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2012年世界各国生物技术发展回顾
更新时间:2013-01-09   浏览次数:2324 【加入收藏】 【字体:

    美国

    遗传学研究精彩纷呈;细胞学研究成果丰硕;药理学研究取得新成果;艾滋病研究与治疗获得突破性进展;肿瘤学研究取得成效。

    南加利福尼亚大学开发出一种绘制DNA之间接触位点的新方法,并利用计算机模型绘制出一个细胞中完整DNA链——基因组的精确三维图像;亚利桑那州立大学制造出一个能折叠成三维形状并夹有一个特殊蛋白的TNA分子,他们认为,结构更简单的TNA也具备RNA的某些功能,地球生命最初可能由几种遗传物质混合组成;麻省总医院文森特生育科研中心首次从育龄妇女的卵巢中分离出产生卵子的干细胞,并证明这些细胞能产生正常的卵母细胞,揭示人类也有类似老鼠等动物的卵原干细胞,或可成为无尽的卵子来源。

    耶鲁大学确认了胚胎干细胞中控制人体发育的3种基因,即Nanog、Oct4和Sox2,详细地揭示了它们是如何控制人体发育的,而其对人体的作用不同于实验鼠胚胎干细胞对鼠体的作用,凸显了利用人体胚胎干细胞开展研究工作的重要性。

    斯坦福大学经过3年多尝试,成功创建了相当于1比特的基因物质,并将其命名为“重组酶可寻址数据”模块(RAD)。他们还由此创建了一种新系统,能够重复编码、擦写和储存活体细胞DNA中的数据,且可重复切换而不使性能发生退化;该校医学中心首次对来自一名男性的91个精子细胞的全部基因组进行了测序,这也是第一次公布人类配子的全基因组序列,同时首次发现了来自同一个人不同精子的突变。

    另外,美科学家还从6只猕猴的胚胎中提取出细胞并将其放入一个胚胎内,再将该胚胎移入一只代孕母猴的体内,经多次流产后,母猴终于诞下健康的雄性双胞胎。

    斯坦福医学院成功绕过干细胞阶段,将老鼠皮肤细胞直接转化成神经前体细胞,得到的细胞能发育成三种脑细胞,而且能在实验室里大量培育;明尼苏达大学用普通的啤酒酵母菌,成功复制了单细胞形成多细胞簇这一5亿年前地球动植物出现的关键进化过程。

    马萨诸塞州总医院通过研究抑制细胞之间的通讯联系,找到了一种能保护肝脏免受扑热息痛等肝毒性药物伤害的新方法,提高相关药物的安全性;一种具有治疗黑色素瘤皮肤癌功效的蛋白质被发现,这种蛋白质可由人体合成,因此有望在此基础上开发出促进人体自身对抗黑色素瘤的新疗法;男性避孕药物JQ1已在老鼠实验中取得初步成功,该药物作用于一种特殊的蛋白质,可以使雄性老鼠暂时不育同时不妨碍它们的性欲。

    美科学家开发出一种实验性猿类免疫缺陷病毒(SIV)疫苗,可使接触一次SIV的恒河猴感染病毒的几率减少80%;他们还在感染人类免疫缺陷病毒(HIV)病患的血液中,确认了新型的HIV抑制蛋白CXCL4或PF-4。这种蛋白质可与HIV直接结合,使其无法依附或进入人体细胞;研究还发现,一种名为SAMHD1的蛋白质能切断病毒复制所需基本材料的供给。在有SAMHD1存在的地方,艾滋病病毒HIV-1几乎无法复制,可以保护免疫细胞免受毒性最强的普通HIV-1感染;美、泰科学家找到了艾滋病病毒外壳上一个易被攻破的弱点,只要这个部位没有变异,注射疫苗可使感染艾滋病病毒的风险降低80%。

    美国食品和药物管理局(FDA)于7月16日批准“特鲁瓦达”(Truvada)作为艾滋病预防药物,以帮助高危人群预防艾滋病病毒感染,这是FDA首次批准艾滋病病毒预防药物上市,可谓是抗击艾滋病30年以来的里程碑事件。“特鲁瓦达”属于抗逆转录病毒药物,可通过抑制病毒逆转录酶,降低人体内的病毒水平,在保持身体健康的同时降低病毒传播风险。

    斯坦福大学医学院发现,一种尺寸约为人类红血球1/60的金纳米粒子能在脑部肿瘤“安家”,并可以3种不同的成像方式对其进行观察,精确显示肿瘤的轮廓,可有效提升肿瘤手术切除精准度。

    美科学家还发现,利用纳米粒子和交变磁场,能轻易破坏上皮组织的癌变肿瘤细胞,在半小时内杀死位于小鼠头部和颈部的癌变肿瘤细胞,而未损伤健康的细胞和组织。

    加州大学圣迭戈分校设计并制造出一种新型微型马达,可在强酸环境中利用氢气气泡进行驱动,无需额外燃料,以每秒钟1000微米左右的速度行进,因而得名“微型火箭”。其可广泛应用于生物医学和工业领域;该校还开发出一种新型注射水凝胶,这种凝胶取自剥离于心肌细胞的结缔组织,经过清洁处理、冷冻干燥后研磨成粉状,然后液化成一种可以很容易进入心脏的注射液,一旦碰到体温,注射液将变成半固体的多孔凝胶,形成一个支架,可安全高效地治疗因心脏病发作而受损的组织。

    麻省理工学院微芯片公司经15年研究而成的无线遥控式药物递送微芯片在人体实验中首次获得成功。给骨质疏松患者植入该微芯片,一年后检查发现疗效和采用注射方式相同。

    斯坦福大学医学院开发出一种类似于太阳能电池系统的视网膜假体。该装置有一对专门设计的配有微型摄像机和处理视觉数据流的微机的目镜,生成的图像会显示在嵌入目镜中的微型液晶显示器上。显示器能发出近红外激光脉冲将播放图像投射在光电硅芯片上,而芯片可通过手术植入视网膜下方,帮助那些因退行性眼病而失明的患者恢复视力。

    英 国

    基因领域研究成绩斐然;英科学家因细胞研究获诺贝尔奖;干细胞研究与实验新成果不断;蛋白研究成热点。

    基因研究方面,4月,英科学家合成了一种名为XNA的物质,拥有DNA遗传和进化两个关键特征,可在许多关键功能上替代DNA。这一成果对研究生命起源乃至“人造生命”具有重大意义;9月,英科学家参与完成了迄今最为详细的人类基因组数据分析工作,证明人类80%的基因组是有功能的。而曾经被误斥为“垃圾”的DNA,在控制细胞、器官和其他组织的行为中发挥了关键性作用,控制疾病的基因开关多达400万个。这一成果被认为是人类基因组研究之后取得的又一重大进展;9月17日,英政府就是否允许含有“3个父母”基因的人类胚胎技术用于临床治疗接受公众咨询。这种“三合一”人类胚胎技术由英纽卡斯尔大学研发,即利用三个父母的基因,通过将缺陷基因和健康基因进行置换,培育出 “三合一”胚胎。目前这项技术还仅被允许用于技术试验,不能将培育成功的胚胎植入人类子宫。该技术研究的重点是卵子细胞中的线粒体,目的是修复人类缺陷DNA,避免母体线粒体本身带有的基因缺陷遗传给后代。按照这种方式形成的婴儿胚胎将拥有父母细胞核的主要遗传物质和来自另一名女子的健康线粒体基因;10月,有英科学家参与的“千人基因组计划”发布最新成果,公布了高分辨率的人类基因组遗传变异整合图谱。这一图谱将帮助科学家进一步理解人类基因组的共同特征和地理差异,从而为推动基因组学在人类疾病与健康领域中的应用以及个体化医疗时代的到来奠定基础。

    细胞研究方面,英科学家约翰·格登因“发现成熟细胞可被重新编程为多功能的干细胞(iPS细胞)”而和日科学家一同获得2012年诺贝尔生理学或医学奖;首次用皮肤细胞制造出大脑皮层细胞,与胚胎干细胞制造出的神经细胞一模一样;发现控制细胞自噬过程的关键分子开关;采用源于人体皮肤细胞的干细胞,首次在体外成功培育出人造功能性血管;开发出新方法,可以无需借助病毒为载体,生产iPS细胞;完成首例通过移植干细胞成功恢复听力的动物实验,为干细胞在内耳和大脑之间重建连接提供了首个证据。

    蛋白研究方面,发现一种细胞信号通路的重要“刹车”蛋白EIF3a,或可成为下一代抗癌药物全新的靶标蛋白,为抗癌药物的研发提供了新思路;在人体脑脊髓液中发现7种可作为检测阿尔茨海默病标记的蛋白,可帮助科学家们开发出新的阿尔茨海默病诊断方法;确认一种名为血影斑蛋白的多功能蛋白对于轴突的生长不可或缺,为研究神经退行性疾病开辟了一条新路;发现T—bet蛋白在维持肠道免疫系统与肠内菌群微妙平衡时起到重要作用,有助于研发炎症性肠病治疗新法;发现一种癌症转移所需的关键蛋白——Cdc42蛋白,以此蛋白为靶点或可有效阻止癌细胞扩散。

    法 国

    法英合成可阻止疟原虫生长的物质;法权威机构否定转基因玉米致癌论;法语音应急过敏治疗注射器在美上市。

    法国家科研中心和巴斯德研究所联合伦敦皇家学院的研究人员成功合成两种新的化合物BIX-01294和TM2-115,能够抑制恶性疟原虫生长所需的一种蛋白酶的活性,快速阻止疟原虫生长。

    10月22日,法生物技术最高委员会和国家卫生安全署先后否定了关于美国孟山都公司NK603转基因玉米致癌的研究结论,同时建议对转基因作物的长期影响进行研究,以加深人们对转基因作物的认识。两家机构当天均表示,此前法国卡昂大学研究人员质疑转基因玉米安全的研究存在诸多不足,其报告中陈述的实验结果和分析不足以支持喂食NK603转基因玉米会毒害实验对象的结论,无法推翻“这种玉米无害”的早先评估结果。

    8月,法制药企业赛诺菲-安万特集团发表公报说,美国食品和药物管理局已批准该集团生产的肾上腺素注射器Auvi-Q用于易发过敏或有过敏史人群发生致命性过敏反应时的应急治疗。这一注射器的一大特点是能“说话”,即有语音提示和图形,可指导人们正确使用。其目前只在美国获准上市,用于对坚果、贝类、奶制品和药物等产生过敏反应人群的应急治疗。

    8月,法、澳、英三国研究人员发现一种新的分子Liminib,不仅可以遏制癌细胞增殖,还能抑制其流动性,防止癌细胞转移形成新的病灶。这种分子对LIM激酶具有抑制作用。而LIM激酶能够调节细胞骨架的活性,在癌细胞的侵袭和转移过程中发挥重要作用。

    11月,法卫生部长表示,将推广艾滋病病毒快速检测,并发起鼓励人们使用避孕套的运动。而男同性恋者和来自高危国家的人群则为快速检测的重点对象。

    9月,《柳叶刀》杂志刊登报告说,二期临床试验结果表明,法国疫苗生产商赛诺菲-巴斯德公司研发的登革热疫苗对3种登革热病毒株有预防效果,安全有效。报告还指出,该公司研发的“CYD-TDV”活性减毒疫苗有助于实现世卫组织提出的到2020年将登革热死亡率降低50%的目标。

    4月,法、意研究人员发现了与导致结核病的结核杆菌毒性相关的蛋白质PE/PPE蛋白,并成功培育出其活性减毒突变体,有望在未来研发出比卡介苗更有效的结核病疫苗。

    5月,法、德研究人员通过动物实验发现,特定基因SHANK2变异后,会导致大脑某些区域连接神经元的神经突触数量减少,从而引发自闭症。该研究结果有助于更好地了解与自闭症相关的神经生物学机制。

    德 国

    在干细胞重新编程和转化,以及癌症治疗方法等方面研究取得重要进展。

    干细胞研究方面,德马普学会分子细胞生物和遗传学研究所成功实现了直接对实验鼠发育中的大脑组织干细胞进行重新编程。该成果将有望为开展脑功能和神经细胞特定行为研究提供新的方法;德波恩大学眼科医院和美国斯克里普斯研究所利用皮肤干细胞重新编程,再生出新的健康视网膜色素上皮细胞,并以此来替代已病变坏死的细胞,研发出一种再生医学治疗方法,有望治疗老年性黄斑退化症。

    马普学会分子生物医学研究所的科学家通过一种新的组合生长因子Brn4,首次实现将白鼠皮肤细胞直接转化成神经干细胞;波恩大学和康奈尔大学则发现,幼年实验鼠在被诱发心肌梗死后,其体内心脏干细胞可为心肌组织修复再生提供新细胞。

    癌症研究方面,马普学会分子遗传学研究所确定了64种与伴侣蛋白Hsp90发生交互作用的蛋白激酶。这些蛋白激酶参与细胞内不同信号传导通路的活动,包括对形成肿瘤起重要作用的信号传导通路。关闭Hsp90可对蛋白激酶的活性施加影响;德波鸿大学通过对TFAP2E基因进行特定修改,成功用于判断肠癌化疗效果。甲基化TFAP2E可用于确定肿瘤化疗药物“5氟尿嘧啶”的化疗效果。

    德维尔茨堡大学与亥姆霍兹传染病研究中心发现一种新的癌症治疗方法,即在关闭癌细胞内部的能量监控机制后,癌细胞将无视内部的新陈代谢需要继续分裂繁殖,最终因缺乏足够能量供应而死亡;德马克斯—德尔布吕克分子医学中心(MDC)和柏林夏里特医科大学则

    发现了脑干细胞对抗脑部肿瘤的新机制。“脂肪酸—胆胺”会频繁激活肿瘤细胞辣椒素受体离子通道(TRPV1),而过度激活离子通道将导致肿瘤细胞死亡。

    马普学会分子生理研究所成功研发出有12个中间步骤的级联反应,创下了目前所知世界最长合成级联新纪录,并合成了生物活性物质Controcountine;德国IBIDI公司则成功开发出一款观察活体细胞的超高分辨率生物显微镜。

    以色列

    重视生物技术发展,致力将生命科学产业作为国家战略进行推动。

    经过不懈努力,以色列已成为生命科学产业世界强国,人均生物技术专利数世界第四,人均医疗器械专利、生物医药专利等数量居世界第一,干细胞研究世界领先。目前,以生命科学产业已发展到一个新高度,成功推出数字成像、医用激光、电子医疗设备、电子手术设备等世界领先水平的科技成果,例如基为影像公司的胶囊照相机和嘉力医疗企业公司的癌症低温疗法等。生命科学领域的创业公司也发展势头强劲,堪称以色列投资最火热领域。2012年1月至9月,该领域的创业公司共筹得风险投资3.87亿美元,占总风险投资的27%。此外,生命科学产业协会还于2012年5月举办了生物医药大会,为拓宽该领域的世界影响提供了良好平台。

    韩 国

    韩国在生物技术领域继续看重医疗应用成果,并在白血病治疗以及脑部疾病致病基因研究方面取得进展。

    1月,韩食品医药品安全厅批准了一洋药品株式会社研制的白血病药品Supect(Radotinib)的生产许可。该会社从2006年开始研制这一药品,此前分别在韩国、印度、泰国等地针对Imatinib(Gleevec)等白血病药物产生耐药性的患者和服用这些药品后没有疗效的患者进行了9个月的临床试验。试验结果显示,其初期反应和疗效均高于Gleevec,也没有发现肺水肿、心脏毒性等其他副作用。此外,Supect价格低于其他白血病药物,且疗效显著,有望打破欧美国家主导白血病药物市场的局面。

    7月,首尔大学医院和首尔医科学院的研究组证实,如果位于细胞内的烯醇酶转移到细胞表面,就会变成“炎症诱发物质”,导致患上风湿性关节炎。科学家从研究对象的血液和膝盖关节液中分离出了一种免疫细胞——“大食细胞”,然后对原本应存在于细胞内部的烯醇酶进行观察。结果显示,风湿病患者的细胞中,移动到细胞表面的烯醇酶所占的比例高达95%至100%,而退行性关节炎患者的比例不到3%,正常人则为零。研究组表示,通过血液检测烯醇酶的含量,可预测关节炎的发病危险,并评估治疗后的效果。

    11月,韩疾病管理本部宣称,发现了一种叫“SUMO1”的蛋白质诱发老年痴呆症的毒性物质,即阿尔茨海默病的发病基因。研究人员称,此次发现可以说找到了一种能抑制毒性物质在大脑里生成的线索,为今后研发老年性痴呆治疗药物提供了科学根据。

    俄罗斯

    抗海洛因成瘾药已开始临床前试验;成功培育复活远古多细胞植物;开发出定向杀死癌细胞的新型肿瘤治疗方法。

    2月,俄乌拉尔制药产业集团对外宣布,由俄科学家开发的抗海洛因成瘾药物已开始在大动物上做临床前试验。该药物采用金属纳米粉末,能在很长时间里锁定毒品分子。该药物可有效消除毒瘾患者在吸食或注射海洛因时的兴奋感,从而促使毒瘾患者无痛苦解除毒品依赖。

    2月,俄科学院物化与土壤生物学研究所在俄远东科雷马河流域地下30米深的永冻层中发现了3万年前的细叶蝇子草植物的种子,并成功培育复活了这种远古多细胞植物。永冻层保存下来的植物以及种子所承载的生物信息比化石更为丰富,因此对于研究远古植物和环境具有重要价值。

    8月,俄下诺夫哥罗德国立医学院开发出利用基因编码光敏剂KillerRed定向杀死癌细胞的新型肿瘤治疗方法。该治疗方法只会对恶性肿瘤产生直接作用,对病人的整个身体并无影响。

    9月,俄科学院有机化学所的科学家从穴居狼蛛毒素中发现了一种肽物质,这种肽能够有效缓解疼痛,但却不会导致成瘾。由于该物质在狼蛛体内含量低且获取困难,科学家们通过应用分子生物学技术已经人工合成了这种物质。基于该物质制成的止痛药目前已开始在俄罗斯进行临床试验,未来有可能替代吗啡等易上瘾的传统止痛药物。

    日 本

    发现细胞膜上的“水分通道”;判明禽流感病毒基因立体构造;首次测量到活细胞内部温度并将其可视化。

    日自然科学研究机构和京都大学的联合研究小组发现了细胞膜上的“水分通道”,该通道的存在可使动物处于脱水状态或摄取大量水分使体液浓度发生变化时保持细胞的正常形态。此项研究将会对治疗艾滋病感染、癌症以及Ⅱ型糖尿病等疑难病症产生推动作用。

    东京大学的研究人员判明了禽流感病毒基因的立体构造。禽流感病毒的内部有8条条状基因,这些基因结合在一起组成一个复合体。这项研究对未来判明新型病毒的发生原理以及开发新型抗病毒药物有重要意义。

    东京大学与奈良先端科技大学院开发出一种可根据温度变化改变发光时间的特殊荧光试剂,利用这种试剂研究人员测量到了活细胞内部的温度情况并将其可视化,这在世界上还是首次。

    日“癌症研究会”与自治医科大学的研究人员发现了可导致肺癌的6种新融合基因。该研究成果有望开发出新的治疗肺癌的有效药物。

    京都大学的研究人员从番茄中发现了可改善脂肪肝和高中性脂肪血症等脂质代谢异常病症的有效物质。在该物质的作用下,连续四周每餐吃两个番茄或200毫升番茄汁可将血液内的中性脂肪量减少30%。

    产业技术综合研究所与合成生物工学研究小组的研究人员判明一种抗冻蛋白质的构造。这种蛋白质发现于寒冷地带的蘑菇体内,可以保护其在零下摄氏度的环境中身体和细胞不被冻结。

    理化学研究所与住友化学的研究人员利用胚胎干细胞,在世界上首次成功制作出立体的视网膜组织。该研究成果有望帮助视网膜病患者重获光明。

    南 非

    南非干细胞技术研究填补非洲空白;艾滋病研究取得突破;纳米药物为肺结核病患者带来福音。

    南非科技与工业研究院在干细胞技术方面取得突破,于实验室内制备出诱导多功能干细胞,填补了非洲大陆在该技术领域的空白。该技术将帮助科学家找到困扰非洲人民的一些重大疾病的治疗方法。

    南非艾滋病研究中心的科研人员发现,艾滋病病毒的一种特殊属性可使得感染者产生广泛中和抗体,能够杀死全世界范围内88%以上的艾滋病毒株,这为研制有效的艾滋病疫苗提供了新的思路。

    南非科技与工业研究院开发出一种基于纳米技术的“靶药物输送系统”,能利用新型多重乳液喷雾干燥技术,将目前治疗肺结核病的4种药物包裹在聚合物中,制成大小为250纳米左右的药物颗粒。这种颗粒可以使抗生素更容易寻找靶位,进入被结核病菌感染的巨噬细胞,持续并且长时间释放抗体,促进细胞对抗体的吸收。由此可以降低抗结核药物的服用剂量和频率,同时改善病人的服从性。而这种药物对多种药物抵抗型结核病(MDR-TB)患者来说,更具有重要意义。其将为MDR-TB患者提供一种简单、快速、安全和可负担得起的治疗方案。

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