基因新闻 第28页

2018年6月26日讯 /基因宝jiyinbao.com /——转移是癌症最致命的原因，而目前的治疗策略却无法靶向它的限速步骤。过去我们知道肿瘤细胞进入血液（也叫作内渗）的能力高度依赖于肿瘤细胞体内的移动能力，这使得这个过程成为了极具吸引力的抗肿瘤靶标。

图片来源：Melissa Fabrizio

为了系统性研究影响肿瘤细胞在体内肿瘤微环境中运动能力的基因，来自阿尔伯塔大学肿瘤学系等单位的研究人员基于鸡胚中人肿瘤转移的活体成像，建立了一种新的体内定量筛查转移相关基因的平台，相关研究成果于近日发表在《Nature Communications》上，题为“Quantitative in vivo whole genome motility screen reveals novel therapeutic targets to block cancer metastasis”。

通过使用这个平台对肿瘤全基因组shRNA文库进行筛查，研究人员发现了一系列维持肿瘤细胞体内移动能力必需的基因，这些基因的表达与人肿瘤的转移风险紧密相关。

通过使用RNAi技术抑制这些基因的表达，研究人员几乎完全（>99.5%）抑制了肿瘤的体内瞬时转移。

总的而言，这项研究发现了肿瘤转移关键步骤中必需的基因靶标，将为防止、诊断和治疗肿瘤转移带来新思路。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Konstantin Stoletov et al, Quantitative in vivo whole genome motility screen reveals novel therapeutic targets to block cancer metastasis, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-04743-2

据世界卫生组织报道：“抗微生物药物耐药性(AMR) 是一种全球性的公共卫生危机，将会严重危害现代医学的发展”。纳米孔读长已作为一项独立工具或作为混合测序方法的一部分，成功应用于抗微生物药物耐药性分析，以帮助处理复杂的重复区域。除此之外，我们还开发了能够实时进行微生物鉴定和抗微生物药物耐药性分析的“ARMA”分析工作流，能够突出显示表明给定抗生素耐药性的比对，且不需要全面深入的生物信息学专业知识，容许任何研究人员在其样本中对抗生素耐药性进行分析。

开发背景：

一、抗生素抗性随着抗生素使用的增加而增强

抗生素和其他抗微生物药物的有效性会随着微生物对其产生抗性而变得越来越低。这很大程度上要归因于过去几十年间对此类药物的过度使用（图 1）。抗微生物药物耐药性被视为全球患者面临的最大安全威胁之一。

某些细菌对特定类型的抗生素具有天然抗性，然而，由于新的突变和有机体之间基因转移而产生的获得性抗性才是更严峻的问题。

二、种间基因转移传播抗生素抗性

基因水平转移被看作是造成细菌抗生素抗性的主要原因。一种细菌内负责耐抗一种或多种抗生素的基因可以通过多种机制转移到其他菌种。当另一种细菌得到该基因后，也获得了对这些抗生素的抗性（图 2）。有鉴于此，我们设法编写了可在云端实时运行的分析工作流。它可以实时处理从细菌样本生成的序列读长，并且会确定其中存在的任何抗生素抗性基因。

“ARMA”分析工作流介绍

从细菌抗性基因数据库 CARD（http：//arpcard.mcmaster.ca/）获得抗性基因序列和抗生素抗性本体（ARO）。ARO描述基因如何与抗生素药物有关。在纳米孔测序过程中，当文库中的链通过纳米孔时，数据可立即用于碱基识别。这使得可以对各序列读长进行实时分析。抗生素抗性工作流运行Oxford Nanopore Technologies的标准单链（1D）碱基识别，然后利用 lastal 将1D碱基识别与CARD数据库中的所有抗生素抗性基因进行比对。报告将突出哪些比对结果表明对特定抗生素具有抗性。由于抗性数据库中的许多序列是相互重复或密切关联的，可以预期同一特定簇的成员拥有相同或非常类似的序列读长比对结果（图 3）。(生物谷Bioon.com）

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今日，诺华（Novartis）旗下AveXis公司宣布，其治疗1型脊髓性肌萎缩症（SMA）的基因疗法Zolgensma（onasemnogene abeparvovac-xioi）在名为SPR1NT和STR1VE的3期试验和名为START的1期试验中，获得新的积极中期结果。Zolgensma的治疗可将患者无事件生存期（event-free survival）延长到5岁，并且在疾病症状发生前开始治疗，可使患者达到在未接受治疗情况下无法达到的发育里程碑。值得注意的是，此前该公司报道有一名患者在试验中死亡，后续分析表明死因是由于呼吸道感染导致的缺氧缺血性大脑损伤。没有证据表明患者出现中枢神经系统炎症或毒性，以及与疗法相关的大脑损伤。

SMA是一种严重的神经肌肉疾病，患者由于运动神经元死亡导致进行性肌肉无力和瘫痪。SMA是由于编码运动神经生存蛋白（SMN）的SMN1基因上出现突变，导致SMN蛋白水平的缺失。SMA是导致婴儿死亡的首要遗传因素。根据SMN蛋白水平缺失的程度，SMA可以被分为几个类型。最严重的1型SMA患者通常由于迅速的神经元死亡和肌肉损伤，大部分（>90%）在24个月时就会去世或者需要永久性呼吸支持。

Zolgensma是由AveXis公司开发的基因疗法，它将正常表达SMN蛋白的转基因装载在AAV9病毒载体中，并且对转基因进行了改良，提高它生成SMN蛋白的能力。它的设计旨在让患者接受一次治疗之后，能够在细胞中长期表达SMN蛋白，从而达到“治愈性”效果。

STR1VE是一项正在进行的3期临床试验，旨在评估年龄小于6个月的1型SMA患者接受Zolgensma治疗后的安全性和有效性。这些患者携带1-2个SMN2基因拷贝，并且其SMN1基因缺失或突变。截至到2019年5月31日的试验结果表明，与疾病的自然历史数据相比，Zolgensma的治疗可显着延长患者的无事件生存期，并且明显改善1型SMA患者的运动能力。在这些患者中，有13名患者可以在不协助的情况下做起来至少30秒。

此外，还有1名患者可以站立起来并且在协助下行走。在美国试验的患者中，CHOP-INTEND评分在接受基因疗法一个月后平均提高6.7点，在3个月后平均提高11.7点。在欧洲试验的患者中，这一数字分别为6.4点和10.6点。这表明了患者的运动能力与基线相比得到提高，而这一指标与患者能否达到预期的发育里程碑紧密相关。

名为START的1期长期随访研究数据表明，截至到2019年5月31日，参加长期随访的10名患者都存活并继续保持着发育里程碑。这些患者在接受一次性基因疗法之后的平均随访时间为3.9年。两名接受Zolgensma治疗后，未接受nusinersen治疗的患者还可以在协助下站立。

总体来说，没有新的安全性问题被发现。以上3个试验的详细数据将在2019年欧洲儿科神经学会大会（EPNS）上公布。此外，值得一提的是，此前，一名婴儿在一项3期试验中死亡的消息曾传出。对此，可能会发出关于使用Zolgensma的安全警告。但经过研究人员对该患者死因的进一步分析，该担忧可以被解除。

“Zolgensma给那些从来不敢期望他们的孩子能够达到运动能力里程碑的家庭带来了希望。试验结果证明，Zolgensma能对患有1型SMA的孩子产生改变一生的影响，”AveXis首席医学官Olga Santiago医学博士说：“对SMA患者来说，能够尽早开始治疗是非常重要，这样才能阻止不可逆的运动神经元丢失，并使爬行、坐着和行走等主要运动能力里程碑的实现成为可能。”(生物谷Bioon.com）

英国《自然·生物技术》杂志29日在线发表了一项基因组学研究成果：英国科学家团队利用一个口袋大小的纳米孔测序装置，从头组装出人类基因组，这是迄今为止最连续的人类基因组组装，而且只用了单一测序技术。这项研究同时成功地分析了过去最先进的测序方法也分析不出的人类基因组区域。

理解和解读人类基因组是现代医学的基石，人们一直希望尽可能多地测序基因组。在此之前，因为速度、成本和测序系统有限等多种因素影响，这项工作令人望而生畏。虽然测序技术已有所改进，但是要快速、低成本地组装人类基因组并保证高准确率和完整性，依然颇具挑战性。

此次，英国诺丁汉大学研究人员马修·卢瑟、尼古拉斯·罗曼及他们的同事，采用了一种便携式生物纳米孔测序仪，对人类GM12878细胞系基因组进行测序和组装，生成了91.2Gb的序列数据。利用这一方法，单个读长可长达882kb，使研究团队能够成功分析出此前最先进测序方法也分析不了的“盲区”。

基因组中存在无法探寻的区域是一种遗憾，而对未测序区域进行测序，则是人类遗传学和基因组学的最新前沿。研究团队表示，利用此新方法可以检测基因组中的结构变异和表观遗传修饰，填补人类参考基因组GRCh38中的12个空缺，从而大幅提高了它的准确性。(生物谷Bioon.com）

近日，研究人员首次使用被称为基因“剪刀”的基因组技术CRISPR加快哺乳动物特定基因的遗传。这种极具争议的基因驱动策略几年前在实验室饲养的昆虫中得到证明。因为它能在整个物种中迅速传播一种基因，从而激发了人们利用致命基因消灭疟蚊等害虫的梦想。现在，被消灭的对象或许还有具有破坏作物或能致病的哺乳动物，如兔子和老鼠。

不过，这项新研究的目的是创造新实验鼠品种，而不是消灭野生种群，它表明基因驱动对啮齿类动物的作用不如对昆虫有效。尽管如此，澳大利亚阿德莱德大学分子遗传学家Paul Thomas称，这是“在哺乳动物基因驱动技术方面迈出的重要的第一步”。

近日，美国加州大学圣迭戈分校遗传学家Kimberly Cooper团队在预印本服务器bioRxiv上发表了这项研究。该团队包括Ethan Bier和Valentino Gantz，他们在3年前证明CRISPR技术可以对果蝇进行一种高效的基因驱动。该团队表示已将这项研究成果提交给同行评议杂志。

“这是一项非常好的研究，而且意义重大。”澳大利亚堪培拉约翰·科廷医学院老鼠遗传学家Gaetan Burgio说，“关于啮齿类动物的基因驱动，我们还一无所知。我们都认为它与苍蝇的效率是一样的，但结果却大不相同。”

加州大学圣迭戈分校的研究人员设计了携带DNA切割酶Cas9的雌鼠以及携带向导RNA（gRNA）的雄鼠——gRNA能将Cas9运送到基因组的一个特定目标上，再加上一个可以修饰皮毛颜色的基因。Cas9和gRNA是CRISPR的两种成分。

Cas9切割后，一个细胞会修复损伤，它是基因驱动成功的关键。这个细胞既可以重新连接被切断的DNA链，也可以通过插入新的DNA片段弥补缺口，这一过程被称为同源定向修复（HDR）。

研究人员利用一种基本生物现象迫使细胞向HDR靠近。在减数分裂期间，他们对Cas9进行了控制。这一细胞分裂过程有助于产生精子或卵子。在减数分裂期间，染色体会自然地交换DNA，而在这些交换过程中，细胞只允许进行HDR。

结果显示，该策略在雄鼠中无效，可能是因为精原细胞在减数分裂前经过了正常的有丝分裂。但在雌鼠中，基因驱动成功了。它将许多卵细胞的毛色修饰基因复制到了伴侣染色体上，这将显着提高后代继承该基因的几率。

在一只雌鼠身上，79%的卵细胞最终都在两条染色体上携带毛色修饰基因。如果它与没有该基因的雄性交配，大约90%的幼仔会遗传该基因。Cooper等人写道，这种策略可以加速培养具有引入或受损基因的老鼠。

世界上最大的转基因鼠生产商杰克逊实验室技术评估和发展部的负责人Michael Wiles表示，该方法可能“非常有用”，人类的许多疾病都是由几个基因畸变引起的，而且制作小鼠模型模仿这些疾病缓慢而艰难。Wiles说，有了这样的基因驱动技术，5年的工作可以在1年内完成。

尽管这项新研究的目的仅仅是设计实验鼠，但麻省理工学院进化生物学家Kevin Esvelt说，这让他感到担忧。他认为该技术形成的小鼠可能被释放到野生环境中从而产生不良影响。“令人不安的是，这项研究并没有明确提到保障措施。”Esvelt说。

然而，基因驱动可能会在几代后停止在鼠群中扩散。因为Cas9和gRNA的基因在不同的染色体上，它们会逐渐分离从而失效。在预印文本中，研究人员强调了为野生哺乳动物创造高效基因驱动的持续挑战。他们得出结论说：“关于基因驱动很快会被用于减少野外入侵性啮齿类动物数量的乐观或忧虑，都可能为时过早。”(生物谷Bioon.com）

2018年9月4日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志Nucleic Acids Research上的研究报告中，来自美国国家癌症研究中心的科学家们通过研究发现，高达20%的编码基因可能根本就无法进行编码，因为这些基因具有非编码或伪基因（即过时的编码基因）的特征，由此导致的人类基因组的缩小或许会对生物医学领域产生重要的影响，因为产生蛋白质的基因数量以及其身份对于科学家们研究包括癌症和心血管疾病在内的多种疾病都至关重要。

图片来源：k_e_n / Fotolia

2003年科学家们完成了人类全基因组测序工作，研究人员发现，人类基因中实际上携带有2万个彼此分离的编码基因。研究人员对编码相关人类蛋白质组的基因进行了分析，对来自数据库GENCODE/Ensembl， RefSeq和UniProtKB中参考蛋白质组的详细对比分析后他们发现了22210个编码基因，但这些基因中仅有19446个基因出现在数据库中；而剩下的2764个基因似乎仅存在于一个或两个数据库的注释中，而这些基因几乎所有都可能是非编码或伪基因，实际上，这些基因连同另外1470个编码基因都无法向典型的蛋白质编码基因一样进化，也就是说，总共有4234个基因都不能编码产生蛋白质。

研究者Tress解释道，如今我们能够详细分析这些基因，而且有超过300个基因都被重新归类为非编码基因，而这些结果已经被GENCODE国际联合会在人类基因组中进行了全新注解。这项研究再次强调了科学家们对人类全基因组测序15年后人类细胞中真实基因数量的怀疑，尽管最新数据显示，编码人类蛋白质的基因数量超过了2万个，但研究人员表示，我们的研究证据指出，人类机体中或许仅有1.9万个编码基因，但研究人员目前并不清楚这1.9万个基因到底是哪些。

研究者David Juan说道，让我们非常不可思议的是，一些看似非常罕见的基因已经被大量研究了，而且有超过100个科学出版物都基于这样的假设认为这些基因能够产生蛋白质；本文研究结果表明，人类基因组可能仍然存在很多不确定性，后期研究人员仍然需要对人类蛋白质组进行大量研究，因为其对于医学领域非常重要。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Federico Abascal, David Juan, Irwin Jungreis, et al. Loose ends: almost one in five human genes still have unresolved coding status. Nucleic Acids Research, 2018; 46 (14): 7070 DOI: 10.1093/nar/gky587