The Scientist：盘点与点评2015年度十大生命科学创新产品

Biodog

The Scientist杂志终于揭晓了2015年的十大创新产品，评出了对科研和医学领域影响较大的测序仪、试剂盒、基因组编辑产品和其他技术。值得注意的是，在高科技大行其道的时代一个增强版的传统技术强势逆袭：光学显微镜3D Cell Explorer不需要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测序系统，比如Illumina台式测序仪。但这些测序仪只生成几百bp的读取，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公司近年夏天发布的GemCode测序平台解决了这一问题。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。

点评：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。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。

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。法医实验室过去依赖于低分辨率的毛细管电泳测序方法，而现在他们可以享受到高分辨率的基因分型。

MiSeq FGx配备有自定义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。

点评：MiSeq FGx为法医鉴定领域带来了很大的改变，使人们首次可以同时分析常染色体STR、其他类型STR和一系列SNP。

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。

点评：该产品显著简化了测序过程，用很少的样本就能快速得到测序结果，在基础研究和临床研究中都很有用。

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。 点评：CRISPR-Cas9系统为基因组编辑带来了一场革命，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。

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。

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 Epigenetic Activator（Sigma Aldrich公司）

Sigma公司九月份推出的CRISPR表观遗传学激活子，通过乙酰化相应组蛋白来启动目标基因。这一产品将CRISPR应用从基因组编辑拓展到表观基因组编辑。

Johns Hopkins大学的Richard Lee指出，该产品很适合研究压力对大脑功能的影响。压力主要通过表观遗传学改变来影响大脑的基因表达，表观基因组编辑能够更好的模拟这种效果。“我感兴趣的不是敲除基因废除其功能，而是希望逆转已建立的表观遗传学标签。”

CRISPR表观遗传学激活子就能做到这一点，用户可以根据自己的基因进行定制。除了CRISPR激活子以外，该产品还提供靶标Oct4的对照。CRISPR激活效果取决于目的基因，就Oct4而言表达水平可增加二十倍，Sigma公司的Qingzhou Ji介绍到。

点评：Sigma p300–based CRISPR活化工具可以对目的基因进行表观遗传学修饰，对生物学研究和新药开发有很大的帮助。虽然现在只能作用于组蛋白，但修饰指定表观遗传学位点的能力，有望彻底改变表观遗传学驱动的肿瘤，比如AML、结肠癌和一些脑癌。

Top 7：Phenoptics（PerkinElmer公司）

个性化的癌症免疫疗法需要收集大量的患者数据。在微环境中研究患者免疫细胞，对于癌症免疫疗法非常有帮助，加州大学的Paul Tumeh说。Tumeh及其同事近三年来一直在和PerkinElmer公司合作开发Phenoptics平台。

这个新推出的平台包括染色试剂盒、成像系统和分析软件，可以在福尔马林固定的组织中对免疫细胞进行原位表型分析。研究人员去年十一月曾在Nature杂志上描述过Phenoptics平台的应用：用anti-PD-1药物治疗黑色素瘤，并通过Phenoptics检测一系列免疫细胞的密度、定位和接近程度，比较患者对治疗的不同反应。“这是一个很有前景的平台，”Tumeh说。

点评：该平台可对FFPE切片进行高度定量的表型检测（七种颜色），每批自动化处理200个样本。适用于基础和临床研究，有望给癌症研究和个性化医疗带来一场革命。

Top 8：XFp Cell Energy Phenotype Test Kit（Seahorse Bioscience公司）

Seahorse Bioscience（最近被安捷伦公司收购）的XFp细胞能量表型检测试剂盒，可同时测定活细胞中的两个主要能量生产通路，使用起来也非常简便。

XFp可以实时检测线粒体呼吸和糖酵解，计算基线代谢和压力代谢之间的差异。据介绍，XFp是唯一能测定细胞代谢潜能的产品。西奈山伊坎医学院的Madhavika Serasinghe用这一试剂盒在黑色素瘤细胞中研究癌症突变与线粒体功能的相互影响。“我们看到了清晰的代谢改变，”她说。氧电极或ELISA微流体芯片也可以提供一些这样的信息，但XFp更加灵活和灵敏，速度也比较快。

点评：在生命科学研究中适用范围很广，比如代谢、药物、基因组和蛋白组学研究。

Top 9：Celsee PREP400和Celsee ANALYZER（Celsee Diagnostics公司）

液体活检是跟踪人体癌症发展的微创途径，非常有吸引力。循环肿瘤细胞（CTC）分析是近年来液体活检的热门，能提供蛋白、DNA和RNA活性的全面信息。但在血液样本中收集罕见的CTC并不容易。

今年面世的Celsee PREP400样品制备系统，是一种从血液样本分离CTC的自动化设备。“可以处理大量血液，无需任何预处理，”Celsee Diagnostics公司CEO Kalyan Handique说。除了捕获活CTC，Celsee PREP400还能将其染色以便进行多种分析。Celsee ANALYZER可以对这些细胞进行快速的成像分析。Thomas Jefferson大学的Paolo Fortina认为，这一套产品的表现非常可靠。

点评：这个平台在许多实验室获得成功，口碑很好。增加了实验的简便性，有望显著推动癌症研究的发展。

Top 10：3D Cell Explorer（Nanolive SA公司）

Nanolive公司的3D Cell Explorer显微镜可以观察到活细胞的内部运作，无需任何染色或标记。这个显微镜利用不同角度的光折射检测细胞，分辨率可达200 nm。

激光在照射样本时转动360度进行全方位扫描。“通过这种扫描，我们建立了许多全息图并由此获得3D结构，”Nanolive公司的Lisa Pollaro说。“我们检测细胞部件的折射率，这取决于它们的组成和光密度。”随后电脑屏幕会出现一个灰度图，用户可以对其进行数字化染色。3D Cell Explorer可以用来实时成像分裂、受精等细胞过程。

点评：这是一种非侵入性的观察途径，能实时检测细胞过程和动力学，实现单细胞和亚细胞水平的分析，适用范围很广。