image.png

在快速诊断领域，科学家们一直在寻找更灵敏、更持久、更便捷的病毒检测方法，尤其是在资源有限的环境下。最近，一项发表在《自然生物医学工程》上的研究介绍了一种名为LUCAS（基于发光级联的传感器）的新型检测技术，它利用酶级联反应，实现了对病毒抗原的超高灵敏度和持久的生物发光信号检测 。该技术不仅显著优于传统的生物发光检测方法，还被整合到便携式全自动设备中，为即时诊断（Point-of-Care Testing, POCT）带来了新的可能 。

引言：打破“一病一因”的传统观念

2025年6月6日，《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）期刊上发表了一篇具有里程碑意义的研究论文，题为《一个用于检测无症状脑梗死和预测中风风险的深度学习系统》。 该研究由一个国际化的多机构团队完成，他们成功开发并验证了一个名为“DeepRETStroke”的人工智能（AI）系统。该系统仅通过分析一张普通的眼底（视网膜）照片，就能够精准地识别出“沉默的”脑部病变，并预测长达五年的中风（俗称“脑卒中”）风险，其准确性显著优于传统的临床风险评估方法。

我们的肾脏，如同身体里一对不知疲倦的“超级净化器”，夜以继日地过滤血液，维持着内部环境的稳定。然而，当它受到严重感染、药物毒性或缺血等重创时，可能会在短时间内突然“罢工”，这种情况被称为急性肾损伤（Acute Kidney Injury, AKI）。AKI是一种非常凶险的疾病，不仅死亡率高，而且目前缺乏特效的治疗方法，幸存者也常常会转向更麻烦的慢性肾病。

image.png

image.png

image.png

在人类与癌症的旷日持久的战争中，诊断的“早”与“准”始终是决定生死的胜负手。近年来，科学家们将目光投向了血液中一种极具潜力的“情报员”——小细胞外囊泡，也就是我们常说的外泌体。这些由细胞主动分泌的脂质微粒承载着来自母体细胞的蛋白质、核酸等关键生物信息，被视为液体活检领域的圣杯 。然而，尽管前景无限，如何从如汪洋大海般繁杂的血液成分中精准捕捉到这些“微缩情报员”，却一直是困扰生物医学界的巨大难题。

癌症，这个令人闻之色变的词汇，至今仍是医学界面临的重大挑战。尽管纳米药物的出现为癌症治疗带来了新的曙光——它们如同微型“导弹”，能够将药物更精准地送达肿瘤区域，但实际应用中，这些“导弹”常常在抵达肿瘤核心前就被一道坚固的“城墙”所阻拦。这道“城墙”便是肿瘤血管的基底膜（Basement Membrane, BM）。最近，一篇发表于《自然·生物医学工程》的研究论文，为我们揭示了一种创新策略：利用一氧化氮（NO）这种看似简单的分子，巧妙地“拆解”这道屏障，从而大幅提升纳米药物深入肿瘤组织的能力，为癌症治疗开辟了新的路径。

近年来，诱导多能干细胞（iPSCs）在再生医学领域的应用蓬勃发展，尤其在人类器官和组织的三维建模方面取得了令人瞩目的成绩。然而，如何从人类iPSC高效、稳定地生成特定解剖学来源的结构性组织，仍是当前生物工程和组织再建的重要难题之一。而“下颌骨”——这一源自神经嵴、功能复杂且解剖独特的骨性器官，则代表了这一挑战的巅峰。 image.png

过去20年，随着连续血糖监测（CGM）技术的发展，糖尿病管理迎来了巨大的飞跃。CGM设备通过皮下针状电化学传感器，能够追踪皮下组织液（ISF）中的葡萄糖水平变化，极大地提升了血糖控制的及时性与安全性。

CAR-T细胞疗法是一项彻底改变血液肿瘤治疗格局的免疫疗法。通过将患者的T细胞改造成带有嵌合抗原受体（CAR）的杀伤细胞，CAR-T能够精准识别并清除白血病、淋巴瘤和骨髓瘤等B细胞相关肿瘤。然而——

在近十年的干细胞与类器官研究热潮中，人类大脑类器官（human cortical organoids，简称hCO）作为三维培养体系的重要代表，一直被寄予厚望：它能模拟胚胎皮质发育、复制神经疾病表型，甚至可用于类脑神经网络研究和药物筛选。然而，hCO技术虽然令人振奋，却依然面临一个“老大难”问题——规模化与标准化生产难以落地。这不仅限制了疾病建模和药物筛查的广度，也让批间差异成为阻碍科研可重复性的障碍。

结核病（tuberculosis, TB）作为全球头号致死性传染病之一，每年导致约160万人死亡。尽管近年来医疗体系取得显著进步，但全球仍有超过四分之一的人口感染了结核分枝杆菌（M.tb），处于“潜伏感染”状态（LTBI），并具有5%~10%的终生进展为活动性肺结核风险。

在组织工程和类器官研究领域，如何复制体内器官的复杂血管网始终是最大难题之一。尤其对于肝脏而言，其特有的肝窦微血管系统不仅为肝实质细胞提供营养和氧气，更通过内皮细胞分泌的各种“血管体液”（angiocrine factors）指导肝细胞的分化与功能成熟。传统的类肝器官多以三维支架或基质胶包埋方式培养，虽然能够重建肝实质细胞群，但始终缺乏功能性、组织特异的肝窦内皮（LSEC）网络，更无法提供真实的血流灌注与分子交换。由此，肝类器官在代谢、药物筛查以至于再生医学应用上都存在明显瓶颈。2025年6月，Saiki等团队在《Nature Biomedical Engineering》上发表了一项革命性成果：他们直接从人iPSC分化出高达93.2%纯度的肝窦前体内皮细胞（iLSEP），并借助一种“反向多层气–液界面（IMALI）”三维培养技术，实现四类前体细胞的自顶向下共组装，最终生成直径约3.0毫米、在6天内建立完备血流灌注网络的类肝芽球（HLBO）。更令人惊叹的是，移植后该类器官还能够在体内分泌功能性凝血因子，成功矫正FVIII缺陷造成的严重出血表型，开创了类器官治疗血液学疾病的新天地。

近年来，乳腺癌的发病率持续攀升，筛查与早期诊断成为降低死亡率的关键。传统的X线钼靶检查在致密乳腺中敏感度受限，超声检查则缺乏特异性并受操作者经验影响，磁共振成像成本高昂且受患者排斥。为弥补这些短板，研究者将光声计算断层成像（Photoacoustic Computed Tomography，PACT）引入乳腺病变评估。该技术通过激光激发血红蛋白所产生的超声信号，既具备高分辨率，又不依赖离子辐射，可实现对肿瘤血管生成和低氧状态的敏锐捕捉。

磁共振光谱成像（MRSI）在揭示人脑代谢活动方面拥有天然优势：无需对比剂、无放射性，能够非侵入性地测量神经元健康、细胞膜更新与神经递质平衡等信息。然而，临床上MRSI长久以来受制于收集时长过长、覆盖范围受限、空间分辨率低和信噪比不足四大瓶颈。单次高分辨率全脑扫描往往耗时半小时甚至数十小时，无法融入常规体检或研究流程；低浓度的代谢物常被水和脂质信号淹没，数字量化和图谱重建都存在巨大挑战；而多谱峰重叠又让谷氨酸（Glu）与γ-氨基丁酸（GABA）等关键分子的区分成为不可能之事。

在许多急性病毒疾病中，患者的病理进程并不仅仅由病毒复制决定，更是免疫细胞参与的炎症反应与继发性细胞死亡共同塑造的复杂动态。这种多维度的病理特征在传统的体外模型中难以得到全面再现：单层细胞无法模拟三维组织结构，缺少免疫细胞的参与；小鼠模型的免疫系统与人类差异巨大；现有的类器官体系仅能重建上皮或实质细胞，却无法整合功能性免疫细胞。为此，Liu等人在2025年6月发表于《Nature Biomedical Engineering》上，提出并系统验证了一种**宏噬细胞增强类器官（Macrophage-augmented organoids, MaugOs）**平台，首次实现了在人源类肝器官中原位整合多来源、多极化状态的巨噬细胞，并在短短10天内精准重现包括HEV、SARS-CoV-2和MPXV在内的三大急性病毒感染全程。

在细胞与基因疗法快速迈向临床的当下，对疗效与安全性的精准监控成为技术落地的核心瓶颈。CAR-T细胞转化为抗癌利刃的同时，也存在着分布不可控、脱靶毒性以及难以评估的扩增动态；腺相关病毒（AAV）介导的基因转移则面对转基因表达部位与持续性的未知风险。传统的细胞或病毒标记方法，如磁性颗粒或荧光蛋白，虽然在小动物短期追踪中受限，但往往无法准确反映活体内长期增殖与分布。针对这一需求，莫拉特（Morath）团队在2025年6月发表于《Nature Biomedical Engineering》上，报道了一款基于抗钙素（anticalin）蛋白＋18F-镧系配合物的全新PET报告系统。该系统在体外实现**>800倍特异性放射配体结合**，在小鼠体内能探测仅1200个CAR-T细胞在骨髓中的聚集，并可同步量化AAV基因转移的位置和强度，为细胞与基因疗法的全身精确成像开辟了全新范式。