生物科学技术的发展情况

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我国生命组学分析技术不断突破。我国华大生命科学研究院主导,6国科学家合作完成

了首个非人灵长类动物(猕猴)全身器官细胞图谱,从泛组织水平全面分析了不同组织器官的细胞组成及其分子特征。

在生命组学分析技术开发方面,南方科技大学等开发了一种新型的、简单可靠的单细胞多组学技术ISSAAC-seq ( in situ sequencing HEteRo RNA-DNA-hybrid afterATAC-seq);北京大学等提出单细胞多组学数据整合与调控推断新方法GLUE( graph-linked unified embedding);南京大学等构建了一种超高分辨率的工程化纳米孔,可以准确地识别所有RNA的核苷酸和发生在它们上的主要修饰。

在多组学联合分析方面,复旦大学等系统绘制了肝内胆管癌的多维分子图谱、甲状腺

髓样癌蛋白质基因组学全景图谱;中国医学科学院北京协和医学院综合分析了食管鳞状细胞癌样本的全基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据,将其分为4种分子亚型,这些突破均为患者实现精准医疗提供了基础数据和思路。同时,我国也在空间组学上取得进步,我国华大生命科学研究院主导,联合6国科学家形成的时空组学联盟利用Stereo-seg大视场、超高分辨率空间转录组技术绘制小鼠、斑马鱼、果蝇、拟南芥4种模式生物的发育时空图谱,从时间和空间维度上对发育过程中的基因和细胞变化过程进行了超高精度解析。合成生物学进展为新材料发现、设计和生产带来新可能我国在合成生物学领域的研究能力和水平不断提高,论文发表量呈逐年攀升的态势,在基因组设计与合成、基因编辑、天然产物合成等方面取得了一系列成果。

在基础研究方面,我国科研人员绘制了高精度生物全景时空基因表达地图,绘制了近200 种与DNA结合的蛋白质结构图等,开发了哺乳动物染色体工程新技术。

在应用研究方面,我国通过工程化改造大肠杆菌,使其产生了367.8mg/L的黄芩素,这是

迄今为止报道的最高产量;基于工程菌与外膜囊泡设计了新型口服肿瘤疫苗;利用电催化结合酿酒酵母发酵,实现了高效地将二氧化碳转化为葡萄糖和脂肪酸;在微生物底盘中实现了甜菊糖稀有组分的定向、高效合成等。

同时,我国在材料合成生物学前沿交叉领域也取得进展,聚焦于开发新型构建思路,以及基于构建思路进行新材料的探索等方面。例如,中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员提出了一种全新的可快速修复的活体材料构建思路,为可穿戴设备和生物传感器等领域的发展提供了新可能;等等。表观遗传学的前沿创新为针对性的疾病治疗提供新思路

我国表观遗传学前沿创新进一步推进。新核酸修饰的发现及表观调控揭示对于解释生命体系的复杂性和多样性有重要意义。例如,中国科学院上海营养与健康研究所的研究人员建立了高分辨率DNA甲基化图谱,能够解析多种组织中细胞特异性的DNA甲基化变异;中国科学院分子细胞科学卓越创新中心联合国际团队揭示了DNA主动去甲基化缺失引发的DNA损伤和神经元凋亡过程。

在RNA修饰与非编码RNA调控方面,北京大学药学院和生命科学学院开发了m6A单碱基定量测序检测(glyoxal and nitrite-mediateddeamination of unmethylated adenosine ,GLORI) 技术,首次实现了高效率、高灵敏度、高特异性、无偏好单碱基的RNA的m6A位点检测和绝对定量;中山大学肿瘤防治中心联合国际团队发现转录过程中RNA的m6A修饰能够直接使邻近的DNA发生去甲基化修饰,进而增加染色质可及性及提升相关基因表达水平。

在细胞外囊泡研究中,我国研究人员关注其在重大疾病、关键生理活动中的表观遗传调

控过程,并针对性地提出干预方案,为疾病治疗提出更多的新方向。

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