2017⽣物科学领域热词预测及前瞻分析
近年来⽣物科技领域的发展⽇新⽉异，屡屡取得重⼤突破，哪些将会赢得众⽣命科学家们⽕热的“芳⼼”？哪些将会实现由科研领域到产业转化的完美应⽤？笔者对2017年全球⽣物科学领域的热点进⾏了预测与前瞻，⼀起来看看：
CRISPR
⼀种成本低、易操作的基因编辑技术，出道⾄今不过数年，便横扫整个分⼦⽣物界，⼈称 “基因魔剪”、“上帝之⼿”。从⼩麦到⽼⿏，到⼈类胚胎，CRISPR技术可迅速改变⼏乎所有⽣物的DNA。
相较于传统的基因编辑技术，CRISPR的使⽤成本低廉，⽅便快捷，已经逐渐替代过去的复杂、⾼成本、低效（⼀次只能改变⼀个基因）的编辑⽅法，如锌指核酸酶或类转录激活因⼦效应物核酸酶。由于CRISPR如此强⼤的功能，其⼀经问世便⼤放异彩，迅速引起了⼴泛的关注。
NIPT
是Non-invasive Prenatal Testing的缩写，⾃2008年，基于⾼通量测序（NGS）的⽆创胎⼉产前检测(Non-invasive Prenatal Testing,NIPT )技术开发⾄今，已有数万例的临床验证证明此⽅法的可靠性和稳定性，近百万孕妇已选择该检测技术。全球有超过⼗个机构提供NIPT服务，主要集中于美国和中国。
NIPT的出现，改变了整个产前诊断领域的格局，也获得国内外相关领域专业学会及专家的⾼度关注。美国、中国、加拿⼤、意⼤利、⽇本先后就这⼀新技术的临床应⽤，发表临床指导⽅针与意见。
PD-1/PD-L1免疫疗法
是当前备受瞩⽬的新⼀类肿瘤免疫疗法，旨在利⽤⼈体⾃⾝的免疫系统抵御癌症，通过阻断PD-1/PD-L1信号通路使癌细胞死亡，具有多种类型肿瘤的潜⼒，有望实质性改善患者总⽣存期（OS）。
全球商业情报机构GBI发布的数据显⽰，预计到2022年，全球免疫市场规模将从2015年的615亿美元扩⼤⾄742亿美元，或将占据肿瘤的半壁江⼭。就国内⽽⾔，专家估计三年内将达到⼏百亿的市场规模。
如此肥沃的市场必然会引得国内外企业激烈相争，2015年卫计委重⼤新药创制专项已明确将PD-1、PD-L1等列为重要靶点，国内越来越多的企业涉及这⼀领域。
当前，PD-1/PD-L1免疫领域竞争异常激烈，市场峰值⾼达350亿美元，该领域的佼佼者包括百时美施贵宝、默沙东、罗⽒、阿斯利康。⽬前，各⼤巨头正在⽕速推进各⾃的临床项⽬，调查单药疗法和组合疗法⽤于多种癌症的，以彻底发掘该类药物的最⼤临床潜⼒。
肠道微⽣物
被誉为⼈类的"第⼆基因组"的肠道菌，近年来已经成为最⽕爆的研究领域之⼀。微⽣物专家杨瑞馥教授曾说道“即便是‘盲⼈摸象’般的相关性研究，仍然能够揭⽰⼤量有价值的⼈体肠道微⽣物组学知识，反映了肠道微⽣物组与具体疾病的关系”，肠道微⽣物这渺⼩的⾝材中蕴含的“智慧”和“能量”已经⽆法掩盖。研究发现肠道微⽣物在⼈类疾病中的作⽤不可⼩觑。
肠道微⽣物与帕⾦森综合征。美国研究⼈员在《细胞》杂志上发表的动物研究显⽰，这种常见的神经退⾏性疾病可能与肠道⾥的微⽣物变化有肠道微⽣物与帕⾦森综合征。
关。研究⼈员通过有肠道菌的⼩⿏与⽆菌⼩⿏的对⽐试验的出结论，肠道微⽣物组是帕⾦森⽒症的重要推⼿。肠道菌的组成变化或者肠道细菌本⾝的变化，可能促使甚⾄导致运动机能恶化，⽽运动机能恶化是帕⾦森⽒症的主要症状。这项发现意味着医⽣可能要从肠道着⼿帕⾦森⽒症，⽐如调节短链脂肪酸⽔平、服⽤益⽣菌或清除有害的微⽣物。
肠道微⽣物与瘫痪。发表在了《实验医学杂志》（The Journal of Experimental Medicine）上的研究表明，肠道微⽣物可以直接通过神经纤肠道微⽣物与瘫痪。
维与我们体内的中枢神经系统“交流”，还可以通过代谢产物（如短链脂肪酸）和神经递质（多巴胺、⼄酰胆碱等）建⽴肠道神经系统与中枢神经系统间的联系。此外，来⾃俄亥俄州⽴⼤学神经学研究所的Phillip Popovich教授在最新的研究中发现，脊髓损伤后，肠道通透性会增加，诱
导“肠道细菌移位”。不光脊髓受损对肠道微⽣物有影响，反过来，如果菌受到⼲扰，也会加剧脊髓损伤、并影响损伤修复的进度。研究⼈员还发现，在肠道微⽣物上“做⼀些⼿脚”或许就能够改善这些问题。
肠道微⽣物与肾结⽯。研究⼈员发现，肠道细菌的分泌物可预防或肾结⽯。这⼀发现发表在即将出版的《美国肾病学会杂志》(JASN)上。肠道微⽣物与肾结⽯。
在研究这种细菌的时候，芝加哥⼤学的医学博⼠Hatim Hassan和他的同事发现，由Of产⽣的分泌物可以刺激组织培养⽫中⽣长的⼈类肠道细胞转移草酸。他的团队还透露，这种观察到的刺激机制涉及SLC26A6的蛋⽩激酶A（PKA）信号通路和蛋⽩质转运。重要的是，产甲酸草酸杆菌的分泌物通过刺激⼩⿏结肠草酸分泌，减少尿草酸的排泄。
肠道微⽣物与中风。
肠道微⽣物与中风。Weill Cornell医学院的研究⼈员最近发现，特定肠道菌能利⽤免疫系统减轻中风的严重性。“我们这项研究为⼈们展⽰了⼤脑与肠道的新关联，”Weill Cornell医学院的副教授Josef Anrather说。“有望改变⼈们对中风及其风险的认知。” 研究⼈员指出，改变肠道菌的组成将成为预防中风的新⽅法。这种⽅法特别适合那些中风⾼危⼈，⽐如⼼脏经过⼿术或脑⾎管存在堵塞的患者。“饮⾷⼲预⽐使⽤药物更容易，⽽且对肠道菌组成的影响最⼤，”Dr. Anrather说。这项研究发表在Nature Medicine杂志上。
（⽂献：Commensal microbiota affects ischemic stroke outcome by regulating intestinal γδ T cells）
国外有名医学院肠道微⽣物与⼄肝。国⽴台湾⼤学医学院Han-Hsuan Chou和Wei-Hung Chien带领的⼀项新研究表明，肠道微⽣物组的发展可以解释“为什肠道微⽣物与⼄肝。
么婴幼⼉往往⽐成年⼈更易于患上慢性⼄肝？”。研究结果显⽰，肠道菌组成在肝脏对HBV的免疫反应中起重要作⽤。更年幼的⼩⿏可能更容易患慢性⼄肝，因为它们的肠道微⽣物尚未稳定。成年⼈的肠道微⽣物已经稳定，更容易患者急性⼄肝；然⽽，成年⼩⿏的肠道菌被抗⽣素打乱了，对HBV感染的响应与年轻⼩⿏相似。相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志。
（⽂献：Age-related immune clearance of hepatitis B virus infection requires the establishment of gut microbiota）
肠道微⽣物与抑郁症。在⼩⿏研究中，抗⽣素，益⽣菌（活菌）或特定的繁殖技术导致的肠道细菌的改变均与焦虑和抑郁⾏为相关。通过粪便菌肠道微⽣物与抑郁症。
移植，这些⾏为可以从⼀只⼩⿏“转移”到另⼀只。更有趣的是，在今年的⼀项研究中，从抑郁症患者分离得到的肠道菌样品被转⼊⽆菌⼩⿏体内。这些⼩⿏显⽰出了与抑郁症有关的⾏为改变。
压⼒也可能对肠道菌与⼼理健康很重要。我们都知道压⼒会导致精神疾病的发⽣。我们现在发现压⼒和微⽣物落之间存在双向连接。
单细胞测序
最近⼏年，关于单细胞测序的报道⽇益增多。事实上，单细胞测序是⼀个新兴的领域。单细胞测序分为单细胞转录组测序和单细胞基因组测序。单细胞转录组测序分为：单细胞DGE、单细胞polyA测序、单细胞lncRNA测序。单细胞基因组测序分为：单细胞外显⼦组测序和单细胞全基因组重测序。
单细胞测序较传统测序⽽⾔有不可⽐拟的优势。在单细胞层⾯，所有的疾病在病理学上都是不⼀样的。单细胞研究能够帮助我们更好地认识为什么有些细胞⽣病了，⽽另外⼀些细胞却还是正常的；也能够告诉我们为什么有些细胞对药物的敏感性⾮常⾼，可是另外⼀些细胞对药物却“⽆动于衷”。
常见的基因组测序技术避免不了这⼀现象带来的影响，基于这⼀原因，研究⼈员开启了单细胞测序技术的探索之路。单细胞测序技术可谓是⽣物科技发展史上的⼀⼤创举。
胚胎基因编辑
2015年，第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9荣登著名学术期刊《科学》杂志⼗⼤科学突破榜⾸。2015年9⽉，据英国⼴播公司（BBC）报道，著名的⾟克斯顿团队（the Hinxton Group）近⽇发表声明指出，对⼈类早期胚胎的遗传基因进⾏编辑具有巨⼤的科研价值，这⼀技术未来有可能在伦理上被接受。⾟克斯顿团队是由关注⼈类⼲细胞研究和胚胎编辑技术的权威科学家组成的⾮正式的国际团队。
2015年12⽉初的⼈类基因编辑国际峰会声明中表⽰，基因编辑技术不得在妊娠过程中被⽤于修改⼈类胚胎。该声明同时也为研究利⽤基因编辑技术修改⼈类胚胎或⽣殖细胞开了绿灯。
2016年1⽉，英国的⼀个监管委员会将评估⼀项世界瞩⽬的申请，伦敦Francis Crick 研究所的研究⼈员申请⽤CRISPR技术敲除⽇龄胚胎（day-old embryos）中的发育基因。在当⽇的新闻发布会上，申请者Kathy Niakan阐述了她所提议研究背后的基本原理，希望这⼀研究路线有⼀天可以改善不孕。
2016年5⽉，国际⼲细胞研究学会（ISSCR）对⼲细胞领域的研究指南进⾏了更新，最新研究指南涵盖所有关于⼈类胚胎的研究，包括对⼈类胚胎基因进⾏修改。研究指南建议，所有涉及对⼈类胚胎进⾏⼈为操纵的研究，都应与利⽤⼈类胚胎建⽴⼲细胞系的实验⼀样，接受特殊的“胚胎研究监督”程序。该指南还呼吁，科研⼈员应继续遵守在体外培养⼈类胚胎不超过14天的惯例。该指南⽀持在接受严格监督的前提下，在实验室中对⼈类精⼦、卵⼦或胚胎进⾏基因编辑，但强调，现阶段不应将其应⽤于临床。
2016年9⽉，瑞典开启健康⼈类胚胎基因编辑，科学家希望这项研究将有助于科学家更多地掌握胚胎早期发育状况，同时可能未来有⼀天形成新的不孕不育症以及预防流产。
肿瘤液体活检
是⽬前国际、国内精准医疗⽅⾯最⽕热的话题之⼀。在“2020年全球液体活检市场将达220亿美元”（BCC Research）的喧嚣声中，国内外各⼤公司纷纷开始布局肿瘤液体活检领域，⽐如罗⽒、Illumina、安可济、鹍远基因、元码基因、云健康、海普洛斯等。
然⽽，肿瘤液体活检却也⾯临众多亟需解决的问题，⽐如CTC检测平台的可靠性等。也正是因为有着光明的前途和正存在的问题，才使得肿瘤液体活检成为当下热门的⾏业技术之⼀。肿瘤液体活检有多⽕，看看这些事件就知道了：
美国政府于2016年1⽉启动了癌症“登⽉计划”（Cancer Moonshot）。2016年10⽉中旬，⽩宫宣布要联合癌症检测及有关的企业，⼤⼒推进和发展癌症的⾎液检测，⽤于检测和监视癌症。这个⾎液检测计划称作Blood Cancer Atlas（他们随后称之为Blood Profiling Atlas），旨在通过联合不同企业分享研究数据，以此发展癌症的⾎液检测。
美国FDA宣布已经批准了罗⽒公司的⾎液cobas EGFR突变V2⽤于检测⾮⼩细胞肺癌相关的EGFR突变。这是由该机构批准的第⼀个针对于⾮⼩细胞肺癌相关基因突变的⾎液基因测试。它现在可以⽤来作为Genentech公司的抗癌药物特罗凯（厄洛替尼）的⼀个协助诊断试剂。具体⽽⾔，⾎液样本中检测外显⼦19缺失或外显⼦21（L858R）取代突变可以帮助筛选从与药物中获益的患者。
医疗保险机构Palmetto宣布已将体细胞变异ctDNA分析测试纳⼊其保险范围。“我们应该⿎励各⼤临床
实验室向ClinVar提交体细胞变异检查报告以及有关的临床表型分析结果。”Palmetto说。ClinVar是⼀家免费基因型和表型数据供应机构，由NIH于3年前创⽴。迄今为⽌，已经有超过500家临床数据⽣产者与ClinVar建⽴了稳定的合作关系。
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