Science:科学家找到帮助癌细胞获得“永生”的基因开关
2016年10月2日讯 /生物谷BIOON/ –科学家们最近发现一个参与DNA包装的基因开关可能是癌细胞获得永生能力的关键。相关研究结果发表在国际学术期刊Science上。
弗朗西斯克里克研究所的研究人员在Cancer Research UK的部分资助下发现一种叫做H1.0的蛋白表达在许多癌症类型中经常发生关闭,重新激活这种蛋白的表达能够阻止肿瘤的生长。
通过对缺少H1.0的癌细胞进行研究,他们发现DNA在一些关键位置处于展开状态,导致一系列基因发生激活使癌细胞处于“永生”状态。癌细胞因此持续分裂,促进了肿瘤的生长。
但是随着肿瘤的生长,一些细胞内的H1.0会自发地重新开启表达。研究人员对这种现象进行追踪,找到一个能够控制H1.0蛋白合成开启的DNA区域。随着H1.0重新表达发挥作用,细胞需要用来保持分裂的基因会重新被关闭,使细胞重新回到正常的有限寿命中。
研究人员现在正在寻找能够使所有癌细胞都重新开启H1.0蛋白合成的药物,加速上述过程。这将为阻止多种类型肿瘤的生长提供一种有效方式。
领导该项研究的Dr Paola Scaffidi这样说道:“这项研究提出了通过将癌细胞逆转回有限寿命状态,最终引起肿瘤停止生长,将恶性肿瘤重新变成良性瘤的可能。我们还发现肿瘤中H1.0表达水平很低的病人其病情趋于更加恶化,并且在多种类型的肿瘤病人中都是如此。”
“我们现在知道从哪里开始寻找通过消除癌细胞的永生能力发挥作用的药物,而不仅仅是杀死他们。”
另一位研究人员表示,癌细胞通过改变DNA包装干扰一些基因的活性,靶向这条途径的药物是一个令人兴奋的新研究方向,一些治疗药物已经进入临床用于白血病治疗。这个研究首次揭示了这种方法如何在实体瘤中发挥作用,也让我们对组成肿瘤的不同细胞类型有了更深一层的理解。(基因宝jiyinbao.com)
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The linker histone H1.0 generates epigenetic and functional intratumor heterogeneity
C. M. Torres, A. Biran, M. J. Burney, H. Patel, T. Henser-Brownhill, A.-H. S. Cohen, Y. Li, R. Ben-Hamo, E. Nye, B. Spencer-Dene, P. Chakravarty, S. Efroni, N. Matthews, T. Misteli, E. Meshorer, P. Scaffidi
两篇Nature证实基因沉默药物有望治疗两种致命的神经疾病
2017年4月15日/生物谷BIOON/—在两项针对小鼠的研究中,研究人员证实一种经设计抵抗导致脊髓小脑共济失调2型(spinocerebellar ataxia type 2, SCA2)的基因突变的药物可能也被用来治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)。这两项研究均于2017年4月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题分别为“Antisense oligonucleotide therapy for spinocerebellar ataxia type 2”(记为第一项研究)和“Therapeutic reduction of ataxin-2 extends lifespan and reduces pathology in TDP-43 mice”(记为第二项研究)。
第一项研究的共同通信作者、美国犹他大学神经学系教授Stefan M. Pulst博士说,“我们的结果为我们可能有朝一日能够治疗这些破坏性的疾病提供希望。”在1996年,Pulst博士和其他的研究人员已发现ATXN2基因发生的突变会导致SCA2疾病。这种疾病是一种致命性的遗传疾病,主要破坏大脑中的小脑,导致病人出现平衡、协调、行走和眼球运动方面的问题。
在第一项研究中,Pulst团队发现他们能够通过将一种经编程沉默ATXN2基因的药物注射到SCA2模式小鼠大脑中来降低这些问题的产生。在第二项研究中,美国斯坦福大学医学院遗传学系副教授Aaron Gitler博士及其团队证实注射相同类型的药物到ALS模式小鼠的大脑中能够阻止较早的死亡和与ALS相关的神经问题。ALS是一种瘫痪性的而且经常是致命性的疾病。
Gitler博士说,“令人吃惊的是,ATXN2基因可能是开发治疗ALS和其他神经疾病的方法的关键。”2010年,Gitler博士和同事们已发现ATXN2基因突变与ALS之间存在关联。
他们使用的这类药物被称作反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide)。这类药物是短的DNA序列,能够结合到携带着基因指令的mRNA分子上。这就阻止细胞制造蛋白,这一过程被称作基因沉默。
第一项研究的共同通信作者、犹他大学神经学系研究员Daniel R. Scoles博士说,“我们的反义寡核苷酸阻止细胞读取ATXN2基因的蓝图。”
一种反义寡核苷酸药物已被美国食品药品管理局(FDA)批准用来治疗脊髓性肌肉萎缩症,即一种导致儿童的手臂和腿部肌肉无力和恶化的遗传疾病。研究人员正在开展早期临床试验以便探究治疗几种神经疾病(包括亨廷顿氏舞蹈病和遗传性ALS)的基因沉默药物的安全性高和疗效。
美国国家卫生研究院(NIH)属下的国家神经性疾病与中风研究所(National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS)项目主任Amelie Gubitz博士说,“反义寡核苷酸给研究人员提供一种有前景的工具来研究很多疾病的内在原因和开发基因靶向疗法。”
与SCA2相关联的ATXN2基因突变导致这种基因发生多聚谷氨酰胺扩增(polyglutamine expansion),即一串重复的三碱基密码子CAG拷贝(密码子CAG在翻译时对应着谷氨酰胺)。一般而言,对ATXN2基因具有更长的一串CAG密码子的SCA2病人而言,症状出现得越早而且更加严重。ATXN2基因仅具有27~33个CAG重复序列的人不会患上SCA2,但是具有增加的ALS风险。
Pulst团队与一家制药公司合作开发沉默ATXN2基因而不是CAG重复序列的反义寡核苷酸。他们随后在两种经基因改造(具体而言就是小脑中的神经元经编程后表达ATXN2蛋白突变体)后产生与SCA2相关联的问题的小鼠品系体内测试了这种反义寡核苷酸。
在这两种小鼠品系中,这种反义寡核苷酸似乎都是有效的。相比于接受安慰剂注射的小鼠而言,接受这种药物注射的小鼠能够在旋转杆上更长地行走。电学记录表明这种药物让小脑中的神经元放电模式恢复到正常水平。除了降低ATXN2表达水平之外,Pulst团队发现这种药物也恢复了似乎受到ATXN2突变体抑制的几种基因的表达水平。
与此同时,Gitler团队利用不同的小鼠测试了通过沉默ATXN2基因来抵抗ALS的想法。这些小鼠经过基因改造产生较高水平的人TDP-43版本。TDP-43是一种在正常情形下调节基因的蛋白。鉴于ALS病人经常含有毒性的TDP-43团块,该团队研究了这些小鼠。这些小鼠快速地产生行走问题,而且较早地死亡。Gitler团队和他的合作者们之前针对酵母和果蝇的研究已提示着ATXN2突变体可能控制着TDP-43的毒性。
与安慰剂相比,将反义寡核苷酸注射到这些新生小鼠的神经系统中会把它们的平均寿命延长了35%,改善它们的行走能力,同时降低它们的大脑和脊髓中的ATXN2基因表达水平。
当Gitler团队让这些表达人TDP-43的小鼠与经基因编程不含有ATXN2基因的小鼠进行杂交繁育时,他们观察到类似的结果。相比于表达人TDP-43的小鼠,它们的后代活得更长,而且行走得更好。而且相比于表达人TDP-43的小鼠,这些后代的大脑也具有更少的毒性TDP-43团块。
NINDS项目主任Daniel Miller博士说,“针对酵母和果蝇的很多研究为这些激动人心的结果打下基础。它们证实对简单的疾病模型开展大量研究能够产生深刻的认识,从而有助我们理解和潜在地治疗看似不可能治疗的疾病。”
Pulst博士和Gitler博士赞成,在他们使用的反义寡核苷酸能够在病人体内使用之前,还需要开展更多的研究。这两家实验室当前正通过开展进一步的临床前实验而采取下一步行动。(生物谷 Bioon.com)
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原始出处:
Daniel R. Scoles, Pratap Meera, Matthew D. Schneider et al. Antisense oligonucleotide therapy for spinocerebellar ataxia type 2. Nature, Published online 12 April 2017: doi:10.1038/nature22044
Lindsay A. Becker, Brenda Huang, Gregor Bieri et al. Therapeutic reduction of ataxin-2 extends lifespan and reduces pathology in TDP-43 mice. Nature, Published online 12 April 2017, doi:10.1038/nature22038
Nucleic Acids Research:研究揭示长非编码RNA对节律基因的调控机制
3月8日,《核酸研究》(Nucleic Acids Research)期刊在线发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所严军研究组题为A class of circadian long non-coding RNAs mark enhancers modulating long-range circadian gene regulation 的论文。该项研究揭示了一类节律表达的长非编码RNA(lncRNA)标记了基因组上可以介导长程染色质相互作用的增强子,并通过这种相互作用调节了节律基因的表达。
昼夜节律(circadian rhythm)是一种24小时的周期性生理现象,可以通过在转录水平、转录后水平等多种层次上调控基因表达,来调节动物的许多生理与行为过程。lncRNA是一类长于200碱基的非编码RNA,它们具有很强的组织特异性,已被发现在诸如基因组印记、细胞周期、肿瘤发生等多种过程中发挥作用。以往节律基因的调控主要集中在蛋白编码基因,虽有个别节律表达的lncRNA被发现,但缺乏对节律lncRNA的系统性研究;因此在该研究中,严军研究组以小鼠肝脏组织为主要对象,系统地寻找了节律表达的lncRNA并探索了它们的节律调控功能。通过肝脏组织RNA-seq,研究者们系统性地拼接注释了肝脏中表达的lncRNA,并筛选出在一昼夜中节律表达的lncRNA。通过分析组蛋白修饰信号标记的增强子区域,发现节律lncRNA显着富集出现在增强子区域,显示出两者的关联,并且这些区域有两个非常重要的节律转录因子BMAL1和REV-ERBα的结合位点。节律lncRNA在增强子区域的富集不止存在于小鼠肝脏,在小鼠胰腺和大鼠肝脏中都有发现这种关联。这些节律lncRNA与附近基因在一天中的表达有非常相似的节律相位和非常高的相关性。通过比较lncRNA与蛋白编码基因的亚细胞定位,发现lncRNA的表达量在细胞核中的富集程度要高于蛋白编码基因(如图A所示),但低于增强子RNA(eRNA)。此外,通过大鼠和小鼠节律转录组的比较分析,发现虽然lncRNA的序列本保守性较低,但节律lncRNA转录的位点仍然是趋向于保守的。研究人员找到一个候选节律lncRNA,命名为lnc-Crot,通过环形染色质构象捕捉技术(4C-seq)发现lnc-Crot所在的这个超级增强子区域与染色质上许多基因有长程相互作用(如图B所示),而这些基因许多都参与代谢过程,且节律峰点富集在与lnc-Crot峰点接近的时间,表明这些相互作用在基因功能和节律表达上的作用。进一步在细胞系中的实验中发现lnc-Crot的增强子介导了结合在其上的转录因子REV-ERBα的调控功能。该研究以组学的手段对节律lncRNA系统性的分析揭示了节律lncRNA标记了一类活跃的增强子,这些增强子通过长程相互作用调控基因的表达,这种长程相互作用相对稳定,但通过结合在其上的节律转录因子实现对基因的节律调控(图C),这些节律lncRNA的注释也为进一步探索它们在节律中的功能打下了基础。
该项工作主要在研究员严军指导下,由范增华、赵蒙以及其他人完成,并由军事医学科学院赵志虎研究组及德国马普学会生物物理化学所Gregor Eichele组参与,受到中科院战略性先导科技专项经费(XDB02060006)和国家自然科学基金(31571209, 31370762)等项目的支持。(生物谷Bioon.com)
Cell Rep:揭示STAT3基因的一种激活突变导致新生儿糖尿病机制
2017年4月15日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中,来自芬兰赫尔辛基大学的研究人员发现STAT3基因发生的一种突变导致胰腺发育缺陷和婴儿糖尿病。相关研究结果发表在2017年4月11日的Cell Reports期刊上,论文标题为“An Activating STAT3 Mutation Causes Neonatal Diabetes through Premature Induction of Pancreatic Differentiation”。
新生儿糖尿病(neonatal diabetes mellitus, NDM)是一种罕见的存在于不到6个月大的婴儿之间的糖尿病。它是由对β细胞功能或发育至关重要的基因发生突变造成的。在大约一半的NDM病例中,这种疾病变成永久性的,即永久性新生儿糖尿病(permanent NDM, PNDM)。迄今为止,人们鉴定出大约20多种基因发生的突变导致PNDM。
不同于1型糖尿病,NDM病人通常并不产生与糖尿病相关联的自身抗体。然而,最近人们已发现激活STAT3基因的突变可能导致具有较强的自身免疫现象的糖尿病。
已发现最强激活STAT3基因的突变(K392R)导致最为严重的NDM。这种突变是2014年在一名芬兰病人体内发现的,这名病人出生时具有比较高的β细胞抗体,而且具有未充分发育的胰腺。这名病人随后会在不同的器官中出现多种自身免疫的临床表现。
由Timo Otonkoski教授领导的这项新的研究利用由源自这名病人的皮肤细胞产生的诱导性多能干细胞(iPS细胞)探究了这种STAT3突变对胰腺发育的影响。
所产生的iPS细胞通过一种复杂的反映人体胰腺正常发育的体外方法分化为胰腺胰岛细胞。在分化之前,利用CRISPR-Cas9基因组编辑技术修复所产生的iPS细胞中的这种点突变(即前面所提及的K392R)。在此之后,对携带这种点突变的iPS细胞和通过基因组编辑修复了这种点突变的iPS细胞在胰腺发育期间的分化进行比较是可行的。
这些结果表明由携带这种点突变的iPS细胞产生的STAT3蛋白突变体导致这些细胞过早地分化为产生胰岛素或胰高血糖素的内分泌细胞。这些结果在体外培养的iPS细胞和移植到小鼠体内的iPS细胞当中都是非常明显的,这就允许这些研究人员更长时间地研究这些细胞的发育。
论文第一作者Jonna Saarimäki-Vire声称,“我们发现的这种STAT3蛋白突变体作用机制导致未充分发育的胰腺和早发性糖尿病,即便在自身免疫机制导致的损伤缺乏的情形下,也是如此。” Otonkoski教授和负责基因组编辑的研究员Diego Balboa指出尽管这种突变是罕见的,但是这项研究具有更加广泛的影响。
“这些结果揭示出STAT3基因对胰腺发育发挥着之前未知的重要性。我们也成功地利用新的干细胞技术和基因组编辑方法对这种突变的致病机制进行高精度的分析。我们打算在未来利用相同的方法研究其他的糖尿病相关基因。”(生物谷 Bioon.com)
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原始出处:
Jonna Saarimäki-Vire,Diego Balboa, Mark A. Russell et al. An Activating STAT3 Mutation Causes Neonatal Diabetes through Premature Induction of Pancreatic Differentiation. Cell Reports, 11 April 2017, 19(2):281-294, doi:10.1016/j.celrep.2017.03.055
首例克隆肿瘤突变基因复制个体化多肽用于肿瘤治疗效果显著
北京、天津2017年4月7日电 /美通社/ — 近日,全球首例在临床中将克隆肿瘤突变基因复制个体化多肽应用于肿瘤治疗技术,在天津北辰医院取得临床应用成功。天津北辰医院肿瘤科杜学明主任联合美国知名癌症研究机构 — MD安德森癌症中心的 Gregory Lizee 教授在美国著名医学杂志《ONCOIMMUNOLOGY》上,共同发表题为《Rapid tumor regression in an Asian lung cancer patient following personalized neo-epitope peptide》的医学论文,详细阐述如何利用肿瘤患者的基因突变信息,研制个体化肿瘤克隆多肽疫苗,并应用于患者,最终通过激活患者的自身免疫系统,有效抑制了癌细胞的增殖,延长了患者生命。此次临床应用的成功,也标志着我国在个体化肿瘤克隆多肽疫苗的研制上已处于全球同领域的前沿行列。
克隆多肽治疗肿瘤临床项目启动仪式
癌症已严重影响国民健康指数
根据国家癌症中心的相关数据显示,在我国,每天约有1万人确诊为癌症,而肺癌更是在发病率、死亡率中高居榜首。一直以来,肺癌的诊断、治疗主要依据组织学分型。诊治早期癌症患者,针对局部,采用手术和放疗联合治疗或者放化疗。但是,由于肺癌发病的隐蔽性,多数患者确诊时已是晚期,不能再采用手术治疗,只能进行单独的化疗。而化疗毒性较大,对患者身体造成的伤害十分严重,且中位生存期仅为12个月。对患者而言,化疗并非最佳治疗方案。近些年,随着精准医疗技术的进步,对部分适用于靶向治疗的患者,采用分子靶向药物的治疗模式,提高了生存期;但是在靶向治疗有效的患者中,依然有一半的患者在10个月左右会产生耐药现象。在长期的临床实践中,医生和病患一直都期待更有效的新药和新技术的问世帮助更多的癌症患者。
克隆肿瘤突变基因复制个体化多肽应用于肿瘤治疗
在2013年,杜学明主任联合Gregory Lizee教授共同进行克隆肺癌患者突变基因的试验。在试验过程中,通过克隆肺癌患者突变基因,再结合患者的HLA分型,进行亲和力配型分析,复制成可以和T细胞结合的个体化多肽。当这些携带基因突变信息的小蛋白质片段与患者体内的T细胞结合,人体就会产生特异性杀死肿瘤的T细胞。在进行为期一个月的治疗后,此前无药可用的肺癌患者肿瘤逐步缩小、乃至消失。患者诊治的不同阶段的血样检测数据显示,患者体内特异性T细胞大量繁殖,并随着患者肿瘤的消失,T细胞也逐步减少。
Gregory Lizee教授解释到,“通常,100个突变基因中,有大约3~5个可以克隆的个体化多肽。它们中许多只存在于一个单一病人的肿瘤细胞中。因为它们不是在健康的细胞上原有的,因此叫做‘新抗原’。对于人体免疫系统来说,它们看起来像生物等效的霓虹灯在闪烁。个体化多肽在实验室进行克隆,添加佐剂,加强免疫系统的作用,从而杀伤癌细胞。事实上,这样自发缓解也反映了真实的生物学现象 — 即免疫系统的特异性激活可以控制肿瘤。这让生物学家开辟其它途径,即让免疫系统只有在癌细胞,通常是只有在一个病人的癌细胞上发现的抗原进行攻击。
中国人民解放军总医院医院肿瘤内科白莉教授说道:“肿瘤本身就是基因病,没有基因的改变肿瘤的发生是比较少的。根据它的一些特点,基于遗传学或者是基因组学的改变进行分析,有针对性的选择一些靶向的药来做到同病异治、异病同治,达到一个精准治疗的目的。人群中发病相对比较高的是哮喘、糖尿病、关节炎、老年痴呆和肿瘤,其中肿瘤的异质性是最强的。一种药能够大概有效率,覆盖三之一的病人已经不错了,所以体现出个体化治疗的重要性。研究表明,经过个体化分析以后,有效率达到31%,没有经过筛选的病人是10%。”
杜学明主任说到,“众所周知,烟草烟雾中的高致癌影响使得肺癌成为所有癌症中最为容易变异的癌症之一。在亚洲,L858R突变的高发性及多肽HLA相结合的同种抗免疫球蛋白,预示着基于限制性CD8+细胞毒性T细胞(CTL)的新抗原表位的靶向免疫治疗将会使5%的亚洲肺癌患者受益。对于中国不断高发的癌症患者而言,采用个体化克隆多肽的治疗方式,能够为我国不断高发的肿瘤病人提供一个全新的治疗方式和手段。”
杜学明主任在启动仪式上讲解克隆多肽技术
个人定制化癌症治疗方案即将实现
肿瘤疫苗的临床试验虽然已经开展20余年,但受试者对疫苗的免疫应答一直不理想。而本方法有别于之前大部分肿瘤疫苗的一个主要特征是基于下一代基因测序技术,得到患者的致病基因相关突变特征,根据对肿瘤组织的全外显子组测序结果以及特定panel基因检测结果,再通过CWES预测患者突变肽抗原,结合个体HLA分型,定制个体化突变多肽免疫疫苗来实现。从目前的研究结论来看,本疗法适用于有多种基因突变,靶向药物耐药的实体肿瘤患者。
“任何两个患者都不可能有相同的癌细胞特异性新抗原,”波士顿Dana-Farber研究所的Catherine Wu博士说,“这就是为什么我们有机会通过装配特定病人的新抗原,让癌症治疗真正个性化。”
肺癌疫苗将能帮助我国患者提升健康指数
近年来,国家政策也正在鼓励科学治疗癌症,延长患者生命,提高全民健康。中共中央、国务院发布了《“健康中国2030”规划纲要》,这是我国首次在国家层面提出健康领域中长期战略规划,也是我国积极参与全球健康管理,首次将健康提升到国家战略高度的重要体现。《纲要》提出:“在2030年,实现全人群、全生命周期的慢性病健康管理,总体癌症5年生存率提高15%”。国家卫计委在“关于加强肿瘤规范化诊疗管理工作的通知”中明确要求“优化肿瘤诊疗模式,即推行‘单病种、多学科’诊疗模式。”
随着天津北辰医院填补了个体化克隆多肽免疫治疗癌症的空白,并随着项目进一步完善临床应用试验信息,将能帮助更多癌症患者延长生命。
招募首批临床患者
此外,为了进一步推动克隆多肽技术的临床应用,天津市北辰医院计划2017年4月6日起联合中国癌症基金会免费招募100位癌症患者入组克隆多肽免疫治疗技术临床试验。
BMJ:FTO基因或许不会判肥胖无期徒刑
2016年9月30日讯/生物谷BIOON/据周三的一篇研究论文显示,携带FTO肥胖变异基因的人与没有携带FTO肥胖变异基因的人对饮食和运动行为的反应比较相似。
根据一项发表在英国医学杂志医学杂志上的meta分析显示,携带变异体的人似乎与超重的风险有密切的联系。
“个人携带变异体对饮食,体育活动,或基于药物的干预减肥都有相同的反应。”这是研究人员对八项研究超过10000人进行分析的结果。
这意味着肥胖有遗传易感性,“可以进行这类干预措施,至少能进行部分中和反应。”
科学家们先前研究显示FTO基因的一种变异体与脂肪过剩相关,但人们并不明白为什么会有这种关联。
基因和生活方式对全球肥胖症流行的相对贡献仍然具有争议性。
最新的评估显示,在减肥计划中有FTO变异体的参与者的体重开始时比没有FTO变异体的参与者的体重几乎平均重一公斤(约2磅)。
忽视种族或性别等其它因素的原因,有FTO变异体的参与者与没有FTO变异体的参与者体重的变化是相似的,作者说。
2014年据世界卫生组织统计,全球有超过19亿名成年人体重超标。其中,超过6亿人肥胖。
体重超标与心脏病、中风以及某些癌症相关。
最新研究评论称,英国公共健康机构首席营养师 Alison Tedstone 说肥胖症流行的原因可能与基因关系不大。
她说,这项研究增加了证据表明在常见的肥胖因素中,与基因因素相比环境因素可能占主导地位。
这些外界环境因素可能包括高糖饮食或体育锻炼不足。(基因宝jiyinbao.com)
《自然·通讯》:基因改造益生菌可预防细菌感染
益生菌(Probiotics),最早来源于希腊语,意思是“对生命有益”,指可改善宿主(如动物或人类)肠内微生态的平衡,并对宿主有正面效益的活性微生物。英国《自然·通讯》杂志10日在线发表的一项微生物学研究表明,一种基因改造益生菌能在动物模型中预防和消除细菌感染,对病原体展现出“防患于未然”的潜力。
经过基因改造的细菌可用于杀死特定的病原体。此前,研究者曾改造过大肠杆菌的一种实验室菌株,使它在周围存在病原体绿脓杆菌时开裂,并释放出一种选择性杀死病原体的毒素。然而,科学家一直不清楚这种方法能否用于预防动物细菌感染。
此次,新加坡国际大学研究人员马修·张(音译)及其同事“重塑”了大肠杆菌Nissle 1917,这是一种已显示出对某些肠道疾病有益的益生菌,被认为能治疗和缓解溃疡性结肠炎、假膜性胃肠炎及急慢性肠炎等,有效且安全。
实验中,经过改造的大肠杆菌Nissle 1917被加入了新的特征,包括一种使其能破坏绿脓杆菌生物膜稳定性的基因。生物膜是一种难以分解的表面附着聚集体。研究团队在两种绿脓杆菌肠道感染动物模型(小鼠和秀丽隐杆线虫)中,成功检验了改造益生菌的效力,发现它在预防感染暴发方面比对抗已有感染更有效。
研究团队指出,最新基因改造的益生菌目前已具有常规益生菌的相关益处,同时也有预防某些病原体感染的潜力。要检验这些发现是否可应用于人体,还需要进一步研究。(生物谷Bioon.com)
Nature:想高效分析人类基因功能?试试“反向遗传学”
一项最新遗传学研究使用了反向遗传学方法来探索基因功能,让研究人员得以评估人类基因功能丧失性突变的表型。研究发表在12日的英国《自然》杂志上,该成果标志着我们开始向大规模研究人类基因功能这一目标出发,并已为其奠定了基础。
一直以来,科学家们通过敲除模型动物的关键基因,再去研究敲除之后发生的变化,以此来认识基因功能。
但现代遗传学里,有了另一条认知路线——即通过DNA重组等技术有目的地、定位精确地改造基因的精细结构,以确定这些变化对表型性状的直接影响。由于该路线与经典遗传学正好相反,所以这个新的领域作为遗传学一个分支学科,被称为反向遗传学。这两种方法都有助于开展“人类基因敲除计划”,加快对人类基因功能的认知。
此次,美国哈佛—麻省理工博德研究所科学家塞克·凯斯利森及其同事,就采用反向遗传学方法,对10503个生活在巴基斯坦的人(该地区近亲结婚率较高,后代易出现基因突变引发的遗传病)的基因编码区进行测序分析,识别出了约50000个突变,反向推定相当于高效收集了正向敲除1317个基因找到的结果,而不再使用直接对人体模型进行基因敲除以寻找突变的传统做法,极大地提高了效率。
之后,研究团队确定了这些变化是否与检测血液样本所发现的约200个特性相关。在概念验证研究中,他们以携带某基因突变的病人为例开展进一步检测,表明这一特定遗传变化提高了人体循环中膳食脂肪的清理能力,从而减少心血管疾病的发生。
该研究证明了这种反向遗传学方法的潜力,为进一步实施“人类基因敲除计划”提供了另一条重要路径。该项目将有助于评估人类基因组基因功能丧失性突变的更多生物化学表型及临床表型。同时,伴随人类基因库的数据完善以及研究成本的下降,一个大型的基因敲除数据库,很可能在5年内落成并投入使用。(生物谷Bioon.com)
Biological Reviews:探明IgY基因组成和生物学功能