基因新闻 第26页

2018年2月7日讯 /基因宝jiyinbao.com /——基因疗法是治疗基因突变导致的疾病的一种新型策略。一种基因疗法涉及使用基因编辑技术CRISPR-Cas9直接修复缺陷基因。尽管它具有治疗潜力，但是也会导致不想要的甚至是有害的基因错误，因而限制了它的临床应用。在一项最近发表于《Genome Research》上的新研究中，来自大阪大学的研究人员发现了一种改进版的CRISPR-Cas9系统，能够在显著降低编辑错误的情况下进行基因编辑。

图片来源：Cancer Research UK

CRISPR-Cas9系统通过将Cas9蛋白（切割DNA）和短的引导RNA（sgRNA，告诉Cas9该切割的地方）结合发挥效应。这两种分子结合在一起可以靶向基因组中的任何基因进行编辑。但是更大的挑战在于如何靶向编辑基因实现特殊的基因变化。

“Cas9切割DNA的两条链，可以把靶基因切割成两段。”该研究主要研究员Shinichiro Nakada说道。“细胞会尝试通过将两段DNA连接在一起修复这些损伤，但是结果却并不精准，常常带来意外的突变。”

细胞具有一套精准修复系统，可以使用DNA作为模板修复损伤。这个模板可以使细胞更精准地修复DNA。因此通过引入外源DNA给细胞提供不同的模板，可以精准修复缺陷基因。

“问题在于Cas9切割很难以精准的方式修复。”Nakada说道。“因此我们使用了一种改进版的Cas9，仅仅攻击一条链。我们发现当我们把靶基因和供体DNA结合后，我们能够更精准地修复靶基因。”

研究人员发现与传统技术相比，这项技术可以显著降低意外的基因突变。在一项实验中，传统技术在超过90%的情况下都会产生意外突变，而这项新技术产生意外突变的情况低于5%。值得注意的是，这项精准技术并没有牺牲基因编辑的效率。

“我们的研究是一个概念验证性研究，我们发现靶基因攻击可以在不切割DNA的情况下更精准进行基因编辑。”Nakada补充道。“精准Cas9系统可能以一种更有效、精准的方式治理一系列疾病。我们很高兴我们现在的技术能够与基因编辑技术结合在一起。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Kazuhiro Nakajima, Yue Zhou, Akiko Tomita, Yoshihiro Hirade, Channabasavaiah B. Gurumurthy, Shinichiro Nakada. Precise and efficient nucleotide substitution near genomic nick via noncanonical homology-directed repair. Genome Research, 2017; DOI: 10.1101/gr.226027.117

2018年3月12日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自东京医科牙科大学的研究人员通过研究发现，基因Fgf21一旦在个体早年间建立DNA的甲基化状态，其就会影响个体成年期的肥胖。

图片来源：Department of Molecular Endocrinology and Metabolism

几十年以来，科学家们认识到了良好的营养对于儿童早期发育的重要性，但早年间的营养经历或许会对个体后期生活中的机体体重产生深远和长期的效应，比如，因孕期或泌乳期营养不良导致的个体早年间营养状况不佳或许会被作为表观遗传记忆被储存到后代的基因组中，同时这种效应会一直持续到成年期，从而就会增加个体后期生活中患多种代谢性疾病的风险，比如肥胖症等；如今表观遗传学研究领域已经成为生物科学中发展最快且最复杂的研究领域之一。

此前研究人员通过研究发现，从产后开始哺乳，乳汁或许会充当一种配体来激活细胞核受体—过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα），其是肝脏脂质代谢的关键转录调节子，同时研究人员还表示，围产期期间给予小鼠合成性的PPARα配体就能够激活后代机体肝脏中脂肪酸β氧化基因的DNA甲基化水平下降，DNA甲基化是细胞用来控制基因表达的特殊表观遗传学机制。

相关研究结果就能促进研究人员深入阐明是否PPARα的DNA甲基化状态能够靶向作用基因的表达，在早年生活中其能够以一种PPARα依赖性的方式被调节并建立，同时还会一直持续到成年期。研究者Koshi Hashimoto表示，当前研究中，利用对DNA甲基化的全基因组分析，我们鉴别除了一系列PPARα靶向基因，在围产期期间，这些基因会经历配体激活的PPARα依赖性DNA去甲基化阶段，同时其DNA甲基化状态还会持续到成年期。

这项研究中，研究人员首次提出证据表明，PPARα依赖性的基因Fgf21的去甲基化作用会在出生后小鼠机体的肝脏中发生，而且一旦这种状态被建立的话其就会持续到个体成年期，并且对基因表达的水平施加长期效应以应对周围环境的变化，部分原因可能是饮食诱导的肥胖效应发生了减弱。文章中研究人员首次详细分析了特殊基因在个体一生中的DNA甲基化状态。

最后研究者Yoshihiro Ogawa表示，考虑到PPARα在哺乳期或许能作为乳汁的感测器，似乎哺乳期能为PPARα依赖性Fgf21的去甲基化作用提供一个关键的时间窗口来响应母体环境，Fgf21的甲基化作用能够代表一种表观遗传记忆的形式，一直持续到成年期，同时其在个体肥胖症的发育程序化（developmental programming）过程中似乎扮演着关键的角色。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Xunmei Yuan, Kazutaka Tsujimoto, Koshi Hashimoto, et al. Epigenetic modulation of Fgf21 in the perinatal mouse liver ameliorates diet-induced obesity in adulthood. Nature Communications (2018) doi:10.1038/s41467-018-03038-w

2019年5月9日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –在筛选沙门氏菌的细菌基因组时，康奈尔大学的食品科学家们发现了mcr-9，这是一种新的隐形跳跃基因，具有恶魔般的强大功能，可抵抗世界上为数不多的最后抗生素之一。

当所有其他抗感染选项用尽时，医生会使用抗生素粘菌素。但是，全球范围内出现了对粘菌素的抵抗，威胁到其疗效。

“这种最后的抗生素被联合国世界卫生组织指定为最优先的抗生素，而mcr-9基因会导致细菌抵抗它，”食品安全教授，该研究的资深作者Martin Wiedmann说。 5月7日发表在mBio期刊上。 “在治疗中，如果粘菌素不起作用，它实际上可能意味着患者死亡。如果粘菌素耐药性扩散，很多人就会死亡。”

（图片来源：Www.pixabay.com）

联合主要作者，计算生物学家和康奈尔大学博士候选人Laura Carroll在一种食源性病原体沙门氏菌的基因组中发现了mcr-9。Wiedmann解释说，国家和国际数据库中有关mcr-9的详细信息使科学家能够开发出更好的预防和治疗方法。 “这提高了我们获得预警的能力，”他说。现在可以对从食品中分离的细菌进行mcr-9测试，并且可以筛选患有耐粘菌素的细菌，其具有mcr-9。（生物谷Bioon.com）

资讯出处：New ‘jumping’ superbug gene discovered, resistant to last-resort antibiotic

2019年11月29日 讯 /生物谷BIOON/ –日前在美国，研究人员首次利用基因编辑工具来治疗3名晚期癌症患者，同时1期临床试验结果显现出了很大的希望，截止到目前为止，治疗似乎是安全的，而且有更多的结果有望很快发布。为了开发出了一种安全高效的癌症治疗方法，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种先进的免疫疗法，在治疗过程中，研究者将患者自身的免疫细胞从其体内移除，随后对这些免疫细胞进行“训练”来使其能够识别特定的癌细胞，最后再将这些细胞注射回患者体内，这样其就能有效摧毁患者体内繁殖的癌细胞了。

图片来源：guidinginstincts.com

并不像化疗或放疗（其能直接杀灭癌细胞），免疫疗法能够激活患者体内的免疫细胞使其重新发挥作用，研究人员利用名为CRISPR的基因编辑工具来改变免疫细胞，使其能够重新锁定并杀灭癌细胞，利用这种技术，研究人员就能够开发出副作用较小的高效免疫疗法。笔者就是一名药剂学家和生物分子工程师，其非常感兴趣研究新型疗法的开发，笔者的实验室重点关注与编辑基因编辑器，尤其是，研究人员开发了一种基于CRISPR的基因编辑器，其能更好地对癌症和其它疾病进行诊断和治疗，研究人员能将化学、生物学、纳米技术相结合，更高效、更精确地设计、控制和提供基因编辑工具。

训练免疫细胞使其能够寻找并杀灭癌症

在癌症药物试验中制造杀灭肿瘤细胞的第一步就是从癌症患者的血液中分离T细胞（一种能够抵御病原体和癌细胞的白细胞），这项研究中，研究人员招募了2名患有晚期多发性骨髓瘤和1名患有粘液样圆形细胞脂肪肉瘤（myxoid/round cell liposarcoma）的患者参与到研究中。为了在不损伤正常细胞的情况下武装T细胞并增强其抗癌能力，研究人员对T细胞进行了改造，使其缺失了三个基因并增加了一个基因，随后再将改造过的T细胞注回癌症患者体内。

其中缺失的两个基因能够编码T细胞受体，该受体是T细胞表面的特殊蛋白，其能识别并结合癌细胞上的抗原分子；当这些工程化的T细胞结合这些抗原时，其就能攻击并直接杀灭癌细胞；但问题是，单个T细胞能够识别机体内多种不同的抗原，这或许就会降低其寻找并攻击癌细胞的效率，通过消除这两个基因后，T细胞就不太可能会攻击错误的靶点或宿主了，这种现象称之为自身免疫。

此外，研究人员还破坏了第三种基因，即程序性细胞死亡蛋白1（programmed cell death protein 1），其能有效减缓机体的免疫反应，破坏程序性细胞死亡蛋白1能够改善T细胞的效率。转化这些细胞的最后一步就是添加一种基因，其能产生新型的T细胞受体，该受体能够识别并抓住癌细胞上一种名为NY-ESO-1的特殊标志物，随着上述三个基因被剔除及一个基因的添加，T细胞就能够做好有效抵御癌症的准备。

图片来源：The Conversation

CRISPR在临床试验中处于什么位置？

那么研究人员如何对T细胞进行编辑呢？他们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行研究，该技术能利用两个组分来发挥作用，即导向CRISPR分子能寻找并结合靶向基因位点，Cas9能够切割DNA最终使基因失活；随后研究者利用电穿孔技术（该技术能在细胞膜上产生临时孔），从而将Cas9蛋白与靶向分子（靶向三个基因）传递给数百万个T细胞。

当利用CRISPR干扰这三个基因的功能后，研究者利用一种安全失活的病毒将另外一个基因运输到T细胞中，使其能够识别癌症特异性标志物NY-ESO-1，移除数百万个细胞中这些基因的功能，并促进T细胞在体外培养皿中繁殖成数十亿个细胞，这可能需要几天到几周的时间。在将CRISPR修饰的T细胞注射到患者体内的前四天，研究热暖给予三位患者每人注射了几剂化疗药物来剔除其体内存在的白细胞。最终，大约有1亿/公斤个改良的T细胞被注射到了患者体内。

CRISPR未来的潜力

当注射了T细胞后，研究人员在最初28天里对患者进行持续监测，随后每月进行随访，持续六个月，此后研究者每三个月对患者进行检测，观察其机体出现的不良反应，比如免疫反应等；这种T细胞疗法常常会带来多种副作用，包括发烧、肌肉疼痛、头痛、意识错乱、癫痫发作、低血压、出血性疾病和多器官功能障碍等，目前研究人员并未在任何患者机体中发现毒性作用的迹象。

但第一位晚期多发性骨髓瘤患者在60天后仍然会继续出现肿瘤，尽管对于该患者而言治疗似乎并没有那么成功，但研究者所进行的1期临床试验主要是为了测试疗法的安全性，目前研究者并未报告任何出现出现毒性表现。研究者使用串联CT扫描对第二位晚期粘液样圆形细胞脂肪肉瘤患者进行监测，该患者在治疗90天后情况比较稳定；第三位多发性骨髓瘤患者近期才开始试验，目前并没有结果；研究者表示，这种基于CRISPR基因编辑技术所产生新型疗法对于癌症患者治疗并不会带来严重的毒性作用，这或许是后期研究人员进一步向临床方向研究努力的重要一步。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】49 First-in-Human Assessment of Feasibility and Safety of Multiplexed Genetic Engineering of Autologous T Cells Expressing NY-ESO -1 TCR and CRISPR/Cas9 Gene Edited to Eliminate Endogenous TCR and PD-1 (NYCE T cells) in Advanced Multiple Myeloma (MM) and Sarcoma

【2】NY-ESO-1-redirected CRISPR (TCRendo and PD1) Edited T Cells (NYCE T Cells)

【3】How gene-edited white blood cells are helping fight cancer

by Piyush K. Jain， The Conversation

2018年4月5日讯 /生物谷BIOON /——人体基因组中98%的DNA都不会编码蛋白质。与癌症相关的大量基因突变都发生在这些非编码区域，但是目前还不清楚它们如何影响肿瘤生长和发展。现在来自加州大学圣地亚哥分校（UCSD）医学院和MOoores癌症研究中心的研究人员发现非编码DNA中几乎有200个突变在癌症中发挥着重要作用。每一个突变都代表着一个治疗癌症的新靶标。这项研究于近日发表在《Nature Genetics》。

图片来源：CC0 Public Domain

“大多数癌症相关的基因突变发生在非编码基因区域，但是很难知道其中很多基因突变是否在癌症中发挥作用。”该研究通讯作者、UCSD教授Trey Ideker博士说道。“我们第一次发现了非编码DNA区域有接近200个突变在癌症中发挥重要作用，比我们之前知道的要多199个。”

当医生和科学家们提到“癌基因”时，他们通常指的是那数百个已知的突变后就会直接促使肿瘤形成和生长的基因。当这些基因发生突变后，它们会关闭这些基因原本编码的蛋白质或者产生错误的蛋白质。对于其中一些癌症相关基因突变而言，可以通过特异性靶向这些突变来抑制癌症生长，这也就是所谓的个性化/精准医疗。

Ideker及其研究团队对肿瘤中所有其他的发生在非编码区的基因突变感到好奇。几乎没有病人携带相同的这类基因突变。因此所有这些突变发挥什么功能？它们仅仅是噪音么？或者它们具有功能？不同病人之间的突变有什么不同？

研究人员此前尝试通过NIH包含超过15000种人类肿瘤信息的基因信息数据库The Cancer Genome Atlas（TCGA）找出答案。最终他们只找到了一个非编码区的基因突变似乎在癌症中发挥着作用。

据Ideker所说，过去的研究都没有将非编码突变与癌细胞行为联系在一起。他的团队也依赖于TCGA，他们比较了930例癌症患者的肿瘤组织和健康组织，同时他们还进行了额外的操作。

“秘密在于寻找基因表达的差别。”Ideker说道。

在发现了近200个突变会改变基因表达之后，研究团队在实验室检测了其中三个。他们在细胞中实现了这三个突变，结果发现了相同的基因表达变化。

“一个很突出的例子就是一个非编码区突变影响一个叫做DAAM1基因的表达。”该研究第一作者、Ideker实验室博士后研究员Wei Zhang说道。“激活DAAM1使癌细胞更恶性，更容易侵入周围组织。”

接下来，研究人员将尝试将这些非编码突变和编码突变结合起来，确定是否有某些特定亚型的乳腺癌具有相同的编码和非编码基因突变。他们的目标是根据这些信息找出应对策略，例如是否具有特殊突变模式的病人可以提供诊断和预后的线索，或者带来新的治疗方式。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Wei Zhang et al, A global transcriptional network connecting noncoding mutations to changes in tumor gene expression, Nature Genetics (2018).  DOI: 10.1038/s41588-018-0091-2