生命科学前沿与现代生物技术进展

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• 全国人大代表、中国社科院学部委员程恩富表示,鉴于粮食的重要性和不 可替代性,如果转基因技术被应用于中国的粮食生产,则“举其十利不能 掩一弊”,风险将难以估量。他认为转基因作物存在基因污染、增殖、扩 散及清除途径不确定等因素,一旦转基因作物出了问题,是无法从根本上 控制和补救的。另外,转基因产品对生态与环境安全具有不可预测的影响。 加强对转基因粮食和工业原料的进口、经销环节监管进行立法。
• 中山医学院颜光美教授课题组发现新型溶瘤病毒M1具 有显著抗肿瘤作用,这对研发新型靶向抗肿瘤药物具有 重要意义。
• 究显示,M1病毒是一种从中国海南岛分离得到的天然 病毒,能选择性地感染并杀伤包括肝癌、结直肠癌、膀 胱癌、黑色素瘤在内的多种体外培养的癌细胞,而对正 常细胞无毒副作用。整体动物实验表明,经尾静脉注射 的M1病毒能显著富集在肿瘤组织并抑制肿瘤生长,正 常器官则不受影响。除细胞水平及动物实验之外,课题 组还使用临床标本离体活组织培养模型进一步证实了上 述新型溶瘤病毒的有效性和特异性。
翅目害虫危害,保障水稻增产,还能减少80%的化学农药用量。
• 全国政协委员、杂交水稻之父袁隆平院士认为,对转基因作物对人安全的 担心“是可以理解的”,但转基因安全问题不能“一棒子打死”。国家对 这一问题也很慎重,到现在抗病虫转基因品种并没有放开生产市场,仍处于 试验阶段。要想证明抗病抗虫的转基因食品对人类到底有没有问题,目前 唯一的办法是用人来做实验。我是第一个报名的志愿者!
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• 2010年3月1日,我国120多名专家学者联名签发了一份建议,邮寄给 全国人大常委会,建议人大立即撤销转基因水稻的安全认证。其中有学者 尖锐指出:转基因主粮是否推广,应该听取民众意见,不能任由少数专家 和少数官员“悄悄”作决定。
• 2009年全国人大代表、内蒙古自治区鄂伦春自治旗古里乡党委副书记、 乡长孟玉珍说:“转基因作物的一大特点就是抗虫、抗病性,那虫子吃了都 受不了的东西,人吃就没事吗?” “粮食产量是确保国家粮食安全的重要一 方面,但安全性更重要。光有产量,但大家都不敢吃,或者吃完之后还有一 些后顾之忧,那保障国家粮食安全从何谈起?”她说。转基因技术用在原料 加工领域就可以了,不能延伸到主粮生产领域。
3. 促进活体细胞培养 荷兰Twente 大学的一个研究小组使
用纳米3D打印技术制造出了迄今为止 最小的金字塔,用于培养细胞。这种微 型金字塔在组织工程和再生医学领域具 有良好的应用价值。
三、脑机接口与脑脑接口
• 所谓“脑机接口”技术,指的是在大脑 与假肢等外部设备之间建立一条直接传 输大脑指令的通道,在神经通路损坏的 情况下,利用计算机解读脑部信号,进 而控制外部设备。
• 中国农业科学院生物技术研究所所长、农业部农作物分子生物学重点实验 室主任黄大昉则认为,一方面我们需要大力发展转基因技术,另一方面要加 强研究,不断完善这项技术。“这就像核能的发展。10年前,大家对发展核 能也很恐慌,但我们知道通过科学严格的管理,可以避免泄漏。如今,核能已 成为重要的替代能源,为人类减轻能源压力。”
动物或人脑的海马及相邻区域有位置细胞、头部方向细胞和 网格细胞。它们共同的作用在于定位动物和人在空间的位置。 当动物或人在房间或公园内走动,特定的细胞在不同的位置 就会活动,就会反映出他们在什么位置。而发现这一点,对 于发现动物或人怎么确定方向确定位置很重要。
美国-脑科学计划
2013年4月2日,美国总统奥巴马宣布,正式
• 2013年2 月,美国杜克大学与巴西的研究 人员成功对大鼠进行了“脑脑接口” 实 验实验。
• 2013年6月,美国明尼苏达大学科学家首 次实现人类意念远程遥控直升机飞行。
• 2013年8 月,美国华盛顿大学科学家首次 进行了人类之间非侵入式脑脑接口试验, 一个研究人员能通过互联网发送脑信号, 成功控制远在校园另一侧的同伴的手部 运动。
2. 辅助新药研发测试
目前,药物测试需要大量受试动物,通 过3D 打印技术,科学家已经打印出人造肝脏 组织,有望取代动物用于新药测试,获得更 好的测试效果,同时可以大幅降低研发成本。 此外,利用3D 打印技术进行动脉、肾脏和特 定细胞打印,可用于模拟人体对药物的反应, 有助于选出安全、高效的药物。
3D生物打印技术的应用方向
• 据蒲慕明介绍,大多数我国脑科学专家认为中国 “脑计划”应侧重社会需求,以“脑健康”为计 划的主题。主要的研究应聚焦在脑工作原理和与 脑重大疾病相关的前沿领域上。它将在多学科交 叉的基础上,以微观、介观和宏观尺度研究动态 脑网络工作问题,尤其重视幼年神经发育疾病、 中年精神类疾病和老年神经退行性病变(如阿尔 兹海默症,又称老年痴呆症)的机理研究和研发 早期诊断及早期干预的手段。我国丰富的脑疾病 样本资源和非人灵长类动物的脑疾病模型将为中 国特色的脑研究提供独特优势。
法国环绿色和平组织摧毁5 个转基因作物基地
GM抗议者在英国
绿色和平组织领导者被捕1999
生命科学前沿与现代生物技术进展
令利军
一、脑科学计划 二、3D生物打印技术 三、脑机接口与脑脑接口 四、基因组编辑技术 五、单细胞测序技术 六、艾滋病与肿瘤治疗 七、转基因食品与安全性
一、脑科学计划
• 美国科学家John OKeefe(约翰·欧基夫)、 挪 威 科 学 家 May Britt Moser ( 梅 - 布 里 特 ·莫 泽 ) , 以 及 挪 威 科 学 家 Edvand Moser(爱德华·莫泽),因发现了大脑 中形成定位系统的细胞,而被授予了 2014诺贝尔生理学或医学奖。毋庸置疑, 现代神经科学已经取得了革命性进展, 未来它仍将是科学发展的大势。
3D生物打印技术的应用方向
1. 推进人体组织器官再生研究 人体组织再生研究是当前的热点研
究领域,目前,用3D 打印技术打印 人体器官已经成为可能。2013 年3月, 美国科学家实现了人头骨的3D 打印, 并且获得 FDA 批准;2013年7月,美军 资助的3D 打印皮肤和肾脏研究取得突 破。
3D生物打印技术的应用方向
五、单细胞测序技术
• 近几年来,基于单细胞测序技术的科学研究取 得了突飞猛进的发展,其成果有望为一些重要 的医学问题提供新的解决方案。
• 单细胞基因组扩增新技术(MALBAC)最早由 哈佛大学谢晓亮教授发明,相关论文2012年发 表于《科学》 (Science)杂志。该方法通过 形成闭合环来抑制DNA片段被重复地复制,以 保持DNA扩增的均匀性,解决了传统方法对单 细胞基因组扩增的强烈偏好性的问题。这项突 破在单个细胞水平实现了全基因组93%的高覆 盖率,同时也能准确检测单个肿瘤细胞中的染 色体拷贝数异常。
我国脑科学计划即将启动
• 面对激烈的国际竞争,中国将在脑科学领域 有何作为? 中科院外籍院士、中科院上海神 经科学研究所所长、中科院脑科学卓越创新 中心主任蒲慕明表示,目前,国内专家已基 本达成共识:我国应集中资源、凭借某些领 域的优势解决当下最迫切的社会需求,发展 预防和治疗脑疾病的诊疗手段,尤其是神经 发育疾病、精神类疾病、神经退行性病变的 早期诊断和干预。
四、基因组编辑技术
基因组编辑技术
• 2013年1月,麻省理工学院、洛克菲勒大 学的研究人员开发了基因组编辑新技术, 可通过添加或删除基因精确改变活细胞 的基因组。
• 这一技术有可能为我们提供一种使用方 便的廉价方法,用于操控生物体生产生 物燃料、设计动物模型研究人类疾病、 开发新疗法,以及其他潜在应用。
目前,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机接口技术面临两个技术难题:
• 第一个难题是如何把设备植入大脑,并且保证 这个设备能够在使用者几十年的整个生命周期 内正常运作;
• 第二个难题是通过什么样的方式从病人大脑中 获得信息,并对信息进行有效解读。为了进一 步推动脑机接口技术的发展,使其能够发挥更 大的作用,脑机接口的研究者们正在努力攻克 这两大难题。
• 中国农业科学院生物技术研究所研究员范云六院士:“转植酸酶基因玉米 可以提高饲料的利用效率,减少饲料中磷酸氢钙的添加量,降低饲养成 本;减少动物粪、尿中植酸磷的排泄,减轻环境污染,有利于环境保 护。”范云六说,“此外,利用农业种植方式生产植酸酶,还具有节能、 环保、低成本的优势。”
• 华中农业大学教授张启发院士:转抗虫基因水稻不仅能有效控制螟虫等鳞
时报告; 4. 仿造人类基因组计划的做法,建立数据分析和
共享系统。
欧盟-脑科学计划
欧 盟 委 员 会 2013 年 1 月 28 日 宣 布 , 人 脑 计 划 (Human Brain Project)入选“未来新兴旗舰技 术项目”,将在未来10年内获得10亿欧元的经费 资助。人脑计划意在通过大型计算机模拟人脑的 细胞、化学性质和连接性,以求更好地了解大脑 的功能和发育。欧盟指出,对人脑的研究及相应 技术研发至关重要。这不但有助于帕金森病、阿 尔茨海默病等脑部疾病的诊断和治疗,同时还可 以解释人脑的高能效、高可靠性之谜,对人工智 能研发具有重大作用。
Genetically Modified Food (GMF) and Its Safety 转基因食品与安全性
一、中国转基因安全性的争 议
• 2009年,中国颁发了具有自主知识产权的一个转植酸酶基因玉米品种, 以及两个转抗虫基因水稻品种的生产应用安全证书。这一举措被业界认 为具有里程碑性的意义。但是,部分社会公众曾经对此心存疑虑,担心 转基因作物存在安全性问题。
启动一项“脑科学计划”,全称“运用先进创新
神 经 技 术 的 大 脑 研 究 计 划 ( Brain Research
Through
Advancing
Innovative
Neurotechnologies)”,以探索人类大脑工作机
制,绘制脑活动全图,并针对目前无法治愈的大
脑疾病开发新疗法。美国启动“脑科学计划”,
正式标志着其决心全力抢占脑科学研究的战略制
高点。
美国-脑科学计划
年经费投入:2.32亿美元
联邦政府 1.1亿 私营机构 1.22亿 国防高级研究计划局(DARPA) 5000万美元
美国-脑科学计划
初步实施方案确定了9个研究重点领域,其中包括: 1. 创建大脑结构图谱 2. 开发大型神经网络记录能力 3. 开发基于光遗传学、药物遗传学、生物化学和
• 中外专家认为,“脑计划”比“人类基 因组”难至少几百倍,所以这个计划更 需要国际合作。
二、3D生物打印技术
3D生物打印技术
• 3D 生物打印技术是近年来发展极为迅速的 新的领域,2013年世界经济论坛确定了全球 新兴技术的10 个方向,其中就包括3D 生 物打印技术。
• 3D生物打印技术的优势: 1. 可以实现组织器官的快速构建; 2. 可供选择的细胞种类丰富; 3. 能够完成复杂器官的精确打印; 4. 免疫排斥反应小。
电磁场等的神经回路操纵工具 4. 利用虚拟现实、机器学习等了解认知和行为活
动基础 5. 研究提高人类大脑成像技术的空间分辨率和时
间采样率
美国-脑科学计划
计划将分为4个阶段: 1. 其中研发新的影像工具,如利用光线穿透脑组
织,以探测并操控细胞功能; 2. 利用新一代电子探针,检测和操控大量的细胞; 3. 利用纳米技术对单个神经细胞内的活动进行实
艾滋病治疗重大突破:三名携带 HIV婴儿被治愈
• 英国《每日邮报》网站7月1日发表题为 《3名携带HIV病毒的婴儿在出生几小时 后接种突破性疫苗终被治愈》的报道称, 3名在出生仅几小时后就接受一种突破性 新药治疗的婴儿被宣布不再携带艾滋病 病毒(HIV),还有一名婴儿在接受同样治 疗后体内病毒浓度变得非常低。
• ——中国工程院院士、中国农业科学院生物技术研究所范云六研究员带 领的科研团队,历经12年完成的转植酸酶基因玉米研究项目,日前获得 农业部正式颁发的转基因生物安全证书。
• ——中国科学院院士、华中农业大学张启发教授带领的上述研究团队食 用转基因大米已经多年,但此次意义非凡:他们研发的两种转基因水稻, 率先获得了农业部颁发的安全证书。在华恢1号和汕优63这两种水稻品 种中转入具有Bt抗虫蛋白的基因Cry1Ab/Cry1Ac。
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