现在的光学在生物医学方面的Z前沿的研究与应用有哪些？

农业科学、植物学和动物学

    施引论文产出国家和机构中(表3),核心论文产出排名第二的中国贡献最大，占比近4%;核心论文产出排名第三的美国排第二,占比近23%;核心论文产出排名第 一的澳大利亚排名第三，占比约12%。中美澳在核心论文和施引论文贡献方面均名列前三，表现突出。施引机构方面，中国的中国农业科学院、中国科学院、华中农业大学依次排名前三。

1.3“重点热点前沿“动植物碱基编辑器研究”

      碱基编辑器( Base Editor)是基于 CRISPR/Cas基因编辑系统发展起来的新型靶基因修饰技术，可以在不切断核酸骨架的情况下实现单核苷酸定点突变，在基因组和转录组编辑过程中能够直接化学修饰靶核碱基。有专家认为，如果说 CRISPR是基因编辑的皇冠，那么碱基编辑器就是皇冠上的明珠。2017年，哈佛大学 David Liu教授因创建新型碱基编辑器被评为“Science年度十大突破”，并入选“ Nature年度十大人物”该前沿共有核心论文46篇，其中42篇发表在《 Nature》、《 Science》或其子刊上。研究主要集中于DNA碱基编辑器，其中研究胞嘧啶碱基编辑器的论文偏多，研究腺嘌呤碱基绵辑器的论文数量相对较少。编辑对象涉及小鼠、斑马鱼、拟南芥、水稻、小麦、玉米、番茄、甘蓝型油菜、马铃薯等。对小鼠、斑马鱼和拟南芥的基因编辑主要是将其作为模式动植物开展研究，旨在改进碱基编辑或者构建人类疾病模型。对水稻、小麦、玉米、番茄等作物的编辑应用，主要是为了建立相应的编辑技术实现作物遗传改良，其中对水稻进行碱基编辑的研究应用较多。在这46篇论文中，被引频次排名前2位的分别被引了1174次和786次，均是哈佛大学教授David Liu团队的论文。第1篇论文即首度报道构建出一种新的碱基编辑器的论文，该论文于2016年发表在《 Nature》上开发出了胞嘧啶碱基编辑器（ Cytidine base editors CBEs),将G.C碱基对变换为T.A碱基对。第2篇论文，于2017年发表于在《 Nature》上报道了他们开发的腺嘌呤碱基编辑器（ Adenine Base Editor,ABEs),实现了腺嘌呤编辑，即A.T碱基对变換为G.C碱基对，这两篇论文意味着利用碱基编辑器可以实现碱基之间的自由转换。

    核心论文产出国家和机构分析显示(表4),主要来自5个国家，分别是美国、中国、韩国、日本和德国，其中美国贡献率最高，有32篇，占比近70%;其次是中国，有14篇，占比约30%;其余三国贡献5篇或以下。机构中，美国的哈佛大学、麻省理工学院和博得研究所名列前三，占比分别为47.8%、37%和37%。

总体而言，美国在该前沿表现突出，占据明显优势。41%,中国与核心论文排名一样，依然排在第二位，占比约为28%。其后依次是德国和英国，占比为6%左右。中国科学院、哈佛大学和麻省理工学院在机构排名中位于前三占比在5%~10%之间。

1.3重点热点前沿一“全氟和多氟烷基化合物的分布、暴露、毒理和污染控制技术”

      全氟及多氟烷基化合物(Perfluorinated alkyl substances,PFAS,下文简称全氟化合物是一大类新型持久性有机污染物(POPs),被广泛应用于工业生产和生活消费领域，如纺织品的表面防污处理剂、不粘锅炊具、方便食品包装等。全氟化合物具有持久性和远距离迁移性，可在生物体内蓄积与放大，可产生脏器毒性、神经毒性、免疫和内分泌毒性、生殖毒性和致癌性，已在全 球各类环境介质及生物体内检出，其对人类和环境的危害已经引起了广泛关注和国际控制行动。全氟辛酸及其盐类和相关化合物(PFOA)及全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟(PFOS)是代表性的全氟化合物，已被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的新增POPs名单。

前言

肿瘤学是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，主要在评估肿瘤模型的建立、进行肿瘤模型筛选、肿瘤检测及药效评价方面发挥着重要作用。除了在肿瘤方面的应用外，PET还在大鼠的肠道方面有重要应用。

 案例一、小鼠肺部肿瘤

本案例选用的是20g肺部肿瘤小鼠，尾静脉注射FDG260μci,代谢60分钟，采集10分钟。从图像中看出左侧肺部有一明显肿瘤区域。

案例二、FDG在大鼠肠道的显像

盐酸二甲双胍是一线降糖药，本类药物不刺激胰岛β细胞，对正常人几乎无作用，而对2型糖尿病人降血糖作用明显。它不影响胰岛素分泌，主要通过促进外周组织摄取葡萄糖、控制葡萄糖异生、降低肝糖原输出、延迟葡萄糖在肠道吸收，由此达到降低血糖的作用。

本案例使用的是238g糖尿病大鼠，在使用了二甲双胍药物后，尾静脉注射FDG270μCi，代谢半小时后扫描，采集10分钟。从图像可以看出，肠道内FDG聚集，推测二甲双胍可能刺激葡萄糖从血液循环到肠腔内空间的转移。

案例三：大鼠胃切除后的炎症反应

本案例选用的是251g大鼠，胃部切除手术后尾静脉注射FDG  370μci,代谢一个小时，采集十分钟。从图像可以看出胃部切除部分的边缘有更多的FDG摄取，提示炎症的发生。胃部切除的部分也可以通过软件自动计算切除部分的体积等。

结尾：小动物pet/ct是当今医药领域及生物工程方面的领先技术。通过对小型啮齿动物(小鼠或大鼠)进行活体状况下的功能及解剖成像，获得该动物身体功能成像、药物分布等情况，能对肿瘤、神经、心血管等疾病以及遗传基因研究及药物临床前筛选等提供先进的技术支持。

前言

肿瘤学是小动物PET/CT分子影像技术的应用热点之一，主要在评估肿瘤模型的建立、进行肿瘤模型筛选、肿瘤检测及药效评价方面发挥着重要作用。肺癌是呼吸系统中最常见的一种恶性肿瘤。当肿瘤细胞从原发部位，经淋巴道，血管或体腔等途径，到达其他部位继续生长时即发生了肿瘤的转移。 

本篇几个案例是采用同批小鼠，用同一接种技术，在肺部种植肿瘤后的不同效果，用以评估肿瘤模型是否建立成功，并进行肿瘤模型筛选，为后续药物测试做前期准备。

结尾：

肺是呼吸系统的主要器官，除了主管呼吸功能以外还具备非呼吸性的防御、免疫及内分泌代谢功能等。肺对于我们人类来说至关重要，因此肺部发生的疾病也严重威胁着人类健康，通过先进的PET/CT技术可以对肿瘤的发生、发展进行持续观测。随着Micro-PET/CT的普及，在肺癌方面的研究会得到越来越多的突破。