人类细胞谱系大科学研究配资炒股网站问必选

会试毒试药的“数字生理人”要来了

3月25日，“十四五”重大科技基础设施——人类细胞谱系大科学研究设施在广州国际生物岛正式启动建设，建成后，这一装置有望将人体每一个细胞的全生命周期动态演化过程进行数字化刻画，探索生命奥秘，打造研究人类发育、疾病、衰老的“国之重器”。

细胞是生命的基本单元，人体约由40万亿细胞组成，这些细胞从受精卵开始，所历经增殖、分化直至衰老的全生命周期动态演化过程，就是“细胞谱系”。人类细胞谱系大科学研究设施建设周期4.5年，将打造成为深度解析人类细胞变化，进而重构和理解生命历程的先进大科学装置。

该设施通过集成人工智能等前沿技术，打造数字细胞AI大模型，就像为生命编写一部详尽的“细胞家谱”，未来将帮助清晰追踪每个细胞的“前世今生”。

专家介绍，“它核心的亮点就是采集到生老病死过程中细胞的变化历程，对细胞的变化有了解，我们就会知道生命是怎么运转的。”

基于高质量规模化的细胞谱系数据，未来人类细胞谱系大科学研究设施还将打造跟真人一样能呼吸、会试毒试药、可以新陈代谢的“数字生理人”，通过预演不同治疗手段在“数字患者”体内的治疗效果，助力精准诊断与治疗。

据介绍，当前全球创新药研发平均耗时10年、耗资26亿美元，但临床成功率不足10%，根本原因之一在于药物研发过程主要在动物模型中进行，不能准确模拟人类生理系统反应。

人类细胞谱系大科学研究设施未来有望用患者的细胞信息打造一个“数字患者”，预演不同治疗手段在数字患者体内治疗效果，实现治疗手段的“量体裁衣”。

据央视新闻微信公众号

涉及渐冻症、卒中导致的失语

全球首例！我国脑机接口领域取得新突破

3月20日，“北脑一号”完成国际首批柔性高通量半侵入式无线全植入脑机系统的人体植入媒体通气会在京举行。会上发布了全球首例无线植入式中文语言脑机接口成功帮助因渐冻症导致失语的患者重建交流能力的突破性成果。这一成果标志着脑机接口在语言功能恢复领域迈出关键一步，为渐冻症（肌萎缩侧索硬化症）、卒中等导致失语的患者提供了全新治疗方案。

本次临床试验的首位参与者是一名67岁的渐冻症患者。3月5日，国家神经疾病医学中心主任、首都医科大学宣武医院院长、主任医师赵国光团队为患者实施了全球首例无线植入式中文语言脑机接口手术，在神经外科手术机器人辅助下，将“北脑一号”智能脑机系统精准植入患者左侧大脑控制语言运动的关键区域。

3月14日，患者开始接受语言解码训练，信号采集良好，仅经过3小时的训练，62个常用字词实时解码准确率已达34%。目前，实时解码准确率达52%，已能解码出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好，我想和家人散步”这样的语言。

“北脑一号”集成了自主研发的柔性高密度脑皮层电极，以及高采样率、大通量、低功耗的脑电数据采集、处理和无线传输技术。临床实践数据显示，其单字解码时延小于100毫秒，为当前国际最高水平。

据科技日报微信公众号

涉及阿尔茨海默病、卒中

仅重1.7克！头戴式显微镜来了

记者3月24日从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该院医学成像科学与技术系统重点实验室主任、中国科学院院士郑海荣，与该院研究员刘成波、郑炜组成的研究团队开发出一款重量仅有1.7克的头戴式显微镜，实现了自由活动下小鼠神经元与血氧代谢的同步高时空分辨成像，为大脑神经血管耦合机制探索和脑机接口技术开发提供了新思路。相关成果发表在《科学进展》上。

该头戴式显微镜成像分辨率达到1.5微米，成像速度为0.78赫兹，视野范围为400微米×400微米。通过系统硬件与算法创新，该显微镜可实现大脑血氧代谢成像，并同步记录神经元钙信号活动。

刘成波介绍，下一步，他们将在成像技术方面继续优化头戴式显微镜性能，进一步扩大成像视场，提高成像景深和速度，并探索融合多光子荧光显微成像等其他模态，满足更广泛的研究需求。在脑机接口应用方面，他们将探索头戴成像技术应用于灵长类动物脑功能信息非侵入读取，利用神经血管耦合机制精准解析大脑功能活动，为阿尔茨海默病、卒中等脑疾病开发新的治疗策略和干预措施提供科学依据。

据科技日报微信公众号

涉及帕金森

全球首款电池供电的可穿戴经颅磁刺激设备研发成功

记者3月25日从中国科学院自动化研究所获悉，该所脑网络组与脑机接口北京市重点实验室近日成功研发出全球首款电池供电的可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备（rTMS），相关成果已发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

论文的共同第一作者、中国科学院自动化研究所副研究员戚自辉介绍，这台设备重量小于3公斤，性能却与商用大型设备相当，为rTMS技术在家庭、社区及自由行动中的全场景应用提供了新可能。

“脑机接口技术将大脑与机器建立联系，实现脑与外部设备的信息交换，按照信息流的方向可分为‘脑控’和‘控脑’两类。”中国科学院自动化研究所研究员、脑网络组与脑机接口北京市重点实验室主任蒋田仔说。

蒋田仔介绍，“脑控”实现了脑信号解码到外部设备的信息转换，而“控脑”也叫神经调控，通过电、磁、声、光、热等手段，将物理能量写入大脑来干预神经元的活动，实现机器到脑的信息交换。相较于药物治疗，物理神经调控技术因其副作用小、靶向性好，是临床脑疾病治疗的利器。以深部脑刺激（DBS）为代表的有创神经调控技术已在治疗帕金森病等领域取得进展。

论文的共同第一作者、中国科学院自动化研究所高级工程师刘浩表示，可穿戴rTMS设备未来可与脑电、近红外等非侵入式脑信号检测技术结合，通过对脑信号的实时解码优化rTMS调控过程，形成可穿戴式闭环rTMS神经调控系统，提升现有rTMS的治疗稳定性，让闭环脑机接口从实验室走向真实场景的大规模应用成为可能。

据新华网

涉及精神分裂症、抑郁症

科学家做出寻找疾病相关细胞的“导航图”

3月20日，西湖大学杨剑课题组在《自然》上发表研究论文，向全球科学家开放了一项名叫gsMap的新方法——利用这项方法，他们绘制出一张从疾病到细胞分布的“导航图”，并成功定位到了精神分裂症、抑郁症等复杂疾病的相关细胞及其空间分布。

杨剑团队注意到近年来逐步成熟的一项新技术——空间转录组（ST），“GWAS关联了复杂疾病与特定基因，ST关联了特定基因与细胞位置，能否开发出一项新方法，以基因为桥，把疾病和细胞对应起来？”

针对目前ST数据噪声较大的局限，研究团队引入图神经网络（GNN），一种人工智能方法，对ST数据进行降噪和平滑处理。经过反复修改与调试，一个创新性的数据分析模型成功落地，不仅能够“认出”复杂疾病所对应的细胞类型，还能“追踪”到这些细胞在人体中的位置。也就是说，他们成功做出了一张寻找疾病相关细胞的“导航图”。

由gsMap“导航”，研究团队发现，不论是精神分裂症还是抑郁症，都与谷氨酸能神经元有显著关联，但在对应不同疾病时，它们的分布位置是不同的。

目前，西湖大学杨剑课题组已将这项gsMap算法封装为开源软件。“一个课题组的奇妙想法，将变成许许多多课题组的工具，希望帮助更多人照亮前行的路。”杨剑说。

据光明日报微信公众号

涉及唐氏综合征

科学家通过基因编辑技术去除多余染色体

据新华社电　日本三重大学等机构研究人员组成的团队日前在美国《国家科学院学报·交叉学科》上发表成果说，他们借助基因编辑技术去除了唐氏综合征患者细胞中多余的21号染色体，并确认了相关结果，这项技术如果发展成熟将有助研究人员未来找到唐氏综合征各类并发症的预防和改善方法。

本项研究中，团队从唐氏综合征患者皮肤中提取成纤维细胞并以此培育出诱导多功能干细胞（iPS细胞）。接着，他们应用染色体工程学培育出3种iPS细胞，这3种iPS细胞分别被删除了3条21号染色体的其中一条。以对这些细胞的全基因组测序结果为基础，研究人员提取出每条21号染色体所特有的供CRISPR/Cas9基因编辑技术识别的序列。

以提取的这些序列信息为基础，研究团队构建起可将目标21号染色体从多个点位切割的CRISPR/Cas9系统。用这一系统处理唐氏综合征患者的iPS细胞，能以高至37.5%的准确率去除目标21号染色体。

研究人员详细分析了已去除多余染色体的iPS细胞，包括其基因表达模式、细胞增殖速度以及对活性氧的处理能力等，结果发现，这些细胞的特性已恢复正常。研究人员还确认，iPS细胞以外的分化细胞、如成纤维细胞以及非分裂细胞中，也可以用CRISPR/Cas9系统去除染色体。

不过，公报也表示，目前这项技术还处于体外细胞实验验证概念的阶段，还存在一些缺点配资炒股网站问必选，今后需要研发不依赖切割的更安全的染色体去除技术。

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