《自然》杂志发布2022年七大前沿科技
日前《自然》杂志最新列举2022年七项重要科学技术，将对科学领域产生重大影响，其中包括如下七大科技领域。
1、完整版基因组
2021年5月，“端粒至端粒(T2T)”联合研究项目声称发现第一个端粒至端粒的人类基因组序列，使用人类共识基因组序列图谱GRCh38增加了近2亿新碱基对，并为人类基因组计划写上了最后一章。
T2T项目首席研究员之一、纽约洛克菲勒大学遗传学家埃里希·贾维斯(Erich Jarvis)说：“我们的目标是掌握平均97%的人类等位基因多样性，我认为未来10年之内，我们能将端粒至端粒基因组测序作为常规操作，同时，我们希望利用完整的基因组装配能力提供地球每种脊椎动物的完整基因组序列。”
2、解析蛋白质结构
由DeepMind子公司Alphabet开发的AlphaFold2结构预测算法基于“深度学习”策略，能推算出氨基酸序列折叠蛋白质的结构。该算法自2021年7月发布以来，已被应用于蛋白质组学，用于确定人类和20个模型生物中表达的所有蛋白质结构，以及Swiss-Prot数据库中近44万个蛋白质结构，大幅增加了高可信度建模数据的蛋白质数量。
与此同时，低温电子显微镜的技术改进使研究人员能以实验方法解决最具挑战性的蛋白质和复合物。此外，利用低温电子断层扫描(cryo-ET)，也可以捕捉冷冻细胞薄片中自然蛋白质特征，但利用该技术解析复杂而拥挤的图像仍存在困难。
3、量子模拟
原子在特定条件下，能被诱导至一个高度激发状态，直径达到1微米或者更大。目前物理学家现已证实，通过对数百个原子阵列进行这种可控激发，可以解决一些具有挑战性的物理问题，实现传统计算机“极限升级”。
量子模拟技术在短短几年时间里就获得了重大突破进展，技术进步提高了里德堡原子阵列的稳定性和性能，以及从几十个量子位快速扩展至几百个。据悉，量子模拟领域的先驱者已成立了公司，正在开发实验室使用的里德堡原子阵列系统，布罗维估计这种先进量子模拟器可以在一两年内投入商业应用，但这项工作也可能为量子计算机的更广泛应用铺平道路，包括：经济学、物流和数字加密领域等。
4、精准基因操控
美国哈佛大学化学生物学家大卫·刘指出，大多数遗传疾病需要的是基因修正，而不是基因破坏。目前他和研究同事现已开发两种颇有希望的基因操控方法，第一种叫做碱基编辑(base editing)，将一种催化受损Cas9与一种酶结合，该酶可以帮助一种核苷酸转化为另一种核苷酸，例如：胞嘧啶转化为胸腺嘧啶，腺嘌呤转化为鸟嘌呤，但目前该方法仅对特定碱基对有效;第二种叫做精准编辑(Prime editing)，将Cas9与逆转录酶连接起来，并引导DNA将所需编辑内容精准插入基因组序列。通过一个多阶段的生化过程，这些成分将引导RNA复制成DNA，最终取代目标基因组序列。重要的是，碱基编辑和精准编辑都仅剪切一条DNA链，这对细胞而言是一个更安全、破坏性更小的过程。
5、靶向基因治疗
近年来，腺相关病毒是许多基因治疗工作的首选载体，相关动物研究表明，理性选择合适的病毒，结合组织特异性基因启动子，可以实现高效、器官靶向治疗。然而，相关病毒有时难以大规模生产，并潜在引起人体免疫反应，破坏疗效或者产生身体不良反应。
6、空间多组学分析
自从2016年以来，空间转录组学技术倍受科学家青睐，目前已有多个商业系统进行应用，包括：10x Genomics公司推出的Visium空间基因表达平台，该平台系统基于伦德伯格的最新技术。随着学术团队不断开发创新的方法，将不断增加深度和空间分辨率来绘制基因表达。
现在研究人员正在空间地图领域进一步叠加“分层组学见解”，例如：美国耶鲁大学生物医学工程师Rong Fan开发了一个名为DBiT-seq16的平台，该平台采用一个微流体系统，可以同时为数千个mRNA转录基因和数百个蛋白质标注寡核苷酸标签抗体。
7、基于CRISPR技术的诊断
CRISPR–Cas系统技术精确切割特定核酸序列的能力源于它作为细菌“免疫系统”对抗病毒感染的作用，这种关联性激发了早期采用该技术的科学家考虑它对病毒诊断的适用性。美国麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学剑桥分校遗传学家帕尔迪斯·萨贝提(Pardis Sabeti)说：“利用它们在自然界中设计的功能非常有意义，毕竟它们已演化了数十亿年。”
