2021年10項生物技術突破
丹尼爾 ·麥克米倫 2021 年 6 月 16 日
隨著我們在 21 世紀向前邁進，生物技術也變得越來越重要，在我們的日常生活中變得越來越重要，尤其是現在世界正遭受 COVID-19 大流行的折磨。科學家和研究人員在這一領域做出了傑出貢獻，並取得了顯著的進步。從疫苗開發到基因測序，生物技術只是鋪平了前進的道路，並為我們每個人帶來了福音。
1. 合成 DNA
Covid-19 大流行比以往任何時候都更加強調了生物技術的必要性。對於 Covid-19 研究，DNA 合成是基石之一。合成 DNA 用於導致 Covid-19 的病毒的基因組研究，這有助於追踪感染的傳播和進化。通過與 Troels Skrydstrup 教授小組的一名研究人員合作，Kurt Gothelf 教授的小組開發了一種獨特的方法，可以在使用前立即快速輕鬆地生產揮發性構件，從而提高 DNA 生產效率。產生的 DNA 序列也稱為寡核苷酸，它們需要一種自動化的化學生產方式。該方法使用亞磷酰胺，它們是易碎的化學分子，除非保持在-20攝氏度的理想溫度。教授們合作創造了一種簡單但可操作的技術，使亞磷酰胺的製造能夠機械化並直接集成到 DNA 合成設備中，最終消除了可能需要長達 12 小時的人工合成的需要。在製造亞磷酰胺的方法中，核苷通過樹脂沖洗，這可以完全納入 DNA 合成設備的自動化過程中。該樹脂保證核苷被快速磷酸化，導致核苷在幾分鐘內轉化為亞磷酰胺，從而導致 DNA 合成。
2. 疫苗開發
眾所周知，冠狀病毒曾經與普通感冒等較輕的感染有關，然而，三種變體——嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒 (SARS-CoV)、中東呼吸綜合徵冠狀病毒 (MERS-CoV) 和 SARS-CoV-2 ——現在與受感染者的嚴重疾病和死亡率有關，導致世界範圍內的嚴重破壞或全球流行病。制定新的長期戰略來阻止病毒的全球傳播至關重要。因此，在生物技術的幫助下，許多研究人員和科學家已經能夠研製出可靠的疫苗。許多合成生物學家已經確定了一種提高蛋白質疫苗生產產量的新方法，可能會增加獲得救命藥物的機會。最近，博士在開發 COVID-19 疫苗方
面做出了重大貢獻。Vilcek 生物技術卓越獎。” Karikó 表明，改變核苷是信使 RNA (mRNA) 的組成部分，使 mRNA 可以安全地用於針對病原體的疫苗。由於她發現了改變 mRNA 中核苷的穩定影響，科學家們能夠為 COVID-19 構建 mRNA 疫苗，最重要的是輝瑞和 Moderna 開發的那些。在臨床測試中，這些疫苗在避免症狀性疾病方面顯示出 94% 的有效性，現在它們正在美國各地用於幫助阻止大流行。
3. COVID-19 的測試和追踪
4. 4D打印與組織工程
4D 打印的想法在創建用於組織工程和製造應用的自愈物質方面越來越受歡迎，但它在農業和農業應用中的用途有限。4D 材料在暴露於某些環境時會改變其形狀，但最近可用的材料與細胞的兼容性較低。然而，由 Eben Alsberg 領導的研究小組基於類似明膠的水凝膠創造了新的 4D 材料，這種水凝膠會隨著水的反應而改變形狀，並且具有細胞相容性和可回收性，使其成為增強組織工程的理想選擇。水凝膠還可以保持非常高的細胞密度，從而允許密集接種細胞。此外，他們還發現該系統可以通過校準來控制形狀改變的時間和程度。研究人員能夠在水凝膠中以非常高的密度植入骨髓幹細胞而不破壞它們，這是生物工程的巨大進步。此外，這種水凝膠的 4D 生物打印還用於為更複雜的 4D 結構創建新穎的配置。
5. 基因編輯
這是第一次，研究人員已經能夠證明，當特定的人類內源性逆轉錄病毒或HERVs這是在我們的基因組中發現被激活，它嚴重損害大腦發育。隨著生物技術的幫助下，科學家們能夠有一個更好的了解HERV流程和功能。研究人員產生了使用CRISPR技術人幹細胞和神經元的創建人內源性逆轉錄病毒的特定基團。這些病毒成分，然後觸發連接到大腦的發育，這也包括傳統的發展因素的特定基因。因此，在大腦皮層皮層神經元完全喪失了功能。
6. 基因測序
在過去的十年中，確定個體整套遺傳物質的大規模全基因組測序技術發展迅速。現在，該中心五年來首次對 3,219 名患者的基因組進行了測序，從而對 1,287 名患有罕見疾病的人（40%）進行了分子診斷。超過 750 個基因被發現存在有害突變，並發現了 17 個新的疾病基因。在某些情況下，患有遺傳性代謝疾病、罕見癲癇和原發性免疫缺陷的患者受益於個性化治療。瑞典醫療保健行業目前正在進行一項重大項目，以在更大範圍內復制類似的工作技術。例如，卡羅林斯卡學院和卡羅林斯卡大學醫院，成立了精準醫學聯合中心 (PMCK)，以整合和發展精準醫學合作夥伴關係。該技術還導致發現了其他以前未被發現的疾病基因，為進一步研究致病途徑開闢了新途徑。
7. 量子顯微鏡
另一個重大的生物技術突破是創造了一種量子顯微鏡，它可以讓我們看到曾經不可能發生的事情。量子光學實驗室的 Bowen 教授表示，“這一突破將激發各種新技術——從更好的導航系統到更好的 MRI 機器，應有盡有。” 除此之外，它是第一個優於當前可用技術的基於糾纏的傳感設備。該團隊的量子顯微鏡能夠突破基於光的傳統顯微鏡中的“硬屏障”，這是一項重大成就。這種量子糾纏不僅提供了 35% 的清晰度而不會破壞細胞，而且還有助於改善傳感。因此，消除了最後一塊拼圖。這一激動人心的突破將創造無休止的生物技術革命。
8. 生物傳感器
生物傳感器因其在醫學診斷和健康監測方面具有革命性的潛力而越來越受歡迎。為了改進和加快冠狀病毒檢測，KAUST 的科學家將最先進的生物電子設備、材料科學工程和合成生物學蛋白質設計結合在一起。因此，在不到 15 分鐘的時間內，這種新的生物傳感器技術可以成功地提供非常精確的結果。這種診斷將電化學生物傳感器與設計的蛋白質結構相結合，使臨床醫生能夠快速準確地檢測病毒位點，這在以前只能通過較慢的基因程序才能實現。完整的系統可以在護理點對未處理的血液進行操作，從而無需耗時的樣本收集。首先，人類唾液和用導致 MERS 和 COVID-19 的冠狀病毒的部分蛋白質處理過的血液樣本被用來微調測試。在與利雅得費薩爾國王專科醫院和研究中心的 KAUST 健康醫生和科學家合作後，對患者的拭子進行了檢查。因此，與標準基因檢測相比，新技術的速度、適應性和性能可能會補充甚至替代 COVID-19 和任何未來流行病的現有診斷方法。
9. 農業和氣候
在生物技術的幫助下，科學家們可以做出一項新發現，儘管氣候變化，但該發現可能對作物的種植方式產生影響。此外，它還可以幫助我們了解動物和人類的分子系統。春化的研究讓我們對植物如何在分子水平上感知溫度有了很多了解。John Innes 中心的研究人員使用一種在不同氣候條件下生長的名為擬南芥的植物進行實驗。他們注意到所有植物的共同點：當溫度低於冰點時，COOLAIR 水平會飆升，這與一種叫做 FLC 的基因是反義的。據研究人員稱，COOLAIR 的表達水平在凍結後一小時內攀升，並在八小時後達到峰值。據研究人員稱，“第一次季節性霜凍是秋季冬季到來的重要指標。” 因此，這些發現揭示了植物感知溫度的分子過程的多功能性，這可能有助於它們適應不同的氣候。此外，由於反義轉錄已被證明會影響酵母和人類細胞的生產，因此這一發現可能會對各種生物體中基因表達的環境控制產生廣泛的影響。
參考文章：初霜最深
10. 環境 DNA
源自在水中或陸地中發現的不同生物的 DNA 是環境 DNA (eDNA)，對 eDNA 的研究有助於識別物種。同樣，愛荷華大學領導的生物學家使用了一種新的環境 DNA 檢測技術，通過在以前未知有人居住的水域中發現它們的 DNA 來發現異國情調的新西蘭泥蝸牛的存在。這是該技術首次應用於檢測新的敵對人群。此外，在 eDNA 技術的幫助下，研究人員還成功地找到了阿根廷螞蟻的環境 DNA。在入侵物種造成嚴重破壞的兩個地區的地表土壤樣本中；位於神戶的港口島和京都的伏見區。因此，這種方法也可以有效地控制害蟲。因此，這種策略甚至可以幫助科學家了解全球入侵生物的生態多樣性和熱點，這些入侵生物會造成重大危害，例如火蟻。
資料來源：https://explorebiotech-com.translate.goog/biotechnology-breakthroughs-2021/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=zh-TW&_x_tr_hl=zh-TW&_x_tr_pto=sc
沒有留言:
張貼留言