前沿播报 | 用于癌症免疫治疗的基因电路、可计算内存、由大脑控制的先进人造假肢、随机激光控制新技术…

整编 | 谌为   主播 | Helen

UCSD开发单细胞基因测序新方法

对单个人类细胞的基因组进行准确的变异检测和大范围单倍体型分析一直以来都是测序领域的巅峰挑战。加州大学圣地亚哥分校近日开发了一个名为“SISSOR” (微流体反应器法单链测序)的方法，用来进行准确的单细胞基因组测序和单倍体分型。该方法是利用微流体处理器将单个细胞染色体DNA的正负双链进行分离，并将百万碱基大小的DNA片段随机分割成大量的纳升级的组分，用于扩增和构建测序文库，从而实现对同源染色体的互补双链分别进行独立的测序。

麻省理工研制用于癌症免疫治疗的基因电路

近日，麻省理工提出了基因电路理论，设计了用于癌症免疫治疗、基于合成RNA的免疫调节基因电路。研究人员从头设计合成了肿瘤特异性启动子，仅针对启动癌细胞基因表达，而不会启动正常细胞。利用病毒载体将基因电路传送给细胞，如果是癌细胞，合成的启动因子就会与肿瘤细胞的特定活跃蛋白结合，两个启动因子相互作用，符合条件，打开基因电路启动开关，才产生组合免疫调节输出，为T细胞指明抗癌方向。

科学家利用原位环境电镜技术实现三维纳米尺度可视催化剂反应

美国Brookhaven国家实验室和天津大学近日合作结合反应质厚衬度与化学元素分布的电子断层摄影术（electron tomography）和先进的原位环境电镜技术，在三维纳米尺度可视Ni2Co双金属催化剂氧化过程中结构和化学变化。这项工作说明了三维重构技术和原位与非原位的结构和成分表征技术相结合的意义。

加州理工学院研究团队改进三维微观组织成像

加州理工学院的研究团队近日对三维微观组织成像技术进行了改进，提升了成像精度。这项技术能为各类生物学研究提供图像方面的技术辅助。他们对三维光声显微（PAM）进行了改进，将修正后的技术起名为可保持分辨率的空间光声显微（SIR-PAM）。他们将一块用于预处理激光束的光学芯片添加到PAM中，让激光分成两束，从不同角度轰击器官组织。在穿过组织的时候，两束激光会产生干涉图像，为整个扫描区域内的结构提供生成三维图像所需的声学记号。改进过的SIR-PAM比PAM景深深度高了32倍，分辨率精度提升到90纳米。

IBM为AI应用开发出可计算内存

可计算内存是一个新兴的概念，它指使内存同时具有储存和计算数据的能力。和现代经典计算机相比，这项技术被认为在速度和能耗上有200倍的提升，使其非常适合于超密集低功耗强并行的为AI应用设计的计算机系统中。IBM科学家近日公布了跑在相变储存器（PCM）上的一个无监督机器学习算法，成功地在未知数据中找到了可能的相关性。研究人员使用的PCM是由两个电极将锗碲化锑合金夹在中间构成的。当通过小电流时，它发热并由原子无规律排列的非晶体变为规律排列的晶体，使科学家可以利用结晶动力学来计算。

美国开发可使随机激光被控制的新技术

随机激光设备使用高度无序的增益介质直接产生激光，免去光学共振腔的存在，但随机激光的光谱甚至散射方向都是随机的，对其进行有效控制成为了难题。美国新墨西哥大学的研究团队近日发现了控制随机激光的可靠方案，使得随机激光强大的特性能够被高效利用。他们利用安德森定位光纤所产生的安德森定位现象。填充了增益介质的安德森定位光纤使得随机激光不再随机，变得高度可控。

瑞士科学家发明由大脑控制的先进人造假肢

瑞士奥拉夫实验室和洛桑大学医院近日合作发明了由大脑控制的先进人造假肢。他们通过7T超高场的磁共振成像技术，对三名接受了定向运动和感觉移植（Targeted motor and sensory reinnervation，TMSR）手术的上肢截肢患者的大脑皮质发生的变化进行分析，发现他们可以熟练使用开发的假肢。

麻省理工学院发现新的海洋声波分析方法

目前，麻省理工学院已经找到方法识别撞击海洋表面的物体产生的水下声波。他们通过实验确定了撞击水表面的物体是否在声重力波中产生了特征图案，同时开发了一种数学模型，将特殊的声重力波图案与其来源的某些性质联系起来。他们发现利用附近的水听器的声重力波数据，这个模型准确地计算了最近两次地震的地点和时间。

DOE资助1340万美元推进高能效交通运输技术研发

美国能源部（DOE）日前宣布资助1340万美元用于支持先进高能效交通技术研发的5个新项目，重点关注领域包括智能互联汽车、替代燃料汽车（如氢能、生物燃料、电动汽车）以及相应的基础设施，旨在提高车辆能效，减少交通运输系统的能耗。

DOE资助5000万美元用于增强电网安全性和灵活性研发

美国能源部（DOE）宣布向国家实验室资助5000万美元用于支持早期的研究以及开发新一代电力工具和技术（包括可再生能源发电、物联网等），旨在发展多元化发电资源、改善老化的电力基础设施，提高电网基础设施的安全性和灵活性，以建立一个更富灵活性、更安全、更可持续及可靠的电力系统。本次资助项目主要关注两大主题，包括电网配电系统和电网网络安全。

来源：《美国科学院院报》、《细胞》、《自然·通讯》等