基因新闻 第133页

2019年10月26日讯/生物谷BIOON/—科学家们通常使用遗传筛查一次扰动哺乳动物细胞中的基因或改变其活性，以便了解这些基因的作用。混合筛选（pooled screening）采用相同的方法，但通常涉及在整个基因组中进行更多的遗传干扰。但是，当进行混合筛选时，科学家们仅能追细胞存活和其他简单的全细胞测量指标。

显微镜是一种重要的工具，可让生物学家在高分辨率下同时测量许多细胞特征。人们试图将遗传筛查与显微镜相结合来研究基因对一系列细胞行为的影响，但是一次研究一个基因既昂贵又费时。

如今，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院和布罗德研究所的研究人员开发出一种方法，该方法将大规模混合筛选与基于图像的细胞行为分析相结合。这种称为光学混合筛选（optical pooled screen）的方法允许人们在空间和时间分辨率下研究基因如何影响细胞过程，而其他的混合筛选方法则无法做到这一点。相关研究结果发表在2019年10月17日的Cell期刊上，论文标题为“Optical Pooled Screens in Human Cells”。论文通讯作者为布罗德研究所核心研究所成员、麻省理工学院生物工程系副教授Paul Blainey博士。论文第一作者为Blainey 实验室博士后研究员Avtar Singh和Blainey 实验室物前理学博士生David Feldman。基因编辑大牛张锋（Feng Zhang）也是这篇论文的共同作者。

Singh说，“通过这种新方法，任何人都可以在无需专门设备的情况下使用显微镜在几天内筛查数千个基因。”

这些研究人员通过对数百万个细胞中一种称为p65的蛋白的细胞位置进行成像，研究了952个基因对一种称为NF-kB的免疫调节复合物的信号转导活性的影响。他们发现了两个基因—MED12和MED24—在NFkB信号弛豫过程中的新作用。

Feldman说：“通过显微镜观察活细胞，人们可以观察到基因如何影响时间和空间中的生物过程，这是其他方法无法轻易捕获的。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.David Feldman et al. Optical Pooled Screens in Human Cells. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.09.016.

2.Imaging combined with genetic screening of cells enhances genomic discoveries
https://phys.org/news/2019-10-imaging-combined-genetic-screening-cells.html

2019年11月8日 讯 /生物谷BIOON/ –在近乎90%结肠癌病例中，患者机体的肿瘤细胞都会携带APC基因突变，其或能作为一种新型靶点来帮助开发广谱有效的结肠癌治疗手段；日前，来自德国维尔茨堡大学等机构的科学家们就通过研究来寻找癌细胞中的特殊靶点，以此来帮助开发摧毁结肠癌细胞的新型疗法，相关研究刊登在国际杂志Nature Cell Biology上。

图片来源：Armin Wiegering/Universität Würzburg

研究者Armin Wiegering博士表示，我们想寻找一种仅对携带APC基因突变的细胞，而并非针对健康细胞生存至关重要的特殊基因；如果能够抑制一种名为eIF2B5的基因的表达，那么突变的结肠癌细胞就会死于程序性细胞死亡，即一种自我毁灭程序，其是有机体清除损伤或衰老细胞的特殊程序，换句话说，健康细胞则能够在不出现任何损伤的情况下应对基因功能的抑制。

如今研究者鉴别出了APC突变的肿瘤细胞的致命弱点，这对于他们开发新型抗肿瘤药物非常重要，目前研究者在动物实验中观察到了抑制eIF2B5所产生的效应，如果该基因在小鼠机体中不被完全激活的话，小鼠就不会那么快地发展成结肠癌，也不会存活地更久；此外研究者还对类器官进行了相关实验，类器官是一种在实验室中对来自病人癌症组织进行培养所产生的微型肿瘤，如果eIF2B5的水平降低的话，类器官就会死亡。

下一步，研究人员想要通过研究调查结肠癌细胞中其它基因的表达情况，因为eIF2B5仅仅是大型eIF2B基因复合体5个亚单位中的一个，他们还想对其它亚单位进行特性分析来确定是否能够得到新的研究结果；随后研究者建立了一种新方法来降解癌细胞中的eIF2B5，如果能够成功的话，这或许能为研究者开发新型结肠癌疗法提供新的选择。

结肠癌是人类最常见的三大癌症中的一种，在德国，大约有6%的人群会在其一生中患上结肠癌，而且大约一半患者会因肿瘤所带来的后果而死亡；由于超过90%的结肠肿瘤都会表现出了APC的突变，因此研究人员希望能够基于本文研究，后期通过更为深入的研究来开发结肠癌新型疗法。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Stefanie Schmidt, David Gay, Friedrich Wilhelm Uthe, et al. A MYC–GCN2–eIF2α negative feedback loop limits protein synthesis to prevent MYC-dependent apoptosis in colorectal cancer, Nature Cell Biology (2019). DOI:10.1038/s41556-019-0408-0

随着老龄化社会的到来，大脑衰老成为人们日益关心的话题。中国科学院昆明动物所研究人员利用来自4只年轻猕猴、3只老年猕猴44个脑区的547个转录组数据，研究了非人灵长类动物大脑老化的潜在分子遗传机制，并找到可能导致大脑衰老的新标记基因。研究成果发表在最新一期国际期刊《基因组生物学》上。

昆明动物研究所灵长类进化遗传与发育学科组成员李明莉介绍，大脑衰老是一个复杂的过程，它依赖于多个脑区的精确调控，而以往的研究通常集中于少数脑区，缺乏一个涵盖多个脑区的转录图谱来解析大脑衰老背后的分子机制。

研究人员基于这些大规模转录组数据分析发现，随着年龄增长，皮质内脑区之间的表达连接性以及皮质内左右脑半球之间的表达连接性都在明显下降。在各个脑区中，基因表达和选择性剪接通过不同的机制来调控大脑衰老，而不同脑区之间老化的分子机制大同小异。

通过对老年猕猴的转录组数据基因共表达网络分析，研究人员发现了9个在老年猴中表现出连接性增强的模块，并解析出一个网络关键驱动基因PGLS，在老年猴中表达上调，可能对大脑衰老有重要作用。通过在小鼠体内过表达PGLS，发现可导致小鼠出现衰老的表型，例如认知能力下降，运动能力下降和厌食等等。进一步的生物学实验也证明，PGLS过表达导致突触丢失和细胞凋亡。因此，研究人员推断它很可能是大脑衰老的一个新的标记基因。

据悉，这是依托“模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施（灵长类）”建设开展的一项研究工作。这一设施将对灵长类动物表型与遗传型进行系统研究，快速、精准深入解析生命现象变化中的表型与内在的遗传关系，对生命科学与医药健康领域研究具有重要意义。(生物谷Bioon.com）

我们都知道，身体出现疼痛并不是一件让人愉快的事。事实上，当这种痛苦出现的时候，它并不仅仅让受影响的身体部位疼痛。慢性疼痛会让人们很难进行思考，同时还会导致抑郁等状况，跟身边的人的关系也会变得紧张。

而现在，研究人员已经发现了疼痛甚至可以改变大脑和免疫系统基因的证据。

美国国立神经系统疾病与中风研究所估计，目前有超过 1 亿美国人患有慢性疼痛。尽管人们对慢性疼痛的患病率以及它的毁灭性后果并不陌生，但是他们对这种疾病仍然不是非常了解。

参与这项最新研究的工作人员想要知道的是，慢性疼痛是否会对人体产生跟遗传基因方面的不良影响。于是，他们对健康老鼠和受过神经损伤的老鼠的大脑以及白细胞内的基因进行了研究。据了解，研究人员在研究的过程中，非常重视一种被称为甲基的化学物质，并对它进行了追踪。这种化学物质通常被认为是基因表达变化的一个很好的指标。

研究人员希望在研究的过程中找到一些被慢性疼痛改变的基因，结果他们发现了一大堆。这项研究的共同作者 Moshe Szyf 在新闻发布会上表示：“我们惊讶于被慢性疼痛改变的基因数量，几百到上千个不同的基因都因为这种疾病而发生了改变。”

据研究人员表示，这些被改变的基因中有很多都跟大脑中控制认知、抑郁以及焦虑等方面的区域有关。Moshe Szyf 在新闻发布会上还说：“我们发现，慢性疼痛所改变的基因不仅仅是存在于大脑中，有一部分还出现在 T 细胞中，这是一种对人体免疫系统至关重要的白细胞。”

他补充道：“我们的研究结果强调了慢性疼痛会对身体的其他重要部位造成破坏性的影响，比如人体的免疫系统也会出现慢性疼痛。在这之前，我们可能不会将慢性疼痛和身体的其他系统联系在一起，但是现在我们有必要对这两者之间的关系进行研究。”

就像 Moshe Szyf 和他的同事在研究报告中所说的那样，这项研究成果具有非常广泛的影响。但是需要强调的是，这项实验目前只以老鼠为研究对象，而没有在人类身上进行过实验。研究人员还需要进行更多的研究，以确认这些结果是否正确，并且对人类体验到的慢性疼痛进行探讨。（生物谷Bioon.com）

基因编辑是一种用于精确操纵细胞和生物体内基因和基因组的技术。近年来正迅速影响着植物基因组学研究领域，逐渐受到学术界及全社会的关注。生物谷在将于11月10日在上海好望角大酒店举办《2017植物基因组与基因编辑学术研讨会》。为大家提供一个交流技术和前沿信息的平台，推动植物基因编辑领域的发展。
 
以下是小编为大家带来的福利哦，部分与会嘉宾的摘要分享！
 
 
【陈其军】中国农业大学生物学院

演讲题目：高特异性和高通量植物CRISPR/Cas9基因组和碱基编辑技术应用研究

1.从另一个视角（文献计量学）分享CRISPR革命浪潮的气势；
2.报告我们建立的基因组和碱基编辑工具箱；
3.报告我们在研究过程中遇到的一序列意外的发现，包括在拟南芥中的高频率脱靶现象以及在下一代脱靶加重现象；
4.报告高特异性Cas9在植物中的效率及特异性；
5.介绍使用两套互补干扰CRISPR系统实现拟南芥多基因敲除的途径；
6.介绍实现玉米高通量基因组和碱基编辑的途径。
 
 
 
【金双侠】华中农业大学植物科学技术学院

演讲题目：多倍体棉花的基因组编辑研究进展

As one of gene editing technologies, the CRISPR/Cas9 system has exerted its broad application from prokaryotes to eukaryotes. Its robustness, costlessness and high efficiency give it obvious advantages and potential compared to both ZFN and TALENs gene editing technologies. Up to now, it had conspicuous effects in many plants, including major crops like rice, wheat and zea maize. As an important economic crop, the widely cultivated upland cotton is an allotetraploid with a complex genome structure and most genes have at least two copies that originated from A and D sub-genome, respectively. This feature always results in no obvious phenotype in gene functional analysis by RNA interference strategy, because of gene redundancy. There are no sufficient mutants in cotton for advanced gene function research. In this study, we utilized a CRISPR/Cas9 system that can generate more than one sgRNAs in one vector for genome editing at multiple sites. An exogenously transformed gene dsRFP and an endogenous gene GhCLA1 were chose as CRISPR/Cas9 knock out targets. For each gene, at least a pair of sgRNAs, driven by a cotton native type Ⅲ RNA polymerase promoter-pGhU6.9, were designed in the coding (or exons) regions. Through Agrobacterium-mediated transformation, the regenerated T0 plants exhibited obvious phenotype for both target genes. For RFP, the regenerated plants had vanished red fluorescence. GhCLA1 targeting plants gained obvious albefaction from embryo to young seedlings stages. Gene mutations were verified with Sanger sequencing and T7E1 enzyme. Large deletions were observed between the paired target sites. Moreover, these albefaction plants only arose in bioallelic mutation of all copies of the target gene. All these results demonstrated that the sgRNA guided Cas9 had a great potential in cotton for genome editing.  

 
 
【徐明良】中国农业大学

演讲题目：玉米抗病QTL克隆及标记辅助抗性改良

玉米病害是玉米生产的主要限制因子，每年造成的产量损失约占总产的10%。近年来，由于极端气候频发，秸秆还田、机械化收获等因素的影响，我国玉米病害呈越演越烈之势。有别于禾谷类其他作物，如水稻、玉米，大多数重要玉米病害都是由坏死营养型病原菌引起，相应的玉米抗病性呈数量性状遗传，由多个抗病位点控制。虽然数量性状抗病位点只能使抗性适度提高，但这类抗性稳定，广谱且可持续，在玉米育种中有重要的利用价值。如果将多个数量抗性位点聚合可以达到对某个病害高度的抗性。为了从遗传上改良玉米的抗病性，我们与玉米育种家合作，收集、筛选优良抗源，组配定位群体，开展图位克隆。迄今为止，我们已克隆了9个重要玉米抗病QTL基因，分别抗丝黑穗病、茎腐病、穗粒腐病、甘蔗花叶病毒病、粗缩病、灰斑病等。根据抗病基因序列信息，我们在玉米种质资源中挖掘优良抗病等位基因，发展分子标记，利用分子标记辅助选择将优良抗病等位基因导入到玉米自交系中，培育抗性改良的优良自交系。目前，我们发掘的优良抗病基因已广泛用于我国玉米抗病育种。
 
 
【刘克德】华中农业大学

演讲题目：
CRISPR/Cas9-mediated genome editing efficiently creates specific mutations at multiple loci using one sgRNA in Brassica napus

Hong Yang1, Jia-Jing Wu1, Ting Tang1, Ke-De Liu1*, Cheng Dai1*
1. National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
Abstract
CRISPR/Cas9 is a valuable tool for both basic and applied research that has been widely applied to different plant species.  Nonetheless, a systematical assessment of the efficiency of this method is not available for the allotetraploid Brassica napus—an important oilseed crop. In this study, we examined the mutation efficiency of the CRISPR/Cas9 method for 12 genes and also determined the pattern, specificity and heritability of these gene modifications in B. napus. The average mutation frequency for a single-gene targeted sgRNA in the T0 generation is 65.3%. For paralogous genes located in conserved regions that were targeted by sgRNAs, we observed mutation frequencies that ranged from 27.6% to 96.6%. Homozygotes were readily found in T0 plants. Meantime, we developed a simple visual screen for mutant material in plant species, allowing us to quickly obtain mutated plants or tissue. We observed mutation frequencies that ranged from 7.4% to 100% in Arabidopsis and B. napus, respectively. Cas9-free mutants were sufficiently isolated from T2 generation in Arabidopsis and B. napus by visual screening. Homozygotes, bi-alleles, and heterozygotes were stably inherited as classic Mendelian alleles in the next generation (T3) without any new mutations or reversions. Moreover, no mutation was found in the putative off-target sites among the examined plants or tissue. The method allows us for effectively isolating positive transgenic plants and Cas9-free heritable CRISPR mutants in many plant species, which open many doors for biotechnological applications in oilseed crops.

Keywords: CRISPR/Cas9, gene editing, B. Napus.

三、注册收费
 

基因编辑是一种用于精确操纵细胞和生物体内基因和基因组的技术。近年来正迅速影响着植物基因组学研究领域，逐渐受到学术界及全社会的关注。生物谷将与11月10日到11日在上海好望角大酒店举办《2017植物基因组与基因编辑学术研讨会》，本次会议围绕植物基因组研究、植物基因编辑技术的研究应用情况、以及对基因编辑农作物的政策监管进行探讨。为大家提供一个交流技术和前沿信息的平台，推动植物基因编辑领域的发展。

会议特色：