作者：許越   點擊查看作者自傳

為支持聯合國可持續發展目標，《自然》期刊的250位主編選出2017年發表的最有可能改變世界的250多篇文章。這些論文來自全球科研機構的科研成果，也包括中國作者的論文，大多涉及跨國或跨機構的科研合作。

NMT非損傷微測技術，作為世界上為數不多的優秀活體生理功能研究技術之一，中國科學家在NMT的生命科學應用方面已走在世界前列。那么，如何在前人工作的基礎上，利用NMT將這些研究繼續推向深入？本文借助《自然》在這些文章中又精選出的15篇生命科學與生物醫學類的論文，逐一進行潛在的未來NMT應用分析，因筆者知識所限，疏漏難免，歡迎大家討論與斧正。

1. Horticulture Research論文：

《一種用于生產和快速篩選CRISPR / Cas9介導的非轉基因突變植物的方法》介紹了用基因工程創造非轉基因植物。

這是NMT非損傷微測技術可以發揮最大威力的領域之一。因為幾乎所有通過基因改造后的植物，或多或少都會在信號傳導、生殖發育、營養代謝等諸多生理功能層面，體現出與野生型的差異。NMT的簡便快速，對于縮短目的基因的尋找和鑒定周期，具有十分重要的現實意義。而且這方面的應用的成功案例已十分豐富。

2. Nature Reviews Molecular Cell Biology 綜述：

《從培養皿中觀察人類造血系統的發展》提供了體外制備造血干細胞的最新進展，這項技術在基礎研究和臨床醫學中有廣泛的應用，例如，用于涉及移植和輸血血細胞的治療。

人造血、干細胞等再生醫學領域的研究，目前所面臨的問題之一是組織水平的適應性研究缺乏有力的工具。因為，已有太多的失敗的事例表明，在基因/蛋白/細胞層面工作完美的解決方案，一旦進入到動物/人體內，就會表現出一些我們至今還難以理解的生理現象，并導致努力失敗。NMT的非接觸檢測方式，可以使其能夠跟隨研究從細胞器到組織，甚至器官水平的多層次研究，無疑為解決再生醫學的‘最后一公里’問題，提供了不可多得的研究手段。其它細節請瀏覽筆者博文：再生醫學與NMT非損傷微測技術（1）技術解讀

3. Acta Pharmacologica Sinica 綜述：

《用于治療癌癥的共軛聚合物納米材料》介紹了共軛聚合物納米材料，這種材料在生物醫學成像，無創治療和藥物遞送應用方面都有較大的前景。

我們知道腫瘤組織微環境對于納米藥物的藥效有著非常大的、有時是決定性的影響。如同剛才所述，NMT非損傷微測技術是研究組織水平生理現象和組織微環境的最佳工具之一。比如，腫瘤組織內的酸性環境，迫使納米藥物設計者，必須重新修改他們的設計，讓這些納米藥物首先突破這層酸性屏障，才能把治療藥物遞送到理想的目的地。但是，除了H+之外，我們對這個腫瘤微環境仍然知之甚少，為了設計出最好的腫瘤納米藥物，NMT的幫助顯然是不可或缺的。

4. The ISME journal 論文：

《在全球范圍內親緣關系緊密的的珊瑚和內共生菌Endozoicomonas屬之間的差異特異性》對珊瑚中原核生物內共生體是如何形成的，以及它們為寄主的功能做出怎樣的貢獻提供了寶貴的新見解。

NMT非損傷微測技術本質上是通過檢測進出活體生物的離子分子流，來揭示該生物體與其環境之間的信息交換。那么，共生生物之間的相互關系，以及它們與共享的外部環境之間關系的研究，沒有比NMT更加合適的技術了。

5. Nature Reviews Immunology 綜述：

《影響過敏發展的早期生活因素》兒童時期的環境經歷可導致過敏癥的出現，并且持續至成年時期。了解這些早期暴露可能有助于治療選擇和預防過敏。

過敏的實質是某些物質進入人體后導致部分人的免疫系統發生的異常反應。人們的研究在兩個方向上可以得益于NMT。一是，將這些物質引起的人體免疫反應進行系統的細胞信號傳導研究，特別是免疫人群和非免疫人群的對比研究；二是，組織層次的深入研究。過敏的免疫問題實際上是組織疾病，微環境疾病，NMT在這方面將填補這方面過敏研究的歷史空白。

6. Cell Research 論文：

《間歇性禁食通過VEGF介導的巨噬細胞的替代激活促進脂肪產熱和代謝穩態》介紹了間歇性禁食可以幫助抵抗肥胖和代謝性疾病。

血管內皮生長因子（VEGFs）可以調節血管的發育。也是抑制腫瘤組織生長的臨床理論基礎。這里面缺失的一些細節信息，比如活體組織層面的O2、葡萄糖代謝，pH等微環境對血管形成，及營養代謝的影響等等。NMT的應用將很快完善這方面的信息。

7. Nature Reviews Microbiology 綜述：

《新一代了解和對抗抗生素耐藥性的方法》提供了如何積極應對確定和減輕抗生素耐藥性造成的全球威脅的指南。

NMT的應用潛力請見筆者的專題敘述。《科學》抗藥性的困局與出路：中國的機遇？

8. Signal Transduction and Targeted Therapy論文：

《血小板調控造血血管發育環境，驅動血管分泌因子介導的肝再生》顯示白細胞產生可促使肝臟從受傷中恢復的促再生因子。

將血小板、紅細胞、白細胞等血液成份分離出來，利用NMT進行逐一研究，目前還沒有實驗室進行嘗試。其它建議請見文章2《從培養皿中觀察人類造血系統的發展》中的論述。

9. Laboratory Investigation 論文：

《使用窖蛋白-1替代肽逆轉壓力超負荷心臟的不良纖維化和心室功能受損》為充血性心力衰竭提出了一種有希望的新療法。

盡管，NMT的時間分辨率目前還跟不上人類心臟肌肉的自然脈動，但是應用NMT在細胞器和單細胞水平的研究目前還是空白。尤其是，在O2代謝，葡萄糖代謝方面的研究，以及和心臟負荷之間的關系，NMT將有較大的發揮空間。

10. npj Regenerative Medicine 論文：

《通過誘導感覺可塑性的脊椎動物模型中的后眼部移植物，5-羥色胺能刺激誘導神經生長并促進視覺學習》表明，用于治療神經和精神疾病的藥物可以重新用于增強在再生療法中移植器官的神經支配，整合和功能。

山西醫科大學的李金有教授，建立起了世界首個以NMT為平臺的神經組織研究實驗體系。為包括器官移植在內的其它再生醫學應用開辟了嶄新的道路。其它論述請見文章2《從培養皿中觀察人類造血系統的發展》中的論述。

11. Bone Research論文：

《仿生雙相CAN-PAC水凝膠與無縫界面層在骨軟骨缺損修復中的應用》

NMT非損傷微測技術在善于研究活體生物材料的同時，自然同樣可以應用在非生命物體與外界液體環境的離子和分子交換的研究方面。因此，人工材料的生物安全性研究領域目前還是一塊未開墾的處女地。

12. Cellular & Molecular Immunology 論文：

《間充質干細胞在人系統性紅斑狼瘡中調節Treg / Th17平衡》研究人臍血間充質干細胞在調節系統性紅斑狼瘡患者外周調節性T細胞（Treg）和輔助T細胞17（Th17）中的作用機制。

請見問題2的論述。

13. npj Microgravity 論文：《腸道上皮細胞和巨噬細胞的三維器官型共培養模型，研究沙門氏菌腸道定植模式》傳染性疾病是世界上兒童和年輕人的最大殺手，這產生了對于模仿內源性組織的結構 - 功能和多細胞復雜性的模型的很大需求。本文展示了包含多種上皮細胞類型和炎性免疫細胞的高級3-D腸道共培養模型，這一模型在在生理流體流動條件下被工程化，被驗證并被應用于研究具有不同宿主適應性，疾病表型和抗生素抗性的沙門氏菌病理變種的感染。NMT具有實時3D分離子流速檢測功能。

如何驗證這些組織模型的生理功能？如何建立一個簡便、實時、快速的實驗模型？建立如同上述李金有教授建立的NMT神經組織實驗體系一樣的實驗平臺，值得人們期待。

14. Cell Discovery 論文：

《TRPA1通道介導有機磷酸鹽誘導的遲發性神經病變》介紹了一種治療有機磷酸鹽誘導的神經損傷的新方法。

請見問題10的論述。

15. Nature Communications 論文：

《光系統II亞基S過表達提高田間種植作物的用水效率》

葉綠體富集后的NMT放氧光合效率的直接檢測，配合NMT用水效率及營養吸收（K+,NO3-,NH4+）等生理指標的檢測，對于后續確定亞基S過表達與用水效率之間量的最佳關系將大有助益。

參考文獻

Nature的15篇原文出處

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