细胞生物- - - - - -刚地弓形虫而且Besnoitia besnoiti最近有没有提出一种新的、更安全的方法对这些寄生单细胞进行基因编辑动物

    Toxoplasma_Gondii
    Toxoplasma_Gondii(来源:维基
    • 弓形虫是一种众所周知的寄生虫,能在猫和人身上引起弓形虫病。
    • 怀孕期间弓形虫病尤其危险。
    • b . besnoiti最近发现的导致牛严重疾病的生物被称为besnoitiosis
    • 由这些引起的疾病寄生虫很难治疗,因为这些生物可以形成坚硬的结构,叫做卵囊
    • 这些囊肿对药物完全有抵抗力。
    • 对付这些疾病的一种可能的方法是创造一种一开始就不能形成囊肿的转基因生物。
    • 这些更安全的生物体可作为生产活疫苗的基础。
    • 目前,通过使用现代CRISPR/Cas9方法,这种修改是可能的。
    • 然而,传统的CRISPR/Cas9协议也有其缺陷。
    • 一般来说,编辑是通过引入一种叫做a的环状DNA分子来完成的质粒进入感兴趣的细胞。
    • 质粒含有Cas9酶,它的作用是剪刀以及帮助指导它的特殊sgrna。
    • 这个系统的使用很棘手——如果Cas9在细胞中停留太久,它可能会导致额外的突变。如果它是暂时的,它可能不会起到预期的作用。
    • 研究人员决定放弃典型的方案,并创建了包含特殊工程sgRNAs和Cas9混合的复合物。
    • 复合物不使用质粒,而是通过另一种方法-电穿孔引入培养的寄生细胞。
    • 这样,就有可能更有效地实现必要的突变。
    • 形成囊肿的基因已经为人所知。有了一种更安全的CRISPR编辑方法,就有可能制造出一种对抗弓形虫病的安全的活疫苗。
    • 这种方法也可以安全使用植物——安全基因改造食品成为现实。

    • 参考“一种简化的CRISPR/Cas9方法快速编辑刚地弓形虫和贝氏贝氏虫基因组的观点”.于2021年5月1日接入。链接

    6.将藻类智慧带入树叶:科学家利用藻类光合作用机制改造植物[英国,2020年12月]。

    显微镜下藻华中的有毒金藻

    藻类和陆生植物的作用机制略有不同世界杯2022赛程时间表最新 .乍一看,两者都有类型的植物依赖于一种叫做二磷酸核酮糖羧化酶.这种酶是利用二氧化碳产生葡萄糖的一系列反应的第一步。

    然而,当人们比较陆地植物和藻类的光合作用效率时,藻类胜出。这是因为藻类简化了光合作用的过程。藻叶绿体内部,二磷酸核酮糖羧化酶酶结合在一起形成一种叫做蛋白核

    蛋白核聚集所有进入的二氧化碳。RuBisCO酶作为一个团队工作,为接下来的步骤产生必要的代谢物。

    英国爱丁堡大学的一组分子植物科学专家已经决定使用基因工程和““植物细胞制造自己的核蛋白类似物。

    • 我们知道,藻类蛋白核样结构的形成取决于RuBisCO和一种将酶连接在一起的蛋白质EPYC1
    • 科学家们还知道了海藻中RuBisCO和EPYC1的基因序列衣藻reinhardtii
    • 利用CRISPR技术,这两种基因都被引入到模型植物中拟南芥
    • 在转基因植物的细胞中,RuBisCO酶凝聚在一起,形成了类似于蛋白核的结构。
    • 经过改造的植物即使有了这种新的结构,也能正常生长和运作。

    光合作用是一个复杂的过程,藻类确实只依赖于蛋白核。科学家们打算在未来设计出包含整个复杂藻类光合作用系统的植物。

    有了更有效的光合作用,作物可能会生长得更快,生产更多的食物。这种新方法只是实现这一宏伟目标的第一步。

    • 参考高等植物叶绿体中Rubisco缩合成原核蛋白| Nature Communications.于2021年5月1日接入。链接

    7.由纳米粒子制成的癌症特洛伊木马:科学家开发了一种基于纳米粒子的杀死癌细胞的新方法[德国,2020年12月]。

    癌症治疗如此困难的原因之一是杀死癌细胞的药剂对正常细胞是有毒的。一种理想的抗癌药物必须是冷酷无情、目标明确、从不伤害旁观者的忍者。

    纳米粒子网格

    德国路德维希-马克西米利安大学München的一个研究小组似乎创造了这样一个完美的杀手:

    • 研究小组决定使用磷酸钙和柠檬酸盐作为抗癌剂。
    • 当这两种分子达到高水平时,都能引发细胞自杀。
    • 通常,细胞保持这些化合物的严格平衡,以保护自己不死亡。
    • 科学家们通过引入纳米颗粒形式的化学物质,成功地绕过了癌细胞的防御系统。
    • 此外,纳米颗粒还被一层由脂质
    • 通常,当某样东西被细胞吸收时,进入的分子会被一片细胞膜包围。
    • 在癌细胞中,细胞膜不那么坚固。
    • 当纳米颗粒被癌细胞吞噬时,癌细胞形成的保护层细胞膜破裂后,纳米颗粒被释放到细胞中,杀死细胞。
    • 当纳米颗粒被正常细胞吸收时,这种情况就不会发生。
    • 在老鼠身上进行的实验表明,这种新开发的药物的应用大大缩小了它们肺部生长的肿瘤的大小。
    • 所需的剂量很小,药物只需两次应用就会产生效果。

    这种新方法可能会为更安全、更有效的抗癌药物让路。

    • 参考钙和柠檬酸协同作用于介孔纳米颗粒靶向胸膜肿瘤:化学.于2021年5月1日接入。链接

    8.一种工程酵母有助于从纸板生产生物柴油[韩国,2020年5月]。

    用纸板生产生物柴油

    人们对生物柴油的兴趣正在增长。生物柴油比普通的石油柴油更安全,排放也更少。生物柴油通常由含有大量油脂(通常是植物油)的产品制成。问题是这些产品还有其他用途,主要是食品。理想情况下,最好是从某种不影响粮食供应的废物中生产生物柴油。

    值得庆幸的是,从葡萄糖和木糖等糖中生产生物柴油所需的脂肪是可能的。这些糖可以在含有木质素和纤维素的植物细胞中找到。利用基于植物的废物——纸板、纸张、树皮、植物茎——作为潜在的生物燃料来源是很简单的。

    其中的一个世界杯2022赛程时间表 可以有效地将糖转化为脂肪酵母.然而普通的酵母通常不能处理葡萄糖,而不是木糖。这意味着相当一部分原始原料被浪费了。

    位于韩国首尔的韩国科学技术研究院(Korea Institute of Science and Technology)清洁能源研究中心的一个团队决定设计一种微生物,这种微生物可以从两种糖中产生大量脂肪。

    • 一个酵母Yarrowia lipolytica利用葡萄糖在相对较高的水平上制造脂肪。
    • 然而,一种野生酵母不能加工木糖,木糖是另一种大量存在于从植物中提取的物质中的糖。
    • 先前开发的一种突变酵母可以将木糖转化为脂肪,但效率较低。
    • 科学家们引入了另一种从酿酒酵母中提取的木糖处理酶Y.lipolytica
    • 该团队还执行了复杂的步骤来加速进化并让它尽可能高效地处理这两种糖。
    • 因此,他们创造了一种改良菌株,这种菌株从纸张和植物垃圾中产生的脂肪量是已知的最高的。

    有了这种新菌株,就有可能尽可能高效地利用植物/纸张废物来生产生物柴油。

    • 参考“木质纤维素的高产量脂质生产生物质使用工程木糖‐利用脂质Yarrowia - Yook - 2020 - GCB生物能源- Wiley在线图书馆.于2021年5月1日接入。链接

    9.用于制备抗covid - 19疫苗的纳米颗粒构建试剂盒:科学家开发了一种纳米颗粒疫苗[美国,2020年10月]。

    纳米颗粒被认为是未来的材料。它们经常被用于药物开发。它们还可能被用于疫苗的开发。美国华盛顿大学的一个团队决定将人工智能和纳米颗粒的力量结合起来,创造他们版本的COVID19疫苗:

    • 在计算机的帮助下,纳米颗粒被用来制造被认为是最佳目标的病毒。
    • 这个区域叫做受体绑定域名(RBD)。
    • rbd被病毒用来进入目标细胞。
    • 科学家们构建了60个略有变化的COVID19 rbd,并将它们组织成一个阵列。
    • 然后将得到的结构注射到小鼠体内。
    • 一组老鼠注射了纳米颗粒,而另一组老鼠注射了病毒刺突蛋白溶液。
    • 而注射纳米颗粒的老鼠则产生了10倍以上的量抗体与对照组相比。
    • 这种疫苗的设计也使得即使病毒发生更多突变,它也可能有效。

    开发出这一想法的科学家希望它可以生产出更安全、更便宜的抗covid - 19疫苗。

    • 参考“设计的SARS-CoV-2蛋白纳米颗粒疫苗诱导强中和抗体反应”.于2021年5月1日接入。链接

    10.将新药植入酵母:提出了一种利用酵母生产植物性药物的新方法[美国,2020年9月]。

    颠茄属植物基药

    人们使用草药已经有好几个世纪了。植物产生各种各样的物质满足自己的需要,许多是为了防御。曾经是植物防御武器的东西现在成了我们不可或缺的药物。对于一组叫做托烷生物碱。一种致命的茄属植物或颠茄是三种关键化合物的来源:

    • 阿托品这种生物碱用于眼科和治疗障碍。
    • 莨菪碱:这种药剂来自同一种植物,用于治疗晕动病。
    • 莨菪碱:一种不太知名的药,用于治疗肠道的各种问题。

    晕车、心脏问题和肠道疾病都很常见。这意味着对它们有很高的需求,这意味着人们需要种植许多所需的植物或生产可能不那么有效的合成衍生物。另一种选择是创造其他可以批量生产相同化学物质的生物体。

    为了做到这一点,斯坦福大学的研究小组使用了一种标准的微生物模型——酿酒酵母菌,一种面包酵母。研究人员对酵母细胞的内部过程进行了重大的重新规划:

    • 他们已经发现了一系列的反应,这些反应可以提供必要的生物碱作为最终结果,并确定了参与酶的基因。
    • 一些酵母蛋白质被改造成转运蛋白,将产生的化学物质运送到细胞的液泡中。
    • 经过改良的酵母培养物被置于选择之下,以找到产生所需分子量最高的生物体。
    • 最后,酵母菌株被创造出来,产生东莨菪碱和莨菪碱。
    • 为了制造这种菌株,需要对酵母染色体进行28次修改。
    • 在这种菌株的帮助下,它可以通过发酵没有种植必要的植物。
    • 酵母菌有可能被重建以生产其他关键的植物源性药物。

    在目前的情况下,寻找生产必要药品的替代方法至关重要,因为野火和流行病会摧毁大量植物,并使正常的贸易通讯瘫痪。

    • 参考Nature酵母中药用莨菪碱的生物合成.于2021年5月1日接入。链接

    生物技术方法正在扩大。现在有可能完全修复细胞内部机制,使细胞按照研究人员想要的方式工作。最近纳米技术的进步为疫苗和制药工业开辟了新的领域。

    新材料也以意想不到的方式影响着生物学领域。例如,最近,一种新的水凝胶被开发出来,它有可能取代神经。细胞的修饰已经达到了这样的高度,在培养中创造复杂的胚胎样结构是可能的。

    随着科学家对植物和昆虫之间关系的了解越来越多,他们可以创造出独特的安全驱蚊剂。尽管有逆境,科学仍在前进,并一步步给我们带来希望。

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    以下是2019年十大最佳生物技术发现,包括在细胞外生产酶和操纵细菌消耗二氧化碳。

    引用这个页面

    APA7 MLA8 芝加哥
    BioExplorer.net。(2022年6月15日)。2020年十大生物科技新闻。生物的探险家。//www.stxchamber.com/biotechnology-news-2020.html/
    BioExplorer.net。“2020年十大生物科技新闻”生物探索者,2022年6月15日,//www.stxchamber.com/biotechnology-news-2020.html/
    BioExplorer.net。“2020年十大生物科技新闻”生物探索者,2022年6月15日。//www.stxchamber.com/biotechnology-news-2020.html/
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    • CAR - T细胞:工程免疫细胞治疗癌症-国家癌症研究所.于2021年5月1日接入。链接
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    • 首页- LMU München.于2021年5月1日接入。链接
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    • 韩国科学技术研究院.于2021年5月1日接入。链接
    • “SARS-CoV-2 | PNAS的细胞进入机制”.于2021年5月1日接入。链接
    • 超强力新型冠状病毒疫苗:新型纳米颗粒疫苗激发高水平保护性抗体.于2021年5月1日接入。链接
    • 莨菪碱作为药用天然产物及其合成衍生物作为新药- PubMed.于2021年5月1日接入。链接
    • “茄科:颠茄”.于2021年5月1日接入。链接
    • 阿托品| C17H23NO3 - PubChem.于2021年5月1日接入。链接
    • “魔鬼之息:都市传奇还是世界上最可怕的毒品?”.于2021年5月1日接入。链接
    • 藿香胺口服:用法,副作用,相互作用,图片,警告和剂量- WebMD.于2021年5月1日接入。链接
    • “可拉伸的导电水凝胶,可以帮助修复受损的神经”.于2021年5月1日接入。链接
    • 培养皿中的胚胎发育:三维细胞培养技术可替代小鼠胚胎.于2021年5月1日接入。链接


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