基因时代
就找基因君

上头条!NEJM:基因疗法启用“超强版”凝血因子,有望“一次性”治疗血友病

基因君

上头条!NEJM:基因疗法启用“超强版”凝血因子,有望“一次性”治疗血友病

导读:12月7日,著名医学期刊《New England Journal of Medicine》以头条形式发表了一篇论文,揭示了基因治疗领域的新一项成果:成功治疗10名B型血友病患者,点燃实现血液类疾病 “一次性治疗、永久性获益”终极目标的希望!

上头条!NEJM:基因疗法启用“超强版”凝血因子,有望“一次性”治疗血友病
图片来源:iStock.com/somersault18:24

血友病

相信很多人都知道血友病。作为一种X染色体连锁遗传病,因为先天性缺乏凝血因子,即便是很小的伤口都有可能造成血流不止的危险症状,重症者甚至于会发生“自发性”出血。不少患者每周都需要接受一次或多次止血性治疗。

目前治疗血友病的主要方法是定期补充血液中缺乏的凝血因子。虽然这一疗法能够大大延长患者的预期寿命,但是患者却面临着很大的医疗负担和生活不便。

于是,科学家们希望能够找到“一劳永逸”的方法,从根本上解决问题,而基因疗法正是寄托希望所在。虽然动物试验已经证实了这一策略的积极性,但是之前对于血友病的基因治疗试验并不顺利,因为患者免疫系统容易攻击修改后的细胞或者肝脏细胞不能分泌足够多的凝血因子。

基因疗法新成果

现在,来自于Spark Therapeutics公司和辉瑞(Pfizer)的研究团队经过技术攻关和创新,首次向世界证实了基因疗法治疗血友病的可行性!

他们开发的SPK-9001产品旨在治疗B型血友病(缺乏凝血因子IX)。在最新的临床1/2期试验中,10名患者在接受携带有表达IX因子基因的病毒治疗18个月后,患者肝脏组织平均生成凝血因子的水平达到正常人的34%。

其中,9名患者没有再出现出血症状,8名患者不再需要定期注射IX因子。这意味着,SPK-9001基因疗法有望解决他们对于定期注射凝血因子的依赖性。

“我们希望基因疗法能够一次性解决所有问题,这是血友病患者需要的理想治疗目标。”首席研究员、费城儿童医院的血液学专家Lindsey George博士如此表示。

“超强版”凝血因子

不同于以往的基因疗法尝试,Spark Therapeutics选用了一种超强版本的凝血因子IX-Padua(FIX-Padua),而且通过降低病毒注射剂量,减轻免疫反应。

2009年,科学家们在一个意大利家庭中发现了这一“超强版”凝血因子,证实它的功能是正常凝血因子的8-10倍!

研究团队以基因工程技术改造了腺相关病毒(不会引发疾病),使其携带表达FIX-Padua因子的基因。通过注射的方式,将病毒送入患者肝脏细胞中。最新临床数据显示,10名接受治疗的血友病B型患者都能够自主表达足够的高活性凝血因子。

上头条!NEJM:基因疗法启用“超强版”凝血因子,有望“一次性”治疗血友病
Bill Konduros (58岁,右)和Jay Konduros(53岁)是一对兄弟,同时也是参与基因疗法临床试验的血友病患者。2016年8月接受治疗之前,即便是轻微的运动与会导致肌肉拉伤,需要凝血因子治疗。现在,他们不再需要接受凝血因子治疗。

Bill Konduros (58岁,右)和Jay Konduros(53岁)是一对兄弟,同时也是参与基因疗法临床试验的血友病患者。2016年8月接受治疗之前,即便是轻微的运动与会导致肌肉拉伤,需要凝血因子治疗。现在,他们不再需要接受凝血因子治疗。

“一劳永逸”式治疗

SPK-9001的研发之路开始于2014年底。2016年6月,它在治疗血友病上初见成效,7月获得FDA的突破新疗法认定。

在最新的临床数据中,患者在接受治疗之前平均每月出血一次,治疗后,他们至少一年都未曾出现过出血症状,且没有出现严重的副作用。

考虑一些肝脏细胞在分裂过程中不会将新基因传递下去,所以科学家们顾虑随着时间的推移,基因疗法效果会减弱。但是,其他针对血友病的基因疗法临床试验已经持续了8年(在狗模型上已经持续12年),治疗效果依然很好。

斯坦福大学的Matthew Porteus博士为此写了一篇评论,他认为这一新成果很“惊人”,它预示着我们在“实现治愈”的路上。

当然,这一成果是阶段性、试验性的,最终的结果依然需要时间“说话”。

其他在研项目和计划

除了Spark Therapeutics,BioMarin制药企业正在开展针对另一种血友病类型的基因疗法研究,并获得了一定的成效——已有13名患者接受治疗,他们在出血频率、依赖凝血因子治疗方面都得到了很好的改善。
据悉,BioMarin将在即将召开的美国血液学会议上汇报最新成果。此外,Sangamo Therapeutics公司正在验证传统的基因治疗、基因编辑治疗血友病的可能。

Lindsey George希望,在接下来的3期临床试验中,SPK-9001依然能够给出好的答卷。他认为,这一研究是改变血友病治疗范式的新开端。

参考资料:

Gene therapy stops bleeding episodes in hemophilia trial

Gene therapy shows promise against blood-clotting disease

One-dose gene therapy produces clotting factor, safely stops bleeding in hemophilia B patients

Science:揭示基因在培养小孩中起着重要作用

基因君


2018年1月31日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中,来自冰岛遗传解码公司(deCODE genetics)的研究人员证实亲代基因,包括那些遗传给小孩的基因和那些没有遗传给小孩的基因,能够通过它们对父母及其提供的培养小孩方式产生的影响来影响小孩的命运。这些研究人员将这种现象称为“遗传培养(genetic nurture)”。相关研究人员发表在2018年1月26日的Science期刊上,论文标题为“The nature of nurture: Effects of parental genotypes”。

Science:揭示基因在培养小孩中起着重要作用
图片来自CC0 Public Domain。

遗传培养不仅在父母生下他或她的第一个孩子时的教育程度和年龄等性状中发挥着着重要的作用,而且它还影响与健康和营养相关的性状,如身高、HDL水平和吸烟数量。有趣的但也许并不奇怪的是,来自父亲和母亲的遗传培养影响在一些性状上是不相同的。此外,小孩也能够受到兄弟姐妹和其他亲属的遗传培养的影响。这些结果可以引发人们讨论与生俱来与后天培养之间的关系,并且更加深入地理解后天培养在人类和其他物种中的进化成功。

同样需要注意的是,最近的许多遗传关联研究仅关注在遗传自父母的等位基因上。根据这项研究的结果,必须认识到,总体而言,对它们的影响进行评估既涉及直接的遗传影响,也涉及遗传培养影响。遗传培养的存在也与如何定义和评估遗传性(heritability)相关,比如是否应该考虑遗传培养影响,而且也与十多年来科学家们一直关心的“遗传性缺失(missing heritability)”问题密切相关。

从方法学上讲,这项研究不同于近期发表的大多数大规模遗传学研究,这因为它仅以至少有一名父母接受过基因分型的先证者(小孩)为研究对象。通过比较遗传的和未遗传的等位基因的影响,这些研究人员能够将直接遗传影响和遗传培养影响区分开。

论文第一作者Augustine Kong注意到,“关于与生俱来与后天培养之间的讨论经常被塑造为这两个因素如果不是竞争性的,就应是独立的力量。这项研究表明,不仅基因和后天培养经常共同发挥作用,这就是后天培养的遗传基础。在一个人寿命的相当一部分时间里,它几乎完全依赖于父母才能生存。因此,基因在培养过程中通过进化扩大它们的影响,这应该不会令人感到吃惊。”他也感叹道,“在此之前,我对社会科学的兴趣不大,不过这项研究彻底改变了我的观点,特别是对我对家庭重要性的理解。

论文通信作者、遗传解码公司首席执行官Kari Stefansson 说,“理解大脑的功能对遗传学和生物学来说仍然是一个巨大的挑战。对于与大脑不可分离的人来说,培养的倾向性是一种决定性的性状,然而迄今为止对它进行测量或量化是非常困难的。鉴定出有助促进培养的序列变异体是理解人类大脑运作和是什么造就了人类的重要一步。”他还指出,“尽管近十年来,非基于家庭的关联研究取得了宝贵的基因发现,但这项研究的结果提醒我们,如果缺乏家庭数据,情形往往是即便没有发生偏差,也是不完整的。”

这项研究利用了遗传解码公司在冰岛拥有的独特遗传资源。特别是,这个国家超过一半的人是进行过基因分型,而且具有丰富的表型/性状信息。最重要的是,每个经过基因分型的人平均也有大约一个父母也进行过基因分型,这就使得当前的这项研究成为可能。(生物谷 Bioon.com)

病毒蛋白与基因组RNA 构筑DNA-蛋白复合结构多级可控构筑

基因君

病毒蛋白与基因组RNA 构筑DNA-蛋白复合结构多级可控构筑
生物大分子在自然进化中发展出一套独特的“自下而上”自组装方式进行各种复合结构的可控装配,为多功能生物纳米材料的加工制备提供了绝佳范例。其中,核酸-蛋白质纳米复合体系的可控构筑,不仅将实现生物学上两种基本组装模式的有效结合,以提供愈加复杂的生物结构模板,还有助于体内生物大分子相互作用的深入理解,对仿生器件制造和生物医学应用具有深远意义。近年来,DNA纳米技术取得众多令人瞩目的研究成果。研究人员在计算机帮助下基于碱基互补配对原则构建了一系列精致的DNA多维结构,利用其伸出的DNA捕获链杂交蛋白表面偶联的DNA片段,可指导蛋白客体在预定位置有序排布,从而广泛应用于DNA-蛋白质复合纳米结构的可编程构筑。然而,利用蛋白质表面氨基酸残基进行DNA共价交联的常规方法,有着一些难以规避的缺点,包括修饰基团对功能蛋白活性的损害,修饰点与取向的不可控性以及操作体系不适于体内自组装过程等,限制了进一步的发展。因此,一些科学家利用非共价交联手段,如链霉亲和素-生物素相互作用、特异性适配体和DNA结合蛋白等,进行DNA支架-蛋白质复合纳米结构的组装研究。但目前这些研究往往局限于特殊蛋白个体在DNA支架上的结合排布,并且不涉及后续组装调控。构建更加高级而有序的DNA-蛋白质复合结构,并实现蛋白分子化学计量学和原位组装调控,是发展基于核酸和蛋白质的杂化生物纳米材料所面临的一个重要挑战。
针对这一挑战,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员王强斌团队在前期工作的基础上(ACS Nano, 2018, 12, 1673-1679; Adv. Mater., 2017, 29, 1606533; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 1764-1767; Small, 2016, 12, 4955-4959; J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 457–462; J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 11441–11444.),首次利用病毒蛋白与基因组RNA内在作用机制在DNA支架上进行原位可控组装体系的设计,展示了DNA-蛋白复合结构的多级可控构筑。病毒是一类典型的自组体,它的装配过程具有很高的特异性和效率,能够在短时间内利用弱键协同作用组装生产出大量的病毒颗粒。以烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus, TMV)作为模式系统,研究人员探索了不同条件下TMV基因组RNA与衣壳蛋白的互作规律及其对病毒颗粒的装配调控。TMV基因组特定的组装起始序列可有效引导核酸与病毒衣壳蛋白的特异性结合并引发体外重构组装,并且病毒蛋白管的组装长度是由RNA长度决定的,从而为蛋白域的精确调控提供了可能。研究人员构建了一维到三维DNA origami模板作为支架结合不同长度的TMV RNA重组序列,引导后续的原位组装过程。通过支架表面结合位点和序列的设计,不仅实现TMV病毒蛋白管在DNA支架特定位置按一定组装程序进行定向装配生长,还完成蛋白管原位组装长度的有效调控。这些成果为构建复杂DNA-蛋白复合组装体系提供了新的策略。这种策略具有普适性,展现出以DNA origami为功能载体结合其它探针进行病毒组装与感染机制研究的潜力,为DNA纳米技术在生物医学领域的应用提供新的视角。(生物谷Bioon.com)

研究发现:人体中“自私基因”会引发炎症和与年龄有关的疾病

基因君

研究发现:人体中“自私基因”会引发炎症和与年龄有关的疾病

 

衰老影响着每一个生物体,但导致衰老的分子过程却一直备受争论。导致衰老的因素有很多,但是炎症是动物衰老过程中的共同主题,并且衰老这一过程可能会被一类“自私基因”(selfish genetic elements)放大。这类“自私基因”会通过在宿主基因组中插入新的拷贝来繁殖自己。而LINE1逆转录转座子,就是在人类中发现的最普遍的“自私基因”,大约20%的人类和小鼠的基因组是由LINE1组成的。

近日,来自罗切斯特大学的研究人员在Cell Metabolism杂志上发表的论文揭示:LINE1逆转录转座子会随着年龄增长变得更加活跃,并可能通过引发炎症,继而导致与年龄相关的疾病。

人类细胞已经进化出多种分子机制来阻止像LINE1s这样的自私基因,比如基因沉默。然而,这些机制在衰老过程中变得效率低下,这就让LINE1可以重新激活。作者表示,当LINE1变得活跃,它们的一些拷贝会从细胞核外泄到细胞质中。细胞质中的任何DNA都会触发炎症等免疫反应,因为它们类似于入侵细胞的病毒。这一过程本意是保护人类免受病毒和外来DNA的侵害。研究人员发现,可以使用抑制逆转录酶(一种催化LINE1 DNA形成的酶,最初被用来对抗HIV病毒)的药物来减少LINE1sDNA片段的产生。使用这些药物不仅可以延长小鼠寿命,还可以改善其健康状况和减少炎症。这意味着,LINE1基因引发的无菌性炎症是一种新的衰老机制。

研究人员希望根据这些关于LINE1及其对炎症影响的新见解开发出旨在抑制LINE1的干预措施。并作为治疗炎症引发的与年龄有关疾病的新治疗方法,比如神经退行性变、癌症、糖尿病自身免疫性疾病等。(生物谷Bioon.com)

 

Nature:胰腺癌研究重大发现!基因复制或能解释胰腺癌的侵袭性和转移性

基因君

2018年2月2日 讯 /生物谷BIOON/ –胰腺癌是全球范围内死亡率最高的一种癌症,遗传改变或能解释胰腺癌为何极具侵袭性,而且胰腺癌的早期转移常常并不会被察觉到,近日刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究报告中,来自慕尼黑工业大学的研究人员通过研究发现,在癌症进化过程中所发生的特异性地基因扩增或许就能够解释胰腺癌的这些特性,相关研究获能帮助研究人员理解胰腺癌发生的基本原理。

Nature:胰腺癌研究重大发现!基因复制或能解释胰腺癌的侵袭性和转移性

图片来源:www.1ohww.org

截止到目前为止,研究人员并不清楚胰腺癌多种特性之间的关联、比如侵袭性、基因组突变等,此外,相比其它类型癌症而言,胰腺癌的转移速度往往非常之快,因此研究人员也并不清楚该疾病所发生的遗传性原因。这项研究中,研究人员就对此进行了深入研究,利用胰腺癌小鼠模型进行研究,研究者详细阐明了肿瘤发育过程所涉及的分子通路,同时也理解了胰腺癌特性产生的机制。

文章中,研究人员对小鼠机体KRAS基因的一个拷贝进行了突变,该基因在细胞增殖过程中扮演重要作用,而且其在90%的人类胰腺癌中都处于活性状态,这种基因常常被称之为癌基因,研究人员发现,即使在癌症的早期阶段突变的基因仍然会发生复制,而且在没有加倍复制突变KRAS的肿瘤中,研究人员发现其它癌症基因或许会进行复制。

研究者Sebastian Muller说道,由于存在额外的基因拷贝,因此细胞常常会放大生长信号,目前研究人员并未考虑过肿瘤发生期间剂量放大的模型,当突变的KRAS拷贝数量发生增加时,肿瘤的侵袭性和转移能力同样都会增加。

内源性保护机制的阻断能帮助确定癌症的进化

正常情况下,健康细胞拥有自身的保护性机制来抑制突变发生积累,因此细胞到底是如何产生这种剂量放大效应的呢?研究者指出,小鼠模型能够帮助我们在分子水平下观察并且实验性地回顾癌症发生的复杂过程,即从健康细胞到癌症前体、再到恶性肿瘤,最后扩散到其它器官中等。

当KRAS突变被诱导后,我们所熟知的肿瘤抑制基因的突变也会发生,健康的细胞中拥有一系列诸如这样的保护性基因来抑制癌症发生,研究者发现,突变的KRAS基因或其它癌症基因会被放大,而这依赖于肿瘤抑制基因是否会被影响,以及其功能被损伤的程度。

解释癌症发生的关键阶段

仅当细胞嵌入的保护性机制被关闭后,剂量放大效应才会在肿瘤最终形成时发生,细胞所遵循的途径,以及哪些基因参与其中在很大程度上决定了胰腺肿瘤的特征。

这项研究中,研究人员所提出的剂量放大模型首次能够帮其鉴别遗传性模式,从而来解释肿瘤的侵袭性和转移性;最后研究者Roland Rad表示,我们的研究发现或许能够提示肿瘤发展的一个基本原则,同时该原则在其它癌症发生过程中扮演着关键角色,目前研究人员正在研究探索癌症生物学中的新观点,同时他们也希望能够开发出治疗胰腺癌等其它癌症的新型治疗策略。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Sebastian Mueller, Thomas Engleitner, Roman Maresch, et al. Evolutionary routes and KRAS dosage define pancreatic cancer phenotypes. Nature volume 554, pages 62–68 (01 February 2018) doi:10.1038/nature25459

Nature:从功能上对将近4000种BRCA1基因变异体进行分类

基因君


2018年9月14日/生物谷BIOON/—肿瘤抑制基因BRCA1功能缺失能够导致乳腺癌和卵巢癌。在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学的研究人员在功能上对近4000种BRCA1基因变异体进行分类。这些发现可能有助于将癌症风险归因于未知的BRCA1基因变异体。相关研究结果于2018年9月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Accurate classification of BRCA1 variants with saturation genome editing”。

Nature:从功能上对将近4000种BRCA1基因变异体进行分类
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0461-z。

美国宾夕法尼亚大学肿瘤学家Susan Domcheck(未参与这项研究)表示,“这项研究真的是非凡的杰作。”

据Nature期刊介绍,数百万人接受了BRCA测序,但许多BRCA变异体的影响并未被医生很好地理解。

通过使用CRISPR,这些研究人员获得了BRCA1基因的3893种变异体,并将它们整合到经编程后如果非功能性BRCA1存在时就会死亡的单倍体人类细胞系中。这有助于他们观察哪些序列让细胞存活,以及哪些序列会杀死这些细胞。已知是良性的或导致肿瘤的BRCA1变异体的研究结果在临床上与它们的数据存在关联。

美国哈佛医学院的Heidi Rehm认为这些结果“得到了充分验证”,并提出临床医生“应该权衡”针对这些新描述的BRCA1变异体的数据对他们作出的医疗保健建议的影响。

其他人提出这些数据可能需要在体内进行测试。在针对这项研究作出的评论中,美国国家卫生研究院(NIH)的Stephen Charnock表示,“体外数据独自不能作为提出医疗建议的基础—至少要到这种方法在临床上得到验证为止。”

论文共同通信作者、华盛顿大学的Lea Starita指出,“我们希望这个基因变异体数据库将继续增加,并将成为指导对可靶向的基因变异体进行解释的中心点,这是因为它们最初是在女性中观察到的。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Gregory M. Findlay, Riza M. Daza, Beth Martin et al. Accurate classification of BRCA1 variants with saturation genome editing. Nature, Published Online: 12 September 2018, doi:10.1038/s41586-018-0461-z.

Stephen J. Chanock. Gene editing reveals the effect of thousands of variants in a key cancer gene. Nature, Published Online: 12 September 2018, doi:10.1038/d41586-018-06022-y.

Nature:喝酒和吸烟诱发驱动基因突变,导致食管癌

基因君

2019年1月6日/生物谷BIOON/—癌症被认为是由异质性的肿瘤细胞群体组成,这些肿瘤细胞在基因突变方面显示出复杂的层次结构。根据近期的研究,这个完整的癌症层次结构本身可能进一步嵌入到更高级别的由多轮正向选择递归生产的层次结构中,而在这些多轮正向选择中,获得驱动基因突变起着至关重要的作用。因此,人们猜测在癌症产生之前,很多独立的癌前克隆细胞群体存在于明显或生理学上正常的组织中。然而,针对这些克隆细胞在频率和大小方面如何从初期阶段过渡到生命的尽头,以及它们的动态变化如何受到环境和/或遗传因素的影响从而导致癌症产生,人们知之甚少。阐明这些问题的重大挑战包括此类事件的罕见性,较小的克隆细胞群体,以及更重要的是,很难对导致癌症产生的早期克隆细胞进行回顾性分析。

Nature:喝酒和吸烟诱发驱动基因突变,导致食管癌

食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)是亚洲人群中最常见的食管癌,大量饮酒和吸烟在ESCC产生中的作用已得到证实;具有这些生活方式因素—以下称为“生活方式ESCC风险(lifestyle ESCC risk)”—的个体患上ESCC的风险显著增加,风险比(hazard ratio)高达6.12,并且经常患上多种癌症,或者在治疗原发性肿瘤后,患上第二种异时性癌症(metachronous cancer)。再者,在这些高风险个体中,发生TP53突变的细胞存在于生理上正常的食管上皮(physiologically normal oesophageal epithelia, PNE)中,这提示着在癌症发生之前或之时,很多癌前病灶就已存在着,这一现象称为“区域效应(field effect)”。

在一项新的研究中,来自日本京都大学等多家研究机构的研究人员使用来自不同年龄和不同生活方式ESCC风险的人类受试者中的682种微尺度的PNE样本(小至0.2平方毫米)来研究食管中的早期克隆事件,随后利用全外显子组测序无偏见地检测这些样本中的体细胞突变和拷贝数异常。相关研究结果于2019年1月2日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Age-related remodelling of oesophageal epithelia by mutated cancer drivers”。论文通讯作者为京都大学的Seishi Ogawa。

通过对来自大量受试者的PNE样本中的体细胞突变进行无偏检测,这些研究人员展示了PNE样本中发生克隆扩增(clonal expansion,即前面提及的克隆细胞增殖)的综合景观,并揭示了发生增殖的克隆细胞的超微结构及其进化历史。

这些研究人员发现在PNE样本中,携带驱动基因(主要是NOTCH1)突变的克隆细胞发生年龄相关的渐进性增殖,而且饮酒和吸烟可显著地加快这种渐进性增殖。几乎在所有人体内,携带驱动基因突变的克隆细胞从儿童早期开始在多个病灶位点上出现,它们的数量和大小随着年龄的增加而增加,并且最终数千个相当大的携带驱动基因突变的克隆细胞(每个食管大约9000~15000个克隆细胞)重塑几乎整个食道上皮。这能够在没有大量饮酒和吸烟的情况下发生,但是,大量饮酒和吸烟极大地加快这种重塑过程。

Nature:喝酒和吸烟诱发驱动基因突变,导致食管癌
来自一名81岁的高风险男性(UPN135,左边)和一名70岁的高风险男性(UPN134,右边)的PNE样本中发现的两种代表性克隆细胞的进化。图片来自Nature, doi: 10.1038/s41586-018-0811-x。

再者,相比于食管癌中发生的突变,NOTCH1和PPM1D突变的比例在PNE样本中明显过高;这些突变在青春期后期之前(最早在婴儿早期)获得,而且这些突变的数量在大量吸烟和饮酒的情形下显著增加。由携带驱动基因突变的克隆细胞引发的食管上皮重塑是正常衰老的必然结果,从而导致食管上皮中发生年龄相关的克隆扩增,此外,这可能影响癌症产生,这种影响与生活方式风险存在关联。

尽管在每个老年人中存在大量的携带驱动基因突变的克隆细胞,但是据估计ESCC的终生发病率仅为1/45或1/228,而且那些患上ESCC的人在很大程度上仅限于重度饮酒者和吸烟者,这表明这些生活方式风险在ESCC产生中发挥着至关重要的作用。

鉴于这些生活方式ESCC风险强烈影响着年龄相关克隆扩增中正向选择的驱动基因突变的数量和类型,特别令人感兴趣的是,一项之前的研究已表明诱变剂在缺乏NOTCH1的皮肤的肿瘤发生中起着至关重要的作用:一种称为7,12-二甲基苯并蒽的诱变剂的处理对缺乏NOTCH1的小鼠皮肤中的肿瘤加快产生是必不可少的。重要的是,在这种模型中,这些由诱变剂诱导的肿瘤甚至可由残留的保持完整NOTCH1的细胞产生,这提示着缺乏NOTCH1的细胞存在着非细胞自主作用。这提高了ESCC癌变的区域效应可能通过携带NOTCH1突变的克隆细胞发生的年龄相关克隆扩增与接触生活方式ESCC风险之间的合作来加以解释的可能性。在这些生活方式ESCC风险中,消耗大量的酒精和烟草—众所周知的诱变剂—会在由多个携带NOTCH1突变的克隆细胞发生增殖产生的易于形成肿瘤的食管环境中加快癌变。

这些研究结果提出了一个问题:PNE组织和ESCC中的克隆细胞存在哪些本质区别。这些研究人员对正常组织中的克隆细胞进化机制以及这种进化与癌症进化之间的差异仍然了解不多。在理解癌症、开发早期检测策略、干预甚至预防高危患者中的ESCC产生方面,这些重要的问题仍有待人们去解决。(生物谷 Bioon.com)

美研究利用“基因剪刀”应对抗生素耐药性

基因君

 

美研究利用“基因剪刀”应对抗生素耐药性

致病菌对抗生素产生耐药性已成为日益严峻的全球性公共卫生问题。美国研究人员近日报告说,他们利用“基因剪刀”开发出一个新系统,可以确定某种特定抗生素能靶向作用于致病菌的哪些基因,有望用于改进现有抗生素效果或开发新型抗生素

被誉为“基因剪刀”的CRISPR基因编辑技术能精确定位并切断DNA(脱氧核糖核酸)上的基因位点,可以关闭某个基因或引入新的基因片段。

美国威斯康星大学麦迪逊分校等机构研究人员近日在英国《自然·微生物学》杂志上报告说,CRISPRi是“基因剪刀”的弱化版,不能切断DNA链,但能附着在DNA的某个位置,阻止基因转录所需蛋白质分子靠近,以达到降低基因表达、减少该基因编码蛋白质数量的效果。他们开发出的这个新系统被命名为“移动CRISPRi”,可适用于研究不同菌种。

研究人员发现,利用这种基因编辑技术,减少被某种抗生素作为“靶子”的蛋白质数量时,细菌会变得对这种抗生素更敏感,这证明了特定抗生素和某些基因之间的关联。通过这种方式,研究人员一次可以筛查出数千种可能成为抗生素潜在目标的基因,可帮助科学家理解抗生素的工作机制并改进药物效果。

研究人员用“移动CRISPRi”研究了从奶酪皮中分离出的干酪弧菌,以弄清这种细菌怎样聚居到奶酪上并影响风味。研究人员说,“移动CRISPRi”可用于研究任何数量的科学家此前不了解的致病菌或有益菌。(生物谷Bioon.com)

 

Cell:科学家鉴别出维持细胞基因组完整性的新型DNA修复机制

基因君

2019年3月2日 讯 /生物谷BIOON/ –日前,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自范德堡大学的科学家们通过研究鉴别出了保持基因组完整性的新型DNA修复机制。研究者表示,这种机制是由一种名为HMCES的蛋白质所开启的,HMCES是此前研究者所鉴别出的200多种蛋白质家族的一种,这些蛋白质属于特殊分子机器的一员,其能在细胞分裂时帮助DNA进行复制。其中有些蛋白质是用于与DNA复制相关的功能,而包括HMCES在内的一些蛋白质则并未发现该功能。

Cell:科学家鉴别出维持细胞基因组完整性的新型DNA修复机制

图片来源:Anne Rayner

研究者Cortez说道,每一种有机体中都有HMCES样的蛋白质,比如人类、细菌等;这项研究中我们剔除了细胞中的HMCES基因来寻找细胞复制中的问题,但研究者并未发现任何问题,即缺失HMCES的细胞依然能够正常进行分裂和DNA复制;当研究者利用损伤的DNA来挑战这些细胞时他们发现,HMCES对于维持细胞健康至关重要。

研究者所使用的DNA损伤制剂能够引发多种类型损伤,而这些损伤也能通过多种不相关的DNA修复通路来进行修复,在多种类型的DNA损伤剂中最常见的一种就是无碱基位点,目前研究人员并未发现单链DNA中修复无碱基位点的机制,本文研究中研究者发现HMCES或许就在其中扮演关键角色。HMCES能结合到无碱基位点并形成一种DNA-蛋白质交联结构,这就能够保护无碱基位点免于旁路聚合酶的不正确修复,缺失HMCES蛋白的细胞会积累DNA损伤,同时还会对诱发无碱基位点的DNA损伤制剂非常敏感,并且会增加细胞自身的遗传不稳定性。

目前研究者并不清楚这种对细胞有害的DNA-蛋白质交联结构开启DNA修复机制的原理,似乎这种蛋白质会让糟糕的情况变得更糟,但有时候这种这种情况也会以某种方式被解决,因为研究者发现其能够防止突变,目前研究人员正在深入解析这种DNA-蛋白质交联结构以及阐明如何修复无碱基位点;HMCES形成DNA-蛋白质交联结构的能力或许使其能够成为一种潜在靶点,类似于形成交联结构的拓扑异构酶等。

最后研究者表示,如果一种药物能与细菌的HMCES蛋白相互作用,那么气或许就能够稳定DNA-蛋白质交联结构,并成为一种有用的抗生素。目前研究人员希望能够深入研究这种修复机制并以其为靶点开发新型疾病疗法。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Mohni KN, Wessel SR, Zhao R, et al. HMCES Maintains Genome Integrity by Shielding Abasic Sites in Single-Strand DNA. Cell. 2019 Jan 10;176(1-2):144-153.e13. doi: 10.1016/j.cell.2018.10.055

Cell:重大进展!一种新型多基因算法可预测一个人的肥胖风险

基因君


2019年4月22日讯/生物谷BIOON/—在一项新的研究中,来自美国麻省总医院和布罗德研究所的研究人员开发出一种新的工具,它可根据基因组中200多万个位点的基因变异来评估一个人变胖的风险。相关研究结果发表在2019年4月18日的Cell期刊上,论文标题为“Polygenic Prediction of Weight and Obesity Trajectories from Birth to Adulthood”。

Cell:重大进展!一种新型多基因算法可预测一个人的肥胖风险
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.03.028。

论文通讯作者、麻省总医院心脏病专家Sekar Kathiresan表示,“长期未来,我们已有证据表明肥胖会受到遗传因素的影响。这项新的研究的真正吸引人之处在于能够将从每个人基因组中获得的变胖风险提炼成一个简单的数字,并将这个数字与其他人进行比较。”

Kathiresan及其团队开发了一种算法,将身体质量指数(BMI)与210万个基因变异相关联在一起,并使用10万人的数据集验证了它在遗传学中预测BMI的准确性。这些研究人员随后将这种风险评估应用于30多万人,发现那些得分较高的人平均而言要比那些得分较低的人重13公斤。然而,这些用于评分的基因变异一起占基因对肥胖的贡献的不到10%。

在这项研究中年龄最小的参与者中,这一趋势早在三岁时就开始显现,那时风险评分较高的儿童开始增加体重。

这些研究人员表示,了解人们携带这种风险可能对预防性干预有用,比如控制体重的药物。

不过这也存在一个危险,即风险评分会鼓励宿命论(fatalism)。比如,另一项研究已发现如果人们了解到他们有变肥胖的遗传倾向,他们会吃得更多,美国西达赛奈医疗中心的Mark Goodarzi说道。“我想他们认为,‘我是命中注定的。反正我是会变胖的。为什么抵抗它呢?’”

这些研究人员承认,较高的风险评分不能确保一定变得肥胖,正如他们的数据显示的那样。他们在报告中写道,“尽管具有较强的关联性,肥胖的多基因易感性并不是确定性的。在GPS(genome-wide polygenic score, 全基因组多基因评分)前十分之一的人群中,83%的人超重或肥胖,但是也有17%的人的BMI在正常范围内,0.2%的人体重过轻。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:


Amit V. Khera et al. Polygenic Prediction of Weight and Obesity Trajectories from Birth to Adulthood. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.03.028.

健康一生

apasstour 医健游测序宝