2013年全球生物医学领域收获颇丰

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2013年全球生物医学领域收获颇丰

生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科，其主要研究方向是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。多学科的交叉，使它不同于那些经典的学科，也有别于生物医学和纯粹的工程学科。现在的生物医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方面起着巨大作用，世界各个主要国家均将它列入高技术领域，重点投资优先发展。
美国 遗传学研究深入揭示、利用基因机制；细胞研究让多种细胞互换“身份”；再生医学造出多种器官组织。
在遗传学研究领域，杜克大学模仿人体细胞内复杂的基因调控过程，模拟出多种蛋白质如何通过复杂相互作用调控一个基因。
斯坦福大学设计出一种由DNA和RNA制成的生物晶体管——转录器，可在活细胞中像晶体管一样进行计算和记录，将计算带入生物学活细胞领域；北卡罗来纳大学也设计了一种基于DNA的“与”门，成功演示了如何在人体细胞内进行逻辑门操作，为在活细胞内运行复杂的计算铺平了道路。
耶鲁大学和哈佛大学合作，为一种细菌重新编写了完整基因组编码，提高了其抗病毒能力，第一次从根本上改变了遗传密码，可用于重新设计生物特性或扩展生物功能。
华盛顿大学医学院成功诱导细胞向光移动；加州大学圣地亚哥医学院研发出一项新技术可确定DNA来源于母亲还是父亲；能源部联合基因组研究所等单位改良了基因组组装工艺流程，能生成长达数万个核苷酸长度的读取片段，且最终组装序列准确率大于99.999%；联合基因组研究所对201种微生物和古生细菌细胞进行了测序，发现微生物远比我们所知道的要丰富多样，并揭示了不同物种间令人惊奇的关联。
细胞研究方面，俄勒冈健康科学大学等成功将人类皮肤细胞重组为胚胎干细胞，可在体内转化成任何其他类型细胞。 斯克里普斯研究所找到了一种可将骨髓干细胞直接转变成脑细胞的方法，激活单个受体就将骨髓细胞转化为神经细胞；凯斯西储大学医学院则将老鼠皮肤细胞直接变成了功能性脑细胞。反过来，哈佛大学研究证明了脑细胞也能“变身”，通过直接谱系重编程，把胼胝体投射神经元转变成类似的皮质脊髓运动神经元。
桑福德-伯纳姆医学研究所等单位，用一位右室心肌病患者的皮肤细胞培育出心肌细胞，并在培养皿中诱导出心脏病模型，能再现该病发作时的主要特征。
匹兹堡大学首次用人体干细胞使老鼠心脏再次跳起来，有望使个性化的诱导多能干细胞（iPS）用于器官移植。
西奈山医院对18个诱导血液形成活动的遗传因子进行筛查，找到4个转录因子并加以正确组合，培育出了血管前体细胞及随后的成纤维细胞，并造出类似人体造血干细胞的细胞。 先进细胞科技公司用人类胚胎干细胞治疗一种常见失明，将一名几乎失明患者视力提高到0.5；加州大学旧金山分校科学家向小鼠大脑海马区移植内侧神经嵴细胞，成功控制了小鼠癫痫发作。
再生医学方面，马萨诸塞州总医院科学家培育出一个肾脏，在小鼠实验中能成功过滤血液、产生尿液；此外，他们还用牛和羊身上提取的活组织培育出了人造耳。
纽约干细胞基金会研究所首次用人体皮肤细胞制造出了性能稳定的骨头替代品，有望为骨损伤患者提供个性化、无排斥的骨移植物。
此外，科学家还首次发现一种嵌在人体基因组内的生物钟，能精确测出各种人体器官、组织和细胞型的“年龄”。他们还通过降低单个基因的表达，让一群实验鼠平均寿命延长了20%。
在脑科学研究中，麻省理工学院科学家成功为小鼠大脑植入虚假记忆。他们运用已有方法，人为激活小鼠大脑中一个特定记忆，同时给予新刺激，使两者联系在一起转化成一个新记忆。
南加州大学科学家演示了一种“记忆假体”，并表示这种“记忆假体”已步入人体测试阶段，15名患有癫痫病的志愿者正在接受这种植入设备的测试。
得克萨斯大学研究人员结合模型预测和脑细胞训练，使模拟记忆功能减退的海蜗牛神经元的连接恢复到近乎正常水平。
美国华盛顿大学科学家进行人类脑对脑接口实验首获成功，可发送脑信号遥控同伴做简单运动。
药物研究方面，马里兰州疫苗研究中心研发“万能”流感疫苗成效显著，实验鼠接种新疫苗后产生的抗体水平是传统疫苗的34倍，在雪貂实验中也达到10倍。
中美科学家合作，让蚊子感染一种特殊细菌“沃尔巴克氏体”，从而拥有抵抗疟疾等疾病的能力，并能传给后代。
麻省理工学院研究人员找到了一种新毒素，能够通过阻断DNA复制来抑制细菌生长，为开发下一代抗生素奠定了基础。
加州大学圣地亚哥分校从海洋微生物中提取出“炭疽毒素”，能有效杀灭耐抗生素极强的细菌，如炭疽和超级病菌MRSA。此外，该校研究人员还开发出一种包覆有红细胞膜的纳米粒子，可中和包括耐抗生素菌在内的许多细菌产生的毒素，成为治疗耐药菌的有效工具。
密苏里大学研究人员开发出一种放射性纳米粒子，能将癌症患者身体任何地方的淋巴癌细胞作为攻击靶子，且不会附着和破坏健康细胞。 杜克大学医学院找到60个“阿司匹林响应标记”基因，并可验血检测阿司匹林对患者是否有效，还可预测、预报心脏病发作的风险。
在艾滋病与肿瘤学研究方面，约翰霍普金斯儿童中心、密西西比大学医学中心和麻省大学医学院的研究人员首次实现了对一名感染艾滋病病毒（HIV）婴儿的“功能性治愈”。
HIV抗体疗法动物实验获突破，有望与目前抗逆转病毒疗法结合，有效对付HIV。科学家从艾滋病人体内分离出三种强效广谱的HIV抗体，能使恒河猴体内SHIV的浓度急剧下降。
费城儿童医院科学家用一种蛋白质调节关键免疫细胞功能，从而安全控制肿瘤生长，证明了通过调节免疫机能来控制肿瘤生长的可行性。
佛罗里达国际大学研发出一种磁电纳米粒子，可释放抗HIV药物活化型三磷酸体，实验中的治疗效果甚为理想。
英国 脑科学研究有新成果，合成生物学受重视，干细胞、基因研究成果为病患带来曙光，体外受精技术领跑世界。
2013年初，欧盟宣布将人脑工程列入“未来和新兴技术旗舰项目”，意味着脑科学将成为未来研究热点。科学家在人脑研究方面取得多项成果：布里斯托大学研究人员研究确认了调控记忆开关的关键分子；牛津大学和伦敦大学学院科学家研究发现脑部微电击可提高大脑运算能力；英、德和奥等国研究人员用人类多能干细胞在试管中培育出模拟人脑组织。这一系列研究成果有助于科学家了解人脑之谜，开发出治疗大脑疾病的新方法。
合成生物学方面，帝国理工学院科学家开发出可将微生物工厂生物组件的制作时间从原来的2天缩短为6个小时的新方法；布里斯托大学科学家开发出合成生物学“纳米笼”技术，在化学、生物学和医学领域拥有广泛应用前景。
干细胞研究方面，爱丁堡大学科学家成绩突出。年初，他们发现麻风病细菌可将成熟细胞转化为干细胞；随后，他们革新了干细胞培养技术，用水溶性凝胶作为支撑干细胞生长的微型支架；5月，他们发现Oct4蛋白可助胚胎干细胞自我更新。
其他研究机构也不断有新成果：赫瑞瓦特大学科学家首次将人类胚胎干细胞用于三维打印；格拉斯哥大学研究人员宣布，首个干细胞治疗中风试验初见成效，部分患者病情有所缓解；伦敦大学科学家使用实验鼠胚胎干细胞，首次培育出眼部感光细胞。 基因研究方面，首次在人类活体细胞中发现四螺旋DNA结构，这种结构可为未来的个性化治疗提供靶标；新发现了24种与近视相关基因；通过CCND1基因缺陷的研究证明基因缺陷具有多米诺骨牌效应；发现可抑制HIV扩散的新基因MX2；证明南亚人色素沉着多样性相关基因——SLC24A5基因变异模式会受到社会选择差异影响。
英国在试管婴儿领域的研究依然领先世界。4月，“试管婴儿之父”罗伯特·爱德华兹病逝。英国民众支持“一父两母”三人遗传物质的人工授精技术，英国政府也在6月称支持这一技术。7月，首次将全基因组筛查技术应用于筛查由体外受精获得的胚胎是否存在染色体异常，英国首例接受全基因组筛查的试管婴儿也随之诞生。
法国 加强分子生物技术研究，揭示生物基本结构与活动机制，注重成果在医药、化工等领域的应用转化。
法国一支科研团队揭示了趋磁细菌体内MamP蛋白主导合成磁小体的机制及其结构特征，使人们对“生物矿化”有了进一步理解，有望将这一机制用于医学和污水处理等方面。
法国科研人员通过对长囊水云的研究，发现了利用酶合成鼠尾藻多酚的新机制及其关键步骤，大大简化了商业制备鼠尾藻多酚的生产过程。鼠尾藻多酚是海洋褐藻所特有的一种酚类化合物，可用于生产各类化妆品