小站会根据您的关注,为您发现更多,

看到喜欢的小站就马上关注吧!

下一站,你会遇见谁的梦想?

小站头像

哈工大BGI俱乐部

兴趣爱好、开拓视野 
哈尔滨工业大学  生命科学与技术学院 HIT生物社区

RSS 归档

站长

119619人关注
2014 / . 08 / . 01

埃博拉:非洲死神来袭

贝塔-鱼 发表于 果壳网

2014年7月份以来,“埃博拉”这个词越来越频繁地出现在公众面前。“埃博拉病毒”这种来自黑非洲的死神,似乎正展翅降临在人们的面前。至少在4月份,这场瘟疫已经在西非一些国家造成了数十人死亡。7月29日,领导塞拉利昂对抗有史以来最严重一次埃博拉疫情的医生舍克·汗(Sheik Umar Khan)感染埃博拉病毒逝世,引起世界性的哀悼。30日,有消息称,香港发现“埃博拉”疑似病例,尽管此时很快被正式排除,但依然引起了中国民众的广泛恐慌。实际上,这一次来袭的扎伊尔亚型埃博拉病毒靠体液接触传播,传播途径易隔断,与此同时,各国都在加强监测与感染控制,中国民众无需对此过分恐慌。

来自岛国的死疫

1989年10月4日,美国弗尼吉亚州雷斯顿城的灵长类动物检疫中心接收了来自菲律宾马尼拉附近热带雨林的100只猴子。这些猴子将被用于药物和疫苗研究,但首先,它们会被隔离饲养,以保证身上没有危险的病原体。谁都没想到的是,这些猴子带来了一场浩劫。

还没有进驻猴舍,就有两只猴子死了。

在长途运输过程中,实验动物出现少量死亡是一件很常见的事情。工作人员按照标准程序将死掉的猴子尸体封装后放入冰柜冷冻,等待焚烧。其他的猴子则一只一笼,放进了猴舍。

但接下来,事情继续往让人不安的方向推进:又有29只猴子相继死亡,这距离它们来到美国还不到一个月。这可把猴舍管理员急坏了。猴子可不像小白鼠,它们获取不易,运输麻烦,还需专人精心的看护,每一只都价格不菲。

管理员赶忙找来专职兽医,穿上白大褂带上口罩走进出现死亡猴子的房间,一笼一笼地检查。通常情况下,猴子们会对闯入的人类伸出指头嗷嗷大叫,甚至挑衅般地对着他们撒尿。但有一些猴子完全没有神采,目光呆滞,精神萎靡,瘫坐在笼子里。兽医抓住一只流着鼻涕的猴子做了些简单的检查。

这只猴子发着高烧。

第二天一大早,发烧的猴子就死了。兽医剖开了它的肚子,发现脾脏肿大得惊人,肠子里也有淤血,经验丰富的兽医推测,这只猴子可能是感染了猴出血热病毒。这种病毒对猴子致死率很高,好在对人类没有什么威胁。

埃博拉:非洲死神来袭感染扎伊尔埃博拉病毒的猴子出现的出血表现。图片来源:Fileds virology, 6th edition, P944

这些科学家意识到了情况很严重,但他们没想到情况会严重到什么地步。

接下来一个星期内,又有11只猴子惨死。看到状况没有好转,兽医开始向美国陆军传染病医学研究所求援。死猴的脾脏样本被送往那里的生物安全三级实验室进行检验——这种实验室是专门用来研究危险病原体的地方,按所研究病原体的危险程度不同分为四个等级,第四级最高。

研究人员将脾脏标本的研磨液接种在猴肾细胞上。结果,电子显微镜下的画面让所有人都吓了一跳:有些细胞被完全摧毁,细胞膜破碎,细胞器不成样子。破碎的细胞残骸上遍布着成千上万蠕虫一般的东西。

“这一定是一种丝状病毒!”书本上的知识快速在研究者的脑海中闪现:“迄今为止,丝状病毒一共只发现了两种,而这两种病毒都是最高生物安全级别的病原体!”

没人能够能想象,在距首都华盛顿不远的地方发现了一种四级生物安全病毒,人们会有什么反应——这还是在一个安全等级不够的实验室中发现的,在研究过程中,甚至还有人用鼻子闻过样品。

样品被紧急送往四级实验室进行进一步确认,研究人员使用了从三个感染丝状病毒的病人体内分离的血清来进行确认,这三个人分别感染了马尔堡病毒和两种不同亚型的埃博拉病,其中感染埃博拉病毒的两个人都已经死掉了。他们所用的检测方法基于抗体抗原反应,抗体和抗原就像钥匙和锁,特定的钥匙一般只能够打开对应的锁。

不幸的是,埃博拉病人的血清打开了这把神秘的“大锁”。

雷斯顿的猴子感染了埃博拉,这可让美国炸开了锅。这可是自埃博拉病毒被发现以来,首次在非洲之外的地区发现非实验室条件下的埃博拉病毒感染案例!

美军马上开动,封锁了整个猴舍的大楼,大开杀戒,所有的猴子无一幸免。整栋大楼被翻了个底朝天,消毒剂用了几吨,整个大楼几乎成了没有生物的世界。

美国人为何如此惊恐?埃博拉究竟有多么可怕?

这得从1976年的另一个故事说起。

非洲的快刀手

1976年8月的一天,扎伊尔(现刚果民主共和国)小城杨布库的医院里来了一位发着高烧的病人,名叫Mabalo,他在发病前去过一次扎伊尔北部地区。非洲当地的医院数量极为有限,医疗水平落后,医生也没几个,去那里的病人一般都只会被医生诊断为以下几种疾病:疟疾、疟疾或者疟疾。一旦诊断完成,病人就会排成长队,等待注射抗疟疾药。

每个护士面前都会放着几支注射器,三支用于注射抗疟疾药,剩下的用于注射诸如维生素之类的其他液体。每个护士一天下来要用这几支注射器给上百个病人注射药品,针头用钝了才会更换。这其实是种相当危险、应该被严格禁止的行为。有相当数量的人因共用不经充分消毒的针头而感染包括艾滋病在内的各种疾病。但对于一些穷苦之地的人来说,有针打能治病总比什么都没有来得好。

但谁都没想到,杨布库医院里的这种危险行为居然这么快就让当地人付出了惨重的代价。以这家医院为据点,可怕的传染病在短时间内就血洗了周边50多个村庄。大部分病人的症状和Mabalo一样:有的病人发着高烧,有的身体僵硬,有的头痛欲裂,在地下打着滚。发病之后,病情会在几天内迅速恶化,稍晚期一些的病人开始浑身出血,鼻子、牙床、眼结膜处会往外渗血,有些人表面看起来没有明显的出血,但内脏已经开始"溶解",严重的出血会引起低血压和休克,等待他们的将是死亡。

一波未平一波又起,扎伊尔北部国家苏丹在两个月后也暴发了同样的疫情。首先出现病例的是距离杨布库400英里远的N’zara,当地一个棉花厂的工人们接二连三地病倒,很短的时间内就有35名工人死亡,他们发病症状和杨布库的病人极为相似。

这两个地方的神秘疫病的暴发立刻引起了世界卫生组织和美国疾控中心的重视,一批医生和科学家不顾疾病的威胁和旅途的危险,带着简陋的器械前往疫区调查这种新型的疾病。

埃博拉:非洲死神来袭埃博拉病毒电镜照片。图片来源:CDC/ Dr. Frederick A. Murphy

病原体很快就被确定了,这是一种新型病毒。研究者们用当地一条小河的名字将这种病毒命名为埃博拉。后来科学家发现,扎伊尔和苏丹虽然在几乎同一时间同时暴发埃博拉病毒疫情,但两地的埃博拉病毒其实不甚相同,所以后来分别根据首发地点命名成不同亚型——扎伊尔型和苏丹型。这两种埃博拉病毒的致病力不一样。后来,人们又发现了几种埃博拉病毒。

但即使知道了这些,研究者和医生们依旧束手无策。1976年的疫情中,扎伊尔地区一共有318人感染,死了280个人,死亡率约88%;苏丹地区有284人感染, 151人死亡,死亡率大约为53%。

埃博拉家族

回到美国的那个故事上来。在短暂的惊恐之后,研究者迅速查出了病原体的底细。这是一种新的埃博拉病毒亚型,人们将其命名为雷斯顿埃博拉病毒。这个亚型同最凶狠的扎伊尔埃博拉有交叉抗体反应,但幸运的是,它对人类较为温和。所有与这些猴子有过接触的人(包括那位挺身试闻培养瓶的研究人员)经过隔离检查后,都被发现感染了这种病毒,但没有一个因感染而发病。

这种埃博拉病毒来自亚洲。在那批猴子的输出地附近,也发生了猴子大量死亡的事件,研究者在死猴身上分离出了同样的病毒。

后来科学家陆陆续续分离到其他两种埃博拉病毒,分别将其命名为塔伊森林型和本迪布焦型,同样是以首发地命名。

截至目前,一共有五种埃博拉病毒被发现,在发现埃博拉病毒的30多年里,这种病毒一共感染了2387人,杀死了1590人,综合死亡率约为67%,而这只是官方记录在册的数据,由于非洲地区医疗卫生系统不完善,还有相当一部分案例没有被记录下来,据估计死亡人数在2000人以上(注:以上数据不包括今年西非疫情)。

不包括对人类不致病的雷斯顿型,在这30多年里官方一共记录了24次埃博拉疫情:塔伊森林型1次,只感染了一个人——她是一位前往科特迪瓦给黑猩猩治病的瑞士医生,最终幸运地活了下来;本迪布焦型暴发过2次,感染了206人,杀死了66人;剩下的21次都是由扎伊尔型和苏丹型造成的,这两型病毒杀死的人数占了埃博拉死亡总数的96%左右。导致今年西非空前规模埃博拉疫情暴发的正是扎伊尔型,它是最凶残的一种埃博拉,致死率可达60%-90%。

对于暂时不会对人类造成可怕伤害的雷斯顿埃博拉病毒,我们同样不能掉以轻心。它们是唯一一个能以空气传播的埃博拉亚型,但还好只限于猴子之间。2008年11底,菲律宾吕宋岛4家猪场检出雷斯顿埃博拉病毒,这是首次在家畜中发现埃博拉病毒。为此,中国农业部曾发文禁止直接或间接从菲律宾输入猪及其产品,已运抵口岸的一律作退回或销毁处理。

2012年,中国科学家发表论文称,他们在中国一些地区抓了843只蝙蝠,有32只检测到了雷斯顿病毒的踪迹,这是首次在中国境内发现埃博拉病毒感染的案例。

还好不是人类被感染,还好是雷斯顿型。

埃博拉:非洲死神来袭雷斯顿埃博拉病毒的电镜图片。图片来源:CDC/ Cynthia Goldsmith

当习俗成为帮凶

埃博拉是一种神秘的病毒。科学家已在黑猩猩和猴子等灵长类动物以及蝙蝠体内发现了它们的踪迹,并大致上判断出蝙蝠是埃博拉病毒自然条件下的储存库。埃博拉病毒的传播方式也基本被厘清,它们一般是通过直接接触途径在动物间、动物-人类间或者人类间传播。埃博拉病毒的结构组成甚至基因组序列也已经在科学家的掌握之中。

不过,这还是没有揭开这种病毒神秘的面纱。

埃博拉的神秘,很大程度在于暴发丝毫没有规律可循。非洲居民有捕猎黑猩猩、猴子和蝙蝠等野生动物当食物的习俗,科学家估计,如HIV等一些威胁人类的病原体就是通过这个途径从野生动物跳到人类身上的。但是,捕猎每天都有,埃博拉病毒疫情却没有连续发生。1976年首次发现埃博拉病毒疫情,接下来1977年和1979年都有不同规模的暴发,而自1980年开始,埃博拉病毒在非洲丛林沉寂了15年,一直没有向人类发起进攻。直到1995年扎伊尔型卷土而来,一下子在刚果民主共和国杀死了254个人。没有人知道为什么埃博拉病毒给了人类15年的休战期。

埃博拉病毒是通过直接接触传播的,这种传播途径较为“拙劣”,很容易阻断,远离传染源、带上手套和穿上防护服,就能大大减少被传染的可能。但非洲当地的殡葬习俗,无意中成了埃博拉的帮凶。

当地人在去世后,尸体必须经过亲人处理后才能下葬。1976年扎伊尔埃博拉首次暴发时的首位感染者Mabalo,死后成为这种疾病的指示病例(index case)。但他家人将其尸体带回家里,妻子、母亲和一些女性亲戚一起将他清洗并剖开,清除消化道里残留的食物和粪便,而在整个过程中,所有操作者没佩戴任何防护设备,连手套都没有。在Mabalo的尸体下葬后不久,参与葬礼的亲朋好友中有21名被埃博拉病毒感染,最终死掉了18个。

埃博拉症状。图片可能引发不适,点击显示。
埃博拉:非洲死神来袭
一位患埃博拉病毒出血热的病人。图片来源:ebolaviruspictures.com

非洲当地居民对于传统习俗的把持,使得很多病原体有机会跳入人类社会,并且在人之间肆意扩散。同时,当地教育和科学普及的落后,加剧了村民对于医疗和卫生管理的不了解和对医务人员的不信任,这使得原本严峻的疫情形势雪上加霜。在最近西非埃博拉暴发的关口上,竟然还发生了家属强行把病人带离医院的事情,还有一些村民守住村落入口,不让医生和卫生管理人员进入,严重阻碍了疫病防控工作的开展。

疫苗开发形势严峻

传染病防控重要的一环是疫苗,埃博拉病毒目前还没有可用的预防性疫苗,造成这一局面的原因有很多。埃博拉病毒属于生物安全四级病原体,世界上拥有这种级别实验室的国家和地区本来就不多,所以开展研究的难度比较大,因此人们对于埃博拉了解得还不够深刻。常用的疫苗策略有减毒活疫苗和灭活疫苗,这两种策略在埃博拉病毒上都不适用,减毒活疫苗一旦出现病毒毒力回复,后果不堪设想,而灭活疫苗更是不可取,因为生产这种疫苗首先需要获得大量的埃博拉病毒,生产这么多病毒需要与四级生物安全同级别的工厂,而且培养这么大量的埃博拉病毒本身就是一件非常危险的事情。

所幸,分子生物学技术的发展使得人们拥有了强大的基因工程手段,科学家把埃博拉病毒表面的蛋白质替换到腺病毒或者水疱性口炎病毒的颗粒表面,这种重组后的病毒可以作为高安全性的疫苗给人使用。这样的疫苗已经在实验室中研制出来,接下来需要进行临床人体试验,以验证它的有效性和安全性。但这个程序非常烧钱,埃博拉疫区都是落后而贫穷的地区,他们自己没有能力开展疫苗研究,而有能力的美国又没什么开发疫苗的动力。

埃博拉病毒发现的30多年里,只有2000来人因感染而死亡,而相比之下,艾滋病、结核、病毒性肝炎和流感杀死的人数要多得多。很多研究经费都投入到了这些更显而易见的杀手身上。美国有个专门研究埃博拉疫苗的科学家伤心地表示:“我非常讨厌谈论埃博拉疫苗多久能够做出来这个话题,因为它取决于美国政府给我们多少经费支持。”所以,留给决策者一个重要的问题是,埃博拉疫苗研发的必要性有多大?

而这个问题的答案,取决于埃博拉病毒会不会威胁到决策者自身。

日益膨胀的威胁

埃博拉病毒极少走出非洲。除非感染者带入,或者出现实验事故,不然这种疾病很难进入较发达的国家或地区。不过,由于交通变得越来越发达,这样的威胁会越来越大。埃博拉病毒感染后的潜伏期为2-21天,也就是说一个感染埃博拉病毒的人可能最长三个星期都不会发病。然而,当病毒在人体内复制扩增到一定水平后就具有传染性了,一个不知道自己被感染的人,可能在十几个小时内坐飞机抵达地球的另一面,把病毒扩散出去。

前段时间,一名40岁的男子把埃博拉病毒从利比里亚带到了尼日利亚,他刚刚抵达尼日利亚就开始发烧和呕吐,紧接着被直接从机场带到医院隔离治疗。这是西非暴发埃博拉疫情以来尼日利亚首个感染者,可想而知,如果这个病例的发病时间推迟几天,他可能就已经在尼日利亚周游一圈了。尼日利亚是非洲人口最多的国家,一旦疫情扩散开来肯定更为惨烈。

埃博拉这样烈性病毒将一直与人类同在。就像最早一批前往非洲追踪埃博拉病毒的美国科学家约瑟夫-麦科明克所说:“也许在病毒的世界里,我们才是入侵者。”但既然战争已经开始,人类将义无反顾地投入战斗——为了拯救。(编辑:花落成蚀,Calo)

 

2014 / . 05 / . 09

世界最小袋鼠体长15厘米 生存状况堪忧

 

世界最小袋鼠体长15厘米 生存状况堪忧

 

麝香袋鼠是世界上最小的袋鼠,体长仅15厘米。

 

腾讯科学讯(悠悠/编译) 据国外媒体报道,麝香袋鼠是世界上最小的袋鼠,它们在热带雨林已生活2000多万年,科学家十分担心它们的生存,认为它们很容易遭受环境变化的影响。

 

澳大利亚昆士兰大学和新南威尔士大学的研究人员通过研究麝香袋鼠骨骼化石,指出曾有多种麝香袋鼠存活着,虽然现今只有一支麝香袋鼠物种。麝香袋鼠从未因温度和环境变化而迁徙至其它地区,科学家警告称,一旦它们的家园不再受到保护,这种稳定的生存方式将濒临危机。

 

麝香袋鼠生活的环境在过去2000万年里基本未出现变化,因此被认为是一种“活化石”,它们主要生活在澳大利亚昆士兰省北部热带雨林地面。

 

它们不仅是世界上最小的袋鼠,也具有一些非常古怪的非袋鼠特征,例如:卷尾、后脚足部第5个脚趾是反向,它能够在育儿袋中携带一个以上的幼仔,移动时更像是曳步兔子,而不是普通的袋鼠。

 

麝香袋鼠体长仅15-20厘米,尾巴长度12.7-15厘米,与在草原上跳跃的普通袋鼠相比,它们是典型的侏儒物种。昆士兰大学地球科学分校肯尼-特拉维伦(Kenny Travouillon)博士强调称,这种小型袋鼠非常特殊,难以迁移至其它地区生活。如果它们赖以生存数千万年的热带雨林遭受破坏,它们将无处可去。
 

更多阅读
 

澳大利亚昆士兰大学相关报道(英文)

 

 

2014 / . 05 / . 04

中国细胞生物学会2014年全国“实验室开放日”活动

本次活动时间为2014年5月17日上午9:00-10:30

活动地点:哈工大科学园 2E栋 

本次开放的实验室有

1、癌生物学实验室                          PI:李 钰(哈工大生命学院院长)

2、发育生物学实验室                       PI:吴 琼(哈工大生命学院副院长)

3、结构生物学与信号转导实验室     PI:黄志伟(工大第一篇Nature)

 

参加本次实验室开放日的同学(不限学校、不限专业)请于5月14日前发短息报名

发短息至刘同学:15004685336     附上自己的姓名、学校、专业

2014 / . 04 / . 01

科学家研发生物燃料电池 效率近乎百分百(转自腾讯科学)

 

科学家研发生物燃料电池 效率近乎百分百(转自腾讯科学)

研究人员正试图使用糖为电子设备提供能源。

 

国外媒体报道,研究人员研发出一种高效的新生物燃料电池原型,能够通过酶蛋白从糖中获取能量,理论上效率接近100%。未来或将取代传统锂电池为手机等设备供能。

 

人体通过新陈代谢过程将糖转变成为能量,在将糖分解成为二氧化碳和水。这种生物电池也能通过捕获糖分解过程中产生的电子来产生能量。由于生物电池使用的是生物材料,它们可再生而且无毒性,这就使它们有希望成为传统电池的替代品。

 

弗吉尼亚理工学院的研究人员Percival Zhang和Zhiguang Zhu设计出了这种新型生物电池,它能够将糖直接转换成能量,这就意味着它的输出远超之前的生物电池,甚至也超过普通的锂离子电池。

 

这种新生物电池依靠酶蛋白获得如此高的效率,它能近乎百分之百提取出糖分子所蕴含的能量,并且产生二氧化碳和水。而之前的生物电池提取的能量只有六分之一。

 

虽然这种循环能够完全将糖转化成为能量,但是与人体相比,它使用了较少的酶。犹他州大学的一位生物电池专家Shelley Minteer说道:“使用最少的酶蛋白提取出所有的电子是非常重要的。我认为这是一种伟大的代谢路径。”

 

虽然新的生物电池系统意味着该领域的重大突破,但是它仍然需要克服诸多障碍。Zhiguang Zhu解释说:“目前为止我们还面临着一些挑战。这种电池目前寿命仍然太短,而且它无法再充电。”

2014 / . 03 / . 22

科学家称非洲祖先进化出黑皮肤是预防癌症

  
 
 


科学家称非洲祖先进化出黑皮肤是预防癌症

最新研究声称,暗色皮肤的出现是为了防止非洲祖先患上皮肤癌。

 

据国外媒体报道,一项最新研究表明,癌症或许促使人类进化出了黑色皮肤。科学家们认为,出现在一百多万年以前的暗色皮肤,是我们非洲祖先为了防止患上皮肤癌进化而来的。当古代人类摆脱掉大部分体毛而且进入阳光普照的非洲大草原探险之后,才出现了这种变化。之前,他们的皮肤就像现在的黑猩猩一样,在毛发下有着苍白的皮肤。

 

最新证据表明,在120万年到180万年以前,太阳光线的致命效应给早期人类带来了巨大的选择压力。只有那些具有较暗皮肤的个体受到更多的保护,他们逃脱了年纪轻轻就死于皮肤癌的危险,而且自由的将他们的基因传递给后代。这一理论一直都不被承认,因为科学家们认为,皮肤癌很少会杀死那些具备生育能力的年轻人。

 

但是最新的证据提供了有力的证据,来自非洲的白化病黑人患者承受了最多的紫外线辐射,他们几乎全部患上了皮肤癌而且很年轻就去世。这项研究表明,位于赤道的非洲各国,至少80%的白化病患者在30岁之前死于皮肤癌。

 

白化病是一种缺乏黑色素的遗传性疾病。研究人员指出,这种特性也与非洲外其它热带国家的皮肤癌疾病有联系。研究人员认为,黑色皮肤除了防止皮肤癌之外还有其它的好处,比如防止汗腺损伤并且保留叶酸,叶酸对胎儿的发育是非常重要的。

 

来自伦敦癌症研究中心的首席科学家Mel Greaves教授说道:“查尔斯-达尔文认为皮肤颜色的变化并非适应性的体现,而且其他研究人员也认为癌症并非人类进化史上的一种选择力。但是白化病患者的临床数据提供了强有力的证据,致命性癌症或许在早期人类的进化中有着重要的作用,它们是皮肤富含暗色素进化的一个重要因素。”

 

更多阅读

 

伦敦癌症研究中心相关报道(英文)

2014 / . 03 / . 14

哈工大“科学家讲坛”——施一公院士报告会

   目:生命科学与结构生物学

报告人:施一公院士

   间:318日(星期二)上午10:00-11:30

   点:新活动中心227会议室

 

报告人简介:

施一公教授,河南郑州人,中国科学院院士,美国科学院、美国艺术与科学院外籍院士,结构生物学家,长江讲座教授,国家杰出青年基金获得者。1989年获清华大学学士学位;1995年获美国约翰霍普金斯大学医学院分子生物物理博士学位,随后在美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心进行博士后研究;1998-2008年历任美国普林斯顿大学分子生物学系助理教授、副教授、教授、Warner-Lambert/Parke-Davis讲席教授。2008年全职回到清华大学工作,现任清华大学生命科学学院院长。

主要运用生化和生物物理的手段研究细胞调亡的分子机制、重要膜蛋白以及细胞内生物大分子机器的结构与功能。曾获舍尔学者基金会颁发的舍尔学者奖(Searle Scholar)及雷拓爱伦基金会颁发的雷拓爱伦学者奖(Rita Allen Scholar)获得2003“鄂文西格青年科学家奖”The Irving Sigal Young Investigator Award)、2010年国际赛克勒生物物理学奖(The Raymond & Beverly Sackler International Prize in Biophysics)、2010年香港求是基金会杰出科学家奖、2010年谈家祯生命科学终身成就奖、2014年度瑞典皇家科学院爱明诺夫奖(GregoriAminoffPrize)。20135月入选欧洲分子生物学组织(EMBO)外籍成员。

2014 / . 02 / . 22

NASA研发可缓解疼痛的外部治疗设备

 

 

NASA研发可缓解疼痛的外部治疗设备

使用一种手持式设备在皮肤上来回擦拭就能缓解疼痛,未来这将不再是科幻片中的情节。

图片来源:《每日邮报》网站

据英国《每日邮报》报道,《星际迷航》再次证明了它的剧情是多么超前于科技。近日,美国航空航天局(NASA)开发的一款生物科技装备似乎就带有这部大片的影子。

 

在科幻大片《星际迷航—下一代》中,当指挥官威廉·瑞克受伤之后,飞船上的同事立即使用一种手持式设备为他治疗。尽管这只是一部科幻片中的情节,但这项技术可能在不久的将来就将在国际空间站上变成现实。

 

近日,美国航空航天局与GRoK Technologies公司签署了一份研发新型生物科技装备的合同,其中一款装备可以从外部直接帮助治疗身体疼痛。这款治疗身体疼痛的设备被称为“Scionic”,它是一种用于缓解肌肉骨骼疼痛和炎症的外部治疗设备。使用这种设备在皮肤上来回擦拭,将可以提升机体缓解疼痛的机能,且在此过程中并不涉及药物的使用。

 

美国航空航天局表示,非常看好这项新研制的设备未来在医疗方面的潜力。在长期的太空飞行过程中,宇航员常常会患上骨质减少的病症,也就是肌肉的萎缩以及骨骼密度的降低。

 

这项专利技术的开发将帮助GRoK公司开发开创性技术用于研发及医药领域,并推进人们对整个生物医药技术的理解。GRoK公司创始人兼CEO莫什·柯世曼表示:“这不再仅仅是科幻了。现在所有的证据都显示21世纪的生命科技将在未来数十年内发生巨变,而GRoK公司正在奠定这股浪潮的前进方向。”

 

无独有偶,俄罗斯联邦航天署此前也已经开展了与Scionic设备相似的概念研究。他们的这款产品名为“Scenar”,其使用微弱的电信号施加于人体皮肤上,从而对感到痛楚的区域进行治疗。此时皮肤上的神经接收器将会把这些电信号通过中央神经系统传递给大脑。作为反应,人体的大脑会释放一种具有调节作用和治疗作用的神经肽物质,其中包括一些已知效果最强的止痛物质,如内啡肽等。

 

这与经皮神经电刺激治疗仪的原理不同,因为从本质上来说这种方法是激发机体自身的修复能力,而经皮神经电刺激治疗仪则是使用电信号来暂时阻止疼痛信号向人体大脑的传递。

更多阅读

《每日邮报》相关报道(英文)

2014 / . 02 / . 11

澳大利亚科学家培育出抗氧化转基因苹果

 
 



澳大利亚科学家培育出抗氧化转基因苹果

转基因苹果

 

据报道,喜欢吃水果色拉的人听到下面这则消息一定会很高兴:澳大利亚科学家利用转基因技术培育出一种具有抗氧化性能的苹果。以前的苹果被切开后很快就会变成棕褐色,很不美观,令人食欲大减,但有了这种转基因苹果后,苹果切开后果肉褐变的现象将一去不复返。

 

这种苹果目前正在美国试验田里试种,正在接受美国农业部的批准,现在它也开始公开接受公众评价。这种苹果有望获批。

 

苹果变色,与被称之为“酶促褐变”的过程有关。当苹果的果肉接触到氧气时,氧气与多酚氧化酶发生化学反应,就会导致果肉变成棕褐色。防止这种水果变色的诀窍包括:采用柠檬原汁,或者是大型食品服务公司采用的一种名叫抗坏血酸钙的化学抗氧化剂。正是这种物质使麦当劳餐厅等很多地方都能出售切片苹果。

 

但是澳大利亚研究人员通过让苹果自身产生抗氧化性,从而排除了使用这些价格高昂的化学物质的必要。他们把产酶基因的复制版植入苹果的基因组里,结果发现它竟导致整个产酶过程被关闭。没有氧化酶,就意味着苹果不会变成棕褐色。现在加拿大一家公司已经获得许可,可以生产这种抗褐变的“北极”苹果(之所以叫这个名字,是因为它始终都是白色的,不会变色)的两个品种:金冠和澳洲青苹果。

 

美国农业部进行的初步研究确定这种北极苹果与它们的传统版本一样安全,而且也已批准Okanagan Specialty Fruits公司在纽约和华盛顿的试验田种植这种苹果。美国农业部的正式批准工作还在进行中,有关解除北极苹果管制的建议,正在公开接受公众意见,这项活动将会一直持续到1月30日。

 

目前公众正在对它作出肯定评价。一些人反对转基因成为一种概念,而且不希望改变田地里或者是食品供应中的苹果。其他人则表示,不会褐变的苹果将会促使更多小孩子吃这种对健康有益的水果。如果北极苹果获批(很有可能会在未来几个月发生),它仍需要几年时间才能最终进入食品店。(原标题《转基因防褐变苹果有望在美国上市》)

2014 / . 01 / . 06

睡眠缺乏对大脑损伤类似遭打击

  
 
 

睡眠缺乏对大脑损伤类似遭打击

  失眠对大脑造成的伤害类似于头部外伤产生的影响,它使大脑内和脑损伤有关的化学物质剧增。

睡眠缺乏对大脑损伤类似遭打击

  失眠对大脑造成的伤害类似于头部外伤产生的影响,它使大脑内和脑损伤有关的化学物质剧增。

  据国外媒体报道,你是不是有过这样的感觉:一晚上没睡好,第二天起来就觉得头好像被什么东西打了一样。科学家说,这不是危言耸听。一项新研究显示,只要一晚上不睡觉,你的大脑就会发生变化,影响和头部遭到重物打击一样。

  这些科学家表示,研究中接受检查的健康年轻人表现出体内相同化学物质剧增的迹象。这些化学物质表明大脑受到伤害。瑞典乌普萨拉大学教授克里斯蒂安-本尼迪表示,化学物质——神经原特异性烯醇化酶(NSE)和S-100蛋白是脑震荡等脑损伤的生物标记。

  这位科学家指出:“我们发现,在一晚上没睡觉的研究组中,这些化学物质在血液中的水平明显升高。虽然这个结果没有达到头部外伤造成的影响,但依然十分明显。睡觉时,大脑自己净化有毒物质。神经原特异性烯醇化酶和S-100蛋白的增加是对这些物质作出的反应。”

  本尼迪说:“以前的研究表明大脑用睡眠来净化自己。我们的这些发现支持这个观点。以前还有研究显示,睡眠不足和老年痴呆症、帕金森氏病以及多发性硬化症危险的增加有关。我们的研究可能支持这个结果。失眠后血液中神经原特异性烯醇化酶和S-100蛋白水平的升高可能表示,没有得到足够睡眠促使脑组织的丧失。”

  《睡眠》杂志刊登这项研究。本尼迪表示:“我们的试验结果表明,晚上睡个好觉对保持大脑健康是至关重要的。”数据显示,三分之一英国人出现和睡眠有关的问题。相比几十年前一晚上睡近9个小时,现在普通人晚上只睡7个小时。

  许多科学家认为,不规则的睡眠模式使人患上从身体疼痛到心脏病等各种疾病。与此同时,晚上睡觉不到8小时可能降低第二天的智商。

2013 / . 12 / . 22

法国成功为病患移植人工心脏

 
 
 

法国成功为病患移植人工心脏

人工心脏(资料图)

 

据外媒报道,由法国一家公司设计的人工心脏,于当地时间12月18日被植入罹患心脏衰竭病患的体内。此次手术是医疗技术的一项重大突破。人工心脏的设计公司表示,手术的过程“令人满意”。

 

据报道,这例手术由位于巴黎的蓬皮杜欧洲医院(HEGP)执行。目前,医院仍在观察患者手术后的状况,他已清醒并能与家人对话。人工心脏的设计公司,法国Carmat公司执行长马尔切洛(Marcello Conviti)表示,手术“过程令人满意”。

 

不过马尔切洛表示,尽管目前手术效果令人满意,但要下结论还为时尚早,因目前只有单一移植例子,还需要再观察一段时间。

 

法国自然科学院(Academie des sciences)院长暨外科医生卡尔庞捷(Alain Carpentier)发明人工心脏,他曾多次带动心脏学界的革命。卡尔庞捷称,人工心脏的材质有部分是塑料,另一部分则是生物材料。

 

卡尔庞捷曾表示,如果植入病患的人工心脏能同人体心脏一样运作良好,当心脏病患者必须进行心脏移植时,便可不再需要他人捐赠心脏。

2013 / . 12 / . 14

男人路盲少:演化策略还是睾酮作祟?

男人路盲少:演化策略还是睾酮作祟?男女有别,在我们的印象中,力量,阳刚等词总是与男性联系在一起,而温柔,美丽等词则更多地被应用在女性的身上。除了这些描述身体特征的词语外,另有一些词的应用也表现出明显的性别倾向,比如说“方向感”。

方向感让雄性更易生存?

男性更有方向感似乎是一件天经地义的事情,很多人认为这和男人专司狩猎活动有着莫大的关系,而良好的方向感则来自于空间能力。而许多研究也证实了在空间能力上,男性的确比女性表现得更出众。最常用来测试空间能力的莫过于如图一所示的模型。在一些典型的测试里,受试者会被要求判断图中的两个模型是否是同一个。这就需要他们在大脑中对模型进行正确的翻转,而这种能力也与方向感直接挂钩 [1]。在类似的测试中,男生的分数要比女生高出不少 [1]。然而,事情真的那么简单,空间感好真的和男人的狩猎活动有关吗?

 男人路盲少:演化策略还是睾酮作祟?
图1. 测试空间能力时经常使用的模型图

有意思的是,这种现象在人类之外的其它动物中也很常见。在乌贼,马,大鼠等动物中,雄性的方向感也比雌性略胜一筹。在一项大鼠的研究中,研究者在水缸内放上一层水,并在水里混了影响视线的染料。在水面下,研究者又放上了一块木板。由于大鼠讨厌呆在水中,它们会尽快地找到那块木板以供踏脚。随后的研究发现雄鼠平均比雌鼠    找到木板的时间要短上5秒 [2]。

这种不同动物间的共同点引起了演化心理学家们的兴趣。在他们眼里,跨物种的特性往往意味着“方向感”在演化的过程中起了重要的作用。比方说:男性的方向感或许能让他们在长途的狩猎后找到回家的路,因此他较“方向感差”的同伴而言更容易生存下来,对他方向感有所裨益的基因也越有可能传递给后代。长久以往,“方向感好”就作为演化上的一个优势被保留了下来。

激素才是指南针

然而这个看上去很美的假说却有着不少争议。诚然,从理论上说,方向感好的雄性原始人在传递自己的遗传信息上更有优势,但这并不意味着“具有好方向感”一定是作为演化上的优势策略被保存至今的。一项伊利诺伊大学,威斯康辛大学与加州大学河滨分校的共同研究就认为方向感或许只是某种演化策略的副产物,而非真的在演化过程中被选择下来 [3]。研究重新审视了之前35篇关于不同物种(包括人类)的方向感的论文,并认为方向感或许仅仅与激素的水平有关。研究的负责人贾斯汀•罗兹教授(Justin Rhodes)就指出,以前有实验证明,当女性使用睾酮后,她们的空间感测试的评分会有所提升。

除了睾酮对女性的方向感有所提升这一证据外,罗兹教授认为还有其他一些原因使其不大可能成为一种演化上的选择策略。方向感好对男性来说固然是一种优势,对女性而言又何尝不是呢?即便方向感的好坏对女性的生存没有影响,女性也应当保有“方向感好”这个特性。
这就像人类的乳头一样。女性的乳头具有哺乳的重要功能,男性的乳头虽然不像女性那般有功能性,但也并无害处,因此在演化上并没有动力去刻意移走男性的乳头,于是它们也得以保留至今。换句话说,除非具有方向感会对女性造成坏的作用,使得那些方向感好的女性无法将自己的基因传递下去,否则在演化的过程中仅仅是男性保留了这个优势无疑是件不符合逻辑的事情。此外,认为这是种演化策略的人们也无法解释为何女性不能从她们方向感出众的父辈这里遗传到这个特性。

类似的,罗兹教授认为演化心理学或许过度解读了一些现象。比如有些演化心理学家认为强奸是一种配偶策略,目的是为了更好地把自己的基因传递下去;另一些则认为女性的绝经也是一种策略,其目的是为了让她们有更多的时间照顾自己的后代,便于让自己的基因得以流传。然而一个假说无论再怎么顺利成章,想要成立必须得有证据的支持。而只有假说缺乏证据也正是罗兹教授批评的重点。在他看来,这两种假说无疑是无法证实/证伪的,因此其意义并不大。

参考资料:

[1] Silverman I., Choi J., Mackewn A., Fisher M., Moro J., Olshansky E. 2000. Evolved mechanisms underlying way finding: further studies on the hunter-gatherer theory of spatial sex differences. Evolution and Human Behavior 21:201–213.
[2] Markowska A. L. 1999. Sex dimorphisms in the rate of age-related decline in spatial memory: relevance to alterations in the estrous cycle. Journal of Neu-roscience19:8122– 8133
[3] Clint EK, Sober E, Garland T Jr, Rhodes JS. Male superiority in spatial navigation: adaptation or side effect? Q Rev Biol., 2012 Dec;87(4):289-313

(转自:果壳网)

2013 / . 12 / . 13

美开发出实时追踪脑信号的植入设备

  
 
 

 

美开发出实时追踪脑信号的植入设备

图片来源:《自然》杂志网站

 

据《自然》杂志网站近日报道,研究人员近日在美国神经科学学会举行的年会上报告说,他们研制出了一台名为Harmoni的深部脑刺激(DBS)植入设备,首次能够在进行电刺激的同时,监测大脑内部的电反应和化学反应。该设备已经在大鼠和猪等实验动物身上进行了测试。

 

深部脑刺激技术长期以来被用于治疗运动障碍,但现在已迅速发展为针对包括抑郁症、抽动秽语综合征、强迫症甚至老年痴呆症等神经疾病的一种实验性疗法。尽管相关治疗取得了一些令人鼓舞的成果,但关于植入大脑深部的刺激设备所传递的电脉冲是如何影响神经回路和改变患者行为的,科学家所知并不多。现在,这个深部脑刺激设备原型或许能够提供一些答案。

 

“这是我们此前在人类身上无法真正获取的新数据。”未参与这项研究的凯斯西储大学生物医学工程师卡梅伦·麦金太尔说。

 

该团队希望,这个设备能够确定大脑中哪些电信号和化学信号与一些症状的存在和严重性实时相关,比如帕金森氏症患者所经历的震颤。这些信息有助于揭示脑深部刺激在何处和如何发挥其对大脑的治疗性影响,以及为什么有时候会失败。

 

Harmoni是基于现有深部脑刺激技术的电子记录能力研发而成的,其增添了应用于动物研究的化学传感技术。该设备采用一种被称为快速扫描循环伏安的方法,在大脑内施加一个局部电压变化,将电子短暂拉离特定的神经递质,从而产生可以测量的电流。神经递质是大脑中激活或抑制神经元的化学物质,每个神经递质分子生成的电化学签名不同,每隔10毫秒,就可以根据签名来识别神经递质并估测它的浓度。

 

研究团队已经利用大鼠和猪对Harmoni系统的一部分进行了测试。手术中,他们先通过功能性磁共振成像技术找到对植入部位的电脉冲作出响应的大脑区域,然后在此插入化学和电子传感器,就能够合成一幅显示神经元如何受激并释放出何种神经递质作为响应的图像。

 

动物实验的初步结果表明,通过刺激底丘脑核,Harmoni能够测量出大脑尾状核中神经递质多巴胺水平的上升。而这正是建议用深部脑刺激法治疗帕金森氏病采用的机制之一。该设备的人体试验也在逐步推进中。但研究项目负责人、梅奥医学中心的神经外科医生肯德尔·李表示,这项研究还处于早期阶段,他们正设法让记录电极更耐用,同时让设备更加小型化,以便能够植入患者体内。

 

研究的合作者、孟菲斯大学神经科学家查尔斯·布拉哈强调,还需要深入了解大脑的健康和紊乱状态分别用何种电化学签名来描述,以及如何刺激大脑才能使其保持健康模式。

 

更多阅读

 

《自然》杂志网站相关报道(英文)

2013 / . 12 / . 12

《时代》评出2013年十大医学突破

  
 
 

《时代》评出2013年十大医学突破

 

感染艾滋病的新生儿获得“功能性治愈”

 

今年4月份,美国约翰·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报告说,他们首次实现了对一名感染艾滋病病毒(HIV)婴儿的“功能性治愈”。最新研究成果为根治儿童艾滋病病毒感染铺平了道路。

 

一般而言,医生们会在分娩过程中,给HIV呈阳性的孕妇以及胎儿同时使用某种单一的抗逆转录酶病毒,以阻止母亲把病毒传给胎儿。但这名婴儿的母亲并不知道自己感染了HIV病毒,因此在分娩时未能采取预防措施。医生们只好抱着碰运气的心态,在他出生30小时后,对其实施了药力更强的抗逆转录病毒联合治疗。一系列测试表明,婴儿血液中的病毒在逐步减少,在他出生29天之后,病毒降低到了无法检测的水平。10个月后,多次对其进行标准的血液检测,均没有发现血液中存在艾滋病病毒。HIV特异性抗体的测试结果也始终为负。研究人员认为,可能是由于及时采用了抗病毒治疗,制止了病毒宿主的形成,该婴儿才得以治愈。

 

治疗胆固醇取得重大变革

 

说起胆固醇,医生一般会告诉你在接下来的几年内,要“知道你的胆固醇值”,现在这种情况有望改变。

 

美国心脏病协会和美国心脏病学院联合发布了新的胆固醇治疗指南。除了关注高的胆固醇水平值外,修订后的建议仍然把重点放在诱发心脏病的诸多因素以及治疗心脏病的最好疗法上。如果你从未有过心脏病,那么,你可以使用一种新的计算方法,这一方法考虑了你的年龄、性别、吸烟史、糖尿病、血压和胆固醇水平等因素,将帮助你和你的医生确定是否你能从服用他汀类降胆固醇药物而受益,这些药物能预防你的首次心脏病发作甚至中风发作。

 

第一支能告诉你怀孕多久的验孕棒

 

怀孕检测技术又更上了一层楼。能够显示周数的Clearblue高级验孕棒是第一支获得美国食品和药物管理局(FDA)批准的此类测试产品,其不仅能告诉你是否怀孕,还能基于排卵后的时间告诉你怀孕多久。该测试产品依据作为妊娠标志的荷尔蒙人绒毛膜促性腺激素的水平给出评估。

 

我们终于和“多利羊”一样了

 

美国俄勒冈卫生科学大学的舒赫拉特·米塔利波夫教授使用人体皮肤细胞,利用1996年科学家们制造出“多利羊”的核转移技术,成功地制造出了人体胚胎干细胞。此前,韩国科学家类似的研究被证实造假,因为其利用了试管受精而非核转移产生的胚胎。

 

在实验中,米塔利波夫教授将一个完全成熟的皮肤细胞注入一个空的人类卵子中,并采用化学和电击方法刺激卵子开始分裂产生胚胎干细胞。干细胞可以变身为身体的其他组织和器官。科学家们希望借用这一方法在未来治疗包括阿尔茨海默氏症、心脏病以及糖尿病等在内的多种疾病。

 

单针疫苗就可预防人乳头瘤病毒

 

人乳头瘤病毒(HPV)疫苗是预防生殖器疣和宫颈癌的最佳方法之一,但在11岁的女孩和12岁的男孩中,只有一半人注射了全部三针疫苗。幸运的是,如果一个国际科研团队的最新研究获得证实,他们就不必再注射全部三针疫苗了。这组科学家在一群哥斯达黎加妇女身上进行的研究发现,单针疫苗产生的抗体数量是实际感染这种病毒产生的抗体数量的24倍。尽管目前并不清楚,这一浓度是否足以预防感染并降低罹患癌症的风险,但结论显示,即使单针疫苗也足以预防某些人乳头瘤病毒感染。

 

直接长出新头发

 

今年10月份,美国哥伦比亚大学医学中心报告了一套生发秘方,他们把七个实验对象的头皮组织,放在细胞培养皿里生长一段时间后,再把它移植到种在老鼠背上的人的皮肤上,6个星期之后,七块皮肤里面有五块生成新的毛囊,而且长出细小的毛发,成功率超过70%。

 

该研究的首席研究员克莉丝提·亚诺表示:“距离成功仍有一些障碍,包括定位、发圈、发色等要素还有待克服,但这的确是可以做到的。”研究人员表示,除了治疗自然脱发,这种技术也可以帮助被火烧伤的受害者,让移植的皮肤长出新发。另外,这项技术也不啻为饱受秃顶苦恼的男性的福音,它并非刺激毛囊,而是直接长出新头发。

 

发明“粪便”药片

 

别想歪了,这种药片实际上是由粪便中的细菌制成。科学家们已经证明,我们的肠道内充满了各种有用的细菌,它们会帮助我们消化食物并对抗那些引发疾病的细菌。合适的细菌组合还能帮助我们抵御艰难梭菌,这种让医院和患者苦不堪言的细菌可能引发疟疾或致命的结肠炎。加拿大卡尔加里大学的托马斯·路易博士提出的将各种细菌制成药片的想法真可谓奇思妙想。27名试用了这一药片的艰难梭菌感染病患中,没有一个人再出现复发症状。

 

将质量不好的卵子变成健康的卵子

 

卵子质量不好是导致很多美国妇女无法受孕的“罪魁祸首”之一,现在,美国斯坦福大学的研究人员研发出了一项技术,能够帮助那些卵巢功能不全的妇女再次产生健康且成熟的卵子。这个名为体外活化的过程包括将一个卵子或者卵巢组织去除,然后在实验室用蛋白质和其他因子对其进行处理,帮助其所含的不成熟卵泡发育成卵子;然后,再将经过处理的组织重新移植到输卵管附近。

 

迄今为止,27名参与了治疗实验的志愿者中,有5名妇女产生了可用的卵子,一名妇女怀孕,另一名妇女诞下了一个健康婴儿。

 

发现12种与阿尔茨海默氏症有关的基因

 

人们最新发现了12种与最常见的阿尔茨海默氏症有关的基因,这使得人们已知的与这种疾病有关的基因总数达到了24个。新发现的基因与身体的免疫反应和炎症有关,这两种情况都与阿尔茨海默氏症引起的大脑变化有关。发现的相关基因越多,科学家们就越有希望研制出药物,治疗由该疾病导致的记忆受损和痴呆等症状。

 

提前发现帕金森症

 

科学家们现在相信,像阿尔茨海默氏症和帕金森症这样最常见的神经退行性疾病,如果能在早期确诊并采取干预措施,可能会得到更好的治疗。

 

今年8月份,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员分析健康人群和患有早期帕金森症的病人脊髓液中的淀粉样蛋白、突触蛋白和Tau蛋白含量时发现,相对于正常人群,患有帕金森症患者脊髓液中淀粉样蛋白和Tau蛋白含量较低,可以据此来判断一个人患帕金森症的风险。不过,研究人员也表示,这项研究仍然处于早期阶段,还有很长的路要走。

 

2013 / . 12 / . 10

研究人员将对艾滋病感染者进行治疗性疫苗试验

 
 

 

研究人员将对艾滋病感染者进行治疗性疫苗试验

图片来源:巴基斯坦新闻网

 

据“中央社”报道,西班牙一所医院的研究人员12月9日宣布,他们明年将针对已感染艾滋病毒(HIV)的病患,进行一种治疗性疫苗试验。

 

报道称,这一治疗性疫苗是用以治疗疾病,而非加以预防。巴塞隆纳这所医院表示,院内将进行这项试验,以配合该院与西班牙、比利时及荷兰其他医院共同进的这项4年研究计划。

 

该院传染病科主任贾德尔(Josep Maria Gatell)说:“试验是要达到功能性治愈的目标。”

 

他在记者会中说:“这表示,我们能控制病人体内的艾滋病毒,而不必为他们终生提供抗反转录治疗。”

 

贾德尔说,全世界目前有300多万人感染了艾滋病毒,其中多数是开发中国家人民。而目前通常使用的抗反转录联合疗法固然已证明对防止临床恶化和死亡具有高效,但本身无法根除感染,因此迫切需要其他疗法。

 

就在本月,美国哈佛大学一家附属医院的研究人员宣布,两名在接受骨髓移植后似乎被治愈的艾滋病患者病情复发,艾滋病病毒已经在他们体内重新出现。报道指出,对苦苦找寻艾滋病治疗突破方向的医学界而言,这一令人失望的消息可谓是沉重打击。

 

 

2013 / . 12 / . 08

义眼3D打印法

  
 
 

 

义眼3D打印法

借助3D打印技术,Fripp能够在一个小时内生产150颗义眼。

 

义眼3D打印法

通过3D打印制作出来的义眼成本能够低至100英镑(约合人民币996元),仅是传统眼球的1/30。

 

义眼3D打印法

3D打印制作出来的义眼非常省时,不过在细节方面还需要改进。

 

义眼3D打印法

Fripp还计划通过3D打印方法来制作与3D义眼搭配的面部假肢。

 

据国外媒体的报道,英国Fripp设计公司日前联合曼彻斯特城市大学研制出了一种新型的义眼3D打印方法,这种方法与传统义眼制造法相比,生产时间和成本上都大幅降低,每小时能够生产150颗义眼。

 

普通义眼通常由特殊的玻璃材料或丙烯酸制成,同时需要经过细致的手工描绘才能与使用者的另一只眼球相匹配,一般需要数周时间才能完成,同时制作成本高达3000英镑(约合人民币2.99万元)。然而,通过3D打印制作出来的义眼不仅成本低至100英镑(约合人民币996元),而且能够与大多数人健全的眼球相匹配。

 

“我们将病人正常的眼球图像全部采集下来,然后通过3D打印机在义眼上进行复刻,所以完全能够以假乱真,”参与设计的工程师刘易斯·格林(Lewis Green)介绍说,“此外这种方式也非常省时省力,在完成建模后按下按钮即可搞定。”

 

目前借助这项3D打印技术,Fripp能够在一个小时内生产150颗义眼,该公司希望能够在未来一年内上市开始销售这种3D打印义眼。 


 

2013 / . 12 / . 06

美革命性遗传剪切技术从实验室走向市场

  
 
 

 

美革命性遗传剪切技术从实验室走向市场

 

张峰是爱迪塔斯医药公司的创始人之一,该公司打算利用CRISPR基因编辑技术治疗疾病。

 

图片来源:Kent Dayton

 

与拿点儿处方药治疗自己的小病不同,未来的病人或许会选择遗传“手术”——利用一种革命性的基因编辑技术剪掉有害的突变,同时添上健康的脱氧核糖核酸(DNA)。

 

一套名为CRISPR(聚合定期空间短复发重复)的系统在2012年开始像爆炸一般流行开来,遗传工程师、神经科学家,甚至植物生物学家都将其视为一种高效而精确的研究工具。如今,基因编辑系统已经脱离了一家生物技术公司独大的局面,并正在吸引投资人的目光。

 

随着一笔4300万美元的风险投资的到账,位于美国马萨诸塞州剑桥市的爱迪塔斯医药公司于上月底宣布成立。由CRISPR的5位领衔研究者创立的这家公司旨在开发出直接更改致病基因的疗法。

 

爱迪塔斯医药公司的赞助人之一、风险投资人Kevin Bitterman表示:“这是一个平台,可以对各种家族遗传病产生深远影响。”

 

CRISPR建立在细菌用于探测和切断外来DNA的一种免疫策略的基础之上。DNA剪切酶Cas9通过一个核糖核酸(RNA)引导序列的帮助找到它的目标,利用它,研究人员现在能够通过设计,追踪任何感兴趣的潜在基因。

 

爱迪塔斯医药公司并没有透露其预定目标,但是该公司创始人之一、剑桥市麻省理工学院麦戈文脑研究学院神经学家张峰(音译)表示,这项技术可能首先会针对由单一缺陷基因拷贝引发的疾病。仅仅使导致疾病的拷贝失活便能够为好拷贝的接管工作扫清道路。而涉及到两个不正常基因拷贝的处理情况则需要通过拼接健康DNA来修正基因——张峰表示,这一壮举还需要完成更多的工作及工程。

 

传统的基因治疗方法会使用病毒来传递DNA,这是一种并不精确的方法,因为它能够引入有益的基因,但却无法改变错误的序列。

 

作为爱迪塔斯医药公司正在努力的方向,基因编辑迄今为止一直被一家公司所掌控:加利福尼亚州里士满的盛佳模生物科学公司。该公司使用了基于锌指核酸酶的另一套系统用以剪断并使感兴趣的基因失活。

 

许多研究人员曾表示,与锌指核酸酶相比,CRISPR更易于操作和定制,但与爱迪塔斯医药公司相比,盛佳模生物科学公司无疑已经有了一个良好的开端。对于利用锌指核酸酶破坏编码艾滋病病毒用来进入免疫细胞的一种细胞表面蛋白的基因而言,盛佳模生物科学公司的临床试验已经展现出令人鼓舞的结果。

 

盛佳模生物科学公司首席科学官Philip Gregory表示:“CRISPR为学术界带来了一场风暴,它是一项非常振奋人心的新技术。”但他也认为,依然有几个问题需要解决,包括有研究显示,Cas9会对基因组中已经脱靶的位点进行剪切。张峰表示,他的研究团队和其他科学家正在进行研究以增加这种酶的特异性,并且已取得了一些收获。

 

最后,这两家公司都希望能够得到美国食品与药物管理局(FDA)的批准。纽约考恩和公司的生物技术分析师Nicholas Bishop认为:“FDA从未批准过一项基因治疗产品。”该领域正在从一些早期基于病毒的基因治疗试验的高调而致命的失败阴影中缓慢地恢复。但Bishop强调,这些天来,“监管环境已经有了相当的松动”。

2013 / . 12 / . 06

新技术为“脑计划”铺路

680个神经纤维 79个树突 774个突触 
 
 

 

新技术为“脑计划”铺路

电子显微镜下的小鼠脑组织图像  图片来源:BOBBY KASTHURI

 

近日,一场神经学学会会议的约3万名参会者中,有近5000人蜂拥至一个礼堂,观看美国哈佛大学神经学家Jeff Lichtman展示其研究成果——老鼠大脑的切片。当它们被放大在几块大型投影屏幕上时,其中一部分类似圆柱体的组织以史无前例的精细度被呈现出来:680个神经纤维,79个树突,774个突触。化学信号通过这些链接从一个神经元传到另一个神经元。

 

被展示的脑皮层只占小鼠大脑的十亿分之一,如此精确的细节在几年前还是不可想象的。但是近年来,高通量的进步和自动化电子显微镜的发展使Lichtman的团队正在“开启一个新时代”。马里兰州贝塞斯达市美国国家神经疾病和中风研究所(NINDS)项目主管Yuan Liu说,研究人员可以在单个突触层面研究大脑回路。NINDS为Lichtman的研究提供资金。

 

对于Liu而言,Lichtman的发言是这次会议最精彩的部分,因为他的报告展示了在未来的某一天,新科技能够实现美国总统奥巴马提出的具有争议性的“脑计划”,该计划旨在通过创新的神经技术加强对人脑的认识,加速绘制出人脑结构和活动图谱。Liu说:“我们不可能把所有的钱用于科技发展,但是Lichtman的研究真实地展现了投资的巨大价值。”

 

对于其他人来说,Lichtman从小鼠成千上万个仅30纳米厚度的脑切片中获得的数据,不仅复杂难懂,且令人担忧。纽约冷泉港实验室神经科学家Partha Mitra辩称,除了生成了100 万亿字节的数据和一些精美的图片,它还有助于深入了解大脑的组织结构。他说:“在目前的水平简单地描述神经元回路对于彻底弄清大脑是远远不够的,我们甚至还未达到原子或分子层次。”Mitra 补充:“如果你在原子层次拆分解析周围的任何物体,将会得到大量复杂细节,但这不是我们了解世界化学及物理特性的方式。”

 

作为领域内最早创建详细神经电路分布图的学者之一,多年来Lichtman一直听到很多怀疑的声音。2007年,他和同事公布一项名为脑彩虹的大脑成像技术。该技术通过使用荧光蛋白点亮大脑内部的神经元帮助科学家理解大脑的运作。脑彩虹有助于绘制外围系统的连接,但不足以区分中枢神经系统(CNS)中密集分布且重叠的神经元。今年公布的新版脑彩虹引入更多的颜色,突出细胞膜而非细胞体,使用来自不同种类的荧光蛋白质以更好地标记抗体。Lichtman 预测,他们最终将弄清CNS连接体,但他表示,目前电子显微镜仍是追踪细胞的最有效手段。

 

Lichtman的博士后学生Bobby Kasthuri说,在突触水平绘制大脑图谱于很多人眼里是近乎疯狂的事,因为这所需要的分辨率是功能性核磁共振成像(fMRI)的1万亿倍。

 

Lichtman说,新电子显微图中的细节将有很大的启示性。马萨诸塞州布兰代斯大学神经科学家Eve Marder说:“例如,来自脑皮层图的一个显著发现是,你不仅能基于轴突和树突相交的位置推断突触,还可以通过这些细节形成一个清晰的框架,而不再停留于想象阶段。” 尽管一些神经科学家争论Lichtman图像的优劣,其他人却对这一新兴技术表示认可。一群研究生对斯坦福大学神经科学家Karl Deisseroth的研究表现出极大的兴趣,并观摩了学界泰斗研发的能使脑组织透明化的技术。Deisseroth是光遗传学的开创者。在Deisseroth身旁,处于激发状态的神经元在荧光屏上不停地闪烁,这些都是Deisseroth准备发表的最新作品。

 

一种名为SWIFT的成像技术能捕捉到动物大脑神经回路的活动。为了更好地观察神经元的活动状态,研究人员在一个啮齿动物的头骨上挖出一个洞。Deisseroth实验室的一名研究生Logan Grosenick说,在显微镜和计算技术的帮助下,研究者能绘制大规模神经元的影像并对其进行分析,图像和分析过程能同时囊括1000多个细胞。在虚拟现实环境中,当动物在玩耍或完成不同任务时,其神经活动也能同时被记录下来。

 

类似地 ,以斑马鱼为实验对象时,该技术也能在鱼游动或进行其他活动时监控其单个神经元的活动。麻省理工学院神经科学家兼工程师Mehmet Fatih Yanik说,该技术有望在主要大脑结构中追踪实时活动。“我认为该技术很快就会被其他实验室采用,包括我的实验室。”

 

Kasthuri说:“我不会停下手头的工作。对于新技术的热情是无法压制的。我准备努力说服身边的每一个人相信该技术的正确性。”

2013 / . 12 / . 01

“转基因致癌”论文被撤稿

 
 

 

法国研究人员2012年在《食品和化学毒物学》杂志上发表转基因玉米致癌论文,已成为部分人士反对转基因食品的重要证据。但杂志出版方爱思唯尔公司11月28日在美国宣布,由于进一步分析显示论文数据不足以支持其结论,因此决定撤除这篇论文。

 

爱思唯尔公司在声明中说,《食品和化学毒物学》杂志对所发表的论文及论文所报告的数据进行了彻底的、长时间的分析,对论文发表的同行评议过程也进行了调查,“没有发现欺诈或对数据有意曲解的证据”,然而,“有理由担忧”论文所提及实验中研究人员使用的实验大鼠数量和类型。

 

声明说:对原始数据的深入调查表明,用如此小规模的样本数据无法得出明确结论;归根结底,论文的结果“尽管无不妥之处”,但是“没有说服力”,因此这篇论文达不到《食品和化学毒物学》的出版要求。

 

更多阅读

 

爱思唯尔公司相关声明(英文)

 

 

2013 / . 12 / . 01

首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

1130下午2时,首届哈尔滨市生命科学学生论坛在我校活动中心214拉开帷幕。来自哈尔滨工业大学、哈尔滨医科大学、东北农业大学、东北林业大学、哈尔滨师范大学和黑龙江大学六所高校的生命科学学院优秀学子们共赴盛会,畅谈对生命科学的理解和对未来生命科学事业的展望。

哈尔滨工业大学生命科学与技术学院院长李钰教授与华大基因公司代表魏志明先生莅临论坛现场,寄语生命科学的后起之秀。李钰教授致开幕词,她说,哈尔滨市首届生命科学学生论坛是哈尔滨市第一个相同研究领域、不同优势高校的学生思想碰撞的盛会,希望同学们互通有无,共同为生命科学研究贡献自己的力量,取得卓越的成果。

首届生命科学学生论坛以六所高校相互认识和了解为主,为进一步的校际合作打好基础。各高校代表分别就本校生命科学学院建设、优势研究领域和科研成果等进行了介绍,并就自我成长经历、科研经历与反思和与会学子们进行了深刻而有意义的交流沟通。其中哈尔滨医科大学学生代表徐刚和黑龙江大学学生代表李岩的科研成果汇报引起了大家的浓厚兴趣与深刻探讨,达到了论坛“分享科研经历,促进共同进步”的预期效果。

各高校代表汇报之余,主办方哈工大生命科学与技术学院研究生会、哈工大BGI俱乐部还为参会代表准备了精彩的游戏环节和茶歇点心。使大家既了解到了学科前沿,又可凭借理论知识拿走丰厚奖品,还可享受茶歇美味的周末下午时光。哈尔滨师范大学学生代表赞叹道:“这次论坛太有意义了,我回到学校要向学弟学妹们好好宣传,大家都要积极参与进来!”论坛负责人刘祎说:“举办这次论坛以促进建立六大高校生命学院学生间的联系,对于生命学科的发展和我们个人的成长都是有积极意义的。希望每一个参与进来的同学都有所收获和感悟。”指导老师邢世杰、郭艳余也就论坛建设相关问题进行了深入的探讨.

据悉,哈尔滨市首届生命科学学生论坛由共青团哈尔滨工业大学生命科学与技术学院委员会发起,哈工大、哈医大、东北农大、东北林大、哈师大和黑大六校生命学院学生会联合承办的学术交流论坛,论坛成立伊始得到了华大基因公司的大力赞助和支持。

 首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图1 哈工大生命学院院长开幕致辞)

 首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

 (图2  哈尔滨工业大学学生代表报告发言)

 首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

图3  哈尔滨医科大学大学学生代表报告发言首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图3  东北林业大学学生代表报告发言)首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

图4  哈尔滨师范大学学生代表报告发言首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

图5  黑龙江大学学生代表报告发言首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

图6  东北农业大学学生代表报告发言首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图7  参会人员积极思考发问)

 首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图8   趣味知识竞赛环节)首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图9  趣味游戏环节)首届哈尔滨市生命科学学生论坛成功举行

(图10 与会学生代表颁发纪念奖杯)

+
X