《用于快速检测动物疾病的便携式设备研究取得新进展》

  • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
  • 编译者: 梁晓贺
  • 发布时间:2017-11-28
  • 加拿大圭尔夫大学(University of Guelph)生物纳米研究所(BioNano Laboratory)主任、工程学教授苏雷·尼什拉(Suresh Neethirajan),与安大略兽医学院(Ontario Veterinary College)的大卫·凯尔顿(David Kelton)教授和陶德·杜非德(Todd Duffield)教授联合发明了可用于快速检测动物疾病的手持式便携设备 。目前,这一研究即将进入现场试点阶段。

    当前动物疾病诊断需要将采集的血样送去实验室分析,这一过程花费的成本高、时间消耗长,通常需要5至7天才能得知诊断结果,而对于偏远山区,耗费的时间将会更长,也往往会因此而错过了疾病的最佳控制期。

    尼什拉等研发的这款便携式传感器可通过分析奶牛的少许血液或牛奶来实现快速诊断奶牛是否患有酮病或其他代谢性疾病的目的。“这款传感器的优点在于畜牧工人一发现畜群有任何异常状况,就可以直接检测,甚至在没有明显症状之前也可以通过检测来预防疾病。”尼什拉说道。

    该传感器通过检测血液中电化学活性来判断动物是否患有代谢性疾病,仅需一分钟即可反馈检测结果。该传感器还可以绑定到智能手机上,工人们可以自己对畜群进行诊断并治疗。这款设备也可以应用于内嵌自动挤奶机,可实现同时监测整个畜群的患病情况。现计划在发展中国家推行这一设备。 

    该研究获得了爱丁堡大学“证据导向干预支持倡议”(Supporting Evidence Based Interventions initiative, SEBI)项目资助的12.5万美元的资金支持。

    (编译 梁晓贺)

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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
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    • 单细胞测序技术通过在单个实验中快速分析数千个甚至数百万个细胞,能够发现许多疾病的病因,细胞间如何相互作用,以及哪些分子参与其中。11月21日,STAT网站发表的一篇文章介绍了单细胞测序的新进展。 寻找新的药物靶点 尽管人们可通过显微镜或组织活检来确定组织是否癌变,但很难分离出哪些细胞是良性的,哪些可能逃避治疗,继续突变并引发转移。大部分的临床测序工作都遵循平均法则,对整个细胞群体进行遗传分析。因此,这些细胞之间的微妙差异并不清楚,也很难分离出恶性程度最高的细胞。不过,正是这些微妙的差异,才造成每种癌症的独特病理。 单细胞测序的工作原理是:将癌症活检样本中的单个细胞分离,锁定在微流体芯片的迷你检测管中,然后通过一系列的酶和化学试剂处理从而释放遗传物质。此时,细胞被标上独特的“条形码”。之后,研究人员可以检测细胞是否携带特定突变,或表达与疾病相关的特定分子。Celsius Therapeutics公司正在利用单细胞测序来寻找新的药物靶点。Mission Bio公司正与MD安德森癌症中心、美国国家癌症研究所和斯坦福大学癌症研究中心等机构合作,通过患者组织样本寻找残留的癌症。单细胞测序有望帮助临床医生了解某种疗法是否针对特定的细胞类型。 发现新的人体细胞 “人类细胞图谱计划”(Human Cell Atlas)是一项为创建人体每种细胞类型的详细分类而发起的国际行动。它的部分资金来自“扎克伯格-陈计划”(Chan Zuckerberg Initiative)。随着一些成果的陆续发布,研究人员已经获得了一些新的研究进展。 美国艾伦脑科学研究所科学家Ed Lein正致力于揭开人类大脑的细胞组成。他表示,这个想法是对大脑皮层进行逆向工程,试图了解其中所有类型的细胞,然后了解它们如何连接在一起。单细胞测序技术的优势在于能够测定每个细胞中5000到10000个基因,并对数千个细胞同时开展分析。这项工作也取得了丰硕的成果。2018年8月,Lein团队宣布通过单细胞RNA测序发现了一种“玫瑰果神经元(rosehip neurons)”,这些细胞的轴突束就像吐露花瓣的玫瑰花。现有的结论表明,这些细胞似乎只存在于人体中,可能以一种非常特殊的方式控制信息流。 推动药物发现 Celsius Therapeutics公司正利用单细胞测序来推动整个药物发现的过程。这家公司在2018年的首轮风险融资中获得6500万美元,其研究对象是癌症和自身免疫性疾病。该公司正在分析癌症等疾病中的单细胞RNA,以寻找药物靶点。事实上,单细胞测序为药物开发开辟了一条全新的道路。
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-04-23
    • 蒙特利尔理工学院的Thomas Gervais教授及其学生Pierre-Alexandre Goyette和ÉtienneBoulais与麦吉尔大学David Juncker教授领导的团队合作开发了一种新的微流体工艺,旨在通过抗体自动检测蛋白质。这项工作是Nature Communications的一篇文章的主题,指出了新的便携式仪器的出现,加速了生物实验室的筛选过程和分子分析,以加速癌症生物学的研究。 微流体是指微尺度设备中的流体操纵。通常称为“片上实验室”,微流体系统用于研究和分析非常小规模的化学或生物样品,取代用于传统生物分析的极其昂贵和繁琐的仪器。通过麻省理工学院技术评论,2001年将“改变世界的10项新兴技术”列入其中,微流体被认为是生物学和化学的革命性,因为微处理器已经用于电子和IT,它适用于巨大的市场。 今天,这个年轻的学科,在2000年代开始以微通道网络组成的封闭系统开始起飞,它本身正在被综合理工学院和麦吉尔大学的研究人员发现的根本改变,这加强了理论和实验基础。开放空间微流体学。 这种消除通道的技术与传统的微流体技术在某些类型的分析中具有良好的竞争优势。实际上,闭合通道微流体装置的经典配置提供了若干缺点:通道横截面的规模增加了细胞在培养时所经受的应力;它们与细胞培养标准 - 培养皿不相容,这使得该行业很难采用它。 Polytechnique和McGill大学研究人员探索的新方法基于微流体多极(MFM),这是一种同时流体吸入系统,通过非常小的表面上相对的微开口吸入系统,放置在厚度小于0.1 mm的狭窄空间内。 “当它们彼此接触时,这些流体喷射形成的图案可以通过用化学试剂染色来看到,”Gervais教授说。 “我们希望了解这些模式,同时开发一种可靠的MFM建模方法。” 优秀的视觉对称重现了艺术家M. C. ESCHER的作品 为了理解这些模式,Gervais教授的团队必须为开放的多极流开发一种新的数学模型。该模型基于称为共形映射的经典数学分支,通过将其简化为更简单的几何形状来解决与复杂几何相关的问题(反之亦然)。 博士生ÉtienneBoulais首先开发了一个模型来研究多流偶极子(只有两个开口的MFM)中的微喷射碰撞,然后依靠这个数学理论,将模型外推到具有多个开口的MFM。 “我们可以用象棋游戏进行类比,其中有一个版本有四个玩家,然后六个或八个,应用空间变形同时保持相同的游戏规则,”他解释道。 “当受到共形映射时,流体喷射碰撞产生的图案形成了对称的图像,让人想起荷兰艺术家M.C. Escher的画作,”这位对视觉艺术充满热情的年轻研究员补充道。 “但远远超出其美学吸引力,我们的模型允许我们描述分子在流体中移动的速度以及它们的浓度。我们为多达12个极点的所有可能系统配置定义了有效规则,以产生多种多样的流动和扩散模式。“ 因此,该方法是一个完整的工具箱,不仅可以模拟和解释MFM中出现的现象,还可以探索新的配置。由于这种方法,现在可以实现开放空间微流体测试的自动化,这种测试到目前为止只是通过反复试验进行过探索。 使用3D打印制作设备 MFM设备的设计和制造由Pierre-Alexandre Goyette完成。该设备是一种由树脂制成的小探针,采用低成本的3D打印工艺,并连接到泵和注射器系统。 “Juncker教授团队在固定在表面上的抗体检测蛋白质方面的专业知识对于管理该项目的生物学方面非常宝贵,”生物医学工程博士生说。 “通过分析获得的结果验证了我的同事Étienne开发的模型的准确性。” 该装置允许同时使用多种试剂来检测同一样品中的各种分子,这为生物学家节省了宝贵的时间。对于某些类型的测试,分析时间可以从几天减少到几个小时,甚至几分钟。此外,该技术的多功能性应使其可用于各种分析过程,包括免疫学和DNA测试。 走向微流体显示器? Gervais教授的团队已经在考虑他的项目的下一步:开发一个显示化学图像的屏幕。 “这将是液晶显示器的一种化学等价物,”Gervais教授解释说。 “就像我们在屏幕上移动电子的方式一样,我们会发送各种浓度的流体射流,这些流体会与表面发生反应。它们会形成一个图像。我们很高兴能够推进这个项目,为此我们已获得临时专利。“ 重新诊断程序和医疗处理后续行动 目前,该研究团队开发的技术针对的是基础研究市场。 “我们的工艺可以同时将细胞暴露于许多试剂中,”Gervais教授说。 “它们可以帮助生物学家大规模研究蛋白质和试剂之间的相互作用,从而增加分析过程中获得的信息的数量和质量。” 他解释说,随后,医药市场也将能够受益于这一发现所带来的筛选系统自动化的新方法。最后,它通过促进患者细胞培养和接触各种药物来确定哪些药物最佳反应,为药物发现开辟了一条新途径。 ——文章发布于2019年4月17日