去年，新冠疫情席卷全球，生物医学研究领域学者奋起应对挑战，并取得了前所未有的科学成就。2021年已来，尽管大流行还在继续，但美国《The Scientist（科学家）》杂志认为，现在仍是一个了解2021年及以后生命科学创新风向的好时机。此次，《The Scientist》邀请了独立评审团的三位专家来分享他们对生命科学技术领域未来一年的看法。他们是来自美国麻省理工学院生物工程助理教授，也是麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的核心成员Paul Blainey、美国风投公司Domain Associates的执行合伙人Kim Kamdar，她曾在诺华和先正达进行了九年的药物发现研究、美国桑迪亚国家实验室主要技术专家Robert Meagher，他的主要研究方向是开发用于核酸分析的新技术和设备，特别是针对传染病，生物防御和微生物群落的问题。《The Scientist》：如果你必须选择一个生命科学创新领域或一项将在2021年成为头条新闻的技术，那会是什么？以及为什么？Paul Blainey：价值正在从单一技术（质谱、克隆、测序、聚合酶链反应、诱导多能干细胞、下一代测序、基因组编辑等）的影响向跨技术领域的影响进行转移。2021年，我认为研究人员将越来越多地利用多种技术结合在一起从而产生新的见解。技术不可知论也将越来越流行，因为涌现出的多种技术将提出更多可行的研究途径。Kim Kamdar：作为应对新冠大流行的一部分反应，2021年的一个头条将是关注于医疗保健消费化的持续创新。它重新定义了医疗消费者在每个医疗阶段如何与医疗提供者互动。现在消费者对他们的医疗保健选择更加挑剔了。Robert Meagher：我认为答案是mRNA递送。这项技术已经为多种应用开发了很多年，但直到基于mRNA技术的两种新冠疫苗的成功开发和FDA的紧急使用授权才使这项技术成为一个非常耀眼的亮点。疫苗试验及其广泛使用将为开发者提供大量有关该技术的数据，并为在考虑传染病以外的未来医疗应用时了解安全性和副作用奠定了基础。《The Scientist》：单细胞技术在这几年蓬勃发展。你们认为这种趋势还会延续吗？或者它会如何演变？Paul Blainey：单细胞技术将继续存在，尽管它的用途将发生变化。一个类比是我们看到从人类基因组计划和NGS（下一代测序）时代早期流行的基因组从头测序到今天实践丰富的重测序应用的转变。我预计在未来一段时间内，使用单细胞技术的新方法将会不断涌现。Kim Kamdar：单细胞技术的创新有可能将生物学研究推向更高的分辨率，以为复杂生物学提供更细致的画面。成本一直是广泛采用单细胞分析的主要障碍。随着更好的技术诞生，成本也将会越来越低，单细胞研究将会出现爆炸式增长。这一变化还将使其从转化研究扩展至更广泛的临床应用，特别是在肿瘤学和免疫学领域。Robert Meaghe：是的，这个领域还在不断创新，还有不少空间。我们最近看到了一个发展领域，而且我认为它还在继续，那就是结合空间信息研究单细胞，即理解单细胞与其邻细胞的相互作用。我还想知道新冠大流行是否会激发人们对应用单细胞技术解决传染病、免疫学和微生物学问题的兴趣。许多现有的单细胞RNA分析方法适用于人类或哺乳动物细胞，但不适用于细菌或病毒。《The Scientist》：面向CRISPR的技术似乎也在蓬勃发展，你们在这个领域看到什么令人兴奋的事情吗？Paul Blainey：CRISPR和基因编辑的前景非同寻常，我迫不及待地想看看这个领域如何继续发展下去。Kim Kamdar：自2012年问世以来，CRISPR技术主要关注的是它在人类细胞中修饰基因以治疗遗传疾病的用途。最近，科学家们展示了利用CRISPR基因编辑技术治疗病毒性疾病的潜力（本质上是一种可编程的抗病毒药物，可用于治疗诸如HIV、HBV、SARS等疾病）。发表在《自然通讯》上的这项研究表明，CRISPR可被用来消除恒河猴体内的猴免疫缺陷病毒（SIV）。如果该研究结果能在今年将启动的人体试验中复制，那么CRISPR将可被用于治疗HIV，并且可以通过将一种慢性疾病转化为具有功能性治愈的疾病，这必将产生重大影响。《The Scientist》：在未来的一年里，哪些创新将转化为与临床相关的技术？Paul Blainey：将可治疗疾病范围扩大的新型疗法会尤其令人兴奋。基于细胞的疗法为生物工程技术提供了多功能平台。同样令人鼓舞的是，体细胞基因组编辑技术技术正朝着治疗严重疾病的临床方向发展。Robert Meagher：除了基于mRNA疫苗的巨大成功为其他基于mRNA的临床技术奠定了基础之外，今年另一个真正受到关注的领域是诊断学。许多大大小小的实验室和公司，它们为便携式和即时诊断提供了一些真正创新的产品和想法。很长一段时间以来，人们常常认为这是发展中国家或资源有限地区的一个问题。但是，新冠肺炎的流行以及对大规模诊断检测的相关需求促使我们重新思考“资源有限”的含义，并理解供应链、技术人员和高复杂性实验室设施瓶颈带来的挑战。在过去的几十年里，在快速、便携式和易用的诊断技术方面已经有了很多基础性研究，但将其转化为对临床有用的产品似乎还停滞不前。我怀疑这是由于缺乏一个利润丰厚的市场所导致的，但我们现在开始看到FDA为家庭检测和其他新型诊断技术提供了紧急使用授权，以满足应对新冠大流行的需要。我猜测这是为这些技术将应用于其他诊断测试的需求铺平了道路。《The Scientist》：尽管2020年是动荡的一年，但生命科学界仍设法以一种全世界从未见过的方式围绕着新冠大流行进行动员。你们认为人类对未来大流行的反应会与这次类似还是不同？Paul Blainey：看到新冠疫情造成的痛苦和破坏，我们显然需要准备更广泛、更公平和协调更佳的应对计划。尽管快速疫苗开发和检测是去年的两大亮点，但仍有许多重要领域需要取得进展。当我们了解到在危机中细节变得多么重要时，无论多么微不足道，诊断技术和公共卫生措施调整都是值得重点关注的两个领域。Kim Kamdar: 生命科学领域对新冠大流行的反应已经被证明比对过去的任何一次疫情反应都快了很多，特别是在疫苗开发和诊断等领域。2002年，SARS病毒的基因组测序花了一年多的时间。新冠病毒的基因组在第一个病例确诊后不到一个月就完成了测序。科学家和临床医生能以极快的速度将这些初始信息转化为多种经批准的疫苗。而且，全新疫苗开发技术已经被验证。疫苗科学已经永远被改变了。这场大流行还提升了人们对诊断的关注度，迫使人们重新思考如何提升诊断检测的可获得性、可负担性和可操作性。2020年对抗新冠疫情的创新将为未来应对大流行提供更快速、更专注和更可行的反应。Robert Meagher：早期获得新冠病毒的全基因组序列，以及在对分离株进行测序的过程中，不断及时更新序列，这是真正快速启动应对新冠疫情研究的一系列重大事件。因此，我预见到序列信息的近乎实时共享将成为新的标准。以灭活形式广泛且廉价地获得病毒，以及特征明确的合成病毒RNA标准和蛋白质，也有助于促进研究。但我不太喜欢的一个趋势是将非同行评审的结果作为预印本在网上迅速公布。尽快向社区发布新信息确实有很大的好处，但不幸的是，我认为在某些情况下，匆忙获取预印本会导致误导性信息的传播。与等待同行评审接受初稿后再发布新闻稿相比，在发布预印本的同时发布不加评审的新闻稿会将问题更加复杂化。我认为解决办法可能在于由期刊考虑加快同行评审的创新方法，或者在发布初稿前至少进行一次基本的严谨性检查。目前的极端情况是：要么发布一份未经审查的预印本，要么等待数月甚至数年进行多轮同行评审，包括广泛的额外实验，才能满足多个审稿人对高影响力出版物的要求。有没有一种方法可以防止由于明显的方法论错误或统计分析错误而作为预印本发布的初稿，同时也使有趣的、做得很好但尚未完全完善的研究初稿向社会开放?
参考链接：
https://www.the-scientist.com/news-opinion/experts-predict-the-hottest-life-science-tech-in-2021-and-beyond-68400
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19821-7
