新冠病毒大流行已经来到了第三个年头，生物医学界也一直专注于诊断和治疗新冠，今年的十大创新获奖名单中的一些产品也反映了这一诉求，这些产品可以帮助研究人员更好地了解SARS-COV-2感染的生物学意义。当然，今年的创新获奖名单也包括了一些实验室和临床产品，他们能够为我们提供更广阔的生物学视野。 此外，单细胞及空间技术也占 了很大 的篇幅！ 不得不说的是，10x Genomics技术又双叒叕上榜了！
以下是在The Scientist的独立评委小组的全面评估下得到的创新技术名单，它们在年度十大创新竞赛中赢得了一席之地。
01
Inscopix – nVue™ System
nVue™系统重约2克，大小和乐高积木差不多。这种“微型显微镜”依靠针对神经元的红色和绿色荧光指示剂来追踪钙离子的流入，进而追踪活体动物中两种不同神经元群的活动。迄今为止，研究人员已将 nVue 安装在啮齿动物、鸟类和猴子的头上。
微型显微镜提供了另一个优势：纵向深层脑成像，并且可以在多个成像模式中分析相同的细胞。双光子显微镜也可以同时对两个神经元群进行成像，但它主要限于大脑皮层，并且动物头部需要被约束，从而影响了对行为的研究。Inscopix公司的应用主管 Alice Stamatakis Stamatakis表示，“[nVue] 将为神经科学家提供前所未有的视角，了解这些不同的大脑信号如何在自然行为期间相互交流。”系统内置的数据采集和处理软件能够完成图像采集。
WILEY：“Inscopix nVue™ System的创新在于它能够随着时间的推移追踪活体动物大脑中的两种生理活动。”
02
CN Bio – PhysioMimix™ OOC Multi-Organ Microphysiological System
CN Bio 通过国防高级研究计划局 (DARPA) 和 MIT 之间的合作，经过大约 10 年的研发，于 2021 年 3 月发布了 PhysioMimix™ OOC 多器官微生理系统。通过一个微流体器官芯片平台支撑 PhysioMimix™ 多器官系统，并允许科学家连接不同的器官芯片模型，例如由 CN Bio 开发的和肠道或肺模型连接在一起的肝脏模型，用于疾病研究和药物开发。
每个芯片都包含数百万个器官特异性人体细胞，这些细胞可以以多孔板形式连接。该系统通过允许培养基再循环到不同的器官培养室来模拟生物条件。与从动物模型中获得的信息相比，这“创造了更能预测人类生理反应的数据”。该产品旨在“为制药行业的研究人员提供更准确、与人类更相关的信息”。
HOCKBERGER：“CN Bio PhysioMimix™在2018年推出的原版基础上进行了改进，能够支持更广泛的用户群体。”
03
Vizgen – MERSCOPETM
Vizgen 的 MERSCOPETM是今年前 10 名中的两个空间基因组学工具之一，是目前唯一可供购买的单细胞空间基因组学仪器。该平台旨在进行MERFISH（multiplexed error-robust FISH）实验，可检测来自完整组织中数百个基因的RNA转录本，获得亚细胞分辨率的成像和表达数据。
KAMDAR：“Vizgen MERSCOPETM是第一个商用的单细胞空间基因组学平台，用于对整个组织的基因表达进行空间分析，并以纳米级分辨率解析单个转录本。基因表达和空间分析的协调为细胞的精确结构研究打开了新的窗口。”
04
Emulate – Brain-Chip
血脑屏障 (BBB) 限制了针对大脑的药物的开发。排列在大脑血管内的细胞层能够阻挡可能损害这个重要器官的毒素或其他分子，但它们也阻止了大多数药物的通过。拥有长达十年的器官芯片模型开发历史的生物技术公司 Emulate 着手创建一个可以准确模拟这一屏障及其两侧结构的模型。
Brain-Chip 于 2020 年 12 月发布，由嵌入柔性橡胶聚合物的两个通道组成。一个通道内衬干细胞衍生的内皮细胞，代表血管壁，另一个通道内衬神经元和神经胶质。在芯片的中间，两个通道相接触。当流体通过“血管”通道时，科学家们可以研究分子如何与另一个通道相互作用并移动到其中，即有效地穿过血脑屏障，并且可以探究它们如何影响那里的结构。
WILEY：“用于大脑研究的非常复杂的器官芯片，为研究神经炎症和血脑屏障功能的机制提供了一种新的强大方法。”
05
Q Bio – Gemini and Mark I
Q Bio的Gemini平台和Mark I扫描仪于 2021 年 4 月推出，是一种比以往更全面的监测患者健康的方式。 与 X 射线、计算机断层扫描 (CT) 或正电子发射断层扫描不同，Mark I使用磁共振成像 (MRI) 扫描患者的整个身体，全程无辐射。 使用 Mark I 进行扫描只需大约 15 分钟，而传统全身扫描可能需要一个多小时。 影像信息连同医疗记录、遗传数据以及传统上获得的血液、尿液、唾液和生命体征检测结果一起上传到 Gemini 平台。 将所有这些数据结合在一起，该平台能够创建包括患者解剖结构、生命体征和身体化学的“数字化人体模型”。
WILEY：“这是一个软硬件平台，用于创建患者的数字人体模型，对不同时间段的数据进行存储和比对分析。非常快速（<15 分钟）的全身扫描仪是其中的关键。在开发用于理解人类生理和衰老的数字框架方面，这确实是一项突破性的创新。”
06
10x Genomics – Chromium X
Chromium X 是 10x Genomics 用于单细胞分析的最新仪器。利用该系统，可以将单细胞悬液与试剂以及凝胶珠（GEM）包裹在一个油滴里。每个GEM带有唯一的条形码，可以对细胞里的核酸进行标记，最后通过测序及数据分析，了解这些数据的单细胞来源。目前，该系统可以实现基因表达分析，表观遗传分析和免疫细胞分析。
用户在悬浮液中加载细胞并将试剂和分配油添加到微流控芯片中，然后进入台式仪器。Chromium X 是 10x Genomics 的一系列产品中的最新产品，这些产品几乎每年都荣膺The Scientist Top 10。2019年，10x Genomics Chromium Single Cell ATAC Solution进入Top 10，2020年，Chromium Single Cell Multiome ATAC + Gene Expression assay也在The Scientist Top 10中获得一席之地。10x Genomics单细胞部副总监Jens Durruthy Durruthy说：“Chromium X 改进了以前的产品，因为它具有灵活性，Chromium X 是可扩展的，既可用于数百个细胞的低通量分析，也可用于多达一百万个细胞的高通量分析。”
加州理工学院单细胞分析和工程中心主任 Sisi Chen 在给 The Scientist 的电子邮件中指出，Chromium X 的高通量能力对她的研究至关重要。她使用 2021 年 7 月推出的 Chromium X 来探索治疗性化合物如何影响人体免疫系统，该系统允许她同时刺激 100 万个免疫细胞，每个细胞都有多达 100 种不同的治疗方法，并跟踪它们的反应。Chromium X 可以帮她实现在成百上千种不同的独特条件下分析免疫系统。
HOCKBERGER：“10x Genomics 携其旗舰仪器 Chromium 的全新高通量、高分辨率版本回归。最新产品以可承受的价格提供高通量、单细胞基因表达分析和免疫分析，实现了大众化。非常棒！”
07
The Native Antigen Company – SARS-CoV-2 Neutralization Assay Development Kits
2021 年春季，The Native Antigen Company 开发了一种冠状病毒中和测定法，以确定血清样本中与病毒结合从而中和病毒的抗体水平。该测定使用合成版本的 SARS-CoV-2 刺突蛋白的受体结合域及其靶标哺乳动物 ACE-2 受体，并将它们与基于 ELISA 的平台配对，该平台通过颜色变化量化抗体的中和能力，公司商务总监 Andrew Lane 补充说，研究人员可以使用该工具来探索患者对感染的反应，并研究疫苗功效等其他应用。
KAMDAR：“可以评估患者对新兴变异的免疫力的保护和实效。这一切都是在不需要 BSL3 设备的情况下完成的，从而为这些关键的公共卫生问题提供了更安全的替代方案。”
08
Mission Bio – Tapestri Single-cell Multi-omics Solution
Mission Bio 的 Tapestri 单细胞多组学解决方案于 2020 年 10 月推出，是一种可同时进行单细胞DNA和蛋白质分析的技术方案，传统方法需要单独的系统来分析核酸和蛋白质，因此在单细胞水平上不能相关联。
使用 Tapestri 单细胞多组学解决方案，DNA 和蛋白质的检测在一个单一的集成工作流程中完成，一次可以分析多达 10,000 个细胞。Tapestri 仪器使用微流体技术捕获液滴中的单个细胞，这些液滴包含用于 DNA 测序的试剂和用于标记细胞表面蛋白质的抗体，以及一个条形码珠。Mission Bio 的联合创始人兼技术与系统高级总监 Adam Sciambi 说：“仪器能够使每一段 DNA 都被贴上标签，告诉你它来自哪个液滴。”然后使用下一代测序对 DNA 进行测序，并对细胞表面蛋白质进行表征。
KAMDAR：“Tapestri 是唯一能够以单细胞分辨率同时分析同一样本的 DNA 和蛋白质的商业化多组学平台。真正的创新性在于其能够在基因组、转录组和蛋白质组之间生成相关性数据。”
09
Cardea Bio – CRISPR-SNP-Chip
Cardea Bio 的 CRISPR-SNP-Chip 是第一个能够检测 DNA 中单碱基差异的设备，无需额外生成数百万个 DNA 拷贝。“我们可以在不需要 DNA 实验室的情况下进行 DNA 测试，” Cardea 首席执行官 Michael Heltzen 解释说。
“Cardea 改良后的生物处理芯片已经允许快速、无扩增地检测疾病相关序列变异和转基因插入以及其他相关应用，”Keck 研究生院生物医学工程师兼 Cardea 首席科学官 Kiana Aran 表示。她解释说，芯片由连接到石墨烯晶体管的 CRISPR-Cas 系统组成。当 Cas 酶的引导 RNA 与正确的序列结合时，它会将 DNA 拉近晶体管。因为 DNA 带负电，这会在半导体石墨烯中产生一个可以数字读取的电子信号。
HOCKBERGER：“临床诊断的另一个游戏规则改变者。”
10
Resolve Biosciences – Molecular CartographyTM Single-Cell Spatial Analysis Service
空间生物学能够帮助理解细胞如何在组织环境中发挥作用。虽然单细胞测序方法在该领域取得了许多进展，但它们的分辨率不足以提供亚细胞尺度的3D数据，并且会破坏组织样本。Resolve Biosciences 的 Molecular Cartography™ 单细胞空间分析服务是今年前10名中的第二个空间基因组学工具，它通过荧光原位杂交 (FISH) 来创建高解析度的亚细胞水平基因表达图像。 这 项服务于6月2日在北美和欧洲推出，可检测完整组织内的单个RNA转录本。
KAMDAR：“该技术有可能帮助研究人员更好地了解人类大脑发育、细胞类型进化以及 SARS-CoV-2 感染如何随着时间的推移影响邻近细胞。”
评委
