医疗科研前沿技术盘点：我国医疗大数据/自主产权大突破

医疗已成为我国科技研究的重要领域之一，近期医疗科技网编辑根据科技部公布的我国已突破的前沿科研技术做了简单的整理盘点，与大家分享。下面请看详细内容：

　　单细胞表观组学新突破：两种革新单细胞ChIP-seq技术解码细胞命运决定机制

　　在国家重点研发计划“干细胞及转化”重点专项等资助下，北京大学分子医学研究所、北大-清华生命科学联合中心何爱彬课题组近期突破单细胞表观遗传研究的瓶颈，开发了两种具有普适性、操作简单、风格迥异的单细胞ChIP-seq技术，可适应于不同课题研究需要，解析发育与疾病状态下细胞命运决定调控机制。

　　技术的革新为解析细胞命运决定的机制带来了新的可能性。染色质免疫共沉淀（ChIP-seq）是研究表观遗传调控的重要技术手段，可以在全基因组范围内捕获DNA-蛋白质的相互作用。但受限于实验原理和仪器设备，ChIP-seq技术在单细胞水平的研究和应用一直进展缓慢，目前还缺乏一种具有普适性、易操作、高质量的单细胞ChIP-seq技术。为解决这一技术难题，该研究组采用不同的实验策略，开发出两种新型单细胞ChIP-seq技术，并将其命名为CoBATCH和sc-itChIP。前者利用融合蛋白PAT（ProteinA-Tn5）识别和切割抗体结合的特定基因组区域，并结合组合条形码标记单细胞技术，实现了高通量的单细胞捕获；后者利用Tn5均匀切割基因组，随后用免疫共沉淀富集目的基因组片段。研究者用CoBATCH单细胞技术首次解析了小鼠胚胎10个不同器官（心脏、肝脏、肺、左脑、右脑、后脑、肾脏、皮肤、肌肉和小肠）的内皮细胞谱系发育、分化和功能的异质性。通过整合单细胞itChIP和单细胞转录组数据，研究者揭示了心脏干细胞向心肌和内皮细胞分化过程中细胞类型特异性增强子对细胞命运决定的调控机制。

　　新技术引领生命科学的发展，该课题组不仅开发了适合高通量样品的单细胞ChIP-seq技术——CoBATCH，也开发出单细胞itChIP技术用于捕获起始量只有几十个单细胞的样品，这为研究稀少细胞样品例如植入前胚胎等的表观调控异质性提供了新的技术方法。这两种单细胞ChIP-seq将为解决细胞命运决定等最本质的发育生物学问题以及解析复杂的疾病发生过程提供强有力的技术手段。

　　基于磷酸钙纳米簇修复牙釉质方面取得突破

　　近日，浙江大学唐睿康教授团队研究突破性利用超小尺寸的磷酸钙纳米簇在人牙釉质表面仿生构建矿化结晶前沿，诱发了牙釉质自发外延生长，实现了牙釉质多级结构的重新构筑，实现了高仿真的全牙牙釉质修复。

　　在生物矿化的研究中，已发现生物矿化组织生长发育前沿往往是生物材料的晶体相和无定形前驱相的界面。在界面处，晶体相与无定形相两者之间的相互紧密结合保证了前驱体能够按照高度有序化的晶体基底进行外延结晶，从而保证材料结构的精确复制和生长。基于此，研究团队利用超小尺寸的磷酸钙纳米簇新技术在人牙釉质表面仿生构建出“无缝连接”的羟基磷灰石晶体——无定形磷酸钙矿化界面，成功模拟了生物矿化中的结晶前沿，诱发了牙釉质的自发外延生长，保证了修复后釉质的力学性能，使之与天然牙釉质几乎一致。然而，口腔的环境比体外模拟环境更为复杂，仍需要针对不同的情况进一步研发模拟真实生物复杂环境的原位硬组织修复技术。

　　该研究提出了一种多级复杂结构材料的构建方法，有望将牙齿修复从“填料填补”带入“仿生再生”的新阶段，为人体牙釉质组织的原位再生修复提供了一种可能。同时，该策略还可用于体内骨质疏松组织的修复，具有很好的生物应用前景。

自主知识产权镇痛原研药进入临床试验

9月2日，中国科学院院士张旭和上海赛默罗CEO李帅博士联合宣布：一款具有全新机制、可治疗神经病理痛的非阿片类候选药物SR419在上海宣布进入临床试验。

张旭院士通过近30年对慢性痛的基础研究，发现了慢性痛的药靶及其生物学机理。而李帅和其团队在张旭院士的基础上研究，建立了国内首家完整的神经药物研发平台，设计合成了数千个创新化合物，其中药物SR419能抑制神经损伤导致的慢性疼痛，同时该类药物特异作用于疼痛发生部位，不需通过血脑屏障，减少了很多潜在的中枢神经副作用，可用于治疗神经病理性痛和癌性痛，从而替代阿片类药物。临床前数据显示SR419具有药效强及无中枢副作用的潜在优势，有望成为针对特定靶点的全球首个镇痛药物。

全基因组测序技术食源性疾病分子溯源网络建成并投入使用

近日，国家食品安全风险评估中心与中国农业大学和北京中科助腾科技有限公司合作，以国家食源性疾病分子溯源网络（TraNet）为基础，首次建成了基于WGS分型技术的新型食源性疾病分子溯源网络，是我国首个实现国家、省、市三级实际应用的分子溯源网络。

研究团队搭建了我国首个全基因组数据计算云引擎，将标准化的WGS数据分析流程转移到云端，大大降低了WGS数据分析、运算及使用门槛。建立了基于WGS原始及拼接后数据的全基因组特征基因图谱识别算法，通过以上两种分析方式的相互校正，显著提高了全基因组特征基因分析的准确性，同时建立了分辨力高、重复性好的全基因组多位点序列分型（wgMLST）和核心基因组多位点序列分型（cgMLST）标准化方法，结合流行病学信息，构建了溯源分析知识库，实现了不同实验室间WGS数据的快速分析、比对与共享。进一步研究并整合NCBI、CARD、ResFinder、VFDB等公共数据库中的特征基因数据，开发了常见食源性致病菌毒力因子、耐药基因、血清分子分型等自动化分析功能模块，有助于各级实验室开展食源性微生物遗传与变异特征、致病和耐药机制及菌株进化等方面的基础研究。

目前，建成的网络已在泰国肠炎沙门氏菌暴发病例的跨省溯源、冷冻饮品中单核细胞增生李斯特氏菌的跨省追踪等事件调查中得到成功应用。该研究成果为我国食源性疾病暴发的快速调查和精准溯源提供了技术支撑。

智能大数据平台发现鼻咽癌动态风险评估分子标志物

近日，中山大学附属肿瘤医院孙颖教授团队首次提出了，治疗中EBVDNA分子标志物可用于实时评估患者对治疗的敏感性、动态预后风险预测，并提出四个EBVDNA反应亚型，为指导临床医生治疗决策提供了重要依据，也为患者实时了解抗肿瘤治疗的反应性和失败风险提供经济、无创、便捷的液体活检手段。

该研究利用鼻咽癌真实世界大数据平台和数据库，在实时更新的医疗大数据云平台上，使用经过自然语言处理和机器学习算法提取的真实世界证据，运用关键诊疗事件时间轴、监督学习等数据挖掘方法，获得鼻咽癌预后风险评估研究的重要进展。借助智能医疗大数据平台，医学模式逐步从循证医学驱动转为数据驱动，克服临床试验有适应症限制的缺陷，从而推动高质量“真实世界”科学研究。

首次绘制脊索动物完整单细胞转录谱系

近期，昆明理工大学陈凯教授牵头的国际合作团队以脊椎动物进化关系很近的玻璃海鞘（C.intestinalis）为研究模型，绘制出首个涵盖从三胚层分化到孵化全过程的脊索动物胚胎发育单细胞转录图谱，并成功构建了包括神经系统在内全部组织类型的细胞分化谱系。在此基础上，有效地探索细胞命运决定过程中的基因调控网络，并对脊索和神经系统基因调控网络的细致分析，揭示脊索和端脑（Telencephalon）可能的新进化机制。

该研究利用单细胞转录组学技术描绘了首个完整的脊索动物胚胎发育转录谱系，不仅为理解脊椎动物的进化提供新启示，也为探索细胞命运决定过程中基因调控网络提供了关键数据和线索。

细菌动力蛋白IniA参与结核耐药的新机制

近日，由上海科技大学免疫化学研究所特聘教授饶子和院士率领科研团队与上海科技大学特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊杰研究员课题组合作研究发现，IniA具有类似细菌动力蛋白的结构折叠方式，并发挥膜分裂（fission）的功能，最终揭开IniA蛋白参与药物耐受的新机制，对解决结核病耐药性问题具有重要的指导意义。

研究团队利用X射线晶体学手段成功解析了耻垢分枝杆菌IniA蛋白的apo状态和GTP结合状态复合物的三维空间结构。首次发现IniA蛋白的折叠方式属于dynamin超家族中的细菌动力蛋白家族。IniA具有一个经典的GTPase结构域以及两段螺旋束结构域Neck和Trunk。Neck和Trunk呈“V”形排布，这与cynobacteria的BDLP蛋白的溶液游离态形式类似。在Trunk的末端存在一段特殊的柔性lipid-interacting(LI)loop，可与带负电荷脂类相互作用从而插到细胞膜上。

研究发现，与其他dynamin不同，IniA在溶液中并不形成核苷酸依赖性的二体形式，但IniA可以在膜上形成核苷酸非依赖性的聚合现象。进一步生化实验发现，IniA具有改变膜形态的能力并行使GTP水解依赖性的膜分裂功能。细菌动力蛋白家族的分子活性长期以来有较大争论，由于在构架和进化上接近线粒体融合素（Mitofusin,MFN），这类蛋白一直被认为可介导膜融合，而这项工作清楚阐明了细菌动力蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能力。

细菌动力蛋白的解析虽有较多进展，但其生理功能也一直困扰着研究人员。由于异烟肼、乙胺丁醇会抑制结核杆菌细胞壁合成，因而细胞膜缺乏保护而变得不稳定、易损伤。研究最终证实，IniA通过膜结合并介导膜分裂的方式参与了膜损伤的修复，从而维持细胞膜的完整性，增加病原菌在药物压力下的存活能力。

该研究首次揭开IniA蛋白的神秘面纱，加深了对细菌动力蛋白的认识，预示了原始的内吞行为在细菌中可能存在，同时为解决结核病耐药性问题提供了新的线索。