反转录酶

磁学是物理学古老的研究领域之一，也是具生命力的发展领域，利用电子自旋的研究来推进数据的存储、传输和计算等多方面的应用进展一直是科研工作者执着追求且不断探索的方向。 在众多研究过程中，电子自旋结构的成像与可控操作成为磁学领域研究的巨大挑战。与之相关的电子自旋现象包括斯格明子、刺猬状自旋结构、磁通漩涡等，其中，磁通漩涡电子自旋结构是研究多位磁学存储介质的一个重要现象。以往关于磁通漩涡中心性反转的研究工作都是针对微米尺度开展的，纳米尺度的磁通漩涡中心性反转工作目前仍需进一步探索和研究。 Elena P. 等人利用德国attocube公司的低温强磁场磁力显微镜—attoMFM在实验中清晰的观测到了25nm尺寸单个分子中磁通漩涡中心性反转现象。为了实现纳米尺寸单分子中磁性研究，Elena等人选取的纳米尺寸磁性分子为K0.22Ni[Cr-(CN)6]0.74体系。该体系分子尺寸可控制调整，且具有易于制备的特点。研究单分子纳米尺度的磁性，具备低噪音、高灵敏度、以及较高的空间分辨率等特征的磁性表征技术就显得为重要。德国attocube公司的低温磁力显微镜attoMFM可提供可变磁场的环境，是实现纳米磁性分子在低温下磁通漩涡性质表征与操控的有力设备。如下图实验数据，只需通过施加很小的外加磁场（600 Ｏｅ左右），单分子中的磁通漩涡就可实现中心性反转。在４.２ Ｋ的低温环境中，通过施加连续变化的外加磁场与attoMFM成像的实验数据分析，可观察到纳米单分子磁通漩涡磁性随着外加磁场发生清晰的中心性反转。attoMFM实验观测到纳米分子中磁通漩涡中心性反转 下图为具有纳米别高分辨率的磁力成像结果。图中清晰显示了分子的磁力分布情况。原本分子磁通漩涡中心性导致在垂直方向磁力分布可被外加微小磁场改变（下图中的白色部分表明，经过磁场施加针样品由排斥力转变为吸引力）。另外，作者也详细分析研究了不同尺寸单个分子中的磁通漩涡中心性反转机制。attoMFM直接观察到NP4单分子磁通漩涡中心性反转 作者预见，该次实验结果中纳米尺寸单分子的磁通漩涡中心性转换的特性可能为未来数据存储开创新篇章，数据的读写可以通过很小的磁场来操纵。 相关产品：低温强磁场原子力/磁力/扫描霍尔显微镜 - attoAFM/attoMFM/attoSHPM系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C159542.htmAttocube低温强磁场扫描近场光学显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/C81740.htm

单细胞全长转录本测序的价值单细胞测序技术为基础科研、临床诊断、药物研发等领域带来了诸多全新发现视角。现阶段主流的单细胞测序，大多是通过单细胞捕获设备获得cDNA文库后进行打断、扩增、建库，并用二代建库测序分析基因的整体定量。然而，基因在不同组织、不同细胞亚群中会使用mRNA的不同转录本，SNV、融合基因等结构变异也具有组织和细胞特异性，此外，科研界研究比较热门的lncRNA，在不同组织细胞亚群中也具有特异性的表达。这些基于全长序列方面的信息，是目前单细胞二代测序无法获取的。主要原因是目前基于二代测序的单细胞数据局限于3' 或5' 端的150-250bp，较难满足这类需求。而传统的Smart-seq虽然可以实现全长转录本覆盖，但需要经过拼接组装分析转录本结构，且通量较低，成本较高，研究单细胞可变剪切仍然较为困难。由于二代测序读长较短，三代测序如PacBio、Nanopore等技术以其长读长的优势解决了这一痛点，因此，如果能将二代测序与三代测序相结合，既能获得mRNA的全长序列，并通过Cell Barcode信息定位到细胞亚群，即可解决了这一单细胞研究领域的痛点。但是，在前期测试中发现，二代单细胞测序一般获得约3万个基因的表达矩阵，三代全长测序能获得超过10万个转录本的表达矩阵，两套数据的聚类图谱差异巨大，现有的分析流程并未很好地解决两套数据的一致性匹配问题。因此，如何能从庞大的二代+三代，也即基因+转录本的单细胞数据中，挖掘到有价值的特异性转录本，可以为单细胞临床转化、药物靶点发现带来更加细致的挖掘角度。及智医学团队出身单细胞科研服务行业，重点围绕单细胞富集与检测平台、单细胞测序技术平台和基于AI算法的单细胞数据分析算法平台，建立了单细胞转录组、空间转录组、单细胞联合Bulk多组学等多种独特的分析流程和方法，尤其擅长各类免疫细胞与基质细胞的分类、功能解析、细胞互作、药物靶点筛选等分析项目。最终通过积累的上百种单细胞分析方法与百万级别单细胞数据库，为单细胞临床转化类项目提供专业研发服务。及智医学团队生信专家通过高效的自动化分析脚本，并历时数月的二代+三代单细胞算法测试，目前已经解决了二代+三代单细胞聚类的诸多分析难点。伯豪生物基于十多年的单细胞组学服务经验，可提供从样品保存、运输、单细胞悬液制备，到单细胞分选、建库和数据分析的解决方案。及智医学与伯豪生物强强联合，正式推出单细胞全长转录本测序服务，即单细胞cDNA水平的转录、遗传变异研究，通过一次捕获，两种建库，同时获得单细胞聚类与转录本信息：目前，该技术方向为如下科研问题，提供了潜在的解决办法：发现携带特定突变的细胞，并与非携带突变细胞相比，挖掘基因表达规律挖掘功能基因，如膜蛋白、分泌蛋白、转录因子等的转录本使用情况，并发现全新功能转录本发现融合基因所在细胞亚群，研究它们与其他肿瘤细胞的拟时序分化关系发现亚群特异性全新IncRNA获得亚群特异性表达的转录本，能够辅助小核酸类药物开发企业，针对该特异性转录本设计siRNA干扰片段，提升小核酸干扰靶点的有效性。案例解析2021年11月11日，来自澳大利亚 沃尔特-伊丽莎霍尔医学研究所的Tian等人开发了一种基于Nanopore测序和10x Genomics的全长转录组单细胞测序方法，分析单细胞中的全长异构体、可变剪接和突变检测。研究成果发表在国际知名期刊Genome Biology（IF=13.6），论文题目为“Comprehensive characterization of single-cell full-length isoforms in human and mouse with long-read sequencing”。文章中，使用10x Genomics技术分选得到单细胞的全长cDNA后，将cDNA一分为二，一份进行打断建库用于二代测序，另一份进行全长扩增建库用于Nanopore三代测序。此时Nanopore的文库上也包含了细胞Barcode，后续可以通过分析流程将三代测序和二代测序结果通过细胞Barcode一一对应。通过这样的方式，即实现了获得全长转录本，分析亚群的特征性转录本使用，并同时拿到了突变所在细胞。文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）通过聚类分析发现，CLL（慢性淋巴细胞白血病）细胞相比正常免疫细胞具有更高比例的新型转录本，特别是新型剪接的转录本。同样，相比激活的干细胞，静态肌肉干细胞也有更高比例的新型转录本（图 D）。分析发现，约80%的基因可以表达多种转录本（图E），但是大多数基因主要表达1到2种转录本类型（图F），约30%的基因含有多于一种的可变剪接事件，意味着2个最高表达的异构体可能涉及多个外显子的复杂剪接变化而产生不同。文章通过分析CLL数据，检测到CD45的多种亚型（图G），CD45的表达通过CITE-seq进行验证。CITE-seq可以同时检测RNA和细胞表面蛋白，这种方法结合三代测序，可以对细胞表面蛋白进行更深入的分析和探索。对CLL数据集进行分析，寻找只存在于癌细胞中的，且在不同的CLL转录簇中具有不同等位基因频率的SNVs，通过经典的曼哈顿图最终发现四个变异在不同的CLL聚类呈现显著差异（图C，D）。其中发现的Gly101Val突变，此突变已被证实通过降低BCL2对venetoclax的亲和力而使患者对venetoclax治疗产生耐药性，通过分析发现患者CLL2携带约25%的Gly101Val突变，并发现该突变不仅属于亚克隆，而且与特定的转录簇相关（图E）。样品选择与实验细节由于单细胞全长测序需要对mRNA反转录后的cDNA全长进行测序，核心是需要将完整的全长cDNA扩增至2ug的 Nanopore建库起始量，而常规单细胞是将一链cDNA做基础扩增后全部打断用来做建库测序，因此，这一验细节就意味着单细胞全长测序需要额外质控。本文也从如下四个方面给出一些基础建议：样品选择悬液质控文库质控单细胞测序剩余样品用于新的科研发现一：样品选择常规单细胞测序样品来源分为新鲜采集与液氮速冻两种类型，两种类型的样品需要两种处理方式，新鲜采集样品需要在48h内制备悬液并上机，液氮速冻样品需要将细胞膜破碎，丢弃细胞质，分离提取细胞核，用单个核来做单细胞测序。不过，由于细胞核里面的RNA大多为初始RNA，包含有较多内含子，而从初始RNA加工为成熟mRNA的过程大多发生在细胞质中，因此，抽核类的项目并不太适用于单细胞全长测序。虽然在2022年7月份一篇Nature Biotechnology的文章是对人脑抽核后的单细胞样品进行三代全长测序，不过由于拿不到成熟mRNA，文章是站在了特定基因在不同亚群的外显子保留这样的科研角度统计规律（如下图）。文章角度非常新颖，也是科研界首次用单细胞全长测序发现人脑中，某些基因在不同亚群中，使用不同的外显子组合，生成多种编码蛋白。不过，由于最终拿到的仍旧是细胞核内的RNA，后续还需要大量验证工作，因此抽核后做单细胞全长测序的临床转化价值较小。所以，单细胞全长测序的项目最适宜采集新鲜样品制备细胞悬液，捕获成熟mRNA开展后续验证工作。经三代单细胞全长测序发现CADM1基因在人脑神经元（兴奋性、抑制性）、星胶、小胶、少突细胞亚群中，会使用不同的外显子组合。原文也有用蛋白质谱技术对这些外显子的多肽产物进行验证的工作二：悬液质控在收集到新鲜样品之后，可以使用商品化的新鲜组织保护液将样品在24h-48h内从临床运输至实验室进行悬液解离，并通过显微镜、细胞计数仪检测悬液质量。由于全长单细胞对RNA质量要求较高，比较建议悬液活率在85%以上，同时用台盼蓝、AO/PI双染鉴定，并用显微镜仔细观察细胞真实活率、红细胞比例（红细胞在光镜下，可以观察到圆饼状的亮圈，中间有黑色小点，有经验的单细胞实验员可以通过肉眼观察判断出来，而不少品牌的细胞计数仪有可能会把红细胞计算为碎片，甚至检测不到）。另外，现阶段二代单细胞测序，单个样品的数据量大多为100G，可以容纳5000-8000左右的细胞捕获量；而三代测序成本较高，站在节省经费的角度，建议一方面准确的对细胞悬液的浓度进行测定（不可单纯依靠细胞计数仪），来控制上机细胞总数（建议上机不超过1万个细胞）；同时也要结合不同品牌单细胞捕获设备的真实捕获率（这点最好找成熟单细胞科研服务公司来完成）来进行综合判定（建议捕获不超5000个细胞，如果超过5000需要增加三代测序数据量）。三：文库质控单细胞全长转录本测序，只需要一次捕获，拿到一链cDNA之后要立刻进行全长扩增，如下图：因此，就需要将已扩增好的cDNA全长进行质控：如上图，cDNA条带主峰在1-1.5kb左右，下一步可以联系三代测序工厂寄送样品，由他们进行建库测序。但是，也要测序工厂及时反馈三代文库的质检图片，要求文库主峰与cDNA条带主峰一致，方可进行正式的Nanopore上机测序实验。四：单细胞测序剩余样品用于新的科研发现由于现阶段三代全长测序的准确性不够高，考虑到后续验证工作，比较建议在单细胞上机之后，将剩余的细胞样品进行冻存，从DNA、RNA、蛋白三个层面开展后续验证实验：01DNA水平：在我们前期测试中发现，三代原始数据中基因单核苷酸结构变异SNV（RNA层面的SNP、Indel）较多，为了拿到准确的，与DNA层面一致的突变信息，就需要结合DNA层面的检测来共同筛选核心突变。有两种做法：第一：同时将肿瘤患者的外周血和单细胞实验剩下的肿瘤细胞做全外显子测序（两个样品的市场价合计不超5000元），通过 肿瘤组织测出来 的突变 扣掉 自身PBMC 的胚系突变，可以得到体细胞突变，将这些突变 基因位点作为核心突变，利用自动化脚本，提取 三代数据中的原始 reads，这些reads都带有的 Cell barcode信息可以定位到突变所在的细胞与亚群！即可通过拟时序算法分析突变细胞vs非突变细胞的发育分化轨迹。第二：做全基因组重测序（可以根据具体课题决定是否还需收集PBMC），发现拷贝数变异CNV，以及融合基因信息，将这些信息与三代全长进行联合分析。后续分析内容也极为丰富，可以展开多个科研角度的解释。02RNA水平：在三代全长拿到特征性转录本之后，还需要做后续验证，如果序列较少，可以通过5' RACE、3' RACE实验拉全长获得准确序列；如果候选转录本序列较多，也可以通过Pacbio直接做 Bulk 测序（可以混样测一份即可，目的是拿到序列），再结合单细胞全长转录本的特异性表达规律，可以快速、低成本获得这些序列的完整信息，下一步即可通过构建动物模型，开展功能验证工作。03蛋白层面：现阶段的单细胞测序大多是以基因作为靶点，但是从已经发表的上万篇单细胞数据中，也经常发现基因的表达特异性并不强，这个是现阶段单细胞测序需要升级改进的核心关键点。而在真实组织中，基因在不同亚群中使用不同的转录本编码多种蛋白产物。有了单细胞全长转录本技术，也就意味着可以将靶点发现从基因细化为转录本，挖掘转录本的蛋白编码产物。因此，临床转化最核心的一步：膜蛋白层面，可以依靠全长转录本获得一些全新的发现。现有的蛋白质质谱技术无法做到 针对单个细胞进行广泛的蛋白质检测，但是蛋白质的编码序列都是从RNA层面的转录本翻译过来，转录本序列的检测比蛋白质的检测要容易很多。所以，这个里面就依托一套简单的逻辑：从DNA到RNA到蛋白的中心法则，即可做到通过单细胞全长转录本测序，发现亚群特异性转录本，再将转录本序列预测的多肽产物与蛋白质谱打出来的多肽产物进行匹配，发现一条潜在的转录本+编码产物，即为一条新型潜在靶点。其实，在肿瘤新抗原发现领域，这套序列预测+质谱检测的策略已经非常成熟并且较为实用，因此，可以基于中心法则将这套成熟策略转用到单细胞全长转录本发现新型蛋白编码产物领域。总结综上所述，单细胞全长转录本更适合做新鲜样品，整体实验过程并不复杂，基本上现阶段单细胞科技服务类公司都能实现，只需要在几个细节上稍加注意即可。总结下来，单细胞全长测序的本质只是对转录本加了 细胞亚群 的标签，方便从数万条转录本快速筛选到特异性表达的少数转录本。这个并不是一套全新开发的技术，只能算是从DNA到RNA到蛋白的一整套符合中心法则的单细胞多组学的技术方案。在我们前期拜访前沿课题组的过程中，有不少研究员曾想过这样的方法，只是行业内缺乏前人尝试。我们深入思考过这些细节后，发现这套方案从样品的选择、测序实验、数据呈现，均比现阶段的单细胞二代测序更加实用，更加贴近临床转化。从另外一个角度，转录本是基因功能实现的最小细分单位，针对转录本研究的单细胞全长测序，算得上是转录组研究领域的终点站。

“mRNA就像一个电脑程序，你可以对其进行编程以执行所需的任何操作，你甚至都可以变成蝴蝶。医学的未来是mRNA，基本上你可以使用mRNA治愈一切。”在Axel Springer的专访中，新晋世界首富埃隆马斯克给予了mRNA技术超高评价，称它是医学的未来。mRNA（信使核糖核酸）是由DNA的一条链作为模板转录而来、携带遗传信息能指导蛋白质合成的一类单链RNA。mRNA理论上可以表达任何蛋白质，被称为“万能钥匙”，可以探索治疗几乎所有基于蛋白质的疾病。mRNA技术的应用领域包含免疫疗法、蛋白质替换疗法和再生医学疗法等；在新冠疫苗研发中，mRNA技术首次得到产业化验证，推动其在生物制药领域成为极具潜力的技术平台。截至目前，全球mRNA疫苗和药物在研管线已超200条。其中，传染病、罕见病和肿瘤相关管线多达158条，印证了mRNA技术的应用场景在不断拓宽。新冠疫情的爆发无疑大大加速了mRNA技术的商业化进程。随着mRNA疫苗研发管线越来越丰富，其生产工艺也逐渐趋于成熟。mRNA生产工艺主要包括质粒原液生产、mRNA原液生产、mRNA制剂制备与纯化、质检及储存运输。mRNA自身存在精准合成难度高、易降解、难保存等特性，使得mRNA药物在研发生产过程控制、工程保证、大规模制备工艺、质量控制与质量体系等多方面存在复杂挑战。mRNA技术的开发难点和关键技术点在于合成修饰（提高mRNA分子的稳定性，防降解）和递送系统（提高进入人体细胞的效率，产生抗原刺激人体发生免疫反应）。针对mRNA的批量合成，目前较为高效的方式为体外转录（In Vitro Transcription，IVT）。IVT主要是以线性DNA为模板制备mRNA，主要工艺环节包括将线性化质粒DNA转录为mRNA、化学修饰（包含5’端加帽结构（Cap）和3’-polyA加尾结构）、分离纯化等过程。体外转录所用质粒DNA的质量、转录和修饰工艺优化、反应过程控制，都对最终mRNA原液质量至关重要。体外转录合成（IVT）是一个相对复杂的酶催化过程。在合成mRNA的过程中，除DNA模板外，科研人员还需加入所需的酶、核苷酸及其它相关试剂。为了保证工艺稳定性，研发人员通常采用实验设计法(DoE)进行工艺优化和规模逐级放大(比如从1mL-50mL-500mL-5L的放大路径)，以实现产量的稳步提升。尽管酶促合成技术在生化行业是较为成熟的（常用于合成多肽、DNA、RNA、小分子化合物等），但是在mRNA的转录合成中，研发人员仍面临如下挑战：i.合成批次间的不一致性；ii.升温速率、温度控制、加料过程等条件的可重现性；iii.工艺过程中包含多个人工操作步骤，人为误差影响较大。梅特勒托利多全自动合成反应器可智能管理合成过程（包括试剂与原材料识别、加样、混合等）并控制和监测关键过程参数（包括pH，温度等）。i. 精准地控制反应温度、搅拌速率、加料过程等，保证合成批次间的稳定性。体系可迅速达到设定所需温度(如：2˚C、37˚C、70˚C)，并在反应过程中保持±0.1˚C温度稳定。ii. 提供多种不同规格的反应釜选型可以适应多种体积规模的反应，保证了mRNA合成工艺规模放大的可行性。iii. iControl控制软件全程控制并记录所有工艺过程参数，自动保存并生成、导出实验报告，方便批次追溯和数据化管理。iv. iControl控制软件可编辑模板实验方法，调用统一工艺流程模板，运行批次实验，实现批次间的可重复性。v. 合成平台扩展性优良，可搭载原位在线光谱探头设备，深化工艺开发过程监测控制。文末福利 扫描二维码可下载查看《全自动合成反应器EasyMax助力mRNA合成工艺优化及放大》方案。扫码填写信息后我们将从参与的小伙伴中抽取20位送出以下奖品（奖品图片仅供参考，以收到的实物为准）：l 富士instax拍立得（价值379元）1份l 摩飞便携榨汁杯（价值 199元）4份l 哈根达斯代金券（价值50元）15份 活动截止日期：2022年7月31日（通过梅特勒托利多官方微信号公示中奖名单）

1、前言逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。在逆转录过程中必不可少的逆转录酶，除了其依赖RNA的DNA聚合酶活性，还需要镁离子或锰离子等辅助因子，同时包括依赖于DNA的DNA聚合酶活性和RNase H活性，它可以降解DNA与RNA杂交链中的RNA链。与典型的DNA聚合酶不同，逆转录酶缺乏校对功能，在PCR实验中逆转录酶存在抑制Taq聚合酶活性的功能，进而导致不准确的测定结果。目前，最常用的逆转录酶类型有两种，一是来自禽类成髓细胞瘤病毒（AMV）的逆转录酶，二是来自莫洛尼小鼠白血病病毒（M-MLV）的逆转录酶。AMV逆转录酶相对于其他类型的逆转录酶，它更具有加工性，具有更高的最佳活性温度范围（42~48°C），更适合逆转录具有较强二级结构的RNA。然而，AMV逆转录酶具有相对较高的RNase H活性，这使其在合成长转录本方面的作用较小。相比之下，M-MLV 逆转录酶是由一个单一的亚基组成，具有较低的RNase H活性，由于这些特性，M-MLV RT经常被用于较长的转录本。M-MLV逆转录酶最适活性温度为37°C。许多M-MLV变体是可用的，包括RNase H点突变体，它们更耐热，更适合复杂困难的模板。2、工作流程和用途逆转录可用于生成适合各种下游应用的cDNA。▲ 图1 RNA工作流程在某些情况下，逆转录和实时荧光定量PCR在一个单一的反应混合液中反应时，称为一步法RT-qPCR。当逆转录和实时PCR在不同的反应混合液中发生时，被称为两步法RT-qPCR。▲ 图2 两步法RT-qPCR工作流程当需要大量cDNA通过PCR或qPCR研究多个转录本时，两步法是首选。在一步法RT-qPCR中，目标序列在同一反应孔或容器中进行逆转录和qPCR扩增。用随机引物或oligo（dT）引物代替目标特异性引物。一步法RT-qPCR相对于两步法RT-qPCR需要的样本更少。此外，任何技术重复之间的方差都可以用来评估这两个酶促步骤的联合可变性。一步法RT- qPCR经常被用于RNA的定量和质量控制。一步法可能的劣势在于引物设计更复杂，因为引物必须在逆转录和PCR温度下同时发挥作用。3、考量点理想情况下，每一个靶向转录的RNA或mRNA分子都将转化为一个cDNA分子，即所有的靶RNA都将以相同的效率转录。然而，RT效率的可变性，无论是由于RNA样本质量、引物设计、RT酶的选择，还是其他因素，都会影响所产生的代表RNA分子在样本中的分布程度的cDNA。RT效率的变化是在RT-qPCR反应总体结果质量中一个被严重低估的因素，其影响已延伸到大量已发表的基因表达研究。MIQE指南中概述的如样本、核酸提取和逆转录细节，均是为了可以获得有效的RT-qPCR结果。成功的逆转录考量参数有以下几点：RNA纯化和纯度：在选择RNA提取方法时，需要考虑许多参数，但理想情况下，RNA样本应该不受污染蛋白质，如核酸酶，这可能会干扰cDNA合成和下游应用。产量是一个主要的考虑因素，然而，有效地去除基因组DNA（gDNA）同样重要。即使是少量的gDNA污染也会导致qPCR结果的可变性，而大量的gDNA污染也会导致直接的定量错误。减少对gDNA污染一种方法是在RNA分离方法中加入一个DNase酶消化的步骤。此外，应使用无逆转录酶对照（无RT）来确定RNA样本中是否存在gDNA。RNA完整性：RNA样本的完整性对于许多下游应用都是至关重要的。完整的真核生物的RNA一个重要特征是同时存在28S和18S核糖体RNA（rRNA）（图3）。这些条带的存在和整体RNA质量可以通过琼脂糖凝胶电泳和其他方法来评估。理想情况下，在琼脂糖凝胶上显示时，28S带的亮度应该是18S带的两倍，尽管大致相等的亮度也可以表明RNA在大多数应用中具有足够高的质量。▲ 图3：RNA完整性电泳图，RNA降解导致拖带现象逆转录引物：cDNA合成通常涉及使用三种引物中的一种：Oligo（dT）引物、随机引物（Random primer）或基因特异性引物。随机引物是一种随机序列的短寡核苷酸，对于长（4kb）或缺乏poly (A)尾巴的转录本，如原核mRNA的情况，它们可以在转录本的多个点上启动逆转录，因此，它们对于长mRNA和具有重要二级结构的转录本很有用。通常使用随机六聚体引物，使用随机八或九聚体引物可以促进更长的cDNA合成，因为它们杂交的频率较低。基因特异性引物通常用于一步（偶联）RT-PCR。这些方法通过将所有逆转录酶活性引导到特定的信息，而不是转录整个RNA来提高敏感性。对于目标扩增子长度约为100bp或以下的RT-qPCR应用，使用更高浓度的随机引物可能是有利的。设计跨越内含子或内含子-外显子边界的引物可以确保cDNA是由剪接的mRNA序列合成的，而不是gDNA中的亲本基因序列合成。经过生物素修饰或在5‘端添加序列标签等修饰的引物可用于纯化和/或分析由特定义或反义模板链合成的cDNA。RNA的二级结构：RNA分子具有影响逆转录的二级结构，而高GC含量会降低逆转录效率。在逆转录或cDNA合成前高温变性处理，可能有利于困难模板的逆转录。RNA可以通过在65°C下变性5分钟来打开其二级结构。cDNA的qPCR定量：强烈建议在cDNA合成后进行RT酶的热失活处理。RT酶失活后，要么直接通过qPCR对cDNA进行目标特异性的定量分析，要么将灭活的反应液冷冻保存，直到需要时才使用。qPCR反应混合物通常可容纳cDNA样本体积的增加，最高可占总反应体积的20%。cDNA可以作为未稀释的逆转录反应产物直接添加到qPCR中，也可以稀释后进行qPCR反应。cDNA的定量是RT-qPCR工作流程成功的关键。一般来说，作为模板的cDNA的量不应超过投入100ng总RNA逆转录后所得的量。由高度丰富的转录本产生的cDNA可以在不到1pg的总RNA中检测到。4、总结逆转录是RT-qPCR和其他广泛应用的关键步骤，我们必须仔细考虑RNA模板质量和实验设计细节，并清楚了解RT效率和RT偏差程度等性能特征。MIQE指南提供了一个实验设计细节框架，遵循相应准则可以获得有效且准确的RT-qPCR结果。

5月12日，《科学》（Science）发表了围绕“中国天眼”（FAST）发现的最新成果。中国科学院国家天文台带领的国际合作团队，撰写了题为《一个重复快速射电暴周湍动环境中的磁场反转》的研究论文，揭示了快速射电暴可能的双星起源。　　快速射电暴（FRB）是在无线电波段宇宙中最剧烈的爆发现象，但其物理起源未知，是天文学领域热点前沿之一，也是“中国天眼”的核心科学目标之一，富含科学机遇。国家天文台研究员李菂组织国际团队，利用美国绿岸望远镜和澳大利亚帕克斯望远镜对世界首例持续活跃快速射电暴FRB 20190520B进行了17个月的长期监测。FRB 20190520B由李菂带领的“FAST多科学目标同时巡天”于2019年首次发现，已催生了一系列重要成果。在此次全球国际合作监测中，澳大利亚西悉尼大学研究人员利用澳大利亚帕克斯望远镜，美国西弗吉尼亚大学研究人员利用美国绿岸望远镜，探测到FRB 20190520B的多次爆发。利用这些长期监测数据，之江实验室研究员冯毅等剖析了爆发信号的偏振性质，发现了其法拉第旋转量经历两次正负值剧烈转变的过程，揭示了重复快速射电暴周边存在磁场反转。 　　这种以月为时间单位的极端反转，或由伴随快速射电暴的大质量天体造成。快速射电暴信号穿过大质量恒星星风甚至黑洞喷流造成的磁化等离子体环境，随着双星相互绕转发生信号磁特征的方向反转。“重复快速射电暴周围磁场的湍动成分可能像毛线团一样杂乱无章”，云南大学教授杨元培解释道。该研究表明快速射电暴源周围的磁化环境存在剧烈演化，为阐释快速射电暴的起源和环境迈出了重要一步。未来，对于“中国天眼”发现的FRB 20190520B的持续监测，有望进一步澄清快速射电暴的起源和环境。

预存多赠5% 还有生活大礼！给自己预定一个创新的机会NMT作为生命科学底层核心技术，是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年，NMT已扎根中国15年。2020年，中国NMT销往瑞士苏黎世大学，正式打开欧洲市场。崔瑾往期NMT成果：NMT主导钙依赖的活性氧信号介导富氢水促根系拒镉的研究基本信息主题：血红素加氧酶诱导剂抑制BcIRT1转录降低小白菜Cd吸收期刊：Environmental Pollution影响因子：6.792研究使用平台：NMT重金属创新平台标题：Hemin-decreased cadmium uptake in pak choi (Brassica chinensis L.)seedlings is heme oxygenase-1 dependent and relies on its by-products ferrous iron and carbon monoxide作者：南京农业大学崔瑾、苏娜娜检测离子/分子指标Cd2+检测样品小白菜根伸长区（距根尖8 mm根表上的点）和成熟区（距根尖16 mm根表上的点）摘要镉（Cd）是农田中的主要污染物，不仅极大地限制了农作物的生产，而且通过进入食物链还会给人类健康带来严重威胁。之前的研究表明，hemin处理可以减少小白菜幼苗中Cd的积累，然而其机制还不清楚。本研究使用非损伤微测技术（NMT）实时监测小白菜根部Cd2+流速，证明hemin处理可以降低植物对Cd的吸收，而不是Cd在植物体内发生转移。此外，研究通过比较小白菜幼苗、野生型拟南芥及heme oxygenase-1（HO-1）突变体对不同化学处理的反应，证据了hemin是以HO-1依赖的方式降低Cd的吸收。此外，对hemin降解产物的分析表明，hemin对Cd吸收抑制可能通过抑制菜根中Fe2+/Cd2+转运体BcIRT1的表达来实现的。离子/分子流实验处理方法① 3日龄幼苗，10 μM hemin预处理1 d再用20 μM CdCl2处理20 min（hemin/Cd），对照为仅用20 μM CdCl2处理，不施加hemin预处理（-/Cd）② 3日龄幼苗用无、10 μM hemin或10 μM ZnPP预处理1 d，用20 μM CdCl2处理20 min③ 3日龄幼苗用无、10 μM Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理1 d，用20 μM CdCl2处理20 min离子/分子流实验结果采用NMT技术测定了小白菜根表面Cd2+流速的变化，探讨了氯化血红素（hemin）处理后，小白菜幼苗Cd含量是否由于Cd吸收减少而降低。在Cd胁迫下，小白菜根尖迅速吸收Cd2+，在伸长区的内流速率高于成熟区（图1E和G）。与对照组相比，氯化血红素预处理显著减少了Cd2+的内流，在伸长区和成熟区分别平均减少17.4%和18.5%（图1F和H）。因此，在Cd胁迫下，hemin处理降低了Cd的吸收，而不是Cd的运输。图1. Hemin预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响ZnPP预处理的小白菜幼苗根部Cd2+吸收速率在伸长区和成熟区分别显著提升了17.6%和6.5%（图2）。图2.Hemin或ZnPP预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响如图3所示，CO和Fe2+预处理显著降低了根系伸长区和成熟区对Cd的吸收。与该结果一致的是，CO和Fe2+预处理的幼苗中积累的Cd较少（图3）。相反，BR预处理呈现出与非预处理幼苗类似的Cd内流速率（图3）。综上，hemin降解的副产物CO和Fe2+可能是通过抑制Cd的吸收共同促进了Cd的耐受。图3. Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR预处理对小白菜根尖不同区域的Cd2+净流速的影响其他实验结果与单纯Cd处理相比，hemin+Cd的处理显著降低了所有被测组织（地上部分、茎、叶等）中的Cd浓度。施用hemin并不影响Cd在整个植株体内的转移系数（translocation factor）。ZnPP可以消除hemin对BcHO-1表达的诱导作用。hemin+ZnPP的预处理未能消除Cd胁迫的影响，至少没有达到hemin单独预处理的程度。因此，hemin在Cd耐受性中的积极作用很可能依赖于HO-1活性。hemin增强的HO-1依赖的Cd耐受性似乎在不同植物物种中具有保守性。hemin降解产物（CO、Fe2+和BR）对Cd胁迫下植物生长的保护作用可能与hemin相似。Cd胁迫和ZnPP预处理显著诱导BcITR1转录，而hemin、Fe2+和CO预处理抑制了BcITR1的表达。结论本研究发现，外源hemin的施用通过HO-1依赖的方式减少Cd的吸收，提高了Cd的耐受性。抑制Cd的吸收可能是依赖hemin的副产物Fe2+和CO，通过抑制BcIRT1转录来实现的。离子流实验使用的测试液0.02 mM CdCl2 , 0.1 mM KCl , 0.3 mM MES , pH 6.0文章原文：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115882

单细胞转录组分析（scRNA-seq）尽管是一项相当年轻的技术，但商业化的scRNA-seq平台正在不断涌现，而生物信息学方案也越来越多。现在就让我们来盘点一下最新的研究进展。 SPLiT-seq：成本低至一美分 艾伦脑科学研究所的副主任Bosiljka Tasic指出，全基因组的单细胞分析目前很受欢迎。它让人们了解整个系统中的单个组分，也就是单细胞。与PCR和原位杂交等技术不同，全基因组分析无偏向地告知了细胞正在表达什么，而不需要你去选择分析什么。 现在有许多平台和技术可用于制备测序用的单细胞RNA。这些技术大体是在微孔板的各个孔中分离单个细胞，或者使用微滴来充当单个细胞的反应室。无论采用哪种方式，Tasic认为关键是在分析的某个时刻将细胞分离并添加条形码，这样才能将RNA序列分配到它们当初来源的那个细胞。 Bosiljka Tasic联合华盛顿大学的Georg Seelig团队开发出一种称为SPLiT-seq的技术，其中细胞本身作为反应室。这种技术将细胞或细胞核固定，以便捕获RNA，不过洗涤试剂可以进进出出。通过一系列合并和分离的步骤，它开展逆转录并连接条形码标签，最终进行裂解和PCR（使用条形码引物）。 SPLiT-seq技术于今年3月发表在《Science》杂志上。据Tasic介绍，这是一种低成本的技术，每个细胞的建库成本低至一美分（约合人民币七分钱），大大降低了实验室开展单细胞分析的门槛。“真正强大的是它几乎无需任何特殊仪器，”Tasic补充说。 研究团队利用SPLiT-seq技术对出生后第2天和第11天小鼠大脑和脊髓组织的细胞核进行分析。他们成功地鉴定出100多种细胞类型，其基因表达模式与细胞功能、区域特异性和分化阶段相对应。这些数据可用于创建基因表达图谱，与艾伦研究所的其他参考图谱互补。snDrop-seq：单核RNA测序 加州大学圣地亚哥分校的张鹍（Kun Zhang）团队则关注人体组织的单细胞分析。“你需要将细胞彼此分离，才能开展各种单细胞分析，”他说。不过，大脑组织很难解离，“这就使结果存在很大的偏向性，因为有些细胞分离，而有些细胞则彼此相连。相比之下，提取完整的细胞核则相对简单”。 他们采用了一种经过改进的snDrop-seq方案，希望破坏微滴中的核膜，并尽量避免RNA降解。“常规的Drop-seq或10X Genomics方案不行，因为膜不会破裂，”张鹍解释说。目前有几种方法可以完成这项任务，比如改变微流体芯片，让核膜在机械力作用下分解。“我们实际上提高了温度来破坏核膜。” 他们同时开展了snDrop-seq和scTHS-seq，后者为染色质开放性检测。“这使得我们能够在RNA水平和染色质水平上比较这些单细胞，”张鹍指出。他们能够重建各种脑细胞的表观遗传图谱，并利用单细胞多组学方法将风险因素与特定的细胞类型相关联，了解神经元、小胶质细胞和少突胶质细胞对阿尔茨海默病、自闭症或精神分裂症等病的贡献。Smart-seq2：处理少量样本 Wellcome Sanger研究所的Adam Reid及其同事想要了解疟疾生命周期中的遗传控制。 通过测序不同步的单细胞并分析转录组，他们发现寄生虫阶段的发育实际上有很大的变化。“如果对大量RNA进行测序，这一点并不明显，”研究人员谈道。 他们对低通量的Smart-seq2方案进行了修改，目标是分析每个阶段的100个细胞。 Reid表示，与高通量的10X Genomics或Drop-seq平台相比，“你可以获得更多关于哪些基因表达以及表达丰度如何的信息”。 引起疟疾的疟原虫非常小，含有极少量的RNA，并且基因组偏向性非常明显，GC含量 低至20％，而哺乳动物大约是35-40％。因此，建库的试剂往往不能很好地发挥作用，不过通过增加PCR循环次数和尝试不同的酶，研究人员还是很好地解决了这一问题。生物信息学工具：ASAP 人们也许会对scRNA-seq望而却步，因为需要购买复杂的仪器和掌握生物信息学流程。有时，生物学家和信息学家之间的沟通“非常糟”，瑞士生物信息学研究所的负责人Bart Deplancke回忆说。在准备开展脂肪组织的单细胞转录组学研究时，他们有许多数据集需要处理，却发现其合作者往往无法开展。 于是，他们着手安排合作，让两类研究人员能以更直观的方式观察和处理数据。他们开发出一个名为Automated Single-cell Analysis Pipeline（ASAP）的平台。这是一个基于Web的完整流程，提供了标准工具，包括过滤、降维、聚类、差异表达和功能富集。它能够与各种数据库交互，并以2D或3D显示结果。“对于每个步骤，我们都提供了基本教程，它将告诉你每种分析工具能做什么，”Deplancke说。 他指出，“即使是生物信息学家也很喜欢用，因为它能够快速处理和查看数据。然后他们与生物学家一起观察数据，提出一些新的假设，并通过实验或计算手段来进一步证明它。”

中国科学家组织国际团队，通过长期监测和智能计算，揭示了由“中国天眼”FAST发现的世界首例持续活跃重复快速射电暴的磁场反转。12日，相关成果发表于《科学》杂志。　　快速射电暴是宇宙中一种射电爆发现象，在1毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。快速射电暴自2007年首次被确定存在以来，迅速成为天文学最新研究热点之一，但其物理起源、辐射机制等，至今尚不明晰。　　“中国天眼”首席科学家李菂介绍，此次发现涉及了三大洲的国际大型设备的观测数据。论文的研究对象“FRB 20190520B”由李菂领导的“中国天眼”FAST“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”项目所发现，为世界首例持续活跃快速射电暴。自其2019年5月20日“现身”以来，每次监测都有一个或多个望远镜探测到其爆发，持续可靠。　　研究团队进一步利用位于澳大利亚的帕克斯望远镜和位于美国的绿岸望远镜对首例持续活跃快速射电暴进行了长达17个月的监测，并利用之江智能计算天文平台的算法高效处理数据。2022年7月24日拍摄的“中国天眼”夜景(维护保养期间拍摄，无人机光绘)。新华社记者 欧东衢 摄　　“通过综合分析发现，首例持续活跃快速射电暴的周边磁场存在着极端反转，也就意味着它可能处在双星系统中，而双星的伴星可能是黑洞或者大质量恒星。”论文共同第一作者、之江实验室智能计算天文研究中心研究专家冯毅说。　　据了解，这一发现是快速射电暴起源研究向前推进的重要一步。“中国天眼”FAST发现的首例持续活跃的快速射电暴已经催生了一系列重要发现和模型，此次发表的成果也是计算天文领域研究的重要进展。未来，对首例持续活跃快速射电暴的持续监测有望进一步揭示快速射电暴的起源和环境。

业绩总结:2014年1-6月，公司实现营业收入4.85亿元，同比增长22.81% 实现营业利润0.46亿元，同比增长45.42% 实现归属母公司所有者净利润0.59亿元，同比增长5.90% 每股收益为0.13元。 　　东深电子并表助力业绩增长，毛利率有一定下滑。公司主营业务包括环境监测、工业过程分析、实验室分析仪器、安全监测系统等。上半年营业收入取得较大幅度的增长，其中13年收购的东深电子并表贡献业绩显著。(实现营业收入0.51亿元，净利润912万元，占归属于母公司净利润比重为15.48%)上半年综合毛利率为48.17%，同比下降了4.3pct。 　　我们认为主要原因有：1)竞争加剧导致各产品毛利率均有所下降；2)收入占比最大的环境监测及运维业务收入增长及毛利率(49.11%，-3.99pct)下降影响显著；3)东深电子的水利水务智能系统业务毛利率(39.49%)相对较低。净利润低于营业收入增长主要系营业外收入的减少及递延所得税调整导致所得税的增加所致。 　　环境监测及安全监测业务为主要业绩增长点。环境监测(2.25亿元，+28.93%)及安全监测业务(0.16亿元，+28.35%)收入均实现较大幅度的增长，环境监测业务受益于行业的高速增长，增速显著。收入占比第二的工业过程分析业务收入为1.35亿元，同比减少了4.2%。我们认为主要系下游钢铁、石化行业增速放缓所致。从收入来源来看，海外销售有一定下降(0.17亿元，-3.29%)，而国内销售收入大幅增长了24.31%达到4.68亿元，为公司贡献了主要收入。公司将持续受益于国内环境监测市场需求的不断扩大。 　　期间费用管控合理，研发投入持续加大。上半年期间费用率为35.91%，同比下降了4.79pct，其中，销售费用率(19.37%，-2.40pct)、管理费用率(19.78%，-2.33pct)和财务费用率(-1.35%，-0.07pct)均有所下降，期间费用管控合理，是公司管理优化的体现。公司历来重视研发，上半年研发投入0.52亿元，同比增长9.47%，占管理费用和营业收入比重分别高达约60%及11%。研发投入的加大将进一步提升公司在监测领域的核心竞争力。 　　股权激励草案推出，业绩拐点出现。公司股权激励方案已获证监会备案，拟对部分管理层及核心骨干208人授予916万股，价格为6.99元/股，解锁条件为14-16年净利润较13年增长20%、40%、60%，净资产收益率不低于9%、9.5%、10%。股权激励有利于激发管理层经营动力。我们判断在环境监测行业高速增长下，公司作为产品最齐全、覆盖细分领域最全面的龙头企业之一，加之东深电子的并表，业绩拐点已出现，看好公司今年的业绩反转。 　　盈利预测及投资评级:我们预计公司2014-2016年EPS分别为0.46元、0.57元和0.64元，以前一交易日收盘价16.65元计算，动态市盈率分别为36倍、29倍和26倍，维持公司&ldquo 增持&rdquo 的投资评级。 　　风险提示：应收账款回款风险；收购公司业绩低于预期风险；小非解禁风险。

前言RT-PCR就是逆转录PCR（Reverse transcription PCR）或称为反转录PCR（Reverse transcription-PCR，RT-PCR），是以RNA为材料应用于PCR扩增中的一种实验方法。首先通过逆转录酶将总RNA或信使RNA（mRNA）转录成互补DNA（cDNA）。其次Taq DNA聚合酶以cDNA为模板进行qPCR扩增。RT-PCR已被广泛应用于多种分子生物学应用中，包括基因表达分析、基因测试、RNA干扰验证检测、微阵列验证、病原体检测和疾病研究。RT-PCR的方法之一步法和两步法RT-PCR其操作方法分为两种，即一步法和两步法。一步法RT-PCR，逆转录同PCR扩增结合在一起，即cDNA合成与PCR扩增反应在同一管Buffer及酶中进行，一步完成。两步法RT-PCR，RNA首先在反转录酶的作用下生成cDNA，再以cDNA为模板进行PCR扩增，分成两步进行。两种方法如何选择及优缺点对比RT-PCR中模板的选择在RT-PCR 实验中，选择总RNA或纯化的mRNA作为模板进行逆转录十分重要。mRNA虽然能提供略高的灵敏度，但总RNA经常使用，具有较mRNA更重要的优势。第一，其过程需要较少的纯化流程，这保证了更好的回收模板和更好的把结果标准化为起始的细胞数。第二，避免mRNA富集步骤，为了避免不同mRNA的回收率而带来结果偏移的可能性。总之，在大多数的应用中，目标基因的相对定量比检测的绝对灵敏度更重要，因此在多数情况下，总RNA更适用。反转录酶的选择反转录酶（Reverse transcriptase）又称逆转录酶。是以RNA为模板指导dNTP合成互补DNA（cDNA）的酶。一部分反转录酶具有RNA酶活性，能够在转录后降解RNA-DNA杂交链中的RNA链。如果反转录酶没有Rnase酶活性，可加入RNaseH来获得更高的qPCR效率。常用的酶包括Money鼠白血病病毒（MMLV）反转录酶和禽成髓细胞瘤病毒（AMV）反转录酶。依据RT-PCR，理想的状态下是选择具有较高热稳定性的反转录酶，cDNA的合成才能在较高的温度下进行，确保成功转录具有较高二级结构的RNA，并确保在整个反应过程中的全部活性，从而得到质量更高的cDNA。RT-PCR引物的选择逆转录引物一般包含3种：oligo dT引物，随机引物和特异性引物。对于短的且不具备发卡结构的真核细胞mRNA，三种都可用。RT-PCR引物设计原则1. 上下游引物要保守：扩增子长度需选择一段保守片段（100-200 bp）进行PCR扩增，选择片段需跨越内含子，因内含子的基因组DNA序列不会被扩增，也可减少从污染的基因组DNA中扩增得到的假阳性风险。引物选取同样需要保守。2. 引物长度和Tm值：引物设计长度为18-25 bp，Tm值在50-65℃之间，引物中GC含量在40-60%。设计引物时尽量避免出现4个或超过4个G碱基。RT-PCR实验阴性对照反转录阴性对照应包括在所有的RT-PCR的实验中，用来检测DNA是否污染（如基因组DNA或PCR产物）。该对照所指不加反转录酶，通过反转录过程得到cDNA在进行荧光定量PCR检测。如检测到扩增，则样本中可能含有基因组DNA污染。

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 日前，新冠病毒可通过气溶胶传播的新闻引起了公众的极大关注。首先是发生在浙江省的两个病例，引起了不小的关注和对传播途径的猜测：一个是“菜场15秒近距离与感染者共同驻留被感染；”另一个是“医院药房吧台和感染者近距离驻留50秒被感染”。而在2月8日下午上海市卫健委举行的新闻发布会上，有卫生防疫专家明确表示，目前可以确定新冠病毒的传播途径增加了一条：气溶胶传播。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 要知道，气溶胶传播此前还被微信辟谣助手定义为“谣言”。那么，气溶胶传播途径被确认后，是不是意味着就此空气中病毒弥漫？什么是气溶胶和气溶胶传播的概念呢？ /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 气溶胶（aerosol）由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。大小为0.001~100 um，分散介质为气体。气溶胶传播通俗点就是可以悬浮在空气中以气溶胶的形式传播，也就是说病毒携带者的飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染。& nbsp & nbsp /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 气溶胶颗粒的大小，决定了气溶胶的物理传播性质： /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp · 对于5微米以下的颗粒，很容易穿透呼吸道，一直到达肺泡腔； /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp · 对于10微米以下的颗粒，很容易到达声门下方； /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp · 如果颗粒大于20微米，因为重力的影响，传播不太远，就不太容易被吸入。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 按照气溶胶的大小，美国传染病学会（IDSA）把10微米以下的颗粒定义为“可被动吸入颗粒”（respirable），把10微米～100微米之间的定义为“可主动吸入颗粒”（inspirable）。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 总之，气溶胶的大小决定了传播的远近，颗粒越大，传播的距离相对较近，即便被主动吸入，也是沉积在上呼吸道中；颗粒越小，颗粒就飘得越远，也容易穿透进入下呼吸道。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 501px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/35891742-1cc3-464d-be44-5a2646484325.jpg" title=" 4006-ipfprtn8524705.png" alt=" 4006-ipfprtn8524705.png" width=" 600" height=" 501" border=" 0" vspace=" 0" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 近日“剧情”似乎又发生了反转。 /span /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 有关环境专家在接受《中国科学报》采访时指出：“在附近没有近距离患者飞沫时，健康人感染的几率比发生交通事故的几率都低。” /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 而需要重视气溶胶传播的主要场所则包括汽车和办公室环境中等，没有足够通风情况下，又比较狭小的地方。而对于开放环境，如果附近没有传染病医院的话，则不需要过度担心。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 现在全国各地的网友开工在即，尤其是对于办公室的白领们而言，开窗通风显得尤为重要。小编自己已经打算办公时间全程开窗，裹着羽绒服办公了。 /p

2014年4月29日，北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊、汤富酬课题组在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表题为&ldquo Microfluidic single-cell whole-transcriptome sequencing&rdquo 的论文。该研究利用微流控芯片技术实现了高质量单细胞的全转录组测序样品准备，全面提高了单细胞全转录组分析的准确性和可靠性。 　　细胞是生命活动的基本功能单位，而在生物体内没有任何两个细胞是完全相同的。传统的生命科学与医学研究，绝大多数情况下都是针对混合的大量细胞进行的，无法观察到单个细胞之间细微的差别。近年来不断发展的实验技术，提供了更加定量与客观的证据，表明在许多关键生命过程例如胚胎发育、细胞分化、疾病发生与发展等过程中，特定的单个细胞行为，以及其间的个体化差异与异质性，导致了极其重要甚至是决定性的结果。而之前基于大量细胞平均测量所获得的结果并无法正确反映复杂生物体系的全面真实信息，严重掩盖了独立个体样本的行为以及生命现象中大量存在的随机行为。针对单个细胞的研究，是细胞生命分析技术所追求的极限状态，是对传统技术极大的挑战。 　　单细胞测序利用新一代的测序技术来分析单个细胞内的基因信息，成为解读单细胞的最佳工具。单细胞全转录组测序是单细胞高通量测序需求量最大的应用，它所测定的是单个细胞内所有基因的表达量，同时还可以测定除了mRNA分子外，其他长非编码RNA(lncRNA)以及小RNA的含量，定量获取单个细胞完整的表达谱。目前采用的新一代测序技术中，绝大多数方法都需要特定的前处理过程，制备&ldquo 测序文库&rdquo 。而针对单细胞样品，已有的方法均存在很多缺陷，导致检测灵敏度不高、基因表达信息丢失严重、技术噪音高、操作失误率高、重复性差。 　　为了解决这一矛盾，两个课题组合作开发了新的文库制备方法，将最关键的单细胞转录组文库构建步骤集成在一个微流控芯片上，可以同时进行多个样品的操作。这一技术的开发，大大减少了试剂用量，在反应效率得到提升的同时极大地抑制了污染的发生，还减少了操作误差，实现了更高的可靠性和更好的平行性。 　　通过对几十个细胞的分析表明，这一方法可以有效地消除转录组高度动态特性所带来的测量差异，实现对单细胞异质性的分析和判断。通过多个细胞较低深度的转录组测序，可以获取比同等成本下单个细胞高深度测序更重要的细胞异质性信息，而更好地展现生物体系的复杂性、随机性和动态过程。而通过微流控芯片上的精确细胞操控和主动俘获过程，还可以摆脱其他类似方法中随机俘获的局限性，实现对极其少量细胞的完全俘获和反应前的表型观察，以更好地理解和验证单个细胞的异质性。与已有的技术相比，这一工作展示了目前最好的单细胞转录组测序检测灵敏度和平行性。 　　黄岩谊博士同时任北京大学工学院教授，汤富酬博士同时任北京大学生命科学学院研究员。黄岩谊组博士后Aaron Streets博士、赵亮博士和研究生张先念为论文的主要作者。这一工作得到了国家科技部973计划、863计划、国家自然科学基金委及霍英东教育基金会的资助。

我要测讯 诺如病毒(Norovirus)是一组杯状病毒属病毒，其原型株诺瓦克病毒(Norwalk-like viruses)于1968年在美国诺瓦克市被分离发现。诺如病毒感染性强，以肠道传播为主，可通过污染的水源、食物、物品、空气等传播，常在社区、学校、餐馆、医院、托儿所、孤老院及军队等处引起集体暴发。感染者发病突然，主要症状为恶心、呕吐、发热、腹痛和腹泻。 　　世界上很多地区都有暴发的案例，例如2010年广州从化因为水污染引起的诺如病毒感染事件，共有429人发病 2012年9月底，德国首都柏林以及东部三个地区1万多名小学生和托儿所的幼儿发生疑以诺如病毒食物中毒 尤其以2012年12月，日本各地接连发生一系列因诺如病毒而引起的集体食品中毒事件最此人关注，从爱知县名古屋市一直到广岛县广岛市总的中毒人数1809人。 　　诺如病毒是全球流行性与散发性腹泻的主要病原之一，受污染的食品、水源是诺如病毒传播的重要污染源，例如贝类、水果、蔬菜、饮用水、水源水等。目前，我国在食品与水样中诺如病毒检测方面还没建立有相关的国家标准。根据文献报道，诺如病毒的检测方法主要包括电镜法、免疫法及分子扩增法(主要为PCR方法)，其中分子扩增方法被认为是食品中检测诺如病毒的唯一方法(其他两种方法灵敏度差)，而PCR则为“金标准”而被广泛作地采用。因此，完整的食品与水样中诺如病毒检测的主要流程共包括病毒的提取、核酸的纯化以及病毒的分子检测。 　　食品及水样中诺如病毒的检测方法 　　(protease K digestion & real-time reverse transcription-PCR) 　　一、实验原理 　　挑取被检样本或者被检样本中病毒易富集部位(例如贝类的消化腺组织)，通过蛋白酶K消化的方法解离病毒，然后通过异硫氰酸胍等试剂纯化病毒RNA，接下来继续将病毒RNA进行反转录，最后将产物cDNA进行PCR检测。 　　二、仪器和试剂 　　荧光定量PCR仪、振荡培养箱、涡旋振荡器、离心机，TRIzol试剂、MMLV反转录试剂盒、Taqman realtime-PCR试剂盒超均为商品化试剂，其他试剂为国产分析纯，实验用水为不含核酸酶的超纯水。 　　三、实验方法 　　1.食品前处理 　　选取被检适当量样本(不同种类食品样本量不同)。以贝类样本为例，一般取5~10个左右，用无菌水冲洗干净贝壳表面后撬开贝壳，然后用无菌的手术刀切取其中的消化腺组织共1.5g，并尽量切碎贝类组织。 　　2.蛋白酶K消化 　　诺如病毒解离的方法有很多，包括PEG沉淀法、超滤法、超速离心法等等，而蛋白酶K消化的方法由于其自身简单、耗时短、稳定性高等特点，而被欧洲标准化委员会认定为贝类中诺如病毒解离的标准操作方法。 　　①向1.5g被检样本中加入2mL PBS，并加入蛋白酶K至浓度0.2mg/mL 　　②涡旋振荡混匀后，置于37℃、300r/min的振荡器中孵育1h 　　③孵育后样本置于65℃10min，进行蛋白酶K灭活处理 　　④灭活后样本于3000r/min下离心5min，取上清进行下一步实验。 　　3.核酸纯化 　　RNA纯化用硅胶膜试剂盒与TRIzol试剂是目前主要采用的病毒RNA的纯化方法。目前本实验室采用TRIzol试剂法进行诺如病毒RNA的纯化： 　　①取300μL上清液，加入到含1mL预冷的Trizol的EP管中，混匀后室温放置5min，加入0.2mL氯仿，充分混匀或旋窝震荡15s，室温放置5min，12000g离心15min 　　②小心取上层水相600μL至含有预冷的600μL异丙醇的EP管中，混匀，室温放置10min，12000g离心10min 　　③小心倒掉上清，加入1ml 75%乙醇(用DEPC处理的水进行配制)，洗涤沉淀，12000g离心5min 倒掉上清，尽量吸净残留液体，室温放置风干数分钟 　　④加入50μL无Rnase的H2O溶解RNA，可选择于70℃水浴5min加速RNA溶解，然后放于-80℃保存或直接用于反转录操作。 　　4.反转录 　　本实验目前采用两步法RT-PCR的方法进行诺如病毒的检测，因此首先将纯化的RNA进行反转录操作。采用M-MLV反转录试剂盒进行病毒RNA的反转录： 　　①取10μLRNA，2μL Rondom Primer(50uM)，5.5μL无Rnase的H2O，混匀后70℃热激5min并立即冰浴 　　②加入1μLM-MLV(200U/ul)，0.5μLRNA酶抑制剂(40U/μL)，5μL5×Buffer，1μL dNTP(10μmol/L)，共25μL混匀离心 　　③按以下程序进行反转录：30℃预处理10min，37℃反转录60min，最后70℃处理15min以灭活反转录酶等。 　　5.PCR检测 　　PCR检测的方法可分为定性检测与定量检测，而realtime PCR被引入到诺如病毒检测后，由于其灵敏度高、检测时间短、污染风险小等优点而被广泛使用。本实验室目前采用Taqman realtime-PCR方法进行诺如病毒的定量检测。 　　①采用国际上普遍使用的引物与探针 名称 引物序列 方向 QNIF2d ATGTTCAGRTGGATGAGRTTCTCWGA + COG2R TCGACGCCATCTTCATTCACA - QNIFS FAM- AGCACGTGGGAGGGGATCG -TAMRA QNIF4 CGCTGGATGCGNTTCCAT + NV1LCR CCTTAGACGCCATCATCATTTAC - NV1LCpr TGGACAGGAGAYCGCRATCT 　　②首先加入10 μL 2×PCR Mix，然后加入适当浓度的引物及探针，然后加入2 μL模板，最后ddH2O补足20 μL体系。 　　③按以下程序进行反应：94℃预变性10 s，然后94℃变性5 s，60℃延伸20 s，共循环45次。 图1 荧光定量PCR仪 图2 荧光定量PCR反应 　　5.对照设置 　　为了保证实验的准确性，在过程每一步均设立阳性对照与阴性对照。其中阴性对照均采用超纯水，而阳性对照分别为：PCR过程采用构建的标准质粒，RT过程采用标准质粒体外转录得到的标准RNA。 　　四、附图：Realtime PCR定量检测的标准曲线 图3 两步法Taqman RT-qPCR标准曲线 　　其中X轴为检测模板拷贝数的对数值，Y轴为qPCR检测的CT值。一般以CT值处于15~35之间为检测范围，对应的检测模板量约为102~108copies。 　　附：广东省微生物分析检测中心 　　广东省微生物分析检测中心是1999年经广东省机构编制委员会批准，在广东省微生物研究所的基础上成立，并于当年通过计量认证(CMA)，现隶属广东省科学院，在检测业务上接受广东省质量技术监督局领导。2004年，中心通过中国实验室国家认可委员会(CNAS)认可，是具有独立法人地位的第三方实检测验室。 　　主要对外业务包括：食品、保健品、饮料及饮用水检测 食品安全性检测与评价 农产品检测 药品、一次性使用医疗用品检测 化妆品、日化产品、卫生用品检测 防霉、抗菌、消毒产品及消毒器械的检测 玩具、电器、空气净化器、室内装饰装修材料检测 公共场所用具及包材检测 微生物菌剂的环境安全性测试和评价 水质检测 空气检测 菌种鉴定 微生物控制及检测培训与技术服务等。 　　检测中心自成立以来，业务遍及全国，具有很高的知名度和影响力。检测中心的科技人员积极跟踪国内外相关行业的国际标准、国家标准的制定、修订的发展情况，主持和参与了50多项国家标准、行业标准、地方标准的制修订工作。2006年被广东省科技厅批准为 “广东省食品安全检测与评价科技创新平台”食品微生物安全性检测与评价中心，并成为该平台建设的主要承担单位。2010年亚运会在广州举办之时，受邀参与“第十六届亚运会公共卫生保障合作实验室”，成为广州地区共同承担“亚运期间新发传染病、食物中毒等重大突发公共卫生事件实验室检验检测工作”的8家实验室之一。

前言聚合酶链式反应（PCR）是用于扩增特定DNA片段的分子生物学实验技术。实时荧光定量PCR（以下简称qPCR）作为第二代PCR技术，自1996年推出以来，已经广泛应用于基因表达分析、病原微生物检测、动植物育种等许多研究领域，为了获得最理想的检测结果，qPCR从样本采集、核酸提取、cDNA合成到上机检测的流程有许多可以优化的参数。qPCR实验的工作流程首先需要确定研究的目的，根据实验设计规划好实验分组、重复次数等细节。接下来分为样本准备和引物探针验证两个重要的步骤。样本准备主要是核酸提取逆转录等步骤，引物探针需要去测试特异性和效率。接下来需要使用qPCR仪来对样品中的目的核酸进行扩增qPCR结束后根据实验目的对目的核酸进行相对或者绝对定量。接下来讲的qPCR体系优化会围绕着这个流程展开。1.样本的采集与处理首先，提前做好功课，了解样本的不同分型，或者了解详细的细胞分群。如果条件允许尽可能覆盖所有的组织类型或者细胞类型。其次，尽可能增加样本数量，也就是生物学重复，从而更客观地反映生物变异程度。另外，qPCR实验也需要有技术重复来降低误差。采样是需要严格规划的过程，比如材料的时效性、珍贵程度等，都要纳入考量范围。样品要尽量新鲜，取样尽可能快速。戴手套操作，防止污染。如果不马上提取核酸，需要-80°C保存，并尽快处理。2.核酸的提取和检测模板的质量直接影响到检测性能。核酸提取需要有效地将RNA或DNA从其他混合物中分离。RNA样本中的污染物——基因组DNA、DNA结合蛋白、酚类化合物或在提取RNA过程中引入的外源杂质(如手套中的粉末)——都已被证明会抑制下游实验，如逆转录和PCR扩增。核酸提取需要使用无菌无酶的试剂耗材，避免RNase或DNase污染，并对内源RNAse或DNAse进行有效抑制；多糖多酚样品要考虑多糖多酚杂质的有效去除。低温保存防止RNA或DNA降解。降解或不纯的RNA会限制逆转录反应的效率，降低产量。部分降解的RNA可能不能给出准确的基因表达结果。对于基因的定量，必须使用高质量的RNA，这意味着需要非常仔细地检查RNA的浓度和质量。可采用高分辨率琼脂糖凝胶检测核酸质量和分光光度法（A260/A280=1.8和A260/A230=2.0）检测核酸纯度和浓度。3.cDNA合成RNA 质量对 cDNA 合成结果会产生重要影响。并且RNA 很脆弱，容易降解。为了保证 RNA 的完整性，我们需要非常注意，比如在冰上操作，用 RNase-free 的枪头和离心管，减少操作时间等。在反应体系中加入 RNase 抑制剂也能有效防止 RNA 降解。如何评价样品中的杂质对逆转录的影响呢？可以梯度稀释后绘制标准曲线，如果低浓度的样品点数值偏大比较明显，基本可以判定杂质影响显著。不同厂家的反转录试剂会有差异，对RNA中的杂质耐受程度也不同。逆转录酶在整个反转录体系中具有关键性影响。除了活性以外，逆转录酶的热稳定性同样很重要，在较高温度下进行逆转录，能够减少 RNA 的二级结构，增加逆转录的效率。除了掌握 RNA 的完整性之外，反转录之前还需要对 RNA 浓度进行测定。一般反转录试剂盒会对上样量有要求，建议 total RNA 上样量小于 5 μg。超过这个范围，会使反转录产物产生偏好性 (表达丰度高的基因优先被反转录) 而造成定量结果不准确。逆转录出来的cDNA可以直接放在4°C保存，若长期不用，可分装，然后-20°C保存。4.qPCR方法的建立① 定量方法绝对定量：检测起始模板数的精确拷贝数，需要标准品构建标准曲线。标准品可以是纯化的基因组DNA、质粒DNA或者体外转录RNA(cDNA)，其作用是生成标准曲线，建立Ct值与浓度之间的线性关系。标准品与待测样品的PCR效率一致，且接近100%，与样品的性质尽可能接近，与样品相同的扩增条件（PCR体系、耗材、同一次扩增），大于或等于5个梯度稀释的标准品。相对定量：在一个样本中，目的基因相对于内参基因的量的变化。内参基因选择建议筛选不少于三个内参基因来归一化RT-qPCR数据。目的是消除外部样品偏差，例如总RNA含量，RNA稳定性，酶效率或样品装载量的变化。对候选的内参基因进行qPCR 实验，得出Ct平均值以及 Ct值的标准偏差，选择SD最小的基因作为实验内参。可通过geNorm 、 BestKeeper 、 NormFinder、RefGenes 等工具来评估您的内参基因。② 荧光标记方法染料法：利用能与DNA双链结合的染料来实现，如SYBR Green I。该染料在游离状态下呈现微弱的荧光，一旦与双链DNA的双螺旋小沟结合，其绿色荧光增强约1000倍。因此其总的荧光强度与双链DNA含量成正比，利用这一关系可以反映生成的PCR产物的量。TaqMan荧光探针：是一种寡核苷酸探针，荧光基团连接在探针的5' 末端，而淬灭剂则在3' 末端。PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收 PCR扩增时, Tag酶的5' -3' 外切酶活性将探针酶切降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光监测系统可接收到荧光信号，每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。常用的荧光基团是FAM，TET，VIC，HEX。引物探针设计可以参考Gene π网站：https://www.gene-pi.com/item/primers-and-probes-2/③ 引物扩增效率验证标准曲线是评估PCR扩增效率最可靠和稳定的一种方法，该方法涉及到制作一系列的样品来控制目标模板的相对数量。最常用的是10倍梯度稀释样品，采用标准qPCR程序进行扩增获得Cq值，最后根据各样品浓度及相应的Cq值绘制标准曲线，得到线性方程Cq= -klgX0+b，扩增效率E=10(-1/k)-1。利用qPCR进行定量分析时，要求扩增效率范围在90%-110%（3.6＞k＞3.1）。④ 反应体系优化▶ 根据仪器类型，选择合适的耗材和qPCR试剂。▶ 每对引物先进行预实验，确定特异性以及最适浓度。▶ 配置不同的PCR反应体系，选择每个组分合适的浓度。▶ 设置温度梯度测试引物最合适的退火温度。▶ 实验设置NTC、NRT、 NEG和POS等对照组，来监控实验体系或污染。实时荧光定量PCR常见问题分析1.可疑的扩增曲线真正的扩增曲线，有特征的形状：首先背景信号，然后是三个增长阶段（指数增长期、线性增长期和平台期）。如果不是同时具有特征性的三个增长阶段，没有典型的指数增长期，那就不存在扩增。平台期很低也是常见的异常扩增曲线。可能是模板的浓度太低。通常如果模板的起始浓度太低, 反应体系中会形成大量的引物二聚体。大量引物二聚体的形成使得引物很快消耗完，从而造成扩增曲线的平台期很低。这种情况可通过调整引物和模板的比例。2.异常的荧光信号NTC出现荧光信号---引物二聚体形成或气溶胶污染，查看熔解曲线是否为单一峰。3.扩增效率过高或过低过低的扩增效率（ 110％）可能存在的原因：▶ 移液器校准不良或移液技术差。▶ 不正确的稀释导致标准曲线出现错误。▶ 引物二聚体或非特异性扩增。▶ 标准曲线动态范围太小。▶ 基因组DNA污染。4.重复性差为精确定量，对每个样品都要做重复实验，复孔之间的Ct值不应超过0.5，标准偏差不大于0.2，这样，实验结果就有很好的精确度。造成重复性差的原因：▶ 加样误差（操作或者加样器导致）。▶ 没有将试剂和样品充分混匀。▶ 低拷贝的目的片段→泊松分布。▶ 基线阈值设定不合理。Cielo™ 实时荧光定量PCR系统Harness of the power of qPCR☑ 数据可靠性：连续1000次实验后，结果高度一致。☑ 应用灵活性：提供多种qPCR应用分析。☑ 流程智能化：中英文用户界面，触控操作，可多机联用。☑ 在线便捷性：主机可独立运行qPCR程序，数据可USB、Wi-Fi等网络传输。

跟动物一样，植物也有称之为昼夜节律的 24 小时“生物钟”。这一生物计时器赋予了植物即便在没有光线的情况下，与生俱来测量时间的能力。例如，它们不仅仅是对日出产生反应，它们还知道日出就要到来，并做出相应的调整。在分子水平上，生物钟的节律振荡由生物钟基因及其编码蛋白的转录和翻译形成的自主的反馈环路组成。在脉孢节律振荡器（Neurospora circadian oscillator）中，WHITE COLLAR 复合物负责节奏频率（frq）转录，而且被认为是唯一的 frq 转录激活因子。现在，来自中国农业大学生物学院 何群 研究组揭示出了一种之前未知的生物钟基因转录的调控新机制，这将对于了解 WC 非依赖性 frq 转录至关重要。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。在这项最新研究中，科学家发现，当转录共阻遏因子 rco-1 被删除的时候， WC 非依赖方式中 frq 能进行组成型转录。并且对于 rco-1 突变型来说，高水平组成型 WC 非依赖性 frq 转录还会导致 WC 复合物活性受损，失去昼夜节律功能。同时，这一结果还表明， rco-1 能与组蛋白修饰因子SET-2，染色质重塑因子CHD-1共同作用，调控 frq 正常染色质结构，这一位点确保了节律 frq 转录。

来自德国及美国等处的研究人员针对基因组特别大，难以进行全基因组测序的动物，提出了以转录组测序与蛋白质组分析联合以解析功能基因的策略，并以蝾螈进行实验，开辟了组织及器官再生研究的新思路。该研究成果已发表近期的《Genome Biology》杂志上。 蝾螈是一种在侏罗纪中期演化的有尾两栖动物，目前存活的约有400种。红色斑点蝾螈虽然小，但其组织工程学技艺却令人惊叹。蝾螈在失去了组织，包括心肌、中枢神经系统元件甚至眼睛的晶状体后仍能再生。一般来讲，动物的再生组织的能力是所有多细胞动物所共有的古老程序，因此，医生们一直希望蝾螈的这种能力依赖于基础遗传学程序，而该程序潜伏在包括哺乳动物在内的所有动物中，这样他们就可以在再生医学中利用蝾螈的再生机制。 然而蝾螈的基因组十分庞大，比人类基因组大十倍，要从头获得蝾螈的全基因组序列不容易。因此研究者们将目光转向基因表达所产生的RNA，他们利用454新一代测序技术对蝾螈的转录组进行了研究。经过从头组装N. viridescens的转录组，获得了超过120,000个RNA转录本，约有15,000个转录本编码蛋白质，其中有826个转录本是蝾螈所特有的。这些转录本中包含了不同器官所有再生阶段的转录本，这些转录本中的一部分与其它生物相似。通过对蝾螈胚胎和幼体的心脏、四肢、眼睛、尾、肝脏、脾脏等组织中再生过程表达的蛋白的分离以及质谱分析方法，对这些蛋白进行分类及与转录本的比对。 通过454新一代测序结果与质谱技术的结合，发现了500多个其它生物中从未被发现的肽段，接下来会进一步探索这些蛋白是否与再生能力相关。这项研究不仅为目前科学家们提供了两栖类动物的基因数据，更为基因组测序困难的动物研究，提出了一种新思路。 参考文献： Genome Biol. 2013 Feb 20 14(2):R16. A de novo assembly of the newt transcriptome combined with proteomic validation identifies new protein families expressed during tissue regeneration.Looso M, Preussner J, Sousounis K, Bruckskotten M, Michel CS, Lignelli E, Reinhardt R, Hoeffner S, Krueger M, Tsonis PA, Borchardt T, Braun T.

近日，中国科学技术大学龙世兵、孙海定研究团队联合武汉大学刘胜教授团队，以及合肥微尺度国家实验室胡伟研究员、香港城市大学He Jr-Hau教授和澳大利亚国立大学傅岚教授，将分子束外延生长的III族氮化物纳米线与无定型硫化钼材料结合，构筑了新型GaN/MoSx核壳纳米线结构，应用于光电化学光探测领域。通过将氮化镓半导体内光电转化过程与该结构在电解质溶液中的电化学反应过程相交叉，成功在纳米线中观察到光波长控制下的光电流极性翻转现象，实现了不同波长可分辨探测功能。该成果以“Observation of Polarity-Switchable Photoconductivity in III-nitride/MoSx Core-Shell Nanowires”为题发表在Light: Science & Applications，并被选为第 11 期封面文章。III族氮化物纳米线具有良好的导热性，载流子有效质量小、载流子迁移率高、吸收系数高、化学稳定性和热稳定性良好等各种优异特性，被广泛应用于晶体管、激光器、发光二极管、光电探测器和太阳能电池等领域，是现代半导体器件领域的重要组成部分。特别地，由于其独特的一维几何形状和大的比表面积，III族氮化物纳米线表现出许多对应体相材料不存在的独特特性。相比于薄膜结构，纳米线生长不受制于晶格匹配生长规则的约束，完美解决了异质外延生长及集成所面临的困境。同时，在III族氮化物纳米线外延过程中，材料内的应力易得到释放，位错则终止在III族氮化物纳米线的侧壁，有效减少了外延材料中的堆垛层错和穿透位错密度。此外，相较于薄膜结构，纳米线中的低缺陷密度可大幅提高纳米线中施主、受主杂质的掺杂效率，具有高效载流子导电特性。并且，得益于其高晶体质量和大的比表面积，纳米线阵列拥有较高的光提取/吸收效率和较强的光子局域化效应。此外，纳米线结构可以通过有效的应变弛豫来缓和有源区内的极化场，显著降低材料内位错密度和压电极化场，增强了电子和空穴之间的波函数重叠。同时，基于分子束外延自发生长的III族氮化物纳米线表面为氮极性，赋予了其较高的化学稳定性。尽管III族氮化物纳米线有诸多优势，然而，仅依靠其固有的物理和材料特性构筑器件，限制了该类材料功能的进一步拓展。通过将纳米线中的经典半导体物理过程与化学反应过程相结合，有望突破传统III族氮化物纳米线的功能限制，拓展新的应用场景。针对上述问题，中科大孙海定课题组利用分子束外延（MBE）技术所制备的高晶体质量氮化镓（GaN）纳米线，开展了系列研究工作。在构建高性能光电化学光探测器的基础上[Nano Lett., 2021, 21 (1): 120-129 Adv. Funct. Mater., 2021, 31 (29): 2103007 Adv. Funct. Mater., 2022, 2201604 Adv. Opt. Mater., 2021, 9 (4): 2000893 Adv. Opt. Mater., 2022, 2102839 ACS Appl. Nano Mater., 2021, 4 (12): 13938–13946], 通过将光电化学光探测器中载流子的产生、分离及传输过程与电子和空穴在半导体表面/电解液界面处的氧化/还原反应过程相结合，实现了载流子输运过程的有效调制，在该器件中观察到独特的双向光电流现象[Nature Electronics, 2021, 4 (9): 645-652 Adv. Funct. Mater., 2022, 2202524 Adv. Funct. Mater., 2022, 32 (5): 2104515]。上述工作中，实现双向光电流的必要条件之一是利用纳米线表面贵金属修饰策略，改善纳米线表面的载流子分离效率及化学吸附能。如何利用纳米线独特的一维几何形状和大的比表面积特性，将其与其他低成本、易合成的功能材料相结合，是实现对贵金属材料的替代，降低器件制备成本并进一步提升器件多功能特性的关键。与此同时，为了更好分析双向光电流现象的内部机制，需要探索新的表面修饰手段，以保证复合纳米线结构的均一性，稳定性。作为过渡金属硫属化物材料的一员，近年来，无定形硫化钼（a-MoSx）在实现高效能量收集和转换方面受到了广泛关注。由于其独特的由二硫配体桥接的一维（1D）a-MoSx链结构，丰富的表面活性位点可以与周围环境紧密接触，表现出出色的反应活性，可实现高效的电荷转移和传输。更重要的是，在温和的室温条件下，简单的电沉积方法（循环伏安法）即可以轻松合成a-MoSx材料。通过电沉积法，a-MoSx可以直接包裹于纳米线表面上，实现a-MoSx和纳米线之间的高效耦合，有效改善纳米线表面的载流子分离效率及化学吸附能。在此，我们以实现对不同波长的光分辨探测为目标，提出了一种基于在Si衬底上外延生长的p-AlGaN/n-GaN纳米线构建的光电化学光探测器（图1）。图1 基于纳米线的PEC PD的器件结构和工作原理示意图在光电化学光探测器的工作过程中，光电流响应信号的大小由有效参与氧化还原反应的光生载流子的数量决定，光电流的极性（正或负）则由在半导体/电解质界面发生的化学反应的种类决定。换句话说，通过入射光的波长控制在光电化学光电探测器中占主导地位的化学反应种类（氧化反应或还原反应），可以实现光电流极性的翻转。图1展示了光电化学光电探测器中的基本光电极结构和简化的工作原理。由于设计的顶部p-AlGaN层的带隙较大，它对低能光子（例如365 nm光照）是透明的，对光电探测过程没有贡献，只有n-GaN部分吸收光子并且参与氧化反应，光电探测器呈现正光电流。而在254 nm照射下，顶部p-AlGaN和底部n-GaN部分均能吸收高能光子并于半导体/电解质界面发生氧化反应和还原反应。然而，由于纯p-AlGaN/n-GaN纳米线表面的氢吸附能（ΔGH）不适合实现高效的还原反应（换句话说，还原过程很慢），氧化反应过程仍然在净光电流极性中占主导地位。纯p-AlGaN/n-GaN纳米线，在254 nm照明下产生小的光电流。这表明改变纳米线表面的ΔGH是实现双向光电流的关键。为了在不同波长的光照下实现双向光电流响应，我们选择用a-MoSx修饰III族氮化物纳米线以提高还原反应速率。图2在p-AlGaN/n-GaN纳米线的表面可以观察到一层明显壳层，表明III族氮化物核壳结构纳米线的成功制备。图2无定型MoSx修饰的p-AlGaN/n-GaN纳米线的结构表征。（a）SEM.（b）低倍率TEM.（c）高分辨率TEM图像（d）低倍率STEM图像（标尺 = 100 nm），（e）高角环形暗场（HAADF）STEM图像和（f）环形明场（ABF）STEM图像。（g）STEM-EDS 图像和（h）对应位置的线扫描结果为深入理解表面修饰对光探测性能带来的影响，我们通过X射线光电子能谱（XPS）进一步研究了a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线的化学成分和元素间键合情况（图3a,b）。这些结果与之前对[Mo3S13]2-簇的XPS研究一致，证实了a-MoSx被成功修饰在p-AlGaN/n-GaN纳米线上。图3 （a）(b) p-AlGaN/n-GaN纳米线上电沉积a-MoSx壳层的XPS谱。（c）a-MoSx修饰前后的光响应对比。（d）a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线的光谱响应为了进一步评估纳米线的光响应行为，我们构建了光电化学光探测器。由图3c可知，纯p-AlGaN/n-GaN及无定型MoSx修饰后的纳米线均显示出稳定且可重复的开/关光电流循环。纯p-AlGaN/n-GaN纳米线在254 nm或365 nm光照下则均表现为正的光电流响应，这与图1所示的纯p-AlGaN/n-GaN纳米线的工作原理一致。因其对不同光子能量的入射光子有不同的光响应特性，a-MoSx@p-AlGaN/n-GaN纳米线能够通过表现出不同极性的光电流来区分不同的光波段。如图3d所示，光电流信号在255 nm光照下为负，然后当波长超过265 nm时切换为正，证实了其波段可分辨性能。此外，对可见光照射的光响应可以忽略不计，表明器件具有出色的可见光盲特性。同时，我们还深入探讨了该器件的性能可调性，并利用第一性原理计算揭示了a-MoSx修饰实现双向光电流性能的内在机制。

在婴儿呱呱坠地之前，受精卵是如何发育成复杂个体的？为什么正常的细胞会慢慢变成癌细胞？　　细胞是生命的基本单位，了解它的过去、现在和未来不仅有助于人们了解正常发育的过程，也对理解疾病的产生和发展至关重要。然而，“看清”细胞的“前世今生”仍然存在显著的技术困难。　　8月17日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所研究员陈万泽作为共同第一作者在《自然》发表长文，介绍了研究团队在国际首创的活细胞转录组测序技术（Live-seq）。该技术首次让单细胞进行转录测序后依然能保持细胞存活，实现了活细胞全基因表达的连续观测。　　“该研究实现了使用Live-seq技术对同一个活细胞多次分离部分细胞质进行多次转录组测序的可行性，表明这一技术有望在将来用于构建单个活细胞的转录组系列变化动态。该研究为单细胞转录组测序提供了全新的研究策略，为我们理解生命过程的动态变化提供了强有力的手段，是这一领域的又一重大突破。”北京大学生命科学学院教授汤富酬评论道。　　不杀死细胞就能测序　　人体内的细胞拥有几乎一样的基因组，但是为什么能够产生多种多样的细胞？基因组中数万个基因的表达与否和表达量的高低，很大程度上决定了细胞的种类和功能，比如神经细胞、免疫细胞、各种肿瘤细胞等。　　如果知道细胞不同时间的基因表达的变化，就能够了解细胞的过去、现在和未来。　　当前，单细胞转录组测序技术是了解细胞状态的重要手段。就像看一张“高清照片”，通过单细胞测序能够看清细胞现在所有基因的表达状态。但是，这些技术在理解细胞状态“电影”般的动态变化上却面临很大的挑战。　　“利用单细胞转录组测序技术观测细胞状态的前提是将细胞裂解，提取其中的RNA来测定每个基因表达量的高低，这样就不可避免地杀死了细胞。”陈万泽说，“此外，使用单细胞测序技术也只能了解到一个细胞当下的状态，却不能获得它的过去，也无法知晓它将来的功能。”　　通过近7年的努力，陈万泽与合作者开发了活细胞转录组测序技术Live-seq，其核心是通过对活细胞中的部分细胞质进行微创提取，并对极其微量的细胞质RNA进行扩增，在单细胞转录组测序后依旧保持细胞的存活和功能，从而实现细胞动态变化的跟踪。　　论文通讯作者、瑞士洛桑联邦理工学院教授Bart Deplancke表示，该技术兼具全基因表达分辨率和动态解析能力，是目前对单细胞转录组直接动态测量、偶联细胞现有状态及其后续表型的唯一解决方案。　　两次碰壁，终于“钓”出RNA　　如何在不杀死细胞的前提下看到细胞的动态变化？　　“我们首先想到的是外泌体，它是细胞向外面吐出来的小泡，里面有蛋白、RNA等物质。如果我们把单个细胞的外泌体都收集起来，再对其中的RNA进行测量，或许就可以在一定程度上反映细胞状态而又不杀死细胞。”陈万泽说。　　单个细胞中仅有10皮克RNA，相当于1克的一千亿分之一，而细胞外泌体中的RNA更是少之又少。研究团队设计了微流控芯片来完成单细胞捕获、外泌体收集等过程，发现由于外泌体中的RNA数量太少，根本无法实现单细胞分子水平的观测。　　随后，陈万泽尝试利用在生命科学领域非常小众的原子力显微镜——它有一个很尖的硅探针，多用来检测物质表面性质。研究团队对探针进行表面活化、修饰、洗脱等改造后，让其能够把细胞中的RNA“钓”出来。　　“这种探针很细，对细胞的损伤很小，就像‘鱼钩’一样，改造后可以把细胞中的RNA‘钓’出来，又能保证细胞继续存活。我们改造了数十个探针后，结果只在两个细胞上成功‘钓’到了基因。”陈万泽回忆道，当时购买一个原子力显微镜探针需要800美元，研究成本太高，成功率太低，让这项研究再次受阻。　　瑞士洛桑联邦理工学院学科交叉氛围浓厚。在一次偶然的学术交流中，陈万泽与导师了解到，瑞士苏黎世联邦理工学院的Julia Vorholt实验室开发了一种特殊的原子力显微镜，能够吸出一部分细胞质。　　一番交流后，两个课题组一拍即合，展开了联合攻关。联合团队对一系列实验过程进行了优化，解决了RNA降解、低温下的快速操作、超微量样品转移、采样通道清洗避免交叉污染、图像下追踪细胞等多种问题，以保证实验结果的可靠性。　　联合团队利用重新改造后的Live-seq，对5种类型共295个细胞进行了测序，发现Live-seq能够有效区分不同类型的细胞，且平均每个细胞能检测到约4112个基因的表达信息。　　仅对少量的细胞质进行测序，是否就能代表细胞的状态？“我们平行比较了单细胞测序结果，发现活细胞测序结果与普通的单细胞测序结果高度吻合，证明Live-seq能够很好地体现细胞的全转录组状态。”陈万泽说。　　细胞的存活率又如何保证呢？　　“原子力探针尖端只有几百个纳米大小，而且能和细胞膜密封，对细胞损伤极小。吸取约5%至50%的细胞质后，细胞体积可以快速恢复到正常水平，存活率在85%至89%之间，细胞能进行正常分裂。通过一系列的功能分析和分子表征，我们没有发现Live-seq对细胞状态有显著影响。”陈万泽表示。　　对此，审稿人在评审意见中也写道：“由于细胞测序后仍旧存活，Live-seq首次实现对同一个细胞全基因表达的连续测量。”　　细胞测序史从“高清图片”到“高清电影”的跨越　　在细胞观测技术史上，显微成像和基因编辑介导的分子记录等技术不仅能观察细胞水平的生长、分裂、死亡等过程，还能观测细胞中的单个或几个基因指标。　　2009年，单细胞转录组测序技术为更系统、全面地定义细胞类型和状态提供了变革性手段。但人们仍然只能观察到细胞的静态状态，无法连续观测细胞动态或者检查细胞后续的表型。　　如果把利用单细胞转录组测序技术观测细胞比喻为看一张细胞在分子水平的高清图片，那么利用Live-seq观测细胞就好比看一部高清电影，能够看见细胞的“前世今生”。　　“Live-seq可以回答细胞的过去怎样决定它的现在，不仅知道细胞中为何存在差异，还知道这些差异从何而来。”陈万泽介绍道。　　在验证实验中，团队利用Live-seq直接测定了同一个巨噬细胞在不同时间的状态变化，发现细胞起始状态的少数基因的表达差异和噪声（如Nfkbia、Gsn等）是决定细胞后续反应差异的重要原因。相对而言，普通的单细胞转录组无法找到这些规律。　　陈万泽表示，尽管Live-seq仍然存在诸多挑战，需要进一步完善，比如低通量、暂不能在体内应用、在高度极化且mRNA分布不均的细胞中无法实现全细胞转录组测序、对细胞更多次的采样还需进一步研究等，但该技术首次实现了活细胞连续观测，为单细胞测序技术发展带来了更多可能性。未来，团队将进一步提高Live-seq技术的实用性。

各有关单位：根据《中华人民共和国标准化法》《地方标准管理办法》《市场监管总局办公厅关于规范地方标准制定和应用促进全国统一大市场建设的通知》（市监标创发〔2023〕108号）有关规定和要求，经专家评估并征求各行业主管部门意见，我局拟对《红麻亩产250公斤栽培技术规程》等486项地方标准（详见附件）作废止处理，现公开征求意见。若对废止项目有意见建议，请于2024年8月1日前书面（签署真实姓名或加盖单位公章、提供联系方式）反馈至广西壮族自治区市场监督管理局，联系人：朱俊荣，联系电话：0771-5303210，邮箱：gxjbzhc@163.com。附件：拟废止486项地方标准清单广西壮族自治区市场监督管理局 2024年7月24日（此件公开发布）附件拟废止486项地方标准清单序号标准号标准名称处理意见1DB45/T 03—1995红麻亩产250公斤栽培技术规程废止2DB45/T 04—1996旱地糖料甘蔗高产栽培技术规程废止3DB45/T 11—2017隆林山羊废止4DB45/T 23—2007牛人工授精技术操作规程废止5DB45/T 28—2000蔬菜、水果中亚硝酸盐与硝酸盐测定方法废止6DB45/T 29—2000蔬菜中有机氮农药残留量测定方法废止7DB45/T 30—2000蔬菜中有机氯农药残留量测定方法废止8DB45/T 31—2000蔬菜中有机磷农药残留量测定方法废止9DB45/T 40—2002西林水牛废止10DB45/T 42—2002合浦鹅废止11DB45/T 43—2002南丹瑶鸡废止12DB45/T 44—2002富钟水牛废止13DB45/T 45—2002马氏珠母贝亲贝和种苗废止14DB45/T 46—2002靖西大麻鸭废止15DB45/T 47—2002环江香猪废止16DB45/T 48—2002南丹黄牛废止17DB45/T 50—2002海水养殖贝类检疫规范废止18DB45/T 53—2002巴马香猪废止19DB45/T 58—2002多重聚合酶链反应(Multi-PCR)检测新城疫病毒、传染性支气管炎病毒、传染性喉气管炎病毒和鸡毒支原体的技术操作规程废止20DB45/T 59—2002反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测猪瘟病毒的技术操作规程废止21DB45/T 64—2003柑桔品种废止22DB45/T 69—2003沙田柚苗木分级废止23DB45/T 70—2003窨茶用茉莉花废止24DB45/T 73—2003窨茶用茉莉花生产技术规程废止25DB45/T 74—2003玉林大蒜废止26DB45/T 90—2014桑蚕种质量废止27DB45/T 91.1—2003南宁市农产品质量安全要求蔬菜废止28DB45/T 91.2—2005南宁市农产品质量安全要求水果废止29DB45/T 96—2003反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测猪繁殖与呼吸障碍综合症病毒(PRRSV)的技术操作规程废止30DB45/T 97—2003反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测禽呼肠孤病毒(ARV)的技术操作规程废止31DB45/T 98—2003反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测禽流感病毒(AIV)的技术操作规程废止32DB45/T 101—2003东兰乌鸡废止33DB45/T 102—2003都安山羊废止34DB45/T 105—2003文蛤养殖技术规范废止35DB45/T 106—2003禾花鲤废止36DB45/T 109—2003黄沙鳖废止37DB45/T 111—2003德保矮马废止38DB45/T 116—2003漂白化学湿竹浆废止39DB45/T 117—2003漂白化学竹浆板废止40DB45/T 122—2004十字花科蔬菜软腐病预测预报调查规范废止41DB45/T 125—2004甜菜夜蛾预测预报调查规范废止42DB45/T 133—2004杂交水稻一代种子生产技术规程废止43DB45/T 134—2004籼型“三系”杂交水稻不育系繁殖技术规程废止44DB45/T 162—2004夏橙品种废止45DB45/T 179—2004陆川猪废止46DB45/T 180—2010霞烟鸡废止47DB45/T 183—2004聚合酶链反应检测猪细小病毒的技术操作规程废止48DB45/T 184—2004聚合酶链反应检测鸡毒支原体的技术操作规程废止49DB45/T 188—2004桂中花猪废止50DB45/T 192—2004合成立方氧化锆废止51DB45/T 193—2004合成红宝石废止52DB45/T 194—2004合成蓝宝石废止53DB45/T 195—2004合成尖晶石废止54DB45/T 208—2017原产地域产品云香精废止55DB45/T 213—2017原产地域产品横县茉莉花废止56DB45/T 217—2005阳离子木薯淀粉废止57DB45/T 222—2005撑绿杂交竹种苗分级废止58DB45/T 231—2005斑点叉尾鮰养殖技术规范废止59DB45/T 236—2005聚合酶链反应检测对虾白斑综合征病毒的技术操作规程废止60DB45/T 239—2005东山猪品种标准废止61DB45/T 240—2005造纸竹片废止62DB45/T 241—2005广西三黄鸡废止63DB45/T 242—2005里当鸡废止64DB45/T 243—2005柳州麻花鸡废止65DB45/T 248—2005聚合酶链反应检测猪接触传染性胸膜肺炎放线杆菌的技术操作规程废止66DB45/T 249—2005聚合酶链反应检测鸡传染性贫血病毒的技术操作规程废止67DB45/T 264—2005百合废止68DB45/T 266—2005香葱废止69DB45/T 267—2005西洋菜废止70DB45/T 268—2005包心肉芥菜废止71DB45/T 269—2005毛节瓜废止72DB45/T 280—2005芫荽废止73DB45/T 286—2005青梅废止74DB45/T 300—2005慈菇废止75DB45/T 301—2005三华李废止76DB45/T 310—2005夏阳白菜废止77DB45/T 311—2005莴苣笋废止78DB45/T 314—2005黑皮冬瓜废止79DB45/T 326—2006灵山香荔废止80DB45/T 327—2006田阳香芒废止81DB45/T 331—2006南美白对虾苗种废止82DB45/T 341—2006右江鹅废止83DB45/T 342—2006东兰鸭废止84DB45/T 343—2006隆林黄牛废止85DB45/T 344—2006涠洲黄牛废止86DB45/T 348—2017反转录聚合酶链反应（RT－PCR）检测家畜口蹄疫病毒（FMDV）的技术操作规程废止87DB45/T 349—2017反转录聚合酶链反应（RT－PCR）检测禽脑脊髓炎病毒（AEV）的技术操作规程废止88DB45/T 350—2006鸡病毒性肿瘤病PCR快速鉴别诊断技术的操作规程废止89DB45/T 357—2006苦脉菜废止90DB45/T 362—2006无籽西瓜种子质量标准废止91DB45/T 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1064—2014岗松（精）油废止234DB45/T 1066—2014贺州玉废止235DB45/T 1068—2014桂林毛尖茶加工技术规程废止236DB45/T 1071—2014蒎烷废止237DB45/T 1072—2014松香三乙二醇酯废止238DB45/T 1073—2014松脂中杂质的检测废止239DB45/T 1074—2014水稻稻飞虱综合防治技术规范废止240DB45/T 1076—2014鸡血玉废止原产地域产品巴马腊香猪废止486DB45/32.6-2000无公害农产品生产食用植物油废止

近日发表在《自然方法》杂志上的一篇新论文中，美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校（UCSC）的研究人员介绍了有史以来第一种使用“泛转录组”分析全基因组RNA测序数据的方法。分析一个人的基因表达需要将他的RNA图谱映射到一个标准参照物，以深入了解基因在多大程度上“开启”并在体内发挥功能。但当参照物不能提供足够的信息来进行准确映射时，研究人员可能会遇到问题，这被称为参照偏差。由UCSC生物分子工程副教授本尼迪克特帕特恩领导的一组科学家发布了一个工具包，允许研究人员将个人的RNA数据映射到一个更丰富的参照物上，解决参考信息的偏差，并带来更准确的映射。研究人员表示，泛基因组和转录组的结合在此前从未真正完成过，这是第一次有人尝试将泛基因组作为RNA测序图谱的标准特征。该工具将帮助世界各地致力于通过RNA测序分析了解基因表达的研究人员。“有了这个工具包，我们正在利用从泛基因组获得的更多样化的数据来改进基因表达数据的测量，这一点在个体之间可能会有很大的差异。”帕特恩说，“这样做的目的是让人们在关注基因表达的研究中感受到更多样化的数据的影响，从而更好地分析细胞模型、有机体模型和其他研究应用。”绘制RNA测序数据以了解基因表达可能很困难，因为RNA序列是由细胞机制拼接而成的，这意味着一组RNA数据可能来自基因组的非连接区域，这使得将它们正确地与参照物对齐成为一种挑战。这些剪接点在人类群体中因人而异并不统一，也很难知道RNA来自哪个单倍型。利用新的开源工具，研究人员可获取个体RNA的拼接片段，绘制它们在泛基因组上的排列位置，确定数据属于哪种单倍型，并分析基因表达。

一个受精卵发育为一个复杂个体，正常体细胞变成肿瘤细胞，细胞作为生命的基本单位，其状态的动态变化既是健康发育的基础也是疾病产生的原因。从光学显微镜对细胞形态变化的观察，到绿色荧光蛋白对细胞基因、表达定位等变化的追踪，再到分子记录器在基因组中稳定写入曾经发生的分子事件，以及单细胞转录组测序的发展，允许细胞全转录组的变化拟时序推测，每一次细胞动态变化记录的技术变革均推动了细胞生物学的发展。既有方法或受限于对细胞形态或少数基因的动态表征，或依赖于拟时序分析中多种在实际细胞体系中可能无法满足的假设，目前尚不能直接测量细胞全转录组状态变化。 8月17日，中国科学院深圳先进技术研究院、瑞士洛桑联邦理工学院Bart Deplancke课题组、苏黎世联邦理工学院Julia Vorholt课题组合作，在《自然》（Nature）上以article长文形式，发表了题为Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells的研究论文。 该研究开发了活细胞转录组测序技术（Live-seq），首次实现了单细胞进行转录组测序后依然能够保持细胞存活。该技术兼具全基因表达分辨率和动态解析能力，是当前对单细胞转录组直接动态测量、偶联细胞现有状态及其后续表型的唯一解决方案。 基因表达程序的变化是细胞对外源和内源刺激反应的重要表现。对单个细胞的连续观测是细胞对刺激反应、变化的重要研究手段，活细胞成像是最早的方法之一。随着显微成像技术和荧光标记手段的发展，显微成像可实现从体外细胞培养到体内环境下对基因表达的动态观测。基因编辑技术的发展促进分子记录器的出现。该技术通过细胞原生的或人工合成的基因线路，对刺激的感应并将信息写入基因组，记录历史分子事件。技术的发展和应用促进细胞生物学的发展，例如活细胞成像已成为现代细胞生物学实验室的常用手段；分子记录器虽出现不久，但在体内多场景的适用性和稳定性上颇具潜力。而它们在记录基因表达上存在共同的限制——在一个细胞中只能同时记录一个或几个基因的表达。 2009年汤富酬首创单细胞mRNA测序以来，不再只依靠少数几个基因的表达来分析细胞类型，而可用整个转录组的状态来更系统全面的定义细胞类型和状态。单细胞转录组变革了对细胞状态异质性的解析能力，推动了发育生物学、肿瘤细胞学、免疫学和干细胞生物学等的发展。然而，研究只可测量细胞的静态状态，无法像前述的活细胞成像那样连续观测细胞的动态或检查细胞后续的表型。为了克服这一限制，多种基于计算或标记的方法被开发出来。这些方法基于共同的假设，即群体的静态分布可以模拟个体的动态运动。运用不同的数学模型和/或新旧RNA的标记等手段，研究将转录组相似的细胞连接，产生一条轨迹来代表一个细胞的变化路径。这些方法提供了有意义的生物学认知，但由于这些前提假设在复杂细胞系统不一定能被满足，其提供的变化路径应被解读为一种统计学上的预期，而非细胞真正变化的轨迹。而这些限制的根本原因在于单细胞测序时裂解杀死了细胞，因而无法连续测量。 本研究中，科研人员开发出活细胞转录组测序技术（Live-seq），在进行单细胞转录组测序后，依旧保持细胞的存活和功能。该技术的核心是对部分细胞质进行微创地提取，并对微量的细胞质RNA进行扩增。具体地，该技术整合改造了多种跨学科技术（图1）：具备纳米级移动分辨率和皮牛顿力学灵敏度的原子力显微镜，实现超精密显微操作；亚皮升级别的微/纳流控通道和液压调节系统，实现微量（约1皮升）样品提取和转移；纳米级的、中空可定量的、可和细胞膜无缝密封的特殊探针，可实现微创的细胞质提取；相偶联的实时跟踪成像和细胞培养系统，可以长时间锁定同一个细胞；高灵敏度的RNA扩增测序；对前述步骤的无缝整合。 Live-seq只对少量的细胞质进行测序，其结果能否代表细胞的状态？研究对多种类型和状态的细胞进行活细胞测序，并平行地和单细胞测序结果进行比较。结果显示活细胞测序结果和单细胞测序结果高度吻合，证明了Live-seq能够较好的体现细胞的全转录组状态。这一过程是否改变细胞状态甚至杀死细胞？研究对包括干细胞在内的多种细胞类型进行评估，发现大部分细胞在Live-seq后仍然存活。同时，细胞分裂依然能够正常进行（图2）。研究通过对巨噬细胞对细菌脂多糖LPS刺激的反应和脂肪干细胞分化过程的观测发现，细胞的反应未因Live-seq而有明显变化。研究对接受和未接受细胞质提取的细胞全转录组进行比较，也未发现大量的基因表达变化。结果显示，Live-seq未对细胞的活性和功能产生较大影响。 由于细胞测试后仍旧存活，Live-seq首次实现对同一个细胞全基因表达的连续测量。作为概念验证，Live-seq直接测定了同一个巨噬细胞和脂肪干细胞在刺激前后的变化路径（图3）。Live-seq可以回答细胞怎样的过去决定它的现在。即使是单克隆来源的巨噬细胞对细菌脂多糖的反应依旧有很大的异质性。利用这一模型，研究表明起始状态的少数基因的表达差异和噪音（如Nfkbia、Gsn等）是决定细胞后续反应差异的重要原因，处于细S期的细胞对刺激反应也更弱。对应地，普通的单细胞转录组无法找到这些规律。 Live-seq仍有不足：与高通量的单细胞转录组相比，Live-seq是低通量的手段；Live-seq尚不能在体内应用；在高度极化而mRNA分布不均的细胞（如神经细胞）中，Live-seq或无法体现全细胞转录组；多次采样对细胞的干扰需要更多研究。未来持续的发展如自动化提高通量、通过和双光子显微镜联用运用于体内样品等，有望使上述不足得到改善。Live-seq第一次使得对活细胞的连续观测成为可能，希望可以催生更多新可能。 研究工作得到国家重点研发计划、深圳合成生物创新研究院的支持。 　　论文链接 图1.Live-seq基本原理 图2.Live-seq对细胞的影响，黄色的细胞被提取出细胞质，蓝色和紫色的细胞未被处理 图3.活细胞测序新可能：（左图）对同一个细胞转录组的连续分析；（右图）偶联细胞起始的转录组状态（因）和后续细胞对刺激的反应（果）

四月二十七日的Nature Methods杂志上发布了一项引人注目的测序技术，G&T-seq(Genome and Transcriptome Sequencing)。该技术能够实现大规模的DNA和RNA平行测序，同时展现单个细胞的基因组序列和基因活性。 　　研究人员用G&T-seq对220个小鼠和人类细胞进行测序，获得了空前详细的信息。他们首次观察到，当细胞丢失或获得染色体拷贝时，该区域的基因表达也会出现相应的变化(减少或增加)。 　　&ldquo 在单个细胞中同时测序基因组和转录组，我们可以看到基因变异的功能性影响，&rdquo 文章的通讯作者之一，鲁汶大学和Wellcome基金会桑格研究所的Thierry Voet,教授说。&ldquo G&T-seq有助于更深入的理解正常组织和疾病组织之间的遗传学差异，为人们提供正常发育和疾病发展的新线索。举例来说，人们可以通过G&T-seq更好的理解肿瘤中的癌细胞多样性。&rdquo 　　在此之前，人们还无法同时测序单个细胞中的DNA和RNA。而G&T-seq可以在多种测序仪上实现这一点，对DNA和RNA进行高通量的单细胞测序。 　　&ldquo 这一方法的可扩展性令我们感到振奋，&rdquo 文章的第一作者，Wellcome基金会桑格研究所Dr Iain Macaulay说。&ldquo 为了真正理解组织中的细胞异质性，我们需要同时获得大量细胞的基因组和转录组数据。随着测序成本的不断下降，这种大型项目将更具可行性，最终使我们详细了解人类组织中的细胞多样性和生活史，&rdquo 　　研究人员用G&T-seq测序了同一个人的两种细胞：乳腺癌细胞和正常血细胞。正常细胞大多拥有两个拷贝的染色体，而癌细胞往往存在染色体片段的缺失或冗余，其转录组也和正常细胞大不相同。 　　他们在乳腺癌细胞中发现了一种与癌症有关的新染色体融合。随后，研究人员用Pacific Biosciences公司的长读取测序仪进一步分析了这些细胞的转录组，获得了融合转录本的完整序列，鉴定了发生融合的具体位点。 　　研究人员还发现，正常血细胞中有四个细胞的11号染色体存在三个拷贝，它们11号染色体的RNA表达出现了峰值。这是传统测序技术无法检测到的。 　　研究人员通过G&T-seq对早期胚胎发育进行了研究。他们用化合物处理小鼠胚胎使其染色体不稳定，然后与正常小鼠胚胎进行比较。研究结果再次证明，当小鼠获得或者丢失染色体的时候，会立刻引起基因表达量的改变。 　　&ldquo G&T-seq能为我们揭示更多的细胞特征，&rdquo 文章的通讯作者，牛津大学的Chris Ponting教授说。&ldquo 我们希望将来还可以涵盖表观遗传学数据，更全面的理解正常发育和疾病过程中细胞异质性。&rdquo

考虑到mRNA转录的高度动态特性以及样品处理和下游处理步骤中引入的潜在变量，RT-qPCR工作流程的每个步骤的标准化方法对于可靠和可重现的结果至关重要。MIQE为这种方法提供了一份包含85个参数的清单，以确保质量结果符合任何期刊的接受标准。接下来，小编将为大家详细介绍如何应用MIQE指南来建立一个可靠的RT-qPCR实验流程。1、实验设计正确的实验设计是任何基因表达研究的关键。由于mRNA转录对与研究过程无关的外部刺激敏感，因此严格控制和设计实验条件的工作是十分重要的。其中包括了确定实验程序、对照组、重复组的类型和数量、实验条件以及各组内的样品处理方法等，这些对于最小化变异性至关重要（表1）。2、RNA提取及质控样品需-80℃冷冻或使用RNA储存溶液进行储存。RNA提取程序应包括DNA酶处理步骤，以去除任何的基因组DNA污染。确保仅使用高纯度（无污染物）和高完整性（未降解）的RNA是RT-qPCR实验工作流程中最关键的一点。RNA样本中的杂质可能导致RT和PCR的抑制，从而导致不同和不正确的定量结果。由于样品纯度和完整性不相关，因此应评估两者确定RNA样本符合下游工作流程的最低验收标准。3、逆转录考虑到RNA酶在环境中的普遍存在，建议在质量控制评估后立即将总RNA样本反转录成cDNA。这将避免RNA样品在转化为cDNA之前多次冷冻/解冻而降解的风险。对于RT步骤，关键是确保提取的RNA样本中转录基因组的一致性和完整性。建议使用相同数量的总RNA，并保持所有实验样本的反转录反应时间，以最小化生物复制之间的变异性。4、引物和扩增子设计引物设计和靶序列的选择是保证扩增产物特异性和高效性的关键。目前有许多软件或在线网站可设计引物对和确定扩增子，比如DNAMAN、Primer Premier、Oligo、Beacon Designer、Primer-Blast、BathPrimer、Primer3 Plus等等。5、qPCR验证qPCR验证是使用一组标准样品对引物退火温度、反应效率和特异性的适度范围进行评估的方法。具体步骤如下：1)根据仪器类型，选择合适的耗材和qPCR试剂；2)配置不同的PCR反应体系，凝胶电泳检测引物适宜浓度以及特异性；3)设置温度梯度测试引物适宜退火温度；4)实验设置NTC、NRC、POS和NEG等对照组，来监控实验体系或污染；5)标准曲线的建立(评价PCR效率)。6、内参基因的选择在RT-qPCR实验中，内参基因可以用于校正上样量、上样过程中存在的实验误差，保证实验结果的准确性。一个好的内参基因应在不同时空样本或不同处理样本中具有相对稳定的表达水平，常见的有ATCB、GAPDH、β-actin、18S rRNA等。7、实验重复性基因表达实验中有两种可能影响结果的变异来源：1)由于个体有机体、组织或细胞样品之间基因表达水平的固有差异引起的生物变异性；2)实验过程本身的技术变异性，通常与移液器误差、操作误差或样品质量和数量有关。为了减轻生物和技术变异性的影响，一般认为至少三次生物学重复和技术重复。看完整个RT-qPCR实验流程，您是不是拨开RT-qPCR神秘的面纱了呢，现在快快来申请Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统，来感受Azure Cielo™ 带给您的真实可靠的RT-qPCR数据。Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统来自美国Azure Biosystems公司，可为您提供3/6检测通道，根据实验需求灵活配置。这款产品采用了高能LED作为光源系统，可保证光源强度高，光源一致性好；高品质的帕尔贴温度模块作为温控系统，升降温速率快，可设置12列跨度30°C的温度梯度；卓越的CMOS拍照+光纤信号传输作为检测系统，CMOS检测灵敏度高，光纤传输速度快，无光损失和噪音干扰，无需ROX校准。Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统可为您的科学研究提供高精准度、高灵敏度和高可靠性的实验结果。

显微镜的发明让科学家们能够观察和归类神经系统中丰富的细胞形态和类型，了解它们在健康和疾病中的作用。近年来单细胞RNA测序的发展更揭示了大脑中细胞类型组成的复杂性和多样性。借助新兴的空间转录组技术，研究人员实现了显微成像和单细胞测序的结合，在亚细胞空间分辨率的精度下，不仅可以揭示单个细胞的基因表达，还可同时了解它们在组织和器官中的排列分布，在解剖学的观察上加入了分子表达的丰富信息。2023年9月27日，美国麻省理工学院化学系/Broad 研究所王潇团队和哈佛大学刘嘉团队合作，在 Nature 期刊发表了题为：Spatial atlas of the mouse central nervous system at molecular resolution 的研究论文。该研究对小鼠大脑和脊髓中的一百万个单细胞的基因表达以亚细胞的空间分辨率进行了刻画和分析，用空间基因表达定义了更精细的组织区域。王潇团队使用了他们开发的空间转录组学工具（STARmap, STARmap PLUS, 和ClusterMap）表征和绘制了成年小鼠中枢神经系统中的一百多万个单细胞。通过大规模的分析和细胞注释，该团队展示了数百种细胞类型的空间分布，精确划分上百种组织区域的边界。研究人员还利用RNA条形码，揭示了全脑范围感染的病毒AAV-PHP.eB在不同细胞类型和区域的感染能力。图1：小鼠中枢神经系统单细胞分辨率细胞类型空间图谱，230种细胞类型由彩色点标注研究者们使用STARmap PLUS技术，在200-300纳米的空间分辨率下，原位检测了20片组织切片中的1022个基因的表达量。在这项技术中，他们用分子探针原位杂交组织切片，检测特定的RNA序列并特异放大为可测序的DNA纳米球，并通过化学处理将DNA纳米球和组织样品固定成水凝胶，最后用共聚焦显微成像原位测序 （SEDAL）。实验结果通过研究者先前开发的ClusterMap算法划分成带有空间位置信息的单细胞基因表达。图2：STARmap PLUS以及ClusterMap流程示意图（左）；STARmap PLUS共聚焦显微镜成像数据图示例（右，SEDAL cycle 1），每个点代表由单个RNA分子产生的DNA纳米球。通过与已发表的单细胞测序数据集整合分析，研究者们基于单细胞基因表达定义和注释了230种“分子细胞类型 ”（molecular cell types），并基于空间基因表达定义和注释了106种“分子组织区域”（molecular tissue regions），从而对脑内的细胞进行了分子表达和空间分布的联合定义。图3：（a）通过单细胞基因表达与空间基因表达共同定义小鼠中枢神经系统重细胞类型的多样性。（b）“分子细胞类型“在”分子组织区域“上的分度热度图全脑范围内丰富的基因表达信息和高精度的空间分布信息，使得细胞类型的注释更为精确。例如，作者们发现部分端脑抑制性中间神经元（telencephalon inhibitory interneurons）亚型存在脑区分布特异性，比如纹状体（striatum）中特有的中间神经元、嗅球的外网状层 （olfactory outer plexiform layer）特有的表达多巴胺的中间神经元。基于空间上的分子表达，作者们还补充和完善了小鼠大脑解剖学结构。例如，作者们可以从“分子组织区域”组成的角度出发，对小鼠大脑皮层进行分区，并与传统解剖学的定义比较。一个有趣的发现是，作者们发现解剖学上的压后皮层（retrosplenial cortex）在小鼠大脑的前端和后端具有截然不同的“分子组织区域”组成；后端压后皮层在“分子组织区域”组成上与相邻的视觉皮层有着更高的相似性，这为理解压后皮层在视觉相关的行为和记忆中的功能提供了新的思路。通过和小鼠中枢神经系统单细胞测序数据集的整合，作者们将单细胞空间表达的基因维度从实验测量的1,022个基因拓展到了11844个基因，预测了全转录组范围的空间分辨单细胞基因表达特征。综上所述，这项工作为理解小鼠中枢神经系统提供了一个大规模的分子空间图谱，囊括了超过一百万个细胞，以及他们的基因表达特征，空间坐标，分子细胞类型，分子组织区域类型，以及遗传操作的可及性。这项工作为建立分子空间图谱提供了实验和计算的框架，涵盖了从单个RNA分子到单细胞再到器官组织区域的跨越多个空间尺度的分析，为神经科学研究提供了重要的数据和工具。作者们已将这套图谱开放共享（http://brain.spatial-atlas.net/），供研究者探索。图4：该工作的研究范式图5：该工作的空间细胞图谱数据网页截图示意“我们不仅提供了细胞的空间图谱，还提供了神经科学中常用的病毒工具对这些细胞的可及性。这份图谱代表了我们实验室目前分析的最大的数据集。这项工作也为神经科学研究者们提供了资源和基础，以进一步探索各种基因、细胞和组织在健康和疾病中的作用。“共同第一作者施海玲博士评论。“我们提供了前所未有的细胞级别的空间基因表达信息，为研究大脑的结构和功能提供了宝贵的数据。此外，我们的团队开放共享了相关数据和资源，希望未来能看到更多的高质量研究，进一步揭示大脑的奥秘”。共同第一作者贺一纯评论。“大脑的结构和功能依赖于不同类型的细胞在空间位置上的排列和分布，空间转录组、空间翻译组等空间组学技术的开发和应用无疑将为大脑的解析提供新的思路。”共同第一作者周一鸣博士表示。

背景近年来，多重耐药性 (multi-drug resistance, MDR) 的出现已成为多国关注的公共卫生问题，作为细菌变异及过度使用抗菌药物的结果，它的主要机制是外排膜泵基因突变，其次是外膜渗透性的改变和产生超广谱酶。最常见的耐药菌为革兰阳性菌MDR-TB和MDR-MRSA，以及在ICU中常出现的鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌。统计数据显示，血液感染细菌铜绿假单胞菌与30%至50%的高死亡率有关。正因为如此，迫切需要开发新的抗菌药来对抗感染。数字PCR 技术作为一项高灵敏性、高精确性、绝对定量技术，可有效助力病原微生物耐药性分析及新药研发等应用。QIAGEN的QIAcuity数字PCR系统基于纳米微孔板技术，采用集成式一体化设计理念，支持多通道检测，可实现高通量、高灵敏性检测。接下来小编带您一起解读QIAcuity数字PCR系统在该研究领域的实际应用案例。本案例中，来自英国朴茨茅斯大学、泰国纳瑞宣大学和披博宋甘皇家大学的研究人员基于QIAGEN QIAcuity dPCR平台，建立了多重反转录数字PCR (mRT-dPCR)，深入研究了氢奎宁（抗疟疾药物）的天然化合物对临床常见微生物的抗感染机制。方法与结果研究者首先在前期细菌实验中发现氢奎宁可以抑制和杀死几种临床重要细菌，即金黄色葡萄球菌、阴沟肠杆菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌以及常见的多重耐药病原体铜绿假单胞菌。通过进一步研究，作者发现氢奎宁对铜绿假单胞菌的杀菌浓度是其他菌株的2-4倍，且在4-8h内对铜绿假单胞菌不仅有抑菌杀菌作用，还存在呈剂量依赖性。为了进一步验证氢奎宁对多重耐药病原体铜绿假单胞菌的抗菌和耐药机理，即氢奎宁是否能够在铜绿假单胞菌中诱导其主要的外排泵类型，即耐药节结化细胞分化家族 (RND) 相关基因的异常表达。作者利用QIAcuity dPCR系统，建立了多重数字PCR (mdPCR) 和多重反转录数字PCR (mRT-dPCR) 两套研究路线，成功用于快速检测多种临床相关细菌中是否存在mexB、mexD和mexY这三种关键基因，并对其表达量的变化也进行了进一步的分析。结果表明，在0.5X MIC氢奎宁作用1h后，mexD和mexY的表达量分别提高了20.8±4.31和11.8±5.01倍，而相比之下mexB的表达水平则相对稳定（1.6±0.15倍）。这些数据表明，在P. aeruginosa ATCC27853菌株中，虽然氢奎宁诱导了MexCD-OprJ和MexXY外排膜泵的上调，但MexAB-OprM外排膜泵则并没有上调，意味着铜绿假单胞菌是通过上调MexCD-OprJ和MexXY外排膜泵的水平而诱导了一种保护机制来避免氢奎宁引起的细胞应激，进而产生一定程度的耐药性。结论研究者基于QIAcuity dPCR系统建立的多重反转录数字PCR (mRT-dPCR) 技术路线，阐明了低剂量的氢奎宁可诱导铜绿假单胞菌特异性RND型外排膜泵基因表达水平变化，进而引起了一定程度的耐药性。研究者也表示将进一步研究氢奎宁的抗菌活性和副作用，揭示氢奎宁的分子靶标，从而对氢奎宁在临床中的使用提供更多指导。 参考文献：Hydroquinine Possesses Antibacterial Activity, and at Half the MIC, Induces the Overexpression of RND-Type Efflux Pumps Using Multiplex Digital PCR in Pseudomonas aeruginosa. Nontaporn Rattanachak, Sattaporn Weawsiangsang, Touchkanin Jongjitvimol, Robert A Baldock and Jirapas Jongjitwimol 1,4,5,END

p style=" text-indent: 2em " 科技日报特拉维夫10月13日电 （记者毛黎）以色列理工大学生物医学工程学院日前表示，该院研究人员提出了一种新的新冠病毒检测方法，有望为更准确地确诊感染者铺平道路。目前新方法正在进行商业化过程，以期尽快服务于公众。 /p p style=" text-indent: 2em " 在常规的新冠病毒聚合酶链式反应（PCR）测试中，专业人员从患者身上采集拭子样本，并用几种化学溶液对样本进行处理，去除蛋白质和脂肪等物质，只提取样本中存在的RNA，即个人遗传物质和病毒（如有）RNA的混合物。然后利用反转录PCR将RNA反转录成DNA并对DNA进行循环增扩，如果样本中含有新冠病毒，通常经过35次循环后便可检测出来。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而，PCR检测法存在缺陷。主要是在对大型样本主体进行病毒检测时，随着样本数量的增多，出现错误的机会也增加。此外，有时病毒RNA的量太少，导致很难检测出来，容易发生遗漏。 /p p style=" text-indent: 2em " 生物医学工程学院院长阿米特· 梅勒教授团队提出的方法克服了这些缺点。研究人员认为，利用他们的原创技术，即通过材料上特制的纳米孔方式取代大量样本采集，来分析单个分子寻找病毒，这样可以确保较小的样本量和更高的准确性。在分析过程中，分子在通过电传感器时会发出独特的电信号。同时，除目标分子保持完整外，其他分子会被去掉，从而提高测试的准确性。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员在他们的报告中建议，将这一技术应用于新冠病毒测试，会使检测过程更快捷、更准确。此外，他们的最终目标是让该检测方法易于携带使用，从而减少实验室中的工作量。 /p p style=" text-indent: 2em " 梅勒表示，他们已经证明了这一技术可以在整个检测过程中保持病毒原始RNA分子的基因表达水平，如此可获得更精确的分析方法，这点十分重要。 /p p br/ /p

2022年，新冠病毒“卷土重来”，奥密克戎变异株侵袭国内多地，上海、吉林等地疫情尤为严重。奥密克戎变异株具有传播快、隐匿性强的特点，因而近期本土疫情点多、面广、频发。为控制疫情，提高疫情防控效率，居家新冠核酸快速检测自检已经成为了不可逆的趋势。今年，国家发布《区域新型冠状病毒核酸检测（新冠核酸快速检测）组织实施指南（第三版）》明确推出了“抗原筛查，核酸诊断”的监测模式。目前, 传统的聚合酶链式反应(PCR技术)是新冠病毒核酸检测的“金标准”，最主要用到的技术为荧光定量PCR技术，该方法的优势为灵敏度高、特异性强、稳定性好。但是由于PCR方法核酸检测集中采样接触易感染，需配套洁净实验室，工作繁琐且获取结果时间长，难以实现对病原的现场快速检测。新冠病毒抗原检测通过抗原和抗体结合反应在试纸条上检测，方便快检，通常30分钟内可出结果，能够实现现场快速检测。但抗原检测灵敏度低，易出现假阳性，无法代替核酸检测作为诊断标准。因此，在“抗原筛查，核酸诊断”的现行新冠检测方案之外，是否能找到一种既可靠、又快速的技术方法，以适配除“集采”和“居家自测”以外更多的现场检测场景，如社区门诊、发热门诊、海关等？等温扩增可能是最佳答案。核酸等温扩增技术是指在某一恒定温度、由特定酶作用完成靶标核酸扩增和相关信号检测的技术。相比于PCR技术，等温扩增技术无需热循环，能快速达到实验所需的温度，基于该技术开发的分子诊断系统具有操作简便、检测快速高效、仪器易小型化和易普及等多重优点。经过十多年的发展，目前已有多种等温扩增技术用于分子诊断领域，包括同时扩增和检测（SAT）、重组酶辅助扩增（RAA)、交叉引物放大(CPA)和LAMP离心盘微流控芯片(LAMP-chip)等。基于等温扩增技术的新冠核酸快速检测，将大大提升新冠核酸现场快速检测效率，是对现行新冠检测方案很好的补充。本文对我国用于新冠病毒检测的恒温扩增快检技术和产品进行梳理盘点，以飨读者。目前，已经有多款基于恒温扩增技术的新冠病毒检测产品上市。1、 上海速创全自动恒温核酸扩增分析仪全自动恒温核酸扩增分析仪MA3000（国械注准20213220473）上海速创诊断产品有限公司推出的全自动恒温核酸扩增分析仪MA3000，该产品是一款基于微流控生物芯片技术打造的集核酸提取、纯化、扩增、分析、报告于一体的全自动核酸检测平台。与公司的微流控生物芯片试剂相结合，可以实现多样本、多靶点的微生物病原体DNA/RNA检测。检测通量可达96样本/小时，检测时间在30-45分钟之间，强阳性样本最快可以15分钟出结果（5分钟核酸提取纯化，10分钟扩增出结果）。2、成都博奥晶芯恒温扩增微流控芯片核酸分析仪晶芯® RTisochip™ -A 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪（国械注准 20173401354） 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪(型号:RTisochipTM-A)及配套碟式芯片是博奥研发的快速检测微生物核酸的新平台，博奥将微流控技术与恒温扩增技术结合，可提供 1×24、2×11、3×8三种不同型号的碟式芯片。 博奥同时自主研发和生产了呼吸道病原菌核酸检测试剂盒，与恒温扩增微流控芯片核酸分析仪一起通过国家药品监督管理局的创新审批，并获得三类医疗器械注册证。 性能指标3、上海仁度AutoSAT全自动核酸检测分析系统AutoSAT全自动核酸检测分析系统（国械注准20193220245）原理：采用SAT—RNA实时荧光恒温扩增检测技术，靶标RNA在RT酶作用下逆转录合成一条带T7启动子的双链DNA，T7 RNA聚合酶以这条双链DNA为模板进行转录,每个cDNA分子可以转录出100~1000个拷贝的RNA，合成出的RNA与分子信标结合，发出荧光，可以被荧光检测仪检测到。与此同时，新合成的RNA继续在RT酶和T7 RNA聚合酶的作用下循环逆转录和转录的过程。如此往复，以达到高效扩增的目的。检测通量：90分钟报告第一个样本结果，之后平均2分钟报告一个结果，8小时可检测200样本，24小时可检测500-700个样本；样本容量：可一次性放置80个样本并实现连续上样。4、上海伯杰一体化核酸快速检测系统BG-NOVA-X8一体化核酸快速检测系统（国械注准20213220715）伯杰医疗自主研发的BG-Nova-X8，集成CRISPR技术、磁珠提取、高精度机械臂，42℃恒温扩增检测，快速完成扩增反应，40分钟即可全自动出结果，2021年公司新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒（恒温CRISPR法）获批上市，国械注准20213400714。5、长光辰英Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪长光辰英自主研发的Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪，基于光信号即时判读技术与环介导等温扩增技术（LAMP）结合，自动判读核酸检测结果。根据产品介绍，Home Lab分析仪搭配新冠核酸快速检测试剂盒（环介导等温扩增法），组成系统化快速检测方案，通过鼻拭子取样，12-30分钟内可完成4个样品的核酸检测，在感染早期即可进行病毒检测。目前，Home Lab分析仪已实现量产化生产，并于2021年末顺利通过了欧盟CE医疗许可认证。6、江苏奇天RAA快检平台系列仪器F1628 恒温核酸扩增分析仪原理：重组酶介导等温核酸扩增技术（Recombinase Aided Amplification）是一种全球领先的分子检测技术，简称RAA技术，该技术利用重组酶、单链结合蛋白、DNA聚合酶在等温（37℃）条件下进行核酸扩增，结合荧光探针实现即时检测，是一种精准、方便、快速的核酸检测技术，实现5－15分钟完成检测输出结果，灵敏度高达到1 拷贝/测试。2020年1月，奇天基因与中国疾病预防控制中心联合研制的新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸等温扩增快速检测试剂盒， 实现了8-15分钟快速检测出结果。2021年，江苏奇天新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸检测试剂盒（荧光RT-RAA法）获批上市，国械注准20213400656。7、杭州尤思达即时分子诊断系统新型冠状病毒（2019-nCoV）即时分子诊断系统系统基于交叉引物放大(CPA)原理，检测全流程时长约80分钟，通量为2个样本。今年以来，有更多等温扩增核酸检测仪研发成果被报道。据中科院苏州医工所官方网站报道，苏州医工所医学检验室尹焕才研究员联合马富强研究员及相关科研力量，在苏州医工所自主部署项目的支持下，开展了基于LAMP技术（Loop-mediated isothermal amplification，环介导等温扩增技术）的传染性病原体检测系统研制。从特异性引物筛选设计、LAMP反应核心酶研发、高灵敏反应体系构建、到配套便携式荧光检测仪器，进行了全链条部署研究，取得阶段性进展。半小时内完成测试，试剂可常温运输，无需冷链，便于居家、床旁及现场快速检测使用，已初步具备转产条件。呼吸道病原体快速检测系统构成4月，据有关媒体报道，香港理工大学研发的便携式新冠病毒检测仪，利用反转录恒温环状扩增法（RT-LAMP）及金纳米粒子(作为核酸扩增显示剂)，已成功进行精准的新冠病毒检测。临床样本测试结果与反转录聚合酶连锁反应（RT-PCR）标准完全吻合。检测仪在25分钟内可以确认新冠病毒阳性样本，整个检测约40分钟内完成，结果亦可凭肉眼辨识。据介绍，检测仪可同时放置六个样本，撇除两个阳性及阴性对照样本之外，可同时检测最多四个样本。采集样本后，即可使用检测仪在现场进行检测，无需将样本送回实验室。香港理工大学研发的“便携式新冠病毒检测仪”

垂体是最重要最复杂的内分泌腺体之一，主要由五种激素细胞组成，包括生长激素细胞、催乳素细胞、促甲状腺素细胞、促肾上腺皮质激素细胞和促性腺激素细胞，在生长发育、代谢调节、生殖以及应激等生理过程中发挥重要作用。每种激素细胞都有可能异常增殖形成肿瘤，即垂体神经内分泌肿瘤(Pituitary neuroendocrine tumors，PitNETs)，又称垂体腺瘤或垂体瘤，是第二大常见的颅内肿瘤，大约占颅内肿瘤的10%~16%。基因组学研究发现40~60%的生长激素瘤有GNAS基因突变，40~60%促肾上腺皮质激素瘤有USP8突变，但60%垂体瘤未发现基因突变，病因不明。垂体瘤细胞中哪些基因的表达水平发生了异常变化？传统转录组学未能有效解决这个问题。这是由于正常垂体组织中，五种类型的激素细胞互相混杂，传统的群体细胞转录组学所检测到的实际是“平均激素细胞”。由于缺乏正常对照信息，群体细胞转录组学难以准确鉴定垂体瘤细胞中发生的基因表达变化。另外，多激素垂体瘤和侵袭性垂体瘤是否存在瘤内细胞异质性，也是尚未研究清楚的问题。北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授和文路副研究员，与北京天坛医院神经外科周大彪主任合作，于2021年4月28日在Neuro-Oncology杂志在线发表题为《 Single-cell transcriptome and genome analyses of pituitary neuroendocrine tumors》的研究论文。该研究对21个病人的23例垂体瘤组织样本进行了单细胞转录组测序（2679个细胞），并对其中5例组织进行了单细胞多组学测序（238个细胞），为深入理解上述问题提供了新的视角（图1）。该研究论文的主要发现包括：图1 垂体瘤病人临床信息1）通过单细胞转录组的无监督式聚类可区分所有垂体瘤亚型，与临床基于免疫组织化学的分类结果一致（图2）。单细胞转录组测序还提供了一些新的有趣信息。例如，一例垂体瘤（P11）同时表达促肾上腺皮质激素细胞关键转录因子T-PIT（TBX19）与促性腺激素细胞关键转录因子SF-1（NR5A1），其细胞在线性降维空间中位于两个谱系之间，显示其处于一种中间状态。另一例垂体瘤（P14）被临床诊断为零细胞垂体瘤，与促性腺激素瘤聚类，提示其细胞来源可能是促性腺激素细胞。图2 所有肿瘤细胞及重要转录因子的表达在PCA图中的映射2）我们分离鉴定出了三种正常垂体内分泌细胞：生长激素细胞、催乳素细胞和促性腺激素细胞，首次获得这些成体垂体激素细胞类型的单细胞转录组图谱。与相应肿瘤细胞类型比较，我们全面鉴定了生长激素垂体瘤、促性腺激素垂体瘤和催乳素垂体瘤的肿瘤差异表达基因谱（图3A-3D）。生长激素瘤的差异表达基因以上调为主（76.1%, 283/372），而促性腺激素瘤的以下调为主（84.3%, 542/643）。生长激素瘤上调的基因中富集分泌相关基因如SCG3，可能与该肿瘤类型的功能亢进特征有关。促性腺激素瘤下调基因中包括LHB和GNRHR等激素相关基因，与该肿瘤类型往往功能沉默有关；下调基因中还富集细胞周期负向调控基因如CDKN2A，表明该肿瘤类型发生了细胞增殖失调。值得指出，研究鉴定出了新的垂体瘤相关基因，如AMIGO2，在生长激素瘤与促性腺激素瘤中表达显著增高（图3E)。图3 A-D，垂体瘤肿瘤细胞和相对应的正常细胞的差异表达基因（A-C）和GO分析（D）。E，垂体瘤肿瘤相关基因在所有细胞中的表达水平3）通过单细胞转录组分析，证实多激素垂体瘤中，多种激素相关基因及转录因子在单个细胞中共表达，未发现瘤内异质性（图4）。在侵袭性瘤中，也未发现明显的瘤内异质性。图4 PIT-1谱系垂体瘤和多激素垂体瘤中单细胞水平的激素相关基因表达4）单细胞多组学分析表明，即使是基因组拷贝数紊乱的垂体瘤，单细胞层次也具有基本一致的拷贝数变异模式，表明其为单克隆起源（图5A）。但我们也鉴定到了少量的瘤内基因组拷贝数变异异质性（图5B）。图5 P20（A）和P21（B）垂体瘤患者肿瘤细胞中的基因组拷贝数变异（CNV）情况总之，本研究首次从单细胞水平上对垂体瘤转录组和基因组进行了较全面分析，解析了瘤间与瘤内异质性，鉴定了新的垂体瘤相关基因，为阐释垂体瘤发病机理与发现治疗靶点提供了新的线索。北京大学生物医学前沿创新中心崔月利博士、博士生蒋振寰、博士后张书博士和北京天坛医院博士生李超为本文共同第一作者。北京大学未来基因诊断高精尖创新中心、生物医学前沿创新中心、生命科学学院汤富酬教授和文路副研究员，与北京天坛医院神经外科周大彪主任为该论文的共同通讯作者。该研究项目得到了国家自然科学基金委和北京大学未来基因诊断高精尖创新中心的支持。论文链接：https://academic.oup.com/neuro-oncology/advance-article/doi/10.1093/neuonc/noab102/6256973

前言吾日三省吾身，定量实验做对照了吗？在荧光定量PCR实验中遇到没有曲线、曲线异常等情况，我们总是会在第一时间去看阳性对照和阴性对照的扩增情况来分析原因。由此可见，实验中做对照的重要性不言而喻。在荧光定量PCR实验中，我们通常会按照如下的流程进行实验：样品采集，运输，样品处理，核酸提取，反转录（RNA 病毒），扩增 ，结果读取。为了提高实验结果的精准度，我们通常会通过设置对照的方式对检测的各个环节进行监控。阴性对照荧光定量PCR的灵敏度较高，对实验室的污染也非常敏感，阴性对照可以用来监控和发现污染的发生。常用的阴性对照包括以下几种：无模板对照（No Template Control, NTC）使用水代替荧光定量 PCR反应中的核酸，其它试剂按比例正常加入，用于监控扩增反应体系中的污染。正常情况下，NTC孔不会有扩增；当NTC出现扩增，则预示体系中有污染。在SYBR Green实验中，引物二聚体的形成也可能导致NTC出现扩增。阴性样本对照（Negative Sample Control）阴性样本对照指不含有目的基因或者靶序列的样本，也可以是样本保存液。和含有目的基因的样本一起进行核酸提取等过程。如果出现扩增，则说明实验过程中存在污染，结合NTC结果进行判断。无逆转录酶对照（No Reverse-Transcriptase Control, No RT）当进行RNA定量实验时，如果引物和探针设计在同一个外显子上，扩增有可能来源于未去除干净的DNA，此时可以设置无逆转录酶对照。无逆转录酶对照中不加逆转录酶。由于没有cDNA，DNA聚合酶无法扩增mRNA，则不应发生扩增。如果检测到扩增，则样本中可能含有未去除干净的DNA。阳性对照阳性对照必然是阳性的结果，用于排除假阴性。如果检测出来了这个样本不是阳性，则说明实验有问题，不可靠。阳性样本对照（Positive Sample Control）阳性内对照虽然可以在一定程度上反应核酸提取效率，但是却很难反馈提取流程中对核酸释放的效率。为了能更好的反映提取效率，可以选择已知阳性的样本或者保存在相似基质中已知浓度的病原体，作为单独的样本进行提取和后续的RT-PCR，通过Ct值评断实验流程。内参基因（Endogenous Control）内参基因可以用于反应样本本身的质量，比如拭子是否刮取到样本、RNA在运输和保存过程中是否有严重的降解等问题。内参基因一般选择在取样组织或细胞中均有足量表达的基因，且其表达量不受环境、实验处理条件和取样时间等因素影响，常用内参基因如表1所示。没有某个内参基因是万能的，内参基因需要根据样本类型和实验处理方式进行评估和选择。实验中通过内参基因的Ct值来判断取样和样本降解情况。在相对定量实验中，内参基因亦可用于对取样量进行均一化。▲ 表1: 已报道的部分物种qPCR内参基因扩增对照（Amplification Control）可使用含有扩增片段的质粒、假病毒或者基因组DNA/cDNA作为扩增阳性对照，监控荧光定量PCR的体系是否正常。当扩增对照没有扩增，或者Ct值大于预期，则说明定量PCR体系存在问题。内部阳性对照（Internal Positive Control, IPC）如果想监控每一份样本的整个实验过程，可以在提取之前在每个样本中加入一段外源DNA或RNA（不含目的片段），并在定量PCR时进行单管多重PCR，同时检测目的基因和这段序列。在每个样本中加入特定拷贝数的IPC，进而从该段序列的Ct值判断对应样品孔中的核酸富集和扩增效率。

宫颈癌是全世界女性第四大常见恶性肿瘤，每年可造成30多万人死亡。宫颈鳞癌（CESC）作为宫颈癌主要病理类型约占75%，通常经历由正常宫颈到宫颈上皮内瘤变再到CESC的发生和进展过程。然而，CESC进展过程中上皮和微环境细胞相互作用关系及其关键分子途径的发展尚不清楚。2023年1月27日，山东省肿瘤医院于金明院士、岳金波教授团队与解放军总医院第五医学中心刘兵研究员团队合作在Science Advances杂志上发表了题为Single-cell dissection of cellular and molecular features underlying human cervical squamous cell carcinoma initiation and progression的研究论文。为宫颈癌的诊疗提供了疾病诊断与预后的生物标志物和潜在的治疗靶点。为了阐明了宫颈上皮细胞的转录致瘤轨迹并揭示了 CESC 启动和进展中涉及的关键因素，文章作者对来自对四组13例不同病变阶段的宫颈组织（包括NC、CIN、早期CESC和晚期CESC）的起始和进展过程中，上皮细胞、巨噬细胞、NK和T细胞、内皮细胞、成纤维细胞的转录组变化及亚群特征进行了深入探索。该研究通过单细胞转录组测序，进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）构建了宫颈鳞癌发生和进展过程中的细胞和分子特征图谱，发现了大量肿瘤发生和进展相关的新的细胞亚群和分子。在此基础上，提出了针对“CESC生态系统“进行分析的必要性，尤其是考虑到免疫系统是作为一个动态的整体，简单对于单个细胞亚型的描述不足以展现更大的”全景“。围绕这个目标，在文章中通过大量的转录组数据，研究者发现几个细胞簇的相对丰度显示与较短的存活期显着相关：CCL20 +Mac、APOE+Mac、epi7、CD56+NK、TH17、耗尽的CD8 +T、PODXL+EC、TNFRSF9高Treg和 mCAF。相反，其他细胞簇的丰度与更长的存活率显着相关：pDC、CD16+NK、GZMK+CD8+T、ZNF683+CD8+T、CLEC9A+DC、epi8和肥大细胞。 实验部分除了转录组测序相关之外，作者使用TissueGnostics公司TissueFAXS Plus全景组织细胞定量分析系统获取图像。在长存活率相关的因素中，作者重点提出了CESC中的epi8的高相对丰度可以促进我们观察到的高水平T细胞浸润从而增强与肿瘤细胞的串扰。文中作者表示，尽管对 CESC 进行了大量的转录组分析，但这些方法无法提供对主要细胞参与者、它们的相互作用伙伴以及驱动疾病发生和发展的关键分子途径的高分辨率洞察，尤其是CAF，作为肿瘤微环境中的关键组成部分，其通过多种机制促进恶性生长和侵袭 ，而且空间 CESC 信息对于理解细胞簇的位置及其相互作用很重要，但在 scRNA-seq 分析的解离过程中存在丢失。多重免疫荧光标记与转录组测序为了揭示了 mCAF 和 vCAF 的两个主要亚群，作者选择使用TissueFAXS Cytometry技术了，通过多重免疫荧光标记验证了它们在人类 CESC 中的存在，发现 mCAF 表达高水平的与促肿瘤途径相关的基因（主要位于富含胶原蛋白的基质条纹内），以及细胞间相互作用分析表明，mCAF 可主要通过 NRG1/ERBB3途径促进 CESC 进展，该途径参与抗雄激素对前列腺癌的抗性，在之前的研究中尚未报道。这部分内容也是TissueGnostics公司的TissueFAXS Cytometry技术在关键领域取得的最新科研进展之一。Fig 1 CESC样本组织切片中的T细胞（PAN-CK(红色)、HLA-DR(蓝色)、IDO1(绿色)和CD3(灰色)）的多重免疫荧光标记图像。在较短存活期显著相关的因素中，作者研究了CESC进展过程中基质癌相关的呈现为细胞（mCAF）的亚群特征，发现mCAF可能促进CESC的进展，并进一步发现其作用机制是通过NRG1/ERBB3 通路来实现的。Fig 2 多重免疫荧光CESC组织样本中mCAF和vCAF上的特异性标记物。Fig 3 mCAF肿瘤特异性配体-受体对的多重免疫荧光标记，包括NRG1-ERBB3和Wnt5A-FZD6。&bull 单细胞测序技术完成了细胞水平的组学研究，但是获取的信息内缺失了细胞的空间分布信息。如果想要补充细胞的空间位置表型，就需要引入多重免疫荧光技术。多色免疫荧光技术通过单细胞分辨率的组织成像，能够多靶点、可视化地描绘细胞的复杂空间位置信息，从而揭示细胞间的相互作用关系，细化微环境的空间结构。&bull 单细胞测序技术与多重免疫荧光技术的结合能够多层次、多角度、多组学地研究肿瘤微环境及免疫微环境，同时获悉胞间联系、基因空间变化等信息，并赋予关键基因的细胞分布信息和组织分布信息，从而更加精准地研究疾病相关分子机制并探索潜在的治疗靶点。同时作者也在讨论部分，使用TissueFAXS Cytometry技术生成的数据，可以针对人体组织进行更详细的研究，以回答 scRNA-seq 无法解决特定问题。