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五大医疗创新技术的过去、现在、未来

2016/03/05 来源:生物探索
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导读
2016年,有哪些技术正处于创新前沿,有望在生命医学领域完成新使命呢?Medical News Today网站近日推出一篇报道,围绕基因编辑、实施测序、起搏器、纳米传感器和人工耳蜗5大医疗创新技术的发展和前景进行了简述。


科学进步的不竭动力是创新。科学家们在已有的研究成果之上,通过推成出新,开创出更精益的研究技术和医疗器械,推动着生物医学的持续发展和创新突破。2016年,又有哪些技术正处于创新前沿,有望在生命医学领域完成新使命呢?

Medical News Today网站近日推出一篇报道,围绕基因编辑、实施测序、起搏器、纳米传感器和人工耳蜗5大医疗创新技术的发展和前景进行了简述。

基因编辑:荣耀与争议同行

CRISPR/Cas9最早发现于大多数细菌和古细菌中,是它们为对抗入侵病毒及外源DNA而存在的一种天然免疫系统。作为第三代基因编辑技术,CRISPR/Cas9技术正以其编辑基因简易、廉价、快速等绝对优势,在基因工程领域引起一场革命性巨变,对生物研究、疾病诊疗产生重大影响。

2005年,细菌中CRISPR序列被发现。2007年,杜邦公司旗下的丹尼斯克食品配料公司的研究团队证实人为添加一段CRISPR序列,能够显著增强细菌防御噬菌体入侵的能力。2012年,CRISPR/Cas9机理被揭示并发表在《Science》期刊。2013年,四个研究团队分布开发出CRISPR/Cas9系统,可以对人体基因进行编辑。

2015年,CRISPR被广泛应用于人体、动植物中,对目标基因进行删除、添加、激活或抑制等操作。同时,CRISPR被证实可以用于治疗先天性视力衰退疾病,它还可以与免疫治疗结合,为癌症等恶性疾病治疗提供新思路。

但是,围绕CRISPR的专利、安全和伦理争议也从未间断。2016年新年伊始,英国政府对CRISPR技术敲除日龄胚胎中发育基因批准申请。风向还未明朗,美国国家情报机构紧接其后,却将基因编辑列入大规模杀伤性与扩散性武器”威胁名单。

但是不管怎样,从技术优化、动植物改良到疾病治疗,以CRISPR基因编辑技术为支撑的研究和应用越来越多。未来,它势必将对包括艾滋病、癌症、各类传染病等多种疾病的诊疗产生重大影响。

纳米孔测序:将基因测序升级至“实时”

2016年2月,Nature、Science共同关注了一种新技术——纳米孔测序(MinION)。这一“放入口袋”的DNA测序仪借助纳米孔隙中的离子流直接识别碱基,可以对DNA样本进行实时测序。

这一革新基因测序成本、效率的新技术目前已经成功完成对埃博拉患者样本的实时测序工作。Science撰文表示,埃博拉现场测序的成功取决于MinION精准度的提高,包括样本的处理、数据的分析等等。

借助该技术,即使在田间条件下,研究人员也可在24小时内完成一个基因组测序。未来,MinION将对传染病控制、流行病学研究产生积极的影响,同时推进对个性化医疗、精准医学发展的追求。

起搏器:由心到脑,治疗神经类疾病

心脏起搏器是一种典型医疗器械,借助脉冲电流刺激调节心脏的规律性跳动,可用于治疗心律不齐、急性心肌梗死等疾病。心脏起搏器作为一个典型的医疗设备,自1958年第一台心脏起搏器植入人体以来,随着起搏器制造技术和工艺快速发展,功能日趋完善。

由心脏起搏器衍生的“脑起搏器”作为一种新型治疗手段,已经被医学界认为是治疗帕金森病的有效治疗方案。脑起搏器借助电流刺激相关神经,抑制异常脑神经信号,从而纠正帕金森症状,缓解患者病情使其能够正常生活。

除了神经类疾病的治疗之外,墨尔本大学的Thomas Oxley团队正在研发一种针对瘫痪病人的仿生脑起搏器,希望它可以能够唤起患者思维,并输出信号控制机械骨骼的运动。未来,这种“脑部植入电极”的新武器,将为癫痫、脊髓损伤等多种神经类疾病提供治疗。

纳米传感器:植入式疾病预警设备

美国东北大学的Thomas J. Webster研究团队目前正在研发一种合成型免疫细胞。团队选择的创新技术是植入性纳米传感器。这种新材料式传感器可以植入人体并长期存在,在人体内部从细胞水平完成对疾病的诊断。

传感器外形由碳纳米管组成支撑,可以研发成潜在疾病早期预警装置。随着医学和生物工艺的发展,纳米传感器可以从诊断升级至治疗水平,通过接受各类疾病背后的化学信号,甚至可以在患者意识到疾病之前就直接从内部完成疾病治疗工作。这一种预警理念将改变疾病治疗的范式。

目前,研究团队正致力于开发出一种纳米颗粒,能够攻破由入侵细菌于细胞外基质形成的生物膜,使得入侵细菌失去保护对其进行消灭。

人工耳蜗:与3D打印结合

人工耳蜗的出现可以追溯至上世纪中期。作为一种电子设备,人工耳蜗不同于助听器,并不是简单的放大声音。人工耳蜗由体外言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号,通过植入体内的电极系统直接刺激听觉神经,恢复、提高及重建聋人的听觉功能。

随着高科技的发展,人工耳蜗进展很快,已经从实验研究进入临床应用。目前,全球超35万耳聋患者使用人工耳蜗。它已经成为治疗重度耳聋至全聋的常规方法,也是目前运用最成功的生物医学工程装置。

现在随着3D打印技术的发展,人工耳蜗的原理也被明尼苏达大学Michael McAlpine教授带领的研究团队延伸,他们希望将3D打印与人工耳蜗技术结合,应用于神经损伤造成的多种残疾的治疗,恢复患者的感知和运动技能。

备注:文章编译、整理自Medical News Today网站。

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