The Scientist Magazine评出2015年生命科学领域创新产品Top 10

      近日，The Scientist Magazine评选出了2015年度生命科学领域十大创新产品，包含了7个基因组学、1个蛋白组学和2个代谢组学进入该名单。该奖项旨在表彰对科学和医学领域产生巨大影响的测序仪、试剂盒、基因组编辑产品和其他技术。

　　虽然今年的获奖者都代表了当今最高端的技术，但有一个传统技术的改进逆袭进入了该名单，3D Cell Explorer无需标记就可以揭示活细胞中的显著细节。此外，生命科学领域近来最火的CRISPR基因组编辑技术在十大创新产品里面独占两席。

TOP 1：GemCode测序平台—10X Genomics公司

      如今越来越多的实验室配备了自己的DNA测序仪，通常是利用Illumina的台式测序仪。虽然这些测序仪为用户友好和快速的提供数据，但产生的读取只有几百bp，会丢失一些长距离基因组信息（比如结构变异、多态性和单体型）。

　　10X Genomics公司今年夏天发布的GemCode平台旨在解决这个问题。作为一体化的分子条码和分析工具，GemCode将大片段DNA（平均100kb）分配到凝胶珠里，然后用特殊oligo标记这些片段。对这些oligo和DNA进行测序，就可以用分析软件重建出准确的长距离基因组信息。

　　这个系统目前售价为$75,000，可兼容Illumina测序仪。

　　专家点评：该平台用1.2ng材料就能给出定相的结构变异、单体型和其他遗传学信息，对于临床样本来说非常实用；GemCode能与短读取测序仪兼容，很容易整合到现有的工作流程中，它将对医学研究产生重大影响。

Top 2：MiSeq FGx法医基因组系统（Illumina公司）

      Illumina公司今年一月份发布的MiSeq FGx Forensic Genomics System，将二代测序带入了法医实验室。该款产品也会冲击市场，为传统上使用低分辨率的毛细管电泳测序方法的法医鉴定实验室带来高分辨的基因分型。

　　MiSeq FGX功能验证流程，包括定制的控制软件和分析软件，以及专门的法医文库制备试剂盒。该系统分析所有短串联重复序列（STR），还追踪近两百个与法医相关的单核苷酸多态性（SNP）。MiSeq FGx能够很好的检测高度降解的DNA样本或混合性样本，解决传统方法难以处理的问题。

　　专家点评：虽然只是一个加大了马力的Miseq，其工作仍然非常有效；这是首次可同时分析常染色体短串联重复序列（STR）与其他类型的STRs和一系列SNPs。

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

      Thermo Fisher公司九月一日发布的两款新一代测序仪，为人们提供了更流畅的测序流程。从DNA到测序数据，整个过程的手动时间不到45分钟。Ion S5和Ion S5 XL在Ion Torrent技术的基础上添加了新的流体系统。据介绍，这两款测序仪得出的数据更加可靠，重现性更高，不会受到水质异常的干扰。运行该系统只需要用户准备好电源和网络连接。

　　Ion S5和Ion S5 XL采用即插即用的试剂，简化了测序仪的设置和相关操作。它们配备了三款新Ion芯片，Ion520、530和540芯片。S5和S5 XL型号之间的主要区别在于计算能力。Ion S5系统适合对周转时间没有限制的科研或转化实验室，而Ion S5 XL适合需要更快周转或更高通量的临床研究实验室。

　　专家点评：CRUICKSHANK-QUINN: 显著简化了测序、快速样品制备、所需的样本量少，对于基础和临床研究非常有用，且提供快速的结果；HENDRICKSON: 用下一代大离子技术大大提高了样品处理能力。

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细胞系，可以根据用户要求用CRISPR-Cas9技术删除特定基因组区域。HAP1是类似成纤维细胞的永生细胞系，主要用于生物医学研究。这种细胞系的独特之处在于，它很接近单倍体，绝大部分染色体只有一个拷贝。

　　去年，Haplogen（现在属于Horizon公司）的人基因敲除细胞系曾被评上十大创新产品。该产品主要通过引入小插入或缺失，改变人类基因的编码区域。Horizon公司今年五月发布的On Demand Deletions细胞系，进一步扩展了基因组修饰规模（可达100 Kb），可以研究去除非编码区域的效果。在指定要修改的基因组区域之后，研究者们可以在12周内拿到细胞。

　　专家点评：CRISPR-Cas9系统被认为有望问鼎诺贝尔奖。Horizon公司的精确基因组编辑产品，对转化基因组研究很有帮助；CRISPR-Cas9系统的发现为基因组编辑带来了一场革命。

Top 5：NanoLuc Binary Interaction Technology（Promega公司）

      Promega公司19.1 kDa的NanoLuc萤光素酶报告系统采用了NanoBiT技术（NanoLuc Binary Interaction Technology），能够在活细胞中研究蛋白互作。这个荧光标记系统是围绕一对互补亚基建立起来的，发光明亮而且易于检测。与类似系统相比，NanoBiT“要灵敏得多，而且能用于难以转染的细胞，”爱荷华大学的Stefan Strack教授说。

　　“NanoBiT能够检测和定量非常低水平的蛋白互作，这是它与先前技术的显著差异。过去我们需要大规模过表达这些蛋白，才能看到它们的互作，”Promega公司的Keith Wood说。

　　专家点评：能够比较简便地对小规模分子动态进行更加高通量的分析；用低分子量部件改进了蛋白互作的检测，对生物学功能的干扰比较小。

TOP 6 CRISPR表观遗传活化剂（Sigma Aldrich公司）

                                                                                   

　　今年9月，Sigma Aldrich宣布其公司一个研究小组在首席科学家Qingzhou Ji的领导下，使用CRISPR表观遗传活化剂将基因组编辑扩展到了表观基因组编辑。这个工具通过合适的组蛋白乙酰化打开目标基因，而不是通过表达基因质粒或引入多组分转录复合体。

　　约翰斯•霍普金斯大学的Richard Lee曾帮助验证该活化剂，他认为这是一个很有效的工具，对“压力对脑功能的影响”这个课题很有帮助。压力可基于表观遗传改变影响大脑中的基因表达，如果是这样，它们的影响可以更真实地由表观编辑建模出来而不用通过直接编辑修改DNA碱基对。“我感兴趣的不是敲除基因并取消它的功能，我希望能够扭转已定的表观遗传标记。”

　　CRISPR表观遗传活化剂可以做到这一点，它可以针对任何客户所希望的重点，Qingzhou Ji说。995美元，随着基因激活，买家得到一组靶向Oct4基因的控制试剂，它可以编码一种转录因子。Qingzhou Ji说，而激活的数量取决于靶基因。

　　Qingzhou Ji将表观遗传活化剂比作偷看一个房间的钥匙。如果有人想了解里面发生了什么事情，而你又不想扰乱室内的整体环境，你只是想打开门。

　　专家点评：虽然它今天只适用于组蛋白（相对于DNA甲基化或羟甲基化），但是以后修改选择表观遗传点位的能力很有机会从根本上改变表观遗传驱动的肿瘤病，如白血病，结肠癌和某些脑癌；Sigma P300，这个基于CRISPR的表观遗传修饰激活工具很有意思，它极大方便了生物研究，并刺激了人类疾病治疗学的发展。

TOP 7 Phenoptics（ PerkinElmer）

      研究人员和临床医生合作，以治疗癌症提供个性化免疫疗法需要大量患者数据。有一件事是真正有用的前后，同时部署的癌症免疫疗法，加州大学洛杉矶分校，保罗Tumeh是看患者的免疫细胞，一方面涉及到彼此和肿瘤细胞的微环境。在过去三年，Tumeh和他的同事一直与珀金埃尔默科学家对Phenoptics，在研究福尔马林固定的组织表型分型免疫细胞原位新近推出的平台。

　　在2014年11月的《自然》上，该团队描述了在治疗过程中，其使用Phenoptics的检查密度、位置，和邻近的多种免疫细胞类型的治疗前和治疗黑素瘤与抗PD-1，与无反应者比较响应者。“我们的论文显示了时空信息的相关性，”Tumeh说。“空间分辨的信息，我毫不怀疑，是我们如何询问和了解免疫系统对癌症的下一个前沿领域。”

　　该Phenoptics平台包括染色试剂盒，成像系统，以及分析软件。“所有这三个的集成使得提供独特的，”珀金埃尔默定量病理学影像解决方案全球主管Jim Mansfield说，“尽管该平台还处于早期使用阶段，Phenoptics的花费从$ 140,000到 $350,000，总有一天会被广泛应用于免疫肿瘤诊所。”

　　Tumeh表示同意，“这是一个已经显示临床应用有前途的平台。

　　专家点评：高定量的表型，多达7种颜色的FFPE节，每批次自动化200张幻灯片；有用的基础和临床研究，可以彻底改变癌症研究和个性化药物。

TOP 8 XFp 细胞能量表型检测试剂盒（海马生物）

      XFp细胞能量表型检测试剂盒，同时测量活细胞中进行的两种主要能源生产途径，该产品由海马生物生产，该公司已于11月成为安捷伦科技的一部分。

　　试剂盒包括12组包含商业秘密荧光基团的试剂组，可以装载到特殊设计的卡盒中，封闭在瞬态微室和可以将多种化合物引入培养的测试细胞中的注药口。

　　该系统能够同时实时测试线粒体呼吸和糖酵解，计算基线和增强的新陈代谢或代谢潜力之间的差。如海马生物耗材助理产品经理Sierra Kent 所说，该XFp是“仅测试细胞的代谢潜力”。

　　David Ferrick，海马生物的CSO补充到，该测试套件可以简单方便的表征样品的代谢表型。“我们听到人们说的最多就是它真正的帮助揭示所有的复杂性，并允许人们有一个每个人都能明白的非常明确的表型。”他说。

　　Madhavika Serasinghe，在Jerry Chipuk西奈山实验室，伊坎学校医学高级博士后，已经使用该工具包，来研究黑色素瘤细胞中癌突变如何影响线粒体的功能。

　　“我们一直在寻找明确的代谢变化，这恰巧使我们能够发现的。”她说。使用氧电极或酶联免疫吸附微流控芯片可以提供一些这方面的信息，海马的仪器，售价299美元，可以在短短一个小时具有更多灵活性和灵敏度，进行一个完整的运行过程。“我们发现这非常有用。”她说。

　　专家点评：在生命科学研究中适用性广；应用于生物标志物代谢、药物、基因组学、蛋白质组学研究中。

TOP 9 Celsee PREP400和 Celsee ANALYZER （Celsee Diagnostics公司）

       液体活检是一个具有吸引力的，最低限度的造成身体创伤的，检测癌症的一项技术。分析血液中的循环肿瘤细胞可以提供完整的蛋白质、DNA和RNA信息，但是对于血液样本中稀有的CTCs的定位还是一个挑战。

　　 Celsee PREP400 是一个样品前处理系统，在2015年初上市，可以自动的将CTCs从血液中分离出来。它用特殊的管路，利用了微流动力学的优点，只让一定大小的细胞通过，并在单个小孔中聚集，而不改变其内部化学结构。“你可以处理大量的血液，而不需要预处理，”Celsee Diagnostics公司的董事长兼CEO Kalyan Handique说，“你只需要加入我们的缓冲液，然后通过微管道运行就行了。”

　　一旦活体的CTCs在单个的板孔中聚集， Celsee PREP400 就可以将它们染色用于各种分子层面的分析，同时，与之配套的 Celsee ANALYZER 从管道中获得单细胞并成像用于快速审查。Paolo Fortina，美国宾夕法尼亚州托马斯杰斐逊大学的一位肿瘤生物学家，目前，正在实验各种不同的方法将活细胞从微管道中分离出来用于分析，例如全基因组的扩增。Fortina 和他的团队对于他的目标非常有信心。Fortina与Celsee Diagnostics 公司在2014年发起一项研究，是与另一个CTC分析仪器的性能比较的项目。

　　Celsee Diagnostics 公司已经开始了Celsee PREP400的临床使用而申请FDA的审批流程，客户可以支付$ 150,000，而使用这项技术，但是公司可以给科研单位打折扣。

　　专家点评：这个平台在很多实验室试验成功而且口碑很好；对于基础研究非常方便，而且极大的推动了癌症的研究。

TOP10 3D细胞探针（ Nanolive SA）

      Nanolive的3D细胞探针显微镜能够使用户在不使用任何染色和标记的情况下查看活细胞的内部运作。显微镜利用光的折射，从不同的角度来衡量一个细胞所有部分，最低能达到200纳米。激光照亮样品，360度旋转全方位扫描。

　　“通过对样本的旋转扫描，我们创造了多个全息图，这使我们能够得到其3D结构”， 生化工程师兼Nanolive代言人Lisa Pollaro说，“我们根据其化合物和光密度检测某些细胞部件的折射率”。

　　用户可以根据不同细胞部件的特性进行数字染色，在其连接的计算机屏幕上会出现一个灰度图像。3D细胞探针只需约$22,000，可用于图像监测细胞的实时过程，如分裂或受精。

　　物理学家克莱门斯，最近作为哈佛医学院的一名研究员转向了细胞生物学，今年早些时候购买了3D细胞探针显微镜样机。他说：“它是如此简单易用，但却又给人很强大的定量信息。”

　　专家点评：非侵入性的方式来观察细胞内部；可以3D观察药物对细胞的影响，肿瘤细胞多样化的应用等；3D细胞探针是用于发现的一种工具，能够实时观察细胞过程和动力学的测定，从而实现单细胞和亚细胞规模的分析。（来源：分析测试百科网）