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Nature:重大进展!鉴定出治疗动脉粥样硬化和炎症性疾病的新药物靶标—一组SLC基因

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2018年12月23日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中,来自美国弗吉尼亚大学等研究机构的研究人员鉴定出33个SLC基因。这组基因发出指令,协助身体的垃圾处理器—吞噬细胞—处理死亡的细胞和垂死的细胞。相关研究结果发表在2018年11月21日的Nature期刊上,论文标题为“Efferocytosis induces a novel SLC program to promote glucose uptake and lactate release”。

Nature:重大进展!鉴定出治疗动脉粥样硬化和炎症性疾病的新药物靶标---一组SLC基因
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0735-5。

当一个吞噬细胞吞噬另一个垂死的细胞时,它的内含物基本上增加一倍,它必须控制这些过剩的物质,同时仍然维持它自身的正常状态。为此,身体必须具有一种良好的方法,持续地清除体内的细胞垃圾(即死亡的细胞和垂死的细胞),同时抑制对自身的细胞碎片产生的炎症。

这些SLC基因告诉吞噬细胞如何管理它们吞噬的死亡细胞内部的大部分物质。重要的是,它们还告诉吞噬细胞何时开始和停止吞噬,并且告诉附近的吞噬细胞处于“免疫静止状态”,而不要产生炎性反应。

当这种细胞清除过程出现问题时,严重的健康问题就可能产生。通过使用动脉粥样硬化小鼠模型,这些研究人员确定仅干扰这33个基因中的一个就可导致动脉粥样硬化变得更严重。当他们在吞噬和清除动脉粥样硬化斑块内部的垂死细胞碎片的吞噬细胞中,破坏其中的一个基因— SLC2A1—表达时,这种斑块变得越大,而且这种斑块内的坏死区域也会扩大,结果就是病情总体上变得更加严重。因此,这提示着在吞噬细胞吞噬期间这些SLC基因的动态变化会产生显著的生理和病理后果。

这些研究人员注意到在这组SLC基因中,有很多成员是潜在的药物靶标。医生们可能利用这样的药物抑制SLC基因/蛋白(当这样做有益处时),或者激活它们以便让身体更好地移除不想要的物质。

这些研究人员也发现一个SLC基因能够极大地促进吞噬,在需要清理细胞碎片时或者在接受化疗(在治疗时,会快速地产生大量的死亡细胞)后,就可利用这一点。在这时促进垃圾处理是有益的。再者,他们还发现特定的SLC基因能够有助于抑制组织炎症,这可能对结肠炎等很多慢性炎症性疾病、肥胖和其他的代谢疾病产生重大的影响。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:


Sho Morioka et al. Efferocytosis induces a novel SLC program to promote glucose uptake and lactate release, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0735-5.

eLife:揭示细胞中基因表达被控制的分子机制

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2019年1月10日 讯 /生物谷BIOON/ –近日,一项刊登在国际杂志eLife上的研究报告中,来自威斯康星大学麦迪逊分校的科学家们通过研究阐明了所有生物体机体中控制基因表达的分子机制,相关研究或能改善研究者理解特定的抗菌药物如何抵御RNA聚合酶(RNAP)从而治疗艰难梭菌感染和结核病等人类疾病。

eLife:揭示细胞中基因表达被控制的分子机制

图片来源:Robert Landick

当基因表达发生时,DNA中所包含的信息能用来产生功能性的基因产物,比如蛋白质和其它分子等,这个过程分两个阶段,第一个阶段是转录,在这一阶段RNAP会阅读DNA链上的 信息,随后转录成为mRNA分子(信使RNA分子),而翻译阶段(第二个阶段),mRNA分子就会继续被处理或翻译成为蛋白质。

为了帮助控制基因表达的水平,被RNAP所暂停的转录过程会在两个阶段之间发生,从而就能提供一种“路障”,使得转录被终止或被调整。研究者Robert Landick说道,在所有生物体中,对RNAPs施加作用的共有暂停序列会使酶类处于一种基本的暂停状态,目前研究人员并未对这种基本暂停状态的基础机制进行深入研究,因此这项研究中,研究人员就想通过多种生化和生物物理学手段来进行深入研究。

首先研究者发现,基本的暂停过程(elemental pause process)包括多种生物学角色,其能够相互结合来产生一种屏障从而抑制暂停状态的逃逸,该过程还会促进一种适度的构象转换,其会使RNAP“蹒跚”地将DNA送入其反应中心,暂时阻断其制造RNA。研究者Landick说道,我们还发现,转录停顿会使得RNAP松开对DNA的控制,本文研究结果还能提供一种框架帮助理解该过程被特定状况和细胞中调节子控制的机制。

此外,本文研究还能帮助研究者设计出合成性的基因,比如指导RNAP的暂停行为,使其能够产生所需的基因输出,同时也能帮助理解诸如RNAP抑制剂等特定药物靶向作用酶类的方式;目前研究人员想通过研究开发一些暂停转录复合体的结构,这或许就能帮助他们更清楚地观察到当酶进入和离开暂停状态时其各部分是如何运作的。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Jason Saba, Xien Yu Chua, Tatiana V Mishanina, et al. The elemental mechanism of transcriptional pausing, eLife (2019). DOI:10.7554/eLife.40981

Nat Commun:基因影响脂肪在体内的储存部位

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2019年1月22日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –乌普萨拉大学最近的一项研究发现,无论是将脂肪储存在躯干周围还是身体的其他部位,都会受到遗传因素的高度影响,而这种影响主要存在于女性体内,男性体内的影响程度要低得多。在《Nature Communications》杂志上发表的这项研究中,研究人员测量了近360,000名自愿参与者的脂肪分布情况。
“我们知道女性和男性倾向于以不同的方式存储脂肪 – 女性能够更容易地在臀部和腿部储存脂肪,而男性倾向于在腹部周围积聚更多脂肪,”主要作者Mathias Rask-说道。 “这归因于雌激素等性激素的影响。但控制这种现象的分子机制尚不清楚。”
Nat Commun:基因影响脂肪在体内的储存部位
(图片来源:www.pixabay.com)
研究人员使用了相关样本库的数据,参与者提供血液样本用于基因分型,并且使用阻抗测量来估计脂肪组织的分布,即当电流通过身体供给时的电阻的测量。在目前的研究中,数百万基因组中的遗传变异被测试与脂肪分布到手臂,腿或躯干的关联,研究小组确定了近百个影响脂肪组织分布到人类不同区域的基因。身体。研究人员还发现了性别之间的高度异质性。
“我们对女性身上更强或仅存在的大量遗传效应感到震惊。经过仔细研究,发现几个相关基因编码的蛋白质可以活跃地塑造细胞外基质,构成了周围的支撑结构。细胞。”
储存在躯干中的脂肪先前与疾病风险增加有关。男性腹部脂肪含量高于女性,这可以解释男性心血管疾病患病率增加的原因。流行病学研究甚至表明,在臀部和腿部储存脂肪的能力为女性提供了一些预防心血管疾病的能力。因此,当前研究的结果可能导致开发新的干预措施以降低心血管疾病的风险。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Our genes affect where fat is stored in our bodies

原始出处:Mathias Rask-Andersen, Torgny Karlsson, Weronica E. Ek, Åsa Johansson. Genome-wide association study of body fat distribution identifies adiposity loci and sex-specific genetic effects. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-08000-4

科学家成功破译草莓箭毒蛙基因组

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科学家成功破译草莓箭毒蛙基因组
近期,中、美、丹科学家成功破译了草莓箭毒蛙的基因组,并揭示其基因组演化特征。该成果于近日发表在了国际期刊《分子生物学与进化》上。
论文通讯作者、中科院昆明动物研究所研究员张国捷介绍,箭毒蛙是生活在中美洲及南美洲加勒比海沿岸低地森林中的一种小型陆地蛙,它拥有强烈的毒性、绚丽斑斓的色彩及独特的生活习性。当地部族将它们分泌的毒素涂在箭上,故得此名。有些箭毒蛙身上携带的毒素强度甚至是吗啡的200倍。
箭毒蛙是如何获得毒素,又是如何演化出抗毒能力呢?这是学界始终关心的问题。
中国、美国、丹麦科学家组成的联合研究团队,对草莓箭毒蛙进行了基因组测序和组装分析,发现草莓箭毒蛙的基因组大小为67.6亿-90亿碱基对,比四足动物要大很多;其基因组大部分区域也是由高度重复的序列组成。
论文第一作者、华大基因研究院生信工程师周龙说:“基于前人的研究,我们还发现草莓箭毒蛙SCNA基因家族中的一些氨基酸发生了变化,这些变化在一定水平上可能与草莓箭毒蛙耐受自身毒性有关。”
该基因组的成果将为研究毒蛙的演化提供新思路。(生物谷Bioon.com)

Cell Metabolism:科学家们发现关键基因影响不同性别群体的肥胖症状

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2019年2月19日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –加利福尼亚大学(UCLA)的科学家们最近研究了性别差异和性别特异性与心脏代谢表型遗传背景的相互作用。研究人员发现了Lypla1基因的性别特异性肥胖基因座,该基因与人类肥胖有关。该研究的结果现已发表在《Cell Metabolism》杂志上。
男性和女性可能对肥胖,胰岛素抵抗和其他心脏代谢特征不同。女性通常具有更有利的代谢特征。然而,但性别与基因的相互作用关系如何?这对心脏代谢特征的发展有何影响?这些问题目前仍不清楚。为了回答这些问题,作者利用小鼠动物模型来探究50种心脏代谢特征的性别差异。结果发现,性别在基因表达和心脏代谢性状的发展中起作用。特别地,研究小组发现了Lyplal1基因的性别特异性肥胖基因座。
Cell Metabolism:科学家们发现关键基因影响不同性别群体的肥胖症状
(图片来源:www.pixabay.com)
目前的研究表明,雌性具有较高的线粒体活性,并产生更多的棕色脂肪组织。这减少了脂肪量和胰岛素抵抗。在男性中,基因和性别之间的相互作用往往导致低线粒体活性和低beiging。体重和胰岛素抵抗力增加。
“此前研究已经表明人类之间的脂肪生物学也存在重大差异。本研究提供了对新陈代谢性别差异的深度和广度的见解。我们相信我们的结果提供了令人信服的证据。“作者说道。
尽管如此,目前在理解这些性别差异的生物学方面仍存在许多空白。因此,作为一项长期目标,研究人员希望开发一种生物网络模型,用于描述系统层面男女之间的差异。(生物谷Bioon.com)
原始出处:Frode Norheim et al, Gene-by-Sex Interactions in Mitochondrial Functions and Cardio-Metabolic Traits, Cell Metabolism (2019). DOI: 10.1016/j.cmet.2018.12.013

大型基因组研究揭示失眠机理

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大型基因组研究揭示失眠机理

日前,对人类基因组进行的两项深入研究揭示,经常被归咎于压力或不良睡眠习惯的失眠症,可能与抑郁症、心脏病以及其他生理疾病的关系更加密切。

“这两项研究都做得非常出色。”美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院研究睡眠行为的心理学家Philip Gehrman表示。但是他强调,在将与失眠有关的基因联系转化为针对患者的新疗法之前,还有很多工作要做。

根据一些预测数据,失眠每年给美国劳动力造成约630多亿美元的生产力损失。这在世界上也非常普遍——全球有超过1/3的人口在任何时间都表现出与失眠相关的症状。然而,人们对这种疾病仍知之甚少。

在2月25日发表于《自然—遗传学》杂志的一篇新论文中,由荷兰阿姆斯特丹自由大学遗传学家Danielle Posthuma领导的研究人员进行了一项全基因组关联研究(GWAS),旨在寻找脱氧核糖核酸(DNA)共享序列与特定行为或临床症状之间的联系。

该研究小组分析了100多万人的基因组,作者称这是迄今为止最大的一项GWAS。这些数据来自英国生物基因库(该国一项长期的大型遗传学研究)和私营基因公司23andMe。在这两个数据库所涵盖的人群中,失眠症的患病率约为30%,这与对普通人群的估计相符。

科学家最终发现了956个基因,这些基因可以预测一定程度的失眠风险。其中许多人之前都曾患有抑郁症、神经过敏症、糖尿病和心血管疾病等,但他们与其他睡眠特征的联系却很微弱,例如睡眠质量,以及早睡和晚睡的习惯等。研究小组还发现失眠与MEIS1基因有关,该基因之前被发现与不宁腿综合征有关。

在2月25日发表于《自然—遗传学》杂志的另一项研究中,另一个研究团队也对失眠进行了一项GWAS测试。由波士顿市马萨诸塞州总医院遗传学家Richa Saxena领导的研究人员,分析了453379个基因组。他们发现有57个染色体位点包含了大约236个与失眠症状相关的基因。MEIS1基因也是其中之一,并且失眠与抑郁症、冠状动脉疾病相关基因以及自我报告的较差生活质量之间似乎也有联系。此外,研究小组的分析表明,失眠会导致一些人出现抑郁和心脏病的症状。

Saxena表示:“失眠是一种需要认真对待的严重睡眠障碍,它对生活质量以及未来的抑郁症和心脏病都会产生影响。”

Posthuma指出,识别这些基因目标可以让研究人员更有效地定制药物和治疗方法。例如,制药商可以寻找抑制其中一些基因活性的分子。Posthuma说,作为选择,现有的抑郁症治疗方法,例如抗抑郁药物或认知行为疗法,也可能有助于缓解失眠症状。

Gehrman说,从这些研究发现的数百种候选基因中找出正确的目标将是下一步工作的难点。他指出,科学家需要“找出哪些是‘真正’的联系,而哪些只是随机的联系”。

失眠是指患者对睡眠时间和(或)质量不满足并影响日间社会功能的一种主观体验,其症状包括入睡困难、睡眠质量下降和睡眠时间减少,记忆力、注意力下降等。(生物谷Bioon.com)

全球血友病基因治疗进展:推进最快的竟然不是Spark?

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全球血友病基因治疗进展:推进最快的竟然不是Spark?
血友病分为 A 、B 两型。B型血友病是由于缺乏必要的凝血因子IX(FIX)而造成的凝血功能障碍,发病率大约为3.5万分之一。A型血友病是凝血因子VIII(FVIII)缺乏所导致的出血性疾病,约占先天性出血性疾病的85%,发病率大约是B型血友病的4倍,使其成为更有利可图的市场。血友病的全球市场(主要由治疗血友病A和血友病B构成)已经超过100亿美金,预计在2025年超过151亿美金,17-25年的复合增长率达到4.5%。
目前,血友病的治疗方法主要通过每周多次输血补充凝血因子,可选用血浆、凝血酶原复合物(PCC)、因子IX浓缩物和重组因子IX制品等,虽可一定程度控制病程,但仍有出血风险,也给患者带来许多副作用和很大的经济负担。
近年来,虽然市面上已经出现了一些创新型药物,例如罗氏针对A型血友病的Hemlibra(emicizumab-kxwh, 双特异性因子IXa和因子X定向抗体),每周一次皮下注射,根据罗氏定价,该药物第一年用药成本为48.2万美元,此后每年44.8万美元。但这还远远不够,人们对号称“一次性”治疗的基因疗法治愈血友病充满期待。
国外一览
1、SparkTherapeutics
2017年,美国生物技术公司Spark Therapeutics针对罕见眼科疾病的基因疗法于2017年底获FDA批准,这也是首个在美国上市的基因疗法。Spark也由此跻身基因治疗公司的佼佼者。
接下来,该公司的主要明星产品是两款针对血友病的基因疗法。
Spark与辉瑞联合开发的基因疗法fidanacogene elaparvovec(SPK-9001)在治疗B型血友病患者的1/2期临床试验中也表现出良好疗效,结果显示,FIX活性水平范围在第6周时为正常表达水平的14%至68%,在第8周时为16%至78%,在12周时为14.3%至76.8%(平均为35.5%),并使年出血率降低了97%。
目前,Spark 公司已经将其调查性B型血友病基因治疗计划转移至辉瑞,后者负责启动临床3期试验。根据协议条款,辉瑞将独自承担与B型血友病基因治疗计划相关的任何产品的临床研究、监管事宜、生产及全球商业化。根据clinicaltrials.gov,该公司正在招募患者进行为期6个月的“引入”(lead-in)研究,该研究将作为随后的3期临床试验对照组的一部分。
针对A型血友病的SPK-8011使用Spark200,一种生物工程AAV衣壳,经过优化,可更有效地转导肝细胞,并含有优化的B结构域缺失的FVIII表达盒。
在1/2期试验中,12名A型血友病患者接受了SPK-8011的治疗,截至2018年11月2日,无抑制剂、无血栓形成事件以及没有持续或未解决的转氨酶升高。在所有三种剂量中,从载体输注后第四周开始,年出血率减少了94%,FVIII输注需求减少了95%。
令人担忧的是,其中7名患者接受了口服类固醇反应性逐渐减少的疗程,包括低剂量组(2×10^12vg/kg)中的5名。所有受试者对载体输注作出反应,其中FVIII的循环水平增加。2×10^12vg/kg组中的2名受试者具有可疑的衣壳免疫应答,导致其FVIII水平下降至低于5%。其中1名受试者对口服类固醇没有迅速反应,并且选择性地入院接受两次静脉注射(IV)甲基强的松龙注射液。该事件随后解决,除了FVIII活性的降低之外没有持续的有害影响。这些输液的入院符合严重不良事件(SAE)的标准。
Spark总裁兼研发负责人Katherine A. High说道:“我们希望在2019年中期提供1/2期研究的进一步更新,其中包括额外的2×10^12vg/kg剂量组,每组5至10名受试者使用来自我们的悬浮液制造工艺生产的产品,并将评估预防性而不是反应性类固醇给药方案,以减少或消除免疫反应为目标。”
围绕SPK-8011的免疫原性问题仍有待解决,扩展研究的数据将至关重要。Spark公司新的制造工艺能否提高其产品的安全性,我们拭目以待。但同时,竞争对手BioMarin正在进行3期临床试验的A型血友病疗法valoctocogene roxaparvovec(BMN 270)正在加速向前推进。
2、BioMarin
BioMarin是第一家为A型血友病开发基因疗法的公司,其候选产品valoctocogene roxaparvovec(BMN 270)正在进行3期临床试验,已经获得美国FDA授予的孤儿药和突破性疗法认定,也已获得而欧盟PRIME资格,并被NEJM的独立社论称为“治愈血友病的方法”。
在去年11月初举行研发日之后,该公司表示“有信心满足潜在加速批准的所有要求,并获得关于减少出血数量的优势(相对于重组FVIII)的完全认可”。加速批准可以使BMN-270的上市快18个月。
与Spark的SPK-8011相比,机理类似,均是使用AAV载体将编码FVIII基因的功能性拷贝转移到患者体内。但根据目前的数据,valoctocogene roxaparvovec可能更加吸引。
在名为GENEr8-1的1/2期临床试验中共有40名A型血友病患者,6×10^13 vg/kg剂量下,该疗法能够将患者平均年出血率降低97%,而且截止治疗104周,患者FVIII用量平均减少96%,FVIII活性水平在59%的正常范围内,并且中值接近正常水平为46%。此外,valoctogogene roxaparvovec表现出良好的耐受性,没有患者产生对外来凝血因子VIII的抑制剂,也没有患者退出临床试验
然而,valoctocogene roxaparvovec也存在关于耐久性的疑问。去年5月,在英国格拉斯哥举行的世界血友病联盟(WFH)会议上报告的1/2期试验数据显示,在2年时间节点时,最高剂量组(6×10^13vg/kg)相对于ASH报告的FVIII表达水平下降明显。这种担忧可能会持续到该公司今年提供3年数据之时。
同时,valoctocogene roxaparvovec的两项3期临床试验也正在进行中,GENER8-2研究将评估确认4×10^13 vg/kg剂量研究药物的安全性和有效性,完成日期预计在2022年12月1日。GENER8-1研究将评估确认6×10^13 vg/kg剂量的安全性、有效性以及对当前护理标准的优越性,预计将于2019年第一季度完成。
3、uniQure
总部位于荷兰阿姆斯特丹的生物技术公司uniQure同样不容忽视,其是基因治疗领域的先驱,拥有欧洲上市的首个基因疗法Glybera用于治疗脂蛋白脂酶缺乏症(LPLD),但由于销售情况堪忧,uniQure公司宣布其在2017年10月Glybera的销售许可证到期之后不再重新申请,黯然退市。
去年11月,该公司发布了关于其计划进入第三阶段研究的B型血友病基因疗法AMT-061的热切期待数据。数据显示,单次施用AMT-061后6周,全部3名患者均达到并维持了凝血因子IX(FIX)活性的治疗水平*。(*流行病学数据表明,超过正常值12%的因子活性与自发性出血和因子使用的显着减少或消除有关。)给药后6周,3名患者的平均FIX活性水平为正常值的31%,超过阈值的FIX水平通常被认为足以显着降低出血风险。给药后10周,第一名患者的FIX活性水平达到正常值的37%;给药后8周,第二名患者的FIX活性水平达到正常值的23%;给药后6周,第三名患者的FIX活性水平达到正常值的30%。
这比早期试验中测试的版本AMT-060的有效性提高了数倍,并且非常接近于辉瑞/Spark合作开发的基因疗法fidanacogene elaparvovec(SPK-9001)取得的成果。
uniQure的基因疗法早期版本AMT-060无法跟上竞争的步伐。在早期测试中,10名患者的治疗平均FIX水平约为7%,结果曾被认为足够好。随着其他实验性基因疗法的进步,现在的标准更高了。uniQure通过从Paolo Simioni获得专利并放弃AMT-060而转向FIX-Padua变异基因疗法AMT-061来回应不利的比较。AMT-061使用FIX-Padua的新基因变体取代之前AMT-060的野生型FIX,有望使FIX活性水平大大提高,并且保持相同的AAV5递送技术和制造过程。
数据发布之前,有分析师估计,如果uniQure能够显示3名患者的FIX活性水平介于20%和35%之间,那么这将使该公司“符合fidanacogene elaparvovec的配置标准”。uniQure的首席执行官Kapusta表示,“uniQure有可能首先达到终点”。
值得注意的是,该公司采用了AAV5这种人群流行度较小的病毒作为载体,有利于扩大适用患者,实际上没有患者因为预先存在的AAV5中和抗体被排除在试验之外。除此之外,在治疗过程中不需要采用皮质激素类药物控制免疫反应也是一项较大的进步,有利于提高患者依从性。
六周实现31%的凝血因子活性!uniQure的B型血友病基因疗法正迎头赶上辉瑞/Spark的III期产品丨医麦猛爆料
4、SangamoTherapeutics
A型血友病基因疗法SB-525同样值得期待,Sangamo就该项目与美国制药巨头辉瑞于2017年5月达成合作。SB-525由携带FVIII基因的AAV6载体组成,该基因通过一种专有的、合成的、肝脏特异性的启动子驱动转录。目前,FDA已授予SB-525孤儿药地位和快速通道认定。
在美国,SB-525正在进行一项名为Alta的剂量递增的1/2期临床试验,该实验旨在招募多达20名患者,这些患者将在六个剂量组中进行治疗。到目前为止,共有6名患者接受了治疗(三组中每组有2名),该公司表示计划很快开始给第四组服用,但没有显示确切的剂量。由Sangamo提供的定性疗效更新[]表明,这些患者的因子水平存在剂量反应。
出于竞争原因,Sangamo表示,在剂量递增和后续工作完成之前,它将推迟公布数据。
另外,针对B型血友病,2018年12月,Sangamo宣布1/2期临床试验评估SB-FIX的第一位患者进行治疗,这是全球首个利用锌指核酸酶(ZFN)技术并且针对B型血友病的在体基因编辑临床试验
Sangamo掌控ZFN基因编辑专利十余年,B型血友病临床试验迎来首位患者,全球ZFN临床进展如何丨医麦猛爆料
5、Freeline Therapeutics
私人持有的Freeline,其技术来自伦敦大学学院,它开发了一种改进的AAV病毒衣壳。
该公司的B型血友病项目FLT180a的结果看起来很有希望,但需要注意的是,到目前为止,数据仅适用于2018年6月26日治疗的两名患者。治疗后约12周,低剂量(4.5×10^11vg/kg),到达各自的峰值因子水平,FIX表达水平分别为正常值的48%和66%。在去年12月举行的ASH年会上,Freeline表示:“我们最近表明,单一外周静脉注射表达FIX转基因的AAV载体促使转基因FIX在治疗水平上稳定长期表达,并且对严重B型血友病患者无长期毒性。”
与辉瑞/Spark Therapeutics的fidanacogene elaparvovec(SPK-9001)和uniQure的AMT-061相比,结果具有优势。
针对A型血友病,Freeline带来了一种有趣的方法。AAV载体用于A型血友病基因治疗的用途受限于转基因FVIII的低效表达和大尺寸的FVIII互补DNA。为了解决这个问题,Freeline开发了两个AAV-FVIII表达盒,其中含有一个小的合成肝特异性启动子以驱动密码子优化的FVIII变体的表达,这似乎在小鼠和非人灵长类动物中起作用。
6、拜耳/Ultragenyx
2018年8月,Ultragenyx宣布与拜耳合作开发的用于治疗A型血友病的基因疗法BAY2599023 (DTX201)的IND积极。DTX201使用REGENXBIO专有的NAV AAVhu37载体。根据clinicaltrials.gov,1/2期临床试验于2018年11月7日开始进行,发起者为拜耳,合作方为Ultragenyx。
该基因疗法来自最初由Dimension Therapeutics研发,并且通过与于2014年拜耳推出最高达2.52亿美元的合作进行开发和商业化。2017年10月,Ultragenyx宣布以1.51亿美元收购Dimension。
根据拜耳官网,该基因疗法也是其管线中唯一临床阶段的同类候选产品(图片来源:Bayer)
7、Bioverativ
2018年1月,专注基因和细胞治疗的生物医药公司Oxford BioMedica(OXB)宣布,该公司与公司达成一项重要的新合作和许可协议,开发和生产用于治疗血友病的慢病毒载体。该协议包括许可Bioverativ(已被赛诺菲116亿美元收购)使用OXB专有的LentiVector Enabled技术和其工业规模的制造技术。
根据协议条款,OXB公司将从Bioverativ获得500万美元的预付款,以及1亿美元的多项里程碑付款。Bioverativ还将资助Oxford BioMedica的慢病毒载体血友病产品的工艺开发和扩大生产。该协议还允许双方在OXB公司生产GMP标准的血友病产品达成临床供应协议。
国内一览
中国是世界上最早开展B型血友病基因治疗的国家。复旦大学遗传所薛京伦教授课题组1991年开展了2例逆转录病毒体外转染患者成纤维细胞治疗B型血友病的基因治疗临床试验,开我国基因治疗临床试验之先河。
2003年,吴小兵教授带领的团队与薛京伦教授课题组合作获得了rAAV2-hFIX注射液治疗B型血友病的基因治疗药物1期临床试验批件,并在天津血液病医院完成了2例病人的低剂量组多点肌肉注射治疗。由于该领域国际上更新的研究进展表明,用静脉注射方案更为有效,并且新的血清型AAV,如AAV8,在肝脏表达比AAV2高效得多,故该rAAV2-hFIX注射液临床试验方案提前终止。
目前,我国在基因药物领域还处于起步阶段,亟待突破。
1、四川至善唯新生物
2018年11月,四川至善唯新生物科技有限公司完成数千万元天使轮融资。至善维新创始人、四川省高端人才专家董飚透露,该轮获得的融资款项将主要用于生产车间建设和治疗血友病基因药物的临床安全性评价。
董飚表示,至善唯新目前已研制出具有国际先进水平的可彻底根治A型和B型血友病的基因治疗药物,该药物具有“一次治疗,终身受益”的显着疗效,其相对价格便宜,市场前景明朗。目前,该药物已进入动物毒性和安全性评价阶段,至善唯新未来开发的基因治疗药物将重点集中于遗传病和神经退行性疾病两大领域。”
据悉,至善唯新于2018年6月在成都高新区和成都市双流区合作共建的成都天府国际生物城正式落户,核心团队拥有国内rAAV基因药物开发领先的技术团队,在高效基因表达发现、rAAV基因药物的包装和规模化生产三项核心技术上走在世界前沿,并获得了自主知识产权
致力于血友病基因治疗药物开发的四川至善唯新生物完成数千万元天使轮融资
2、北京五加和分子医学研究所
北京五加和分子医学研究所成立于2005年,是一家进行医学生物技术研发和服务的公司,致力于病毒载体的不断创新和产业化推进,是北京市高新技术企业。
该公司的业务范围涉及基于无血清哺乳动物细胞培养的病毒载体、病毒疫苗、病毒样颗粒、重组蛋白以及细胞制品的早期开发、生产和技术服务。
近年来,也一直在开展B型血友病的基因治疗临床前研究,不断优化分子设计,开展验证比较和动物实验,并寻求投资完成申报资料开展临床试验
由上述的数据和公司概况可以了解到,A型和B型血友病基因疗法的开发都是进行得十分火热,尽管前者的市场前景更大。但是,可能与公司的知名程度不同,寄予厚望的分别是BioMarin和uniQure,两者均已提供出色的疗效数据,但如果耐久性和安全性得到进一步确认,将有望得到快速批准。
而我国,与国际领先的水平仍存在巨大差距,但越来越多的企业加入下,疗效和安全性得到保证的同时,价格进一步降低,也有望在国内市场占有一席之地。(生物谷Bioon.com)

鉴别出与失明相关的数百个基因 有望开发出失明新疗法

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2019年3月21日 讯 /生物谷BIOON/ –全球至少有200万例失明病例是因眼部遗传性疾病所引发的,目前研究人员已经发现了几百种诱发眼部疾病的基因,但在很多情况下研究者并不清楚病因,因为他们并未发现所有引起眼部疾病的基因。因此,基因检测仅能够确定引发50%至75%失明儿童和青年人的基因突变。

鉴别出与失明相关的数百个基因 有望开发出失明新疗法

图片来源:en.wikipedia.org

笔者(加州大学的Ala Moshiri教授)作为一名眼科医生和研究人员,目前他们实验室正在研究正常的眼睛形成和功能所需哪些基因,通过研究研究人员鉴别出了347个基因,如果这些基因发生突变就会引发实验室小鼠失明,在这些基因中,有261个基因此前研究人员并未发现其与机体视力下降有关,近日研究者在国际杂志Communications Biology上发表了他们的研究成果。

通过敲除小鼠鉴别出更多失明基因

20世纪80年代,研究人员通过对患有遗传性色素性视网膜炎的美国家庭进行研究首次鉴别出了眼部疾病基因,色素性视网膜炎是儿童和年轻人群体中好伐的一种视网膜细胞疾病(杆光感受器),其最终会诱发眼睛失明,从那时候开始,越来越多的家庭被列入到致盲突变的研究名单中。

鉴别出与失明相关的数百个基因 有望开发出失明新疗法

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为了阐明哪些基因会引发失明,研究者利用了敲除技术,他们通过剔除任何单一基因的两个拷贝制造出了敲除小鼠,这能够有效从小鼠基因组中剔除相关基因,若出现异常结果,研究者就能发现所敲除基因的一些功能。小鼠的基因组与人类基因组相似,都包含大约2.2万-2.5万个基因,截至目前为止,全球的研究者已经对小鼠机体中大约7000个基因进行了敲除,而且相关的研究也正在开展之中。

20世纪90年代开发出了敲除小鼠技术就能够通过研究携带靶向剔除的小鼠眼部来识别诱发眼部疾病的基因,国际小鼠表型分析联盟(International Mouse Phenotyping Consortium,IMPC)旨在开发出针对小鼠基因组中每个基因都被敲除的小鼠模型,如今他们已经开发了超过4364个敲除小鼠。

通过对小鼠眼睛测试的记录数据进行分析,研究者发现,在347只敲除的小鼠中,每一只小鼠都代表了一个被删除的基因,而且这些小鼠的眼睛都出现了异常表现,这些异常有时候涉及眼睛的前部结构,比如眼睑、角膜和晶状体,有时还涉及后结构,比如视网膜和视神经。

在人类机体中检测小鼠的眼疾基因

由于小鼠和人类基因组非常相似,因此这些新鉴别出的基因如何发生突变的话就会导致人类眼部疾病发生,下一步研究者就是在失明的患者中研究新发现的小鼠基因,具体来讲研究者对患者的基因组进行了分析,此前检测结果并未将患者的病情与已知的眼部疾病基因相关联。

在IMPC研究中,研究人员鉴别出的数百个眼部疾病基因或能帮助研究人员对患者进行更为准确的遗传诊断,为了在人类机体中证实这些基因的功能,研究者计划开发出一种由261个基因组成的检测盘来进行突变基因的检测。此外,这些被敲除的小鼠自身或许也能作为研究模型来帮助寻找新型的眼疾基因,同时研究者也能利用这些小鼠模型检测新型的药物药效、基因疗法和干细胞疗法的治疗效果。

鉴别出与失明相关的数百个基因 有望开发出失明新疗法

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敲除小鼠揭示的遗传学特性

来自IMPC的研究发现或能帮助研究人员理解多种人类疾病中基因和特殊分子所扮演的关键角色,在机体的每个器官系统中,研究者都发现了很多与疾病相关的基因,而包括寻找眼疾基因在内的IMPC研究计划或许也能帮助提高疾病的诊断能力,并发现新型的治疗目标。研究者希望能将其所列出的小鼠机体中261个新型的眼疾基因与人类患者的基因序列进行比对,从而开发出治疗家族性遗传性失明的新型疗法。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Bret A. Moore, Brian C. Leonard, Lionel Sebbag, et al. Identification of genes required for eye development by high-throughput screening of mouse knockoutsCommunications Biology volume 1, Article number: 236 (2018)  doi:10.1038/s42003-018-0226-0

【2】What is retinitis pigmentosa?

【3】phenotype.org/”>IMPC

【4】Hundreds of genes linked to blindness could lead to new therapies

Ala Moshiri, February 20, 2019 6.37am EST

剪掉“坏基因” “上帝的手术刀”难免失手

基因君

剪掉“坏基因” “上帝的手术刀”难免失手
或许你正不幸被某种单基因遗传疾病折磨,比如血友病、白化病等。有一天,医生告诉你,可以用基因编辑技术“剪去”那个令你承受病痛的“坏基因”,是不是会心存感谢?
别急别急,基因编辑这个被称为“上帝的手术刀”的神奇技术,居然也有失手的时候,这时我们该如何面对呢……
近日,一种被命名为GOTI的技术受到广泛关注,这项刊载在《科学》杂志的成果,由中国科学院神经科学研究所与国内外研究机构的研究者们合作开发,能够准确、灵敏地检测到基因编辑方法是否会产生脱靶效应(指错误地编辑了不该编辑的地方)。
那么,科学家是如何检测基因编辑脱靶的?检测脱靶为什么这么难?检测脱靶技术未来如何发展?江苏南通大学刘东教授向科技日报记者作了详细解释。
对比测序检测脱靶操作难
基因编辑技术就是指能够对目标基因进行“编辑”,比如对特定DNA片段的敲除、敲入等。而CRISPR/Cas9技术自问世以来,因为有着无可比拟的优势,使科学家可以更加便捷地在细胞上进行“删除”“复制”“粘贴”。
随着人类的基因编辑能力越来越强,渐渐的,忧虑也随之而来,基因编辑会不会失手造出绿巨人那样的怪物?
这样的可能并非不存在。因为,CRISPR等基因编辑工具再强大,也难以避免“脱靶”效应。
如果是拿植物或斑马鱼、小鼠等实验动物来作试验,那么即使出错后果也较容易接受,甚至是舍弃重来。但如果用在人类胚胎编辑中,即使是极小概率的“脱靶”也能造成很大的问题,因为你不能把一个胚胎或者活人舍弃重新再做试验。
所以,检测基因编辑工具是否脱靶,就成为科学界必须攻克的一项课题。
“传统的检测方法,简单的说,就是测序和分析。”刘东介绍说,在此之前,人们推出过多种检测脱靶的方案。以前的那些方法不适合在体检测单核苷酸的差异。
他以文本编辑打比方说:“我们在编辑一段文本时删除一个字,该怎么确定删除的那个字跟预想的一样呢?理想情况下,需要跟一个原始的文档去比较。”
那么同理,在基因编辑中,科学家将样本细胞分成两份,一份做基因编辑,一份不做,最后再测定两组基因序列,除了目标基因的变化外,其他的基因理论上应该是相同的,如果出现差异就可能是基因编辑脱靶导致的。
“但是生命不一样,由于单核苷酸多态性,我们找不到原始样本进行比较,这也是生物多样性的特点。”刘东说。
另外,在基因测序时需要大量样本,必须将样本细胞进行体外扩增,也就是大量复制。而在扩增过程中,又会带来DNA突变的概率,这就是所谓的“扩增噪音”,这样一来就更难分辨脱靶与突变。
所以,检测基因编辑是否脱靶,在理论上是可行的,但在实践中很难操作。
新“裁判”为何能明察秋毫
尽管以CRISPR/Cas9等为代表的新一代基因编辑以精确着称,但是,每一次基因编辑操作本质上是成千上万的基因编辑工具分子对细胞做了多次编辑,脱靶无法避免但概率又很低,这就导致极其微弱的脱靶信号会淹没在强大的背景噪音中。
如何去除背景噪音,就是科学家要做的事,而中科院神经所的杨辉实验室的方法很新颖。
这种名叫“GOTI”的脱靶检测技术是利用小鼠胚胎做实验。研究者在小鼠受精卵分裂到二细胞期的时候,编辑一个卵裂球,并使用红色荧光蛋白将其标记。小鼠胚胎发育到14.5天时,将整个小鼠胚胎消化成为单细胞,利用流式细胞分选技术基于红色荧光蛋白,分选出基因编辑细胞和没有基因编辑的细胞,再进行全基因组测序比较两组差异。
“很难找到基因是完全相同的两只小鼠,但实验组和对照组来自同一个受精卵,理论上基因是完全一致的,这样进行对比,就能发现基因编辑是否脱靶了。”刘东告诉记者。
“这项技术的精妙之处在于,解决了样本少但精度又很高的问题。”刘东说,单个细胞中的DNA很少,并不足以做测序分析。但科学家对两细胞期的受精卵进行荧光标记,然后等它发育成一个胚胎,再“拆分”成足够多的单细胞进行测序,无需再做体外扩增,扩增噪音的问题迎刃而解。
使用该技术发现,CRISPR/Cas9衍生技术BE3单碱基编辑会产生大量脱靶突变,证实了以BE3为代表的部分基因编辑技术存在无法预测的脱靶风险。这一发现使得人们对原本认为“特别安全、几乎不会有脱靶”的单碱基突变技术进行重新审视。
伦理问题如何避免尚存疑问
但是,业内专家对此还存有疑虑,这项技术用在实验动物上是可行的,用在人身上就存在伦理问题。
各国对基因编辑用于人类早就有多种伦理原则进行规范,其中的一个原则是,目前必须要有国家级的政府伦理机构批准,并且不能允许经过基因修改的婴儿出生,即便要用人的胚胎进行研究,也一般限于14天的胚胎,即胚胎发育到14天后必须销毁,不能发育成长为人。
而这项检测技术是需要让胚胎发育到较为成熟的阶段,在许多国家堕胎都是违法,更不用说等到胚胎发育成人形了。因此,专家们认为,这项技术打开了基因编辑检测的一扇新窗口,但是仍需要进一步完善。
“精准二字在生命科学里很难做到。因为从微观来看,生命的延续是基于弱作用力的一个动力学过程,基因发生变化就是一个概率问题,想做到很精准,我认为理论上是不成立的。”刘东这样认为。
GOTI发现,单碱基编辑技术有脱靶问题,是不是应该放弃对该技术的研究?答案是否定的。很多人的遗传病是单碱基突变导致的。有数据表明,全球有7000种罕见病,其中80%是单基因遗传病,50%发生在儿童时期。
“比如我们正在做的耳聋疾病基因治疗实验,很多感音性耳聋是由单基因突变造成的,在小鼠上实验表明,修复单碱基突变的基因,听力就能恢复。”刘东说到。
刘东认为,未来基因编辑用于临床治疗时,必需制定行业标准,而且要非常严格。但是,就像药物有副作用,外科手术可能失败,基因编辑脱靶的风险几乎无法避免,只要概率在可接受范围内,就是可行的。“也就是说,当希望大于风险,就有人会去做,甚至在没有选择时,我们不得不去做。”(生物谷Bioon.com)

植物叶际抗生素抗性基因分布特征方面取得进展

基因君

植物叶际抗生素抗性基因分布特征方面取得进展

 

植物叶际包含各种微生物,是微生物群落的一个独特栖息地。植物叶际微生物主要来源于叶际土着微生物和通过土壤、空气及其它植物水平传播获得的外源微生物,它们在植物生长和抗病中发挥着重要作用。

污水处理厂和有机粪肥中含有大量抗性基因,污泥农用、再生水灌溉或粪肥施用等在提高土壤生态系统中农作物产量的同时,也会通过土壤向植物叶表输入大量的抗性基因。植物叶表中的抗性细菌和抗性基因可通过食物链(摄入未经加工的蔬菜沙拉等)直接进入人体,从而对人类健康造成潜在威胁。同时,随着全球经济的快速发展,农产品中抗性基因随着食物的加工、保存和全球运输,可以迅速在全球范围内传播和扩散,对全球范围内的公共安全造成威胁。然而,目前关于植物叶表抗性基因分布特征的研究相对较少,长期有机肥施用对植物叶表抗性基因的影响仍然未知。

中国科学院城市环境研究所城市与健康重点实验室研究员朱永官团队针对长期(施用10年)有机粪肥施用对玉米叶表抗性基因组的影响进行研究。基于16S-rRNA基因高通量测序和高通量定量PCR技术,发现玉米叶表含有124种抗性基因,长期施用污泥和鸡粪可以显着增加玉米叶表抗性基因的丰度。Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria和Firmicutes植物叶表主要的微生物群落,长期有机肥施用显着改变玉米叶表微生物群落结构。网络分析表明玉米叶表抗性基因组成与微生物群落结构显着相关。该项研究表明应进行合理农田施肥管理,减少有机肥农用带来的抗性基因向植物叶表的传播扩散,从而保护人类健康。相关研究成果以Long-term organic fertilization increased antibiotic resistome in phyllosphere of maize 为题发表在Science of the Total Environment上。

该研究获得国家重点研发计划(2016YFD0800205, 2017YFE0107300)、国家自然科学基金(31722004)、K.C. Wong教育基金及中科院青年创新促进会资金的资助。(生物谷Bioon.com)

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