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肿瘤医院遗传性肠癌咨询门诊为高危人群提供基因检测和筛查干预

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肿瘤医院遗传性肠癌咨询门诊为高危人群提供基因检测和筛查干预

遗传性大肠癌不仅严重威胁患者生命健康,其高度遗传性更可能导致患者后代以及直系亲属罹患肠癌以及子宫内膜癌、卵巢癌、胃癌等相关疾病。复旦大学附属肿瘤医院依托大肠癌多学科综合诊治平台,开设了上海市首家遗传性大肠癌咨询门诊。

约有8%患者为遗传性肠癌

不久前,一位50余岁的中年女性在复旦大学附属肿瘤医院大肠外科被诊断为直肠癌。术前评估时,复旦大学附属肿瘤医院大肠外科主任徐烨团队获悉患者父亲曾有肠癌病史,后经病史问询和临床评估,高度怀疑为遗传性大肠癌。手术中,徐烨教授特意对其腹腔进行了“地毯式”的探查,结果发现多个比较隐匿位置的肿瘤,并将其完整切除。

术后经过病理基因检测,患者被确诊为林奇综合征。“这是临床上最为常见的一种遗传性大肠癌类型,这个病理结果与我们的术前判断基本一致。”徐烨教授说。后续,徐烨教授也建议患者儿子做一下肠癌筛查,结果患者儿子其实已经长了肿瘤,只是由于疾病处于早期阶段,尚未有明显症状。经过手术,这对母子目前均已恢复健康。

据2017年2月由上海市疾控中心发布的最新流行病学统计数据显示,在上海市最常见的癌症发病谱中,大肠癌多年始终位居第二的位置,是一种常见病、多发病,也被称为“吃出来的癌症”。

除了那些因不良饮食及生活方式导致的大肠癌以外,临床上另有5%~8%的患者为遗传性大肠癌。

“两大元凶”可致肠癌发生

目前,遗传性大肠癌的致病原因较为明确。主要有两种,分别是林奇综合征和家族性腺瘤性息肉病。

徐烨教授指出,林奇综合征是一种常染色体显性遗传综合征,与DNA错配修复基因MMR突变有关。50%~80%的林奇综合征患者会发生结直肠癌,还可能同时或异时引发子宫内膜癌、卵巢癌、胃癌等一系列肠外肿瘤

另一致病“元凶”是家族性腺瘤性息肉病。它是由其基因突变引起的的常染色体显性遗传综合征。通常情况下,家族性腺瘤性息肉病患者的致病基因会有50%的机会遗传给孩子。家族性腺瘤性息肉病患者在青少年时期就会在结直肠发育出100~1000个不等数量的肠息肉。如不及时筛查干预,大部分人会在45岁以前发生癌变进而演变成肠癌。

遗传门诊服务群有两类人

“肠癌是一种可以预防、可以早发现、可以根治的肿瘤”徐烨教授指出,大肠癌的发生需要经过从息肉、到腺瘤最终发展成肿瘤的过程。整个过程大概需要10年左右的时间。早期肠癌几乎没有任何症状,待出现症状再行就诊,往往已经是病程中晚期了。事实上,早期肠癌如能早期发现,及时规范地根治手术,患者5年生存率几乎可以达到90%,基本实现治愈。

作为普通民众可通过上海公共卫生服务项目——早期社区大肠癌社区筛查项目,做到早期发现。“对于那些有家族遗传史的人们而言,他们的肠癌发病率较普通人更加高,危险因子也较大,更应重视早期发现和筛查干预。”徐烨教授表示,这也是我们开设遗传性大肠癌咨询门诊的初衷。

目前,每周五上午的遗传性大肠癌咨询门诊,医师会通过病史问询,绘制遗传家系图谱,并结合临床特征及基因检测报告,及早发现遗传性肠癌高危人群,提出筛查建议和干预措施,降低家庭成员罹患这些癌症的风险。在基因检测后,明确没有易感基因的家庭成员也可以不再因为家中有直系亲属罹患肿瘤而为自己的健康惴惴不安。

遗传咨询门诊不仅针对那些未发病的健康人,还面向那些已经罹患肠癌的患者。门诊中,这些患者可通过基因检测,明确其是否携带有癌症易感基因,如果证实携带,说明这位患者的癌症是具有遗传性的,那么遗传门诊医师就会提出将肠癌筛查扩展到其近亲家属中的建议和安排。

专家最后建议,一旦患者查出携带易感基因也不必过于担忧,及早发现易感基因有助于治疗预后,针对性制定随访策略可帮助降低其他位置再发生肿瘤的风险。对于家人,如果发现携带易感基因,应密切 关注、定期随访,实现早诊早治。“直系亲属患大肠癌或腺瘤者,应自40岁起定期肠镜检查;若亲属发病年龄较早,则应自该亲属发病年龄前3~10年开始定期筛查。”徐烨教授要求。(生物谷Bioon.com)

Nature:“基因剪刀”—CRISPR-Cas9变“钝“为自体免疫病研究提供新启示

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2017年9月1日/基因宝jiyinbao.com/—我们机体细胞中含有22000个基因,但对于每个细胞来说,其常用的基因组合往往各不相同。这种基因表达与抑制的特征最终影响了细胞类型的形成,例如肾脏、大脑、皮肤、心脏等等。

为了调控这种基因表达的特征,基因组中存在很多调控元件,它们受外界信号的影响对基因的表达“开闭”进行精确地调控。其中有一类叫“增强子”的元件,这段序列与基因编码区相隔几万个碱基对,但仍具有增强基因表达的能力。基因表达调控的紊乱会导致很多疾病的发生,但由于它们的功能存在严格的时空特性,即仅仅在特定的条件下、特定的细胞中会发挥作用,因此往往难以研究。

Nature:“基因剪刀”—CRISPR-Cas9变“钝“为自体免疫病研究提供新启示

(图片来源: Mulepati, S., Bailey, S.; Astrojan/Wikipedia/ CC BY 3.0)

如今,来自加利福尼亚大学的研究者们利用修饰后的CRISPR系统寻找增强子,这一更新后的工具并不具有基因编辑能力,相反地,它能够精确地定位增强子存在的区域。根据最近发表在《nature》杂志上的相关结果,来自UCSF的研究者们利用这种叫做CRISPR activation (CRISPRa)的工具成功地找到了调控免疫细胞发育的增强子。这段序列对于自体免疫疾病的发生具有重要的作用。

CRISPR技术能够使得研究者们快速地理解表达蛋白质的基因的功能。最常用的一项应用就是将其与CAS9酶联合使用,对特定的DNA序列进行剪切。利用这一技术,研究者们能够快速且精确地对任何基因进行编辑,从而观察这些改变对细胞或机体功能的影响。

然而基因占据基因组的比例不足2%,而剩余包括增强子在内的98%的序列难以研究。研究者们能够寻找通过蛋白质与DNA的结合特征寻找潜在的增强子区域,但关于增强子与基因的相互作用则十分困难。此外,由于增强子活性存在严格的时空特性,因此仅仅通过CRISPR-CAS9技术切除增强子区域并不会起到多大帮助。

而来自USCF的Jonathan Weissman教授等人开发出的这种叫做“CRISPRa”的技术则能够对增强子进行精确地激活。与传统的CRISPR-CAS9技术不同,CRISPRa利用修饰后的Cas9酶与CRISPR联合使用,能够在找到特定DNA序列之后进行靶向激活,而非切割。该技术最早是应用于寻找启动子区域,而这一次研究者们则试图寻找增强子区域。

具体地,研究者们研究的是一种编码“IL2RA”的蛋白的基因。该蛋白对于T细胞的功能具有重要的作用。IL-2RA能够决定T细胞启动炎症反应或进行免疫抑制。如果该基因的增强子区域出现故障,那么细胞将难以起到抑制炎症反应的能力,从而导致自体免疫疾病的发生。

通过对IL2RA上游的DNA序列进行连续筛选,作者发现一段序列对于调控IL2RA的产生具有重要的作用,并最终证明其为IL2RA基因的增强子。

研究者们希望下一步对这一技术进行扩展,或许能够同时对更多的基因进行增强子筛选。此外,他们还希望这一方法能够用于研究所有类型细胞的遗传互作情况。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Blunting CRISPR’s ‘scissors’ gives new insight into autoimmune disorders

资讯链接:https://medicalxpress.com/news/2017-08-blunting-crispr-scissors-insight-autoimmune.html

原始出处:Dimitre R. Simeonov et al. Discovery of stimulation-responsive immune enhancers with CRISPR activation, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature23875

原始链接:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23875.html

上海生科院发现调控淀粉代谢并影响储藏根产量的关键基因

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上海生科院发现调控淀粉代谢并影响储藏根产量的关键基因

 

 

木薯是全球第三大粮食作物,其储藏根可大量富集淀粉,是热带亚热带地区近7亿人口的主要食物能量来源。木薯有肉质长圆柱形块根,块根肉质富含淀粉,供食用或作糊料,可磨木薯粉、做面包、提供木薯淀粉和浆洗用淀粉乃至酒精饮料。但根、茎、叶内均含氰基甙,不易生食,必须用水久浸,并煮熟以解除毒性。研究木薯淀粉代谢的调控对深入了解这一重要粮食作物的源库分配机制及提高产量具有重要的理论价值和应用潜力。

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所张鹏研究组利用第一个木薯T-DNA插入突变体storage root delay (srd),发现了导致储藏根发育延缓的关键基因是参与淀粉磷酸化的关键基因α-葡聚糖,水合二激酶1 (GWD1)。该基因表达严重缺失可抑制地上叶片临时型淀粉的及时降解,导致叶片大量富集淀粉,改变临时型淀粉粒的形态建成,影响光合作用及从源向库的碳水化合物分配,进而延缓储藏根的生长和发育。研究表明GWD1是通过磷酸化淀粉并与β-amylase共同协作来调控木薯淀粉的降解。该研究为进一步强化临时型淀粉的降解,促进源库分配提供了新思路和技术;同时,为综合利用木薯叶片作为优质饲料提供了新种质。

8月29日,研究成果Alpha-Glucan, Water Dikinase 1 Affects Starch Metabolism and Storage Root Growth in Cassava (Manihot esculenta Crantz)发表在Scientific Reports上。文章第一作者为张鹏研究组博士周文智,并联合瑞士苏黎世联邦理工大学教授Wilhelm Gruissem和Samuel Zeeman共同完成。该研究得到中科院、科技部、农业部、自然基金委、中瑞科技合作项目及植物分子遗传国家重点实验室等资助。(生物谷Bioon.com)

Sci Trans Med:对人体24条染色体进行基因测序发现罕见突变

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2017年9月1日/基因宝jiyinbao.com/—根据最近一项由来自NIH的研究者们做出的研究成果,通过升级已有的胎儿遗传检测,达到能够对所有染色体进行无创型的筛选,能够检测其中出现的遗传性紊乱,从而解释流产以及畸形儿等不良孕产现象。
女性们在怀孕期间往往会要求对胎儿的遗传情况进行无创型的检测,但这些检测重点在唐氏综合征以及三体综合征上。”通过对这些测试进行拓展,使其能够对所有24条染色体进行检查,有助于对一些严重的遗传性疾病进行早期鉴定,同时也会降低对唐氏综合征以及其它遗传症状的假阳性检测结果”。该研究的通讯作者,来自NIH人类基因组研究所的Diana W. Bianchi博士说道。
Sci Trans Med:对人体24条染色体进行基因测序发现罕见突变
在这一研究中,作者们对90000份孕妇血浆样本进行DNA测序。对于每一份样本,研究者们计算了染色体的归一化平均质量,即该样本中的染色体都有且仅有两份拷贝的可能性。该值小于等于50的样本被搁置进行下一轮的研究。
结果显示,美国人的样本中有0.45%存在异常风险,而澳大利亚的样本中有0.42%存在风险。其中7号染色体异常的可能性最高,接下来分别是15号、16号以及22号。
“我们发现胎儿异常风险最高的群体往往其胎盘中的细胞存在较高几率的异常情况”,该文章的共同作者,来自澳大利亚的Mark D. Pertile博士说道:”我们的结果表明孕期的女性应当接受所有24条染色体的筛查”。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Sequencing all 24 human chromosomes uncovers rare disorders

原始出处:Mark D. Pertile et al. Rare autosomal trisomies, revealed by maternal plasma DNA sequencing, suggest increased risk of feto-placental disease, Science Translational Medicine (2017). DOI: 10.1126/scitranslmed.aan1240 

基因的差异导致不同个体对流感疫苗的免疫反应差异大

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基因的差异导致不同个体对流感疫苗的免疫反应差异大
【科学家发现与人体对流感疫苗的免疫反应有关的基因和基因簇】近日,耶鲁的科学家和他们的合作者发现了若干个与人体对流感疫苗的免疫反应有关的基因和基因簇。这项研究指出,利用个人的基因谱图预测个体对流感疫苗的免疫反应成为可能。
该研究发表在近日发表的《Science Immunology》期刊。
疫苗是对抗流感的最好方法,不过疫苗的效果在个体之间的差异很大。为了探索基因在对流感疫苗的免疫反应中的作用,耶鲁额研究者和合作者对500例个体提供的注射疫苗前后的血液样本进行了分析。
通过分析这些数据,研究小组发现了几个基因或几组基因与更强的免疫反应有关。免疫反应的强度是通过产生的对抗病毒的抗体的水平高低来确定。
“我们识别了注射疫苗之前的样本的基因情况(即基线情况),因此可以预测个体注射疫苗后将会如何反应”,耶鲁大学医学院助理教授Ruth Montgomery说道,同时Ruth Montgomery也是本研究的共同作者。
研究者还发现,这些基因在小于35岁的人群中预示着更加强烈的免疫反应,而在超过60岁的人群中,这些基因并不会增强免疫反应。“另一个发现是,有助于形成更加良好的免疫反应的基因在年轻人中和老年人中不同,”Montgomer提示道。
另我们感到惊讶的是,年轻人和老年人的基线情况不管是基因水平还是基因簇水平,均是相反的,”该研究的共同作者Steven Kleinstein补充说道。造成这种差异的原因目前未知,需要进一步的研究。
这些发现为机体对疫苗的反应提供了新的见解。可能对将来预测个人对疫苗的反应有帮助,也有助于改善疫苗。(生物谷 Bioon.com)

“垃圾基因”,治疗心脏病的新未来

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“垃圾基因”,治疗心脏病的新未来
2017年8月28日/生物谷BIOON/——来自UCLA和Howard Hughes Medical Institute的科学家成功利用抑制基因来控制小鼠的胆固醇水平,家族性高胆固醇血症会引起血小板增多,抑制胆固醇水平是控制血小板的增多治疗的一部分。在预临床实验中,研究者发现LeXis基因可以降低胆固醇水平、减少动脉阻塞,该治疗方法可以减少肝脏细胞中的脂肪堆积。
家族性高胆固醇血症是一种遗传病,其特征是低密度脂蛋白-胆固醇非常高,使患早期心脏病的风险加大。
LeXis基因属于一组特别的基因,一直以来被科学家认为是没有作用的“垃圾DNA”。然而,人类基因组计划发现像LeXis这类基因其实是很活泼的,现在这些基因被称作长链非编码RNA(lncRNA),目前成为了生物学研究的重点。
研究者想测试单独注入LeXis基因是否可以减缓心脏疾病的病程,于是他们给小鼠注入了LeXis基因并使用对照基因做为参照,然后让小鼠进行为期15个星期的高盐、高胆固醇饮食,最后对小鼠进行心脏疾病进程的检验。
在接下来的研究中,研究者打算使用体型更大的动物来进一步确定他们的发现,然后结合现存的治疗手段对他们的治疗方案进行检验。
虽然之前的研究已经显示lncRNA非常重要,然而此项研究是第一次展示利用它们有可能进行基因治疗来治疗人类疾病。所谓的“垃圾DNA”也许有一天能为治疗家族性高胆固醇血症或者其他难治之症提供机会。
此项研究已发表在《Circulation》杂志网上。(生物谷 Bioon.com)
参考文献:
Peter Tontonoz, Xiaohui Wu, Marius Jones, Zhengyi Zhang, David Salisbury, Tamer Sallam. Long Noncoding RNA Facilitated Gene Therapy Reduces Atherosclerosis in a Murine Model of Familial Hypercholesterolemia. Circulation, 2017; 136 (8): 776 DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.029002

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

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近年来,基因编辑在多个研究领域表现出了巨大的应用潜力,比如在治疗遗传性疾病、癌症以及HIV等多种疾病上,那么科学家们在基因编辑研究中都取得了哪些亮点成果呢?本文中,小编对相关研究报告进行了整理,分享给各位!

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

【1】Nature:国家基因库参与人类胚胎基因编辑研究

8月3日,由俄勒冈健康与科学大学、韩国基础科学研究院、美国Salk生物学研究所和深圳国家基因库合成与编辑平台合作完成的人类胚胎基因编辑最新重量级研究成果发表于《自然》杂志。在中国、美国、韩国的国际合作组的通力协作下,科学家第一次成功的利用CRISPR-Cas9系统在人类早期胚胎中对导致肥厚型心肌病的基因突变进行了安全修复。

肥厚型心肌病(Hypertrophic cardiomyopathy,HCM),是以心室肌肥厚为突出特征的原发性心肌病,患病率约为 1/500,是一种全球性疾病,也是青壮年运动员猝死的主要原因之一。多数的肥厚型心肌病均由基因突变导致,MYBPC3基因突变是最为常见的遗传突变。利用基因编辑技术在胚胎中修复MYBPC3致病突变,为从根本上治愈该种家族性遗传疾病带来了希望。

在得到伦理许可的基础之上,此项目研究人员使用正常人的卵子和携带MYBPC3杂合致病突变的精子体外受精产生受精卵,在早期胚胎发育阶段运用CRISPR-Cas9编辑策略对致病突变进行修复。结果证实,在早期胚胎中注射CRISPR-Cas9,利用内源野生型基因拷贝作为修复模板进行的编辑修复,能够达到极高的修复效率,且有效地消除了胚胎嵌合的影响。

【2】中国学者利用基因编辑技术首次获得遗传增强的“超级”干细胞

金刚狼”、“蜘蛛侠”,这些好莱坞大片里的超级英雄家喻户晓。但在现实生活中,通过基因编辑技术改造生殖细胞,打造出这些遗传增强的“超级人类”被伦理所禁止。而在伦理许可的干细胞中,中国科学家通过基因编辑技术,首次人工改造出遗传增强的“超级”干细胞。这类干细胞或将在治疗人类疾病中展现身手。

7月7日,《细胞研究》(Cell Research)期刊在线发表了中国科学院生物物理研究所刘光慧课题组、北京大学汤富酬课题组和中科院动物研究所曲静课题组的联合研究成果,首次将基因编辑技术用于干细胞的遗传增强,从而宣布了国际上第一例遗传增强人类干细胞(Genetically Enhanced Stem cells,GES细胞)的诞生。

众所周知,干细胞是一类具有自我复制能力的细胞,在一定条件下可以分化成多种功能细胞。那这种新型干细胞又是什么?

刘光慧介绍说:“‘遗传’意味着干细胞的遗传密码被改变了,我们利用基因编辑技术改写了人类基因组中的单个碱基。这种基因组上的改变在干细胞分裂的过程中,能够稳定地传递给子细胞。”而“增强”指的是,经过这一微小的遗传密码置换,干细胞会“老”得更慢,可以在患者体内存活更长时间,产生更好的再生治疗效果。

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

【3】Cell Res:刘光慧等通过单碱基基因编辑重塑超级干细胞

doi:10.1038/cr.2017.86

从提高农作物的抗病能力,到原位编辑动物遗传密码,再到靶向摧毁发生基因突变的线粒体,乃至特异性矫正病人细胞中的致病基因突变,基因编辑技术的迅猛发展正在为人类的健康和生活带来不同层面的改变。日前,中科院生物物理所刘光慧课题组、北京大学汤富酬课题组和中科院动物所曲静课题组联合开展的研究进一步拓展了基因编辑技术的应用范围。研究人员利用基因编辑改写了人类基因组遗传密码中的单个碱基,首次在实验室中获得了遗传增强的“超级”干细胞(Genetically Enhanced Stem cells,GES细胞)。这种GES细胞能够对细胞衰老和致瘤性转化产生双重抵抗作用,因此为开展安全有效的干细胞治疗提供了可能的解决途径。该研究工作于2017年7月7日以“Genetic enhancement in cultured human adult stem cells conferred by a single nucleotide recoding”为题发表于Cell Research。

再生医学领域存在两个亟待解决的重要科学问题:(1)干细胞治疗的有效性,即如何获得更多高质量的可供移植治疗的人类干细胞,如何赋予这些细胞移植物更强的自我更新、存活、定向分化以及对移植环境(如衰老与应激)的耐受能力,以便令其在体内发挥更为持久的治疗效果。(2)干细胞治疗的安全性,即如何有效降低细胞移植物在体内形成肿瘤的风险。最新发表的这项研究工作聚焦于上述两个重要问题,期望通过基因编辑手段对细胞内的关键基因和信号通路进行精确调控,从而同时实现干细胞活力的提高及致瘤性的减弱,最终获得优质安全的人类干细胞移植物。

【4】Cell:重磅!科学家开发出基于CRISPR的新技术 或有望开发更为安全的基因编辑疗法

doi:10.1016/j.cell.2017.05.044

日前,一项刊登在国际著名杂志Cell上的一篇研究报告中,来自美国德克萨斯大学(The University of Texas)的研究人员通过研究利用CRISPR开发出了新型的基因编辑疗法来治疗危及生命的疾病,比如癌症、HIV和亨廷顿氏症等。

如今科学家们能够利用基因魔剪—CRISPR来对几乎任何有机体的遗传代码进行编辑,基于CRISPR的基因编辑技术对人类健康有着巨大的影响,目前已经有一系列利用CRISPR技术对人类细胞进行的试验正在进行之中,但这种方法似乎并不完美;从理论上来讲,基因编辑的工作原理就类似于利用一种自动纠正功能俩修复文档中重复出现的错误,但寻找并且编辑基因的CRISPR蛋白有时候却会靶向作用错误的基因,这样其就会将拼写正确的单次修正为拼写错误的单词,然而对错误的基因进行编辑还会产生新的问题,比如促进健康细胞发生癌变。

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

【5】同济大学,昆明理工大学Cell最新文章:基因编辑技术构建新模型

来自同济大学医学院,昆明理工大学等处的研究人员发表了题为“Modeling Rett Syndrome Using TALEN-Edited MECP2 Mutant Cynomolgus Monkeys”的文章,利用TALEN基因编辑技术,构建了食蟹猴神经发育性疾病Rett综合征模型,这有助于科学家们深入探讨RTT发病机理,临床治疗方法等。

这一研究成果公布在最新一期(5月18日)Cell杂志上,文章的通讯作者分别是同济大学医学院孙毅教授,昆明理工大学季维智教授和陈永昌教授,陈永昌教授同时也为第一作者。

Rett综合征(Rett syndrome)是一种主要影响儿童精神运动发育的神经系统疾病,由X-连锁MECP2基因突变所导致,每1万名女孩中就有一人受累于这一疾病(而男孩则常常会在出生或接近出生时丧命)。Rett综合征可以引起智力和身体方面许多的障碍。由于很多不同的MECP2突变都可以引起Rett综合征,这一疾病可造成从轻微到严重广泛程度的障碍残疾。目前Rett综合征仍然没有有效的治疗方法。

【6】Nat Biotechnol:新型基因编辑策略或有望攻克癌症

doi:10.1038/nbt.3843

最近,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自匹兹堡大学医学院的研究人员通过研究利用CRISPR基因编辑技术开发出了一种新型的基因疗法,这种基因疗法能够有效靶向作用促癌“融合基因”,并且改善恶性肝癌和前列腺癌小鼠模型的生存率。

研究者Jian-Hua Luo表示,这项研究中我们首次利用基因编辑技术特异性地靶向作用癌症融合基因,这也为后期我们开发治疗癌症的新型疗法提供了一定线索。融合基因通常和癌症发病相关,当先前分离的基因结合在一起候就会形成融合基因,随后融合基因就会产生一种异常蛋白诱发癌症发生。

此前研究人员鉴别出了诱发前列腺癌复发和恶性前列腺癌的一组融合基因,在Gastroenterology杂志上发表的一篇研究报告中,研究者Luo及其同事在多种类型的癌症中发现了一种名为MAN2A1-FER的融合基因,包括肝癌、肺癌和卵巢癌等,该基因主要会诱发肿瘤快速生长以及侵袭性的发生。

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

【7】ACS子刊:开创性地开发出一种新的基因编辑方法—基于PfAgo的人工限制酶

doi:10.1021/acssynbio.6b00324

在一项新的研究中,美国伊利诺伊大学香槟分校化学与生物分子工程系教授Huimin Zhao和研究生Behnam Enghiad开创性地开发出一种新的基因工程方法用于基础生物学研究、应用生物学研究和医学应用。他们的研究有潜力通过改善DNA切割的精确度和忠诚度为基因组研究打开新的大门。相关研究结果于2017年2月6日在线发表在ACS Synthetic Biology期刊上,论文标题为“Programmable DNA-Guided Artificial Restriction Enzymes”。

Zhao说,“利用我们的技术,我们能够构建出高度活性的人工限制酶(artificial restriction enzymes, AREs),这些AREs几乎对任何一种序列产生特异性,而且能够产生确定的长度可变的粘性末端。这是生物技术领域的一个罕见的例子,在这个领域里,人们能够以一种理性的方式轻松地和准确地设计一种想要的生物学功能或试剂。”

限制酶是基因组研究的一种重要的工具:通过在特定的位点切割DNA,它们产生切口,供外来DNA插入,从而实现基因编辑的目的。这个过程不仅是通过自然发生的限制酶实现的,而且其他的AREs近几年来日益吸引人们的关注。用于“剪切-粘贴”基因编辑的细菌免疫系统CRISPR-Cas9和修饰的限制酶TALEN是这类技术的两个流行的例子。

【8】PNAS:重磅!利用分子乐高产生更优的CRISPR基因编辑工具

doi:10.1073/pnas.1616343114

在一项新的研究中,来自加拿大西安大略大学的研究人员利用分子乐高(molecular-Lego),将一种工程酶加入到革命性的新的基因编辑工具CRISPR/Cas9中。他们的研究表明在靶向基因组中的基因中,加入这种酶会使得基因编辑更加高效和潜在地更具特异性。相关研究结果于2016年12月8日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为“Biasing genome-editing events toward precise length deletions with an RNA-guided TevCas9 dual nuclease”。

科学界充斥着CRISPR给人类基因编辑带来的希望:它为利用基因疗法治疗囊性纤维化和白血病等疾病打开大门。

比如,在囊性纤维化中,绝大多数病人存在一种导致这种疾病的基因突变。如果利用CRISPR将这种突变从基因组中切除的话,那么这种疾病可能潜在地被治愈。

论文通信作者、西安大略大学舒力克医学与牙科学院副教授David Edgell说,“CRISPR的问题在于它会切割DNA,但是随后DNA修复会移除这种切口,并且将它粘贴在一起。这意味着它再生这个CRISPR试图靶向的位点,从而产生一种无效的循环。我们加入这种工程酶的新颖性在于它阻止这种再生发生。”

解读近期基因编辑研究领域的重磅级成果

【9】Nature:重磅!首次利用CRISPR-Cas9对非分裂细胞进行基因编辑

doi:10.1038/nature20565

在一项新的研究中,来自美国沙克研究所的研究人员发现基因编辑的圣杯—首次能够在基因组的靶位点上将DNA插入到非分裂细胞(non-dividing cell)中,其中非分裂细胞占成年器官和组织中的大多数。他们证实这种技术能够部分恢复失明的啮齿类动物的视觉反应。它将为基础研究和多种治疗视网膜疾病、心脏疾病和神经疾病等疾病的方法打开新的途径。相关研究结果于2016年11月16日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“In vivo genome editing via CRISPR/Cas9 mediated homology-independent targeted integration”。

论文通信作者、沙克研究所基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说,“我们对我们发现的这项技术感到非常激动人心,这是因为它是我们之前不能够做到的。我们首次能够以未发生分裂的细胞为靶标,随心所欲地修饰它们的DNA。这项发现的可能应用是非常巨大的。”

在此之前,修饰DNA的技术—如CRISPR-Cas9系统—已最为有效地利用分裂细胞(dividing cell)的正常复制机制在这些细胞(如在皮肤或肠道中的那些细胞)当中在发挥作用。

【10】中国研发出基因编辑系统控制新技术:实现对癌细胞的定向干预

中国研究人员在英国《自然·方法学》期刊网络版上发表论文说,他们开发的一项新技术可高效控制CRISPR-Cas9基因编辑系统,从而实现对癌细胞的定向干预。

近年迅猛发展的CRISPR-Cas9系统具有很强的基因编辑和调控能力,通过sgRNA的精确“制导”和cas9核酸酶实施靶向基因功能操作,两者协同实现编辑和调控能力。这一系统已在生命科学和医学等多领域得到广泛应用,然而其在应用过程中仍有许多方面尚待完善,如避免“使用失控”和“过度编辑”等问题。

深圳市第二人民医院的研究人员通过互补结合核酸适配体RNA茎部序列与CRISPR-Cas9系统中sgRNA负责识别靶基因的序列,实现了对CRISPR-Cas9系统的控制,形成一套可精确调控基因激活、抑制和切割等多重功能的新技术。(生物谷Bioon.com)

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基因组数据显示现代人类进化细节

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基因组数据显示现代人类进化细节

据物理学家组织网报道,发表在5日出版的《公共科学图书馆·生物学》杂志上的研究论文显示,对英美两国21万人基因组数据分析发现,在长寿人群中,较少发生与阿尔茨海默症和重度吸烟相关的遗传变异,这表明自然选择一直在“努力”消除这些不利种群的变异。

进一步研究发现,与心脏病、高胆固醇、肥胖和哮喘相关的遗传突变,在长寿人群中也较少出现。哥伦比亚大学教授、纽约基因中心进化遗传学家约瑟夫·皮克雷尔说:“这是一个微妙的信号,遗传学证据表明,现代人类的自然选择机制仍在发挥作用。”

当遗传突变出现时,生命特征随之改变。代际之间传承有益突变,使得相关特征在人群中越来越普遍,进化实时发生。基因技术革命让生物学家能对数十万人的遗传信息进行比较,进而探究自然选择进程。通过跟踪多代人特定突变的相对增加或减少,可推断出哪些进化特征正在蔓延或缩减。

此次,研究人员分析了美国加州开瑟尔永久基因库的6万欧洲血统基因组,以及英国生命银行的15万人基因数据。他们惊奇地发现,两个常见的基因突变——与阿尔茨海默症相关的ApoE4和与重度吸烟相关的CHRNA3的基因突变,从整个人类基因组中“脱颖而出”,直接严重影响了人类寿命。

进化生物学家莫里·普利泽沃克斯基解释说,“不携带这些有害突变的男性可以有更多的子孙后代”,或许说明自然选择已在主动清除类似的有害突变。

研究人员分析了与42种常见特征相关的一组基因突变后发现,高胆固醇、高体重指数、心脏病和哮喘等生命特征与较短寿命有关;由基因决定的青春期延迟和生育年龄延迟,也会降低死亡率。(生物谷Bioon.com)

 

帕金森病基因疗法VY-AADC01取得积极进展

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帕金森病基因疗法VY-AADC01取得积极进展

Voyager Therapeutics公司宣布了评估VY-AADC01治疗晚期帕金森病的1b期临床试验的积极结果。证明了一次性施用这一基因疗法可以对患者运动功能的多项测量起到持久的改善作用。

帕金森病是一种慢性进展性的神经退行性疾病,是由于制造多巴胺的神经元丧失造成的,表现为震颤、运动缓慢、僵硬、姿势不稳定等,发展到晚期甚至引起摔倒、无法迈步、语言和吞咽困难等,需要人照顾日常生活。它影响了全球约700万至1000万人。但目前还没有可以有效延缓或逆转疾病进程的治疗。左旋多巴是标准治疗方法。早期帕金森病患者通常可以通过左旋多巴较好地控制病情,但随着疾病进展,患者对治疗的响应也变得越来越差。据估计,约有15%的帕金森病患者有运动能力波动,并且经左旋多巴治疗不能很好的控制。患者会经历更长时间的运动能力降低(也叫“关闭”期),药物提供的有效时间(也叫“开启”期)会变短。患者急需一种可以有效延缓疾病进程,并缓解症状的疗法。

VY-AADC01就是这样一款充满潜力的疗法。它含有腺相关病毒2衣壳和可以驱动AADC基因表达的巨细胞病毒启动子,用来将AADC基因直接递送至多巴胺受体所在的壳核(putamen)神经元,从而绕过黑质(substantia nigra)神经元,使壳核神经元表达AADC酶,将左旋多巴转化为多巴胺。因此,VY-AADC01有潜力持续增强左旋多巴向多巴胺的转化,通过一次性施用,恢复患者的运动能力并改善症状。

VY-AADC01的安全性在临床试验中得到了证实。这项1b期开放标签试验共包括15名运动功能丧失的晚期帕金森病患者,全都接受了一次性VY-AADC01治疗。试验的主要目标是评估在磁共振成像(MRI)指导下给予的递增剂量的VY-AADC01在与帕金森病运动功能受损相关脑区中的安全性和分布。次要目标包括使用[18F]氟多巴(或18F-DOPA)通过正电子发射断层扫描(PET)测量的壳核AADC表达和活性,这反映了将左旋多巴转化为多巴胺的能力。

结果显示,VY-AADC01改善了队列2和3的患者的运动功能的多项测量,左旋多巴和其他帕金森药物的使用可大大减少。VY-AADC01的一次性治疗可以耐受24个月。预计关键2-3期项目将于2017年底开始。

“我们对剂量递增试验的最新结果感到非常满意。在队列3的第6个月,患者实现了临床意义的运动症状改善,在队列2中也观察到了,并且他们服用的包括左旋多巴在内的帕金森药物剂量更低,” Voyager Therapeutics的首席医学官Bernard Ravina博士说:“这些数据显示,越高剂量的VY-AADC01可以导致越高的AADC活性,增加患者产生多巴胺的能力,从而降低他们对口服帕金森病药物的需求。我们认为VY-AADC01这一独特的机制可以使患者实现运动功能改善,同时极大地减少帕金森病药物的使用,这种模式在之前的帕金森病基因治疗试验中从未见过,目前或新兴的治疗也没有出现过。”

Voyager Therapeutics总裁兼首席执行官Steven Paul博士补充道:“这些令人鼓舞的结果会继续降低计划的风险,并支持在计划的关键试验中使用在队列2或队列3中施用的任一剂量的VY-AADC01。此外,后部递送试验的初步结果表明,施用时间缩短可以实现更大的壳核(我们所针对的大脑区域)覆盖范围。 我们很高兴随着关键2-3期项目在今年晚些时候的开始,我们可以继续对1b期试验中的患者进行随访,特别是队列3中6至12个月的患者以及后部递送试验中的患者。”(生物谷Bioon.com)

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