Trends综述精选：转化研究
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转化研究的目的，是将基础科学发现更快、更有效地转化为干预措施，从而提升个体与公共健康水平。本期Trends综述精选合辑聚焦转化研究，涉及细胞生物学、材料化学和医学领域的前沿科学发现，由此转化而来的干预措施将有利于改善诊断、治疗以及手术，并促进行为改变。
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抑郁症功能连接组学对治疗的启示
抑郁症是一种常见的精神障碍，表现为各种认知和行为症状。功能连接组学（functional connectomics）这一新兴研究范式为解析抑郁症患者大脑网络组织和功能的变化提供了定量理论框架和分析工具。来自宾夕法尼亚大学的Yvette I. Sheline、Desmond J. Oathes和Hengyi Rao，以及来自印第安纳大学医学院的Meichen Yu团队在Trends in Cognitive Sciences发表专题综述论文，讨论了抑郁症相关功能连接组差异的最新研究进展，以及抑郁症的治疗特异性脑网络结局（treatment-specific brain network outcomes）。研究人员提出了一个假设模型，强调了每种治疗方法在调节特定脑网络连接和抑郁症状方面的优势和独特性，并展望了在临床实践中结合多种治疗类型、使用多站点数据集和多模态神经影像学方法以及识别生物抑郁亚型的未来图景。
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生活在边缘：节点之外的网络神经科学
网络神经科学（network neuroscience）强调神经元要素（细胞、群体和区域）的连接特性，而牺牲了这些元素之间的解剖和功能连接。而强调 “边缘”的新视角可能会为解决网络神经科学领域悬而未决的问题带来丰硕成果。来自美国印第安纳大学（Indiana University）的Richard F. Betzel团队在Trends in Cognitive Sciences发表综述论文，介绍了最近提出的一种 “以边缘为中心（edge-centric）”的方法，并回顾了其当前应用、优点和局限性。研究人员还试图建立这种方法与既往网络科学和神经成像文献方法之间的概念和数学联系，并指出了未来研究方向，以扩展和完善现有的以边缘为中心的分析方法。
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昼夜节律生物学推动心境障碍治疗方法的发展
心境障碍给全球带来了巨大的疾病负担，鉴于现有药物疗效不佳，我们亟需进行药物创新。大量证据表明，昼夜节律和睡眠功能障碍与心境障碍的发病机制有关，人们越来越关注这些时间生物学途径（chronobiological pathways），并将其作为治疗创新的重点。来自澳大利亚斯威本科技大学（Swinburne University of Technology）的Greg Murray和来自印度理工学院（Indian Institute of Technology）的Sandipan Ray团队在Trends in Pharmacological Sciences发表综述论文，回顾了基于昼夜节律钟的心境障碍治疗方法中，三个前景广阔的领域：根据机理分子进展靶向昼夜节律系统；根据时间调整药物；利用昼夜节律参数进行个性化治疗。此外，研究人员还反思了加速开发新型昼夜节律药物疗法以治疗心境障碍，所存在的局限和面临的挑战。
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老树开新花：基于 Notch 的新兴生物技术和疗法
Notch通路调控一系列细胞命运决定，因此成为了癌症治疗和再生医学的诱人靶点。由于脱靶毒性，Notch药物开发止步于早期阶段， Notch抑制剂无法获批用于癌症治疗。但近来学界对 Notch结构和信号转导的理解取得了进展，开发出了几种基于Notch的创新生物技术。除新型抑制剂外，研究已证明，Notch药理激活剂可促进骨生成和T细胞的各方面功能。此外，Notch受体的机械敏感负调控区（negative regulatory region）已被转化为具备完全可定制信号回路的合成Notch（synNotch）受体。来自美国莫菲特癌症中心（Moffitt Cancer Center）Daniel Antfolk和Vincent C. Luca团队在Trends in Pharmacological Sciences发表综述论文，回顾了新出现的基于Notch的化合物、生物制剂和细胞疗法，并指出了它们在临床开发道路上面临的挑战和机遇。
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多步自动药物合成
多步自动药物合成（multistep automated pharmaceutical syntheses）是一个长期的行业目标。自动化不仅能消除物理障碍，快速高效地制备有机化合物，还能让化学家从繁重的工作中解脱出来，有更多时间进行批判性思考。随着药物开发对快速、高效合成活性药物成分的需求日益增长，各子领域都在努力提高多步合成自动化能力和通用性。来自新加坡国立大学的Hwee Ting Ang和Jie Wu团队在Trends in Chemistry发表综述论文，重点介绍自动化迭代合成（automated iterative synthesis）、自动化数字化批量合成（automated digitalized batch synthesis）、自动化固相合成 (solid-phase synthesis) - 流式合成、自动化径向合成（automated radial synthesis）及自动化多步连续流合成（automated multistep continuous-flow synthesis）的最新发展，以及它们在药品自动化合成中如何相辅相成。
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iPSC 衍生器官芯片模型：用于个性化人类遗传学和药物基因组学研究
目前，全基因组关联研究（genome-wide association studies, GWAS）已将数百个基因变异与复杂的遗传疾病和药物疗效联系起来。对这些因素的功能表征仍然存在困难，尤其是在缺乏人类模型系统的情况下。分子和纳米技术的进步，特别是生成患者特异性造血干细胞系、将其分化成不同细胞类型并在微流控芯片上播种和组合的能力，使得人们得以建立重现器官生物学的芯片器官（organ-on-a-chip）平台。芯片器官技术为研究宿主遗传学和环境因素对器官生理学的影响提供了独特的个性化平台，来自荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的Sebo Withoff团队在Trends in Genetics发表综述论文，介绍了该技术，并举例说明如何将其用于疾病建模和药物遗传学研究。
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寄生虫病药物研发：以技术为动力，以药理学为基础，以临床科学为依据
虽然预防是公共卫生的基石，但我们也需要创新疗法来对干预措施进行补充，以控制和消除被忽略的疾病。过去几十年来，药物研发技术取得了长足进步，药理学和临床医学方面的科学知识和经验也在不断积累，改变着药物研发的方方面面。来自美国诺华热带疾病研究所（Novartis Institute for Tropical Diseases）的Paul G. Ashigbie团队在Trends in Parasitology发表观点文章，探讨了这些进展对寄生虫感染药物研发的推动作用，重点关注疟疾、动质体病（kinetoplastid diseases）和隐孢子虫病（cryptosporidiosis），并讨论了加速急需新型抗寄生虫药物发现和开发的研究重点和所面临的挑战。
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将脑深部刺激作为脑回路干预措施：启示和机遇
脑深部刺激（deep brain stimulation, DBS）是一种有效的治疗方法，为研究脑部疾病的动态回路结构提供了独特的洞见。来自德国洪堡大学的Andrea A. Kühn团队在Trends in Neurosciences发表综述论文，总结了学界目前对运动障碍病生理及其通过DBS调节的潜在脑回路的理解。研究人员针对像帕金森病中β活动（13-35 Hz）这样的病理网络同步模式（pathological network synchronization patterns）提出了原理假设，描述了从微观尺度（包括通过调节中尺度超同步实现的局部突触活动改变）到全脑宏观尺度连接性的改变，并对下一代神经技术的临床创新进展进行了展望：从术前连接组学定位到将反馈控制闭环自适应DBS（feedback controlled closed-loop adaptive DBS）作为个体化网络特异性脑回路干预措施。
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神经学和精神病学精准医疗的基础和架构
神经和精神疾病无论临床表现如何，在遗传和病生理方面都表现出高度的异质性。传统的医学范式侧重于这些疾病的晚期综合征，很少考虑其潜在的生物学因素。疾病建模和方法设计方面的进步为精准医疗的发展铺平了道路，精准医疗是肿瘤学领域的一个成熟概念，但日益受到其他医学领域的关注。来自卫材美国分公司（Eisai Inc.）的Harald Hampel团队在Trends in Neurosciences发表专题综述论文，针对中枢神经系统疾病提出了一个精准医疗架构，该架构建立在四个相互交融的支柱之上：多模态生物标记、系统医学、数字健康技术和数据科学。研究人员以阿尔茨海默病这一尚未得到满足的重大医疗需求领域为案例，对该框架进行了讨论。阿尔茨海默病是最先进的以精准医疗为导向的疾病模型之一，也是推动以精准医疗为导向的神经科学药物开发和先进医疗实践的有力催化剂。
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局部免疫调节技术：助力细胞和类器官移植
局部免疫调节技术（localized immunomodulation technologies）正在迅速崛起，成为一种有可能彻底改变细胞和器官移植的新模式。十年来，基于细胞的免疫调节疗法在治疗癌症和自身免疫性疾病方面硕果累累。来自美国莱斯大学（Rice University）的Omid Veiseh团队在Trends in Molecular Medicine发表综述论文，总结了局部免疫调节技术开发相关的基因工程解决方案的最新进展，重点关注了细胞和类器官移植。研究人员首先介绍了细胞移植，并重点介绍了临床上知名的成功案例，尤其是在干细胞疗法、CAR-T细胞疗法和胰岛移植领域；随后详细介绍了最近以基因组编辑和生物材料为中心的局部免疫调节临床前研究，并讨论了未来如何利用这些方法提高临床和商业成功率，以促进长期免疫调节技术的发展。
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新技术将梦想变为现实：利用有条件复制病毒制造疫苗
有条件复制病毒（conditionally replicating viruses, CRV）是一种病毒，这种病毒由于一个或多个必要基因功能受损，导致基因组复制、蛋白质合成或病毒粒子组装中断，只有在补充了必要基因的情况下才能复制。CRV广泛应用于生物医学研究，特别是作为疫苗。传统上，CRV是通过创建提供受损基因的互补细胞系产生的。而随着生物技术的发展，人们发明了生成CRV的新技术，如定向蛋白质降解（targeted protein degradation）技术和提前终止密码子（premature termination codon）通读技术。来自中国农业科学院哈尔滨兽医研究所的汤艳东（Yan-Dong Tang）和蔡雪辉（Xue-Hui Cai）以及来自宜宾职业技术学院的Changqing Yu在Trends in Microbiology发表综述论文，讨论了这些新技术的优缺点，并就CRV走向市场需要克服哪些挑战提出了看法。
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利用小型机器人解决人体生物膜感染问题
耐药性微生物生物膜的根除（drug-resistant microbial biofilms）作为一项全球健康挑战依然悬而未决。小型机器人技术（small-scale robotics）正在提供高精度、高效率的创新疗法和诊断方法。利用体外模型、动物模型和临床模型，这些方法正从概念验证研究迅速转向转化生物医学应用。来自宾夕法尼亚大学的Edward Steager和Hyun Koo团队在Trends in Biotechnology发表综述论文，就微型机器人如何以感染部位为目标，破坏生物膜结构和功能特征及抗菌耐药机制，探讨了相关的基础和转化问题。研究人员强调了现有机械化学破坏和现场给药方法，这些方法得到了体内模型和临床前测试的支持，同时还强调了诊断潜力。此外，研究人员还讨论了临床转化方面的挑战，并就开发微机器人方法来应对人生物膜感染和生物污损（biofouling）进行了展望。
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T 细胞活性的体内临床分子成像
肿瘤免疫疗法正在改变临床上治疗某些肿瘤的传统方法，特别是依靠T细胞激活。但由于在评估T细胞反应和相应调整治疗方案方面遇到困难，许多抗肿瘤免疫治疗药物的安全性和有效性并不理想。来自苏州市立医院的许经伟（Jingwei Xu）以及来自苏州大学的汪勇（Yong Wang）和高明远（Mingyuan Gao）团队在Trends in Immunology发表综述论文，回顾了体内T细胞活性临床可视化方面的研究进展，重点关注了T细胞活化的分子成像探针和生物标记物。此外，研究人员还讨论了当前挑战和发展前景，希望能为实时监测T细胞活性、预测预后和肿瘤免疫治疗反应以及评估疾病管理提供更好的策略。
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化学遗传学完善转录因子调控回路研究
转录失调是肿瘤发生的关键步骤之一，但我们一直依赖缓慢且允许代偿的遗传方法来了解转录控制。相比之下，化学遗传方法（chemical-genetic approaches）将分析转录因子的时间从几天或几周缩短到几分钟，来自范德堡大学医学院（Vanderbilt University School of Medicine）的Scott W. Hiebert团队在Trends in Cancer发表综述论文，对相关研究进行了回顾。这些研究表明，虽然 DNA 结合蛋白与成千上万的位点结合，但它们直接调控的基因只有一小部分。此外，这些转录控制网络非常独特，其重叠和相互关联程度远远低于我们通过DNA结合所做出的预测。识别出来的直接靶标可用于剖析这些因子的作用机制，从而找到操纵这些致癌转录控制网络的治疗方法。
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基于循环细胞游离DNA的多癌症早期检测
癌症早期检测能让患者获益良多。现有的单一癌症检测方法存在各种局限性，而基于循环细胞游离DNA（cell-free DNA, cfDNA）的多癌症早期检测（multi-cancer early detection）可有效解决这些问题。多癌症早期检测能以极低且固定的假阳性率对多种癌症类型进行灵敏检测和精确定位，具备彻底变革早期癌症检测的巨大潜力。来自鹍远生物（Singlera Genomics Ltd）的Zhixi Su团队在Trends in Cancer发表综述论文，回顾了最新的基于cfDNA的多癌症早期检测方法及其局限性，并讨论了多癌症早期检测开发和应用所面临的技术和临床挑战。鉴于技术的不断进步和癌症生物学研究的不断突破，研究人员建议应优化基于 cfDNA 的靶向测序分析，整合多模态特征以用于多癌症早期检测。
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血液生物能：疾病线粒体功能障碍的液体活检技术
线粒体是细胞代谢的枢纽，执行着重要的调节功能。线粒体受损/功能失调被认为是许多常见人类疾病的主要致病因素。对线粒体功能的评估依赖于侵入性组织活检；而外周血细胞，特别是血小板，已成为线粒体功能评估的理想候选目标。血小板获取的便捷性以及有记载的病理相关功能障碍促使人们研究血小板在疾病中的作用、血小板线粒体对病生理的贡献以及血小板反映全身线粒体健康状况的能力。目前学界正在研究血小板线粒体生物能在神经退行性疾病、心肺疾病、感染、糖尿病以及衰老和妊娠等其他（病理）生理状态中的作用。来自加拿大女王大学（Queen’s University）的Kimberly J. Dunham-Snary团队在Trends in Endocrinology & Metabolism发表综述论文，对相关研究进行了总结并指出，早期研究结果支持使用血小板作为线粒体功能健康水平的生物标志物。
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