生命科学近年来有哪些新技术？

NO1
SARAH TEICHMANN: Expand single-cell biology（扩展单细胞生物学）
Head of cellular genetics, Wellcome Trust Sanger Institute, Hinxton, UK
在过去的十年里，我们看到研究人员可以分析的单细胞数量大幅增加，随着细胞捕获技术的发展，结合条形码标记细胞和智能化技术等方法，在未来数量还将继续增加，对此，大家可能不以为然，但这可以让我们以更高的分辨率来研究更为复杂的样品，我们可以做各种各样的实验。比如说，研究人员不再只关注一个人的样本，而是能够同时观察20到100个人的样本，这意味我们能够更好的掌握人的多样性，我们可以分析出更多的发展时间点，组织和个体，从而提高分析的统计学意义。
我们的实验室最近参与了一项研究，对6个物种的250000个细胞进行了分析，结果表明，控制先天免疫反应的基因进化速度快，并且在不同物种间具有较高的细胞间变异性，这两个特征都有助于免疫系统产生有效的微调反应。
我们还将看到在单个细胞中同时观察不同基因组模式的能力发展。例如，我们不局限于RNA，而是能够看到染色质的蛋白质-DNA复合物是开放还是封闭。这对理解细胞分化时的表观遗传状态以及免疫系统和神经系统中的表观遗传记忆具有重要意义。
将单细胞基因组学与表型关联的方法将会发生演变，例如，将蛋白质表达或形态学与既定细胞的转录组相关联。我认为我们将在2019年看到更多这种类型的东西，无论是通过纯测序还是通过成像和测序相结合的方法。事实上，我们已经见证了这两种技术的一种融合发展：测序在分辨率上越来越高，成像也越来越多元化。
NO2
JIN-SOO KIM: Improve gene editors(改进基因编辑)
Director of the Center for Genome Engineering, Institute for Basic Science, and professor of chemistry, Seoul National University（首尔国立大学基因学研究所基因组工程中心主任、化学教授。）
现如今，蛋白质工程推动基因组工程的发展。第一代CRISPR基因编辑系统使用核酸酶Cas9，这是一种在特定位点剪切DNA的酶。到目前为止，这种方法仍然被广泛使用，但是许多工程化的CRISPR系统正在用新变体取代天然核酸酶，例如xCas9和SpCas9-NG，这拓宽了靶向空间——基因组中可以被编辑的区域。有一些酶比第一代酶更具特异性，可以将脱靶效应最小化或避免脱靶效应。
去年，研究人员报告了阻碍CRISPR基因组编辑引入临床的新障碍。其中包括激活p53基因 (此基因与癌症风险相关)；不可预料的“靶向”效应；以及对CRISPR系统的免疫原性。想要将基因组编辑用于临床应用，就必须解决这些限制。其中一些问题是由DNA双链断裂引起的，但并非所有基因组编辑酶都会产生双链断裂——“碱基编辑”会将单个DNA碱基直接转换成另一个碱基。因此，碱基编辑比传统的基因组编辑更干净利索。去年，瑞士的研究人员使用碱基编辑的方式来纠正小鼠中导致苯丙酮尿症的突变基因，苯丙酮尿症是一种先天性代谢异常疾病，患者体内会不断累积毒素。
值得注意的是，碱基编辑在它们可以编辑的序列中受到了限制，这些序列被称为原间隔相邻基序。然而蛋白质工程可以用来重新设计和改进现有的碱基编辑，甚至可以创建新的编辑，例如融合到失活Cas9的重组酶。就像碱基编辑一样，重组酶不会诱导双链断裂，但可以在用户定义的位置插入所期望的序列。此外，RNA引导的重组酶将会在新的维度上扩展基因组编辑。
基因编辑技术在临床上的常规应用可能还需要几年的时间。但是我们将在未来一两年看到新一代的工具，将会有很多的研究人员对这项技术感兴趣，到时候他们每天都会使用这些技术。届时必然会出现新的问题，但创新的解决方案也会随之出现。
NO3
XIAOWEI ZHUANG（庄小威）: Boost microscopy resolution （提高显微镜分辨率）
Professor of chemistry and chemical biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts; and 2019 Breakthrough Prize winner
超分辨率显微镜的原理验证仅仅发生在十几年前，但今天这项技术相对来说再平常不过，生物学家可以接触到并丰富知识。
一个特别令人兴奋的研究领域是确定基因组的三维结构和组织。值得一提的是，基因组的三维结构在调节基因表达中起到的作用越来越大。
在过去的一年里，我们报道了一项工作，在这项工作中，我们对染色质进行了纳米级的精准成像，将它与数千个不同类型细胞的序列信息联系起来。这种空间分辨率比我们以前的工作好一到两个数量级，使我们能够观察到各个细胞将染色质组织成不同细胞之间差异很大的结构域。我们还提供了这些结构域是如何形成的证据，这使我们更好地理解染色质调节的机制。
除了染色质，我们预见到在超分辨率成像领域空间分辨率有了实质性的提高。大多数实验的分辨率只有几十纳米，虽然很小，但与被成像的分子相比却没有什么差别，特别是当我们想解决分子间的相互作用时。我们看到荧光分子和成像方法的改进，大大提高了分辨率，我们预计1纳米分辨率的成像将成为常规。
同时，瞬时分辨率变得越来越好。目前，研究人员必须在空间分辨率和成像速度之间做出妥协。但是通过更好的照明策略和更快的图像采集，这些限制可以被克服。成千上万的基因和其他类型的分子共同作用来塑造细胞的行为。能够在基因组范围内同时观察这些分子的活动，将为成像创造强有力的机会。
NO4
JEF BOEKE: Advance synthetic genomes （先进的合成基因组）
Director of the Institute for Systems Genetics, New York University Langone Medical Center, New York City
当我意识到从头开始写一个完整的基因组变成可能的时候，我认为这将是一个对基因组功能获得新观点的绝佳机会。
从纯科学的角度来看，研究小组在合成简单的细菌和酵母基因组方面取得了进展。但是在合成整个基因组，特别是哺乳动物基因组方面仍然存在技术挑战。
有一项降低DNA合成成本的技术将会对行业产生帮助，但是目前还没有上市。今天发生的大多数DNA合成都是基于亚磷酰胺化学过程。所得核酸聚合物的最大长度和保真度都受到限制。
许多公司和实验室都在研究酶促DNA合成——这种方法有可能比化学合成更快、更准确、更便宜。目前，还没有一家公司在商业上提供这种分子。但是去年10月，一家总部位于巴黎的叫做DNA Script的公司宣布，它已经合成了一种150碱基的寡核苷酸，几乎符合化学DNA合成的实际限制。
作为一个群体，我们还研究了如何组装人类染色体DNA的大片段，并且我们可以使用这种方法构建100千碱基或更多的区域。现在，我们将使用这种方法来解剖大的基因组区域，这些区域对于识别疾病易感性非常重要，或者是其他表型特征的基础。
我们可以在酵母细胞中快速合成这些区域，因此我们应该能够制造数十到数百种以前不可能检测到的基因组变体。使用它们，我们将能够检查全基因组关联研究中涉及的数千个基因组基因座，它们在疾病易感性方面具有一定意义。这种解剖策略可能使我们最终能够确定这些变体的作用。
NO5
CASEY GREENE: Apply AI and deep learning（应用人工智能和深度学习）
Assistant professor of systems pharmacology and translational therapeutics, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia

近日，外媒报道称，物联网安全公司Armis在蓝牙协议中发现了8个漏洞，这些漏洞将影响53亿设备——从Android、iOS、Windows以及Linux系统设备、到使用短距离无线通信技术的物联网设备，无一幸免。

蓝牙耳机、键盘、智能家居设备，Bluetooth技术产品为大家生活提供了便利，让办公家居环境摆脱多种电缆缠绕的困扰。突如其来的安全隐患让蓝牙使用者不得不捏起一把汗。

Armis的安全研究人员通过发现的Android信息泄露漏洞、Android蓝牙网络封装协议服务中的远程执行代码漏洞等8个安全漏洞，设计了一个名为“BlueBorne”的攻击场景，攻击者完全可以控制用户的蓝牙设备。在“BlueBorne”攻击形式下，黑客甚至可以建立一个“中间人”(MITM)连接，在无需与受害者进行任何交互的情况下，轻松获取设备关键数据和网络的访问权。

(图：外媒报道，蓝牙协议被曝存严重的安全漏洞)

更令人担忧的情况是，BlueBorne攻击可能会像今年5月爆发的WannaCry蠕虫勒索病毒一样迅速蔓延，对全球大型公司和组织造成难以估量的损害。

Armis实验室研究团队防护方法

他们成功构建了一个僵尸网络，并使用BlueBorne攻击顺利安装了勒索软件。从理论上讲，BlueBorne可以服务于任何恶意目的，例如网络间谍、数据窃取、勒索攻击，甚至利用物联网设备创建大型僵尸网络。

那么，蓝牙安全漏洞会给用户带来什么样的“灾难”呢？

以Android平台为例，在用户开启蓝牙功能并且没有打补丁的情况下，黑客就可以远程发起攻击，并不断尝试直至攻击成功，因为Android的蓝牙服务崩溃后，系统会自动重启该服务，用户感知不到。

黑客攻击成功后，能够获取非常高的权限，譬如：可控制摄像头、拍照、截屏、启动应用、唤醒手机;读取通信录、照片、文档;可控制手机键盘;可模拟用户点击;对用户网络相关服务有完整控制权限，可监控用户网络流量、可发起MITM攻击。

黑客可以利用该漏洞，在被攻击手机上下载恶意应用，然后模拟用户确认，进行安装。

腾讯手机管家安全专家杨启波建议

用户在不使用手机等设备时先暂时“关闭”蓝牙设置，可以有效抵御攻击风险;同时，Android、iOS等系统设备的用户，及时更新安全补丁，可以极大地防范漏洞风险。

如今，手机已成为现代人的第二器官，其安全性也越来越重要。各位小伙伴们在使用手机及其配件时一定要注意安全，谨防个人信息泄露！

勒索软件是一种特定类型的恶意软件，它将数据作为“人质”来勒索赎金。网络钓鱼电子邮件是其一种常见的传播方式，同时勒索软件也可以借由下载广泛传播，也就是在用户访问受到感染的网站时进行传播。随着网络攻击变得越来越复杂，企业一定要为此做好完全的准备，防止勒索软件导致系统宕机带来的经济及生产力损失。

伺机而动的攻击和数据泄露很难完全杜绝，相信没有组织愿意被迫在支付赎金和丢失重要数据之间做出选择。最好就是从一开始就避免被迫陷入这种两难境地。鉴于这一点，构建出一个分层的安全模式，支持全球威胁情报共享的的网络、端点、应用程序和数据中心。

电子邮件是威胁制造者最常用的攻击媒介之一。邮件安全网关解决方案可以提供高级多层保护，抵御各种通过电子邮件传播的威胁。 沙盒则提供了一层额外的保护。所有通过电子邮件过滤器但仍包含着未知链接、发件人或文件类型的电子邮件都会在到达您的网络或邮件服务器之前被进一步检测。

Web应用防火墙 (WAF)过滤并监控与Web服务相往来的>据新闻网报道，在当地时间5月9日，美国宣布进入紧急状态，原因是当地最大燃油管道运营商遭网络攻击而下线。美国最大的成品油管道运营商Colonial Pipeline在当地时间周五（5月7日）因受到勒索软件攻击，被迫关闭其美国东部沿海各州供油的关键燃油网络，到9日仍未恢复。

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