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要
编者按：
在全球面临新冠病毒、经济发展进入低谷并努力复苏的同时，生命科学领域的研究事业仍然在持续前行，保持着良好的发展势头。近期，The Scientist杂志公布了2022年年度十大创新生物科技产品的评选结果。
其中包括了仅需100美元成本即可实现对人类基因组进行测序的技术，可用于研究单细胞和亚细胞区室的高灵敏度成像平台，促进蛋白质发现的分析系统，还包括了可用于检测肿瘤切除后微小残留病灶的个性化检测方法和用于提高技术人员对母亲血液中的胎儿DNA分析能力的处理工具。
今天，就让我们一一了解这10大创新产品。
① Personalis公司NeXT Personal
肿瘤切除后，会有少量癌细胞在体内残留，这种现象被称为微小残留病灶或分子残留病灶（MRD）。若MRD未被及时发现，会导致癌症复发。Personalis公司于2021年12月推出了NeXT Personal检测方法。该方法利用患者自己的肿瘤来检测、量化和监测循环肿瘤DNA (ctDNA)，从而发现MRD并跟踪疗效。
Personalis的实验室通过对1 mm[3]的患者肿瘤组织样本进行全基因组测序，可识别多达1800种单核苷酸变体。所检测出的患者特异性突变随后被用来制作针对这些特定突变部位的引物，以便在未来的血液活检中进行测序。
Personalis公司产品管理副总监Dan Norton说，该检测方法也涵盖了针对其他已知的癌症相关基因的引物。“借助此方法，我们可以了解患者体内是否产生了其他变异，这或许可以为患者提供更为有效的精准治疗。”
BC Cancer中心和英属哥伦比亚大学的肿瘤学家Jonathan Loree于2022年8月开始与Personalis公司开展合作研究，研究对象是胰腺或结肠肿瘤切除患者，该项研究旨在测试NeXT Personal这一工具在“患者的治愈窗口期”诊断疾病复发的能力。Loree说，如果这种检测方法可以取代传统的CT扫描诊断和血液检查，“那么它将有可能节省资金并改善治疗结果。”
Norton说，NeXT Personal目前仅用于研究，计划明年扩展到临床试验阶段。Personalis公司当前拒绝透露NeXT Personal的售价，并解释说具体售价将基于用户需求而定。
评语：NeXT Personal为许多尚未完全攻克的肿瘤的分析提供了希望，在帮助识别肿瘤及管理患者疾病方面具有重要意义。
② NanoString Technologies公司 CosMx Spatial Molecular Imager
CosMx Spatial Molecular Imager（SMI）可以在单个细胞甚至亚细胞分辨率上实现RNA和蛋白质水平的可视化和量化。
该平台由NanoString Technologies公司开发，允许用户按照标准流程来制备特定的探针和抗体，并将其与样本杂交，这些样本可以是冷冻组织切片，也可以是福尔马林固定的石蜡包埋切片。在自动化仪器中，报告探针/抗体会与样本进行杂交并成像，随后用紫外线照射荧光染料并进行清洗，再继续将下一个报告探针/抗体与样本的杂交，这使得研究人员可以在一个样本中实现对多个靶标的成像。
NanoString公司空间基因组学事务部高级总监Vikram Devgan表示， CosMx SMI定价295000美元，它包含一个高分辨率显微镜，“可以让研究人员在100多万个细胞中以亚细胞分辨率可视化和量化1000种RNA和100种蛋白质靶标”。他补充说，用户也可以购买NanoString公司旗下的软件AtoMx Spatial Informatics Platform，对CosMx生成的数据进行可视化和分析。
Miranda Orrzai是北卡罗来纳州维克森林大学医学院阿尔茨海默病领域的研究员，她在使用NanoString公司旗下另一款产品后，又购买了CosMx SMI。她表示：“CosMx是唯一一款能让我们在亚细胞分辨率水平上，同时实现对整个组织切片中所有细胞上的数千种基因进行可视化的仪器。基于此，我们能够以前所未有的分辨率来绘制大脑图谱。”
评语：此产品或将推动原位空间生物学和分子病理学领域产生新的重大变革。
③ Ultima Genomics公司UG100
Ultima Genomics公司于今年5月宣布，成功开发了一项仅需100美元成本即可实现对整个人类基因组进行测序的技术。
迄今为止，仅有早期试用客户才有机会使用该公司的新平台UG100。不过，Ultima Genomics公司预计将在2023年上半年面向更广泛的市场发布该产品。该公司首席商务官Josh Lauer说，对比其他测序仪，UG100拥有较多优点，包括速度更快、效率更高和浪费更少等。
Lauer称，UG100的众多优点可归因于该产品所拥有的一个独特之处：一个圆形、开放式流通池。他解释说，相较传统流通池采用的泵送方式，该产品是通过晶圆中心的喷嘴将试剂分配到旋转的硅晶片上，从而实现分配，这一方式更为高效。
此外，旋转设计提高了数据收集和成像的速度，使Ultima的测序仪能够在大约20小时内完成一次运行，对此Lauer表示，这一处理速度约为现有技术的两倍。“就像CD播放器一样，它可以实现对遗传物质进行超高速扫描。”
Whitehead研究所遗传学研究生Reuben Saunders说：“我对这个平台的通量和成本十分感兴趣。”他曾与Ultima Genomics公司开展合作，在最新研究中使用了UG100。“这预示着一个令人振奋的时代的来临，届时或许可以进行非常大规模的实验……就提高人类对于遗传学和细胞生物学的认知方面而言，这一测序技术或具切实可行性。”
Lauer表示100美元的测序成本包括了晶片和化学试剂，但Ultima Genomics公司拒绝透露那个冰箱大小的具有执行测序功能的硬件的价格。
评语：这是首个成本低于100美元的基因组测序技术，该公司通过技术创新成功实现了这一目标。
④ Seer公司Proteograph Product Suite
生物技术公司Seer的产品管理总监Rebecca Rutherford说，通常而言，蛋白质组学研究面临两大关键挑战：一是对蛋白质的研究需要先进行标记处理，这限制了对已知蛋白质的进一步研究，二是蛋白质组数量庞大且结构多样，加大了低丰度蛋白质的研究难度。
她表示，Seer公司于2022年1月推出的Proteograph Product Suite成功解决了这两大难题。这款产品使用了基于纳米粒子的分析方法，可以实现对生物流体样本中的所有多肽进行无偏取样。
“事实上，Proteograph Product Suite的创新点在于我们专有的工程纳米粒子。这类粒子具有独特的表面功能化特性，可以吸引全动态范围内的蛋白质。”Rutherford表示，这使得研究人员能够追踪与疾病相关的小分子变化情况，并揭示转录后修饰而成的独特的蛋白质变体，从而识别出具有生物学相关性的蛋白质新形态。
美国俄勒冈健康与科学大学奈特癌症研究所癌症早期检测高级研究中心的Mark Flory在与Seer公司合作测试这个新平台后，成为了该平台的首位付费客户。他说：“从发现蛋白质组学的角度来看，我们无法从血液、血清和血浆等复杂的液体活检样本中发现蛋白质。而Proteograph产品可以实现从上述非常复杂的液体活检样本中进行深度取样。”
他的研究团队正在该平台开展关于前列腺癌的大型队列研究，以期识别新的生物标志物。Rutherford表示，该产品也正被应用于肺癌和阿尔茨海默病的研究。
Seer公司拒绝透露Proteograph产品套件的价格。
评语：该产品不仅实现了蛋白质组的无偏取样，而且，其对于蛋白质组学研究的意义不亚于新一代测序技术之于基因组学的意义。
⑤ Nanolive公司LIVE T Cell Assay
过去十年间，Nanolive公司基于对无标记样本的3D全息影像重构技术，开发了数款成像平台。2021年9月，该公司推出了他们的首款专用数字检测方法LIVE T Cell Assay。该方法可以检测T细胞是如何定位、结合、破坏并消灭靶标细胞的，包括受感染的细胞、外来细胞和癌细胞。
Nanolive公司的科学传播部门经理Emma Gibbin-Lameira表示，这种检测方法可以测量T细胞和靶细胞的表型和形态参数，不过“该产品真正的创新之处在于，我们可以从两者之间发生的相互作用中提取到一些信息”，而这些信息在测试某种药物的疗效方面或许会非常有用。例如，你可以评估某种特异性抗体是否能让T细胞更接近期望靶标，以及它是否能提高细胞杀伤率。
Valery Moine是瑞士Light Chain Bioscience公司药理学部门负责人，正在与Nanolive公司开展合作。他说“为了突出和推广他们公司所研发的双特异性抗体的作用模式”，他于一年前开始使用LIVE T Cell Assay来制作营销视频。最近他正用这个平台来进一步表征这些抗体。他补充道，这款产品所提供的信息对于最佳候选药物排序的确定具有重要作用。
Nanolive公司拒绝透露该产品价格，但其首席营销官Lisa Pollaro在电子邮件中提到，“它已经取得了年度许可证，价格与市场上现有的化学检测试剂盒相近。”
评语：对于药物研究这一快速发展领域来说，非终点检测法是一项促进其进步的巨大进步。
⑥ Applied Cells公司MARS Bar
分选细胞最有效的方法之一是免疫磁分离法，这项技术基于附着在特定细胞表面抗原上的磁珠对细胞进行分选。
虽然市场上有几种产品采用了这种方法，但Applied Cells公司推出的全新的MARS Bar系统依然具有多项优势，该公司的应用副总裁Liping Yu表示。例如，MARS Bar系统是一个带有无菌流体套件的全封闭系统，这使得它“更容易管理”，因此它的使用不再局限于洁净室或生物安全柜。此外，该设备包含三个模块，允许它能并行处理三个样本。
哥伦比亚大学的助理教授Sergei Rudchenko与Applied Cells一直在进行科学合作。自2022年2月份以来，他一直在使用该产品的一个版本——MARS Bar flex，其与MARS Bar系统非常相似，但带有开放式流体套件——用于一项旨在在细胞输注过程中从外周血单核细胞中去除初始T细胞的方案。
Rudchenko表示，他有兴趣将该方案开发为一种临床应用，以预防移植物抗宿主病。根据他的说法，MARS Bar Flex在耗尽不需要的细胞后，其血细胞回收率比其他市面上已发布的方案高出约8倍，此外，该系统在纯度方面也相当具有竞争力。
据Yu介绍，MARS Bar系统是可定制的，不过标准的三个模块配置就将花费约15万美元。该公司从去年11月开始就已在客户现场演示这款新模型。
评语：在无需固定磁铁的情况下，创新地使用了磁分离技术，以实现高通量分选。
⑦ 横河电机Single Cellome System SS2000
横河电机株式会社推出的Single Cellome System SS2000是一台亚细胞自动采样系统，它包含了一台用于观察组织的双转盘共聚焦显微镜，以及一个用于从单细胞中收集全细胞或细胞内成分的采样装置。
该系统于2022年2月在日本、美国和中国推出，可以实现完全自动化，使用户能够根据细胞质面积、细胞核大小或其他形态学特征来定义应该对哪些细胞进行采样。将符合特定轮廓的细胞吸出并沉积在96孔板中以进行进一步分析。该系统还可以直接采集细胞内成分，如细胞器或细胞质的一部分，并将这些信息与全细胞采样相结合。
Yokogawa全球营销主管Takanobu Kiuchi表示：“SS2000的高分辨率3D图像使研究人员能够以高度精确的方式控制细胞和亚细胞采样的位置，并保留空间背景。”
“我们可以从同一个细胞中多次采样，收集一小份细胞内样本用于代谢组学研究，然后收集细胞的其余部分用于单细胞转录组学研究。”葛兰素史克（GSK）细胞成像与动力学副主任Carla Newman说。作为beta测试研究合作协议的一部分，他从Yokogawa收到了SS2000。
她指出，对于罕见表型来说，SS2000针对特定特征进行采样的能力会变得特别有用，而且能对少量的患者细胞进行采样。“它允许单细胞级别的粒度来捕捉罕见事件。”Newman补充说，SS2000系统比传统的显微操作器更快更简单，采样速度至少提高了10倍。
根据技术配置和所需支持的不同，该仪器的价格从65万欧元（65.18万美元）到72.5万欧元（72.7万美元）不等。
评语：这是一个高度创新的系统，将高分辨率细胞成像技术与亚细胞采样技术相结合。
⑧ Yourgene Health公司LightBench Detect
LightBench Detect是一款DNA处理工具，可用于无创产前检测（NIPT），包括从母亲血液中采集的胎儿DNA。Yourgene Health公司的产品经理Becky Underwood解释说，LightBench Detect是根据长度从母体DNA簇中分离出胎儿DNA微小片段。
Underwood表示，该产品采用Yourgene公司的成像系统Ranger Technology对凝胶进行成像，并对电压进行实时调整以优化DNA链的分离。他补充道，LightBench Detect是市场上唯一一款可以使用塑料EDTA采血管的仪器，这种采血管比行业标准的玻璃采血器更便宜，更不易破损，并且更高效。根据Yourgene的产品页面，LightBench Detect的一系列特点使每个样本的胎儿DNA产量增加了50%到75%。
Yourgene表示这台耗资5万美元的仪器，于2022年6月初推出，目前仍处于公司的科学家和一些外部研究人员的测试阶段。
正在使用该产品的Yourgene公司的基因组服务实验室主任Bhavika Patel表示，EDTA管的使用大大降低了实验室的成本和失败率，还可能减轻患者的压力，并更快地得到结果。Patel说：“这是一台非常漂亮、整洁的仪器。”
Underwood表示，除了用于NIPT之外，LightBench Detect还有更广泛的应用，包括扫描血液样本以获取肿瘤DNA或传染性病原体。Underwood表示：“我们希望积极地影响临床实践，改善患者的预后。”
评语：该仪器可能会改变目前在全球广泛使用的诊断方法，特别是考虑到价格和样品制备的便捷性。
⑨ Resolve Biosciences公司Molecular Cartography
Resolve Biosciences的Molecular Cartography是一种单分子荧光原位杂交技术，它能够在不破坏组织切片或细胞培养样本的情况下，提供细胞内基因表达的三维视图。
该公司在2021年推出了该平台并提供客户寄送服务，该服务在2021年十大创新榜单中获得了一席之地。Resolve Biosciences公司于2022年1月开始逐步在客户实验室安装全自动Molecular Cartography的硬件和软件，费用为40万美元。
该公司的联合创始人兼首席执行官Jason T.Gammack表示：“我们能够将这种检测方法带入实际的疾病状态，并在组织内单分子水平上绘制相互作用图。”Gammack说，该平台可生成亚细胞基因表达的高分辨率图像，除了提供对细胞转录景观的独特见解外，这些图像也“相当令人惊叹”。“你现在看到的是生物学的美丽图景。”
德国癌症研究中心单细胞开放实验室的负责人Jan-Philipp Mallm说：“这是一个随时可用的系统，几乎不需要优化。” Mallm说，Molecular Cartography的一个主要优势是它完全可定制的探针面板，在2022年Mallm为他的实验室购买完整的仪器设备之前，他使用了客户寄送服务。
“我认为多功能性是这个系统的一大优势。”Mallm和他的同事们正在应用这项技术来研究癌症微环境，在微环境中，“一个肿瘤可以被视为一个完整的复杂组织，因此需要单细胞空间分辨率来了解它的功能和能力。”
评语：这种亚细胞基因表达活性的景观图像可以促进对关键生物学机制的相互作用和复杂性的新理解。
⑩ TrakCel公司OCELLOS 3.0
细胞和基因疗法已经开始了医学革命，但它们也给追踪所涉及的材料，包括患者自身的细胞等方面提出了新的挑战。为了应对这些挑战，TrakCel公司于2021年2月推出了一款名为OCELLOS的云计算软件，并于2022年7月发布了一个新版本OCELLOS 3.0。
“这是一个非常简单的计算机界面，在整个供应链中都很容易访问。”TrakCel公司的联合创始人、负责科学事务和产品开发的副总裁Matthew Lakelin说道。他指出，OCELLOS 3.0不仅提高了此类治疗的安全性和质量，还管理了监管机构要求的身份链和监管链数据。
Mustang Bio的质量监管高级总监Edward Armstrong自2018年以来一直与TrakCel公司保持合作，利用他们的技术在临床试验期间跟踪Mustang的自体CAR T细胞产品以及细胞和基因疗法。
Armstrong目前正在转向OCELLOS 3.0，他表示：“监管链和身份链对我们的流程至关重要，FDA对此非常重视。”当Mustang Bio公司准备招募第一个患者时，Armstrong考虑过在纸上跟踪产品，但很快意识到“在纸上完成TrakCel在电子上完成的工作，会让人发疯。”
TrakCel的OCELLOS 3.0起价为30万美元，具体价格会根据用户的参与程度和定制需求而有所增加。
评语：该产品可以帮助集中、简化和减少在细胞/基因疗法（CGT）开发和生产过程中复杂供应链和任务物流中的错误。
原文链接：
features/2022-top-10-innovations-70792
作者：The Scientist Staff
编译：77
审校：617
编辑：豫小鱼
