基因新闻 第59页

2019年1月30日/生物谷BIOON/—2019年1月24日，在两篇发表在National Science Review期刊上的论文中，中国研究人员克隆出5只基因编辑猕猴。这两篇论文的标题分别为“BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders”和“Cloning of a Gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer”。

这些基因编辑猕猴通过体细胞核移植方法克隆出来。在大约一年前，这种方法被用来克隆出世界上第一只灵长类动物（也是猕猴）。但是，在这两篇新的论文中，这些研究人员首先利用CRISPR-Cas9对这些猴子的基因组进行编辑，具体而言就是敲除在昼夜节律调节中起着重要作用的基因BMAL1，让它们出现睡眠障碍的症状。

根据中国科学院神经科学研究所非人灵长类动物研究平台主任孙强（Sun Qiang）在一份新闻稿中的说法，这些研究人员随后挑选出发生“正确的基因编辑和具有最严重的疾病表型”的猴子进行克隆。

这些研究人员在这些克隆猕猴中观察到的疾病迹象包括失眠和血液激素的变化，以及焦虑、抑郁和“精神分裂症样（schizophrenia-like）”行为的增加。

这个研究项目的既定目标是为生物医学研究提供基因相同的猴子疾病模型。孙主任在这份新闻稿中说道，“我们认为这种克隆基因编辑猴子的方法可用于产生各种基因疾病—包括许多脑部疾病、免疫疾病、代谢疾病和癌症—的猴子模型。”

中国科学院神经所所长蒲慕明也在这份新闻稿中说道，“这类研究将有助于减少当前在世界各地生物医学研究中使用的猕猴数量。”他指出，鉴于这些克隆猴子不会产生混淆的遗传差异，临床前药物试验可能用更少的动物来完成。

这个研究项目涉及几个棘手的问题：克隆、动物权利和基因编辑。一些人认为他们的实验是一个道德窘境的雷区，人们想知道对科学的潜在益处是否足以超过这些猴子受到的所有伤害。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Peiyuan Qiu et al. BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders. National Science Review, 2019, doi:10.1093/nsr/nwz002.

Zhen Liu et al. Cloning of a Gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer. National Science Review, 2019, doi:10.1093/nsr/nwz003.

2019年2月12日 讯 /生物谷BIOON/ –转录因子（TFs）是一种能调节基因表达的特殊蛋白，其能在完整的基因组中搜索并结合特殊区域来调节基因的表达；我们都知道，转录因子不仅能结合特殊的DNA序列，还能非特异性结合任何DNA链。这些非特异性的关联就能够明显增加转录因子寻找特殊靶点的能力，然而目前研究人员并不清楚在扫描大量基因组、定位以及结合特殊位点时，人类机体中超过1500种转录因子的的效率是如何发生变化的。

图片来源：David Suter/EPFL

近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们通过研究发现了一种新方法，其或能帮助预测不同转录因子在活细胞中扫描基因组的效率；文章中，研究者对小鼠机体中501个转录因子进行了研究，观察了其结合有丝分裂染色体的方式，这种特性能以一种非特异性的方式将转录因子的能力与DNA相关联起来。

利用光漂白试验和单分子成像技术，科学家们发现，通过与有丝分裂染色体的结合就能预测细胞核中转录因子的运动以及其结合特殊位点的效率。将上述实验与全银族中转录因子图谱相结合，研究人员发现，不同转录因子在寻找其结合位点的能力上会表现出三个数量级的差异，具有较强非特异性DNA结合特性的转录因子常常与有丝分裂染色体相关，其在细胞核中移动速度较慢，但其却能有效地寻找需要结合的特殊序列并调节基因的表达。

研究者David Suter说道，转录因子在扫描基因组寻找其特殊结合位点的能力上有很大的差异，而且通过简单地观察期所结合的有丝分裂染色体的多少就能预测这些差异；能在基因组中发挥有效搜寻功能的转录因子常常能驱动基因表达模式发生较大范围的改变，甚至是在较低浓度下依然可以，而且这对于细胞命运的决策过程尤为重要。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Mahé Raccaud, Elias T. Friman, Andrea B. Alber, et al. Mitotic chromosome binding predicts transcription factor properties in interphase. Nature Communications 30 January 2019. DOI: 10.1038/s41467-019-08417-5

2019年2月21日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –与迈阿密，哥伦比亚和旧金山的大学合作，来自巴斯德研究所，Inserm，CNRS，法兰西学院，索邦大学和Clermont Auvergne大学的科学家们成功恢复了DFNB9耳聋小鼠的听力，这是最常见的先天性遗传性耳聋病例之一。患有DFNB9耳聋的个体缺乏编码otoferlin的基因，而otoferlin是一种对于在听觉感觉细胞突触中传递声音信息必不可少的蛋白质。通过在成人DFNB9小鼠模型中进行该基因的耳蜗内注射，科学家们成功地将听觉突触功能和听力阈值恢复到接近正常水平。这些发现发表在PNAS期刊上，为DFNB9患者的未来基因治疗试验开辟了新的途径。

（图片来源：Institut Pasteur）

超过一半的非综合征性先天性耳聋患者有遗传原因，其中大多数（约80％）是由常染色体隐性遗传性耳聋（DFNB）引起的。人工耳蜗是目前恢复这些患者听力的唯一选择。

DFNB9耳聋是由编码otoferlin的基因突变引起的，otoferlin是一种在内毛细胞突触传递声音信息中起关键作用的蛋白质。尽管没有可检测的感觉上皮缺陷，但是这些突触在响应声音刺激时不能释放神经递质，因此缺乏耳铁蛋白的突变小鼠是非常聋的。因此，DFNB9小鼠构成了用于在晚期施用时测试病毒基因治疗功效的合适模型。然而，由于AAV具有有限的DNA包装容量（约4.7千碱基（kb）），因此难以将该技术用于编码区（cDNA）超过5kb的基因，例如编码具有6kb的otoferlin的基因。编码区。科学家通过采用称为双重AAV策略的AAV方法克服了这一限制，因为它使用了两种不同的重组载体，一种含有5′-末端，另一种含有otoferlin cDNA的3′-末端。

通过重组5’和3′-末端DNA片段，在成年突变小鼠中使用单个耳蜗内注射载体对来重建otoferlin编码区，从而导致内毛细胞中奥托菲林表达的长期恢复，然后恢复听力。

因此，科学家们使用两种载体获得了耳蜗中片段化cDNA病毒转移概念的初步证据，表明这种方法可用于生产奥托费林并持久地纠正小鼠的深度耳聋表型。

科学家们取得的成果表明，DFNB9先天性耳聋患者局部基因转移的治疗窗口可能比想象的更广泛，并且希望将这些发现扩展到其他形式的耳聋。（生物谷Bioon.com）

资讯出处：Gene therapy durably reverses congenital deafness in mice

2019年3月31日讯/生物谷BIOON/—当谈到再生时，一些动物能够获得惊人的壮举—如果你把蝾螈的腿切下来，它就会重新长出来。当受到威胁时，一些壁虎会丢掉它们的尾巴来脱身，然后重长出尾巴。其他的动物更进一步。真涡虫、水母和海葵当被切割两半后能够再生出整个身体。

在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校、加州大学旧金山分校、哈佛大学和麻省理工学院的研究人员揭示了动物如何实现这一壮举，并发现一些似乎控制用于全身再生的基因的DNA开关。相关研究结果发表在2019年3月15日的Science期刊上，论文标题为“Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration”。论文通讯作者为哈佛大学有机与进化生物学助理教授Mansi Srivastava。论文第一作者为Srivastava实验室博士后研究员Andrew Gehrke。

通过使用三斑黑豹蠕虫（three-banded panther worm）来测试这个再生过程，Srivastava、Gehrke及其团队发现一段非编码DNA控制一个称为EGR的“主控制基因”的激活。一旦受到激活，EGR通过开启或关闭其他基因来控制许多其他过程。

Gehrke说，“我们发现这个基因在活性状态下……正在激活在再生期间应开启的基因。基本上，正在发生的事情是非编码区域告诉编码区域开启或关闭，因此一种考虑它的好方法就是它们像开关那样起作用。”

Gehrke说，若要让这个再生过程起作用，蠕虫细胞中的正常情形下被紧密折叠和压缩在一起的DNA必须发生变化，从而让新的区域便于激活。

但是要理解这种蠕虫基因组的动态变化，这些研究人员必须首先将它的基因组序列组装在一起。为此，在这项研究中，他们首次发布了这种蠕虫的基因组，这是比较重要的，毕竟这是这个动物门的首个物种的完整基因组被测序。

通过使用多种工具来研究这种蠕虫的基因组在再生期间发生的动态变化，他们能够鉴定出多达1.8万个基因组区域发生变化。

这些结果表明在这种蠕虫的再生中，EGR就像一个电源开关，一旦它被开启，其他的过程就会发生，但是缺乏它，什么也不会发生。

Srivastava说，“我们能够降低这个基因的活性，我们发现如果缺乏EGR，什么也不会发生。这种蠕虫就不会再生。所有的下游基因就不会开启，因此其他的开关也不会起作用，基本上就是整个房子都变黑了。”

虽然这项研究揭示了关于这种再生过程在这种蠕虫体内如何运作的新信息，但是它也可能有助于解释为什么它在人类身上不起作用。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Andrew R. Gehrke et al. Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau6173.

Michael Alonge et al. A master regulator of regeneration. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw6258.

模式植物拟南芥功能基因组学研究中，插入突变体库是目前最直接有效的方法。而禾本科作物中的小麦和玉米由于株型大、难转化等原因，一直没有可用的插入突变体库。山东农业大学生命科学学院教授安海龙团队以禾本科植物新兴模式材料二穗短柄草入手，建立了插入突变体库，并发现该方法也适用于构建小麦、玉米的突变体库。近日，该团队有关成果发表在国际知名期刊《植物生理学》（Plant Physiology）上。

水稻是禾本科植物的模式物种，已有学者在研究中建立了适用于水稻的AcDs转座子体系插入突变体库。考虑到二穗短柄草属于早熟禾亚科，与小麦和玉米亲缘关系较近，是新兴的单子叶植物模式材料，安海龙团队利用已知序列的水稻解离因子（Ds），构建由激活因子（Ac）转座酶和外源Ds转座子组成的转座子体系，并尝试将其插入到二穗短柄草机体细胞内。

该团队成功筛选到与外源Ds转座子结合的突变基因材料，并以此为父本或母本进行杂交组合，从后代中获得了只含有外源Ds转座子的插入突变植株（以下称为Ds插入植株）。这些植株由于没有Ac转座酶，所以外源Ds转座子不再“跳跃”，而是稳定地插入某个基因中。他们对获得的710个Ds插入植株进行研究，根据Ds基因序列，测出了与其结合的710个未知基因序列，并发现来自同一个单株后代中Ds插入位点约90%是不同的。

由于Ds再次转座偏好至离原插入位点近的地方，所以理论上可以在仅含Ds插入植株中导入Ac表达盒，再次诱变基因组中的任何基因，结合表型变化研究该基因的功能。这也意味着安海龙团队分离鉴定的Ds插入植株成为禾本科植物基因组功能研究的资源库。

目前，该团队把构建的由Ac转座酶和外源Ds转座子组成的T-DNA用在小麦、玉米研究中，也成功筛选出Ds插入植株，初步建立了有关基因功能研究资源库。分子生物学领域的研究人员可以利用这个资源库，找出与小麦、玉米产量、质量有关性状变化相对应的Ds插入植株，通过PCR技术找出Ds结合基因并研究其功能，省去了传统研究中杂交、田间筛选等环节，显着地缩短了研究时间，并且不需要保存太多的植物种子。(生物谷Bioon.com）

2019年4月20日讯/生物谷BIOON/—活细胞内的精细分子网络使得它们能够感知和处理来自环境的许多信号，以执行所需的细胞功能。合成生物学家已能够重建和模拟这种细胞信号处理的更简单形式。但是，如今，在一项新的研究中，来自美国莱斯大学、波士顿大学、布兰迪斯大学、麻省理工学院、哈佛大学和布罗德研究所的研究人员发现一种由自组装分子和预测建模驱动的新工具箱将允许科学家们构建在真核生物（包括人类细胞）中发现的复杂计算和信号处理。相关研究结果于2019年4月18日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Complex signal processing in synthetic gene circuits using cooperative regulatory assemblies”。论文通讯作者为莱斯大学助理教授Ahmad ‘Mo’ Khalil。论文第一作者为莱斯大学助理教授Caleb Bashor和Khalil实验室研究生Nikit Patel。

他们能够合成设计的这类组合信号处理是细胞自然而优雅地完成的任务，比如胚胎发育和分化中的那些任务。Khalil说，“通过采用一种我们所知道的共同原则，即调节性分子协作和形成高阶组件的能力，你能够对细胞进行编程，以解决非常困难的计算和组合问题。这代表了一种与传统方法截然不同的设计基因电路的方法，它能够构建一类新的我们可以模拟和控制的细胞功能。”

首先，这些研究人员建立了一个简单的合成分子组件库，这些组件可以相互作用。这些组件中的每一个都有其独特的化学和动力学构成，可用于了解其行为。利用这些已知属性，他们构建了一个定量模型来预测这些分子的不同组合如何构建出高阶组件。他们随后能够使用该预测模型作为设计基因电路的指南，所设计的基因电路利用组合装配来执行所需的信号处理功能。

Bashor说，“基本上，这些组件通过极其微弱的交互作用彼此结合在一起。但是，所有这些微弱的相互作用在一个更大的复合体中叠加起来，会形成一个非常紧密的结构。因此，当只有不多的组件在四周漂浮时，它们不会形成复合体。当它们达到临界浓度时，它们就会看到彼此，它们基本上可以结合在一起形成复合体。”

这种复合体本身由三个组件组成：一种控制基因活化的合成转录因子、转录因子结合的DNA序列，以及一种将前两种组件固定在一起的合成“钳”分子。这种复合体可以允许它们调整细胞对输入信号的响应强度，并在所需的时间开启和关闭这种响应。但也远远不止这些。

Khalil说，“我们正在利用和试图建立的是生物学中最强大和最普遍的特征之一：协同作用（cooperativity）。一种考虑协同作用的方法是它允许整体大于其各部分的总和。”

通过使用他们的系统，所产生的工程细胞对所需的化学或环境输入作出响应而合成分子组件。在一项实验中，他们对酵母细胞进行编程以响应两种不同的化学物质，特别是以模拟或数字方式响应这两种化学物质的不同浓度。

在模拟电路中，这种响应是连续的；如果两种化学物质或其中的一种的浓度都很低，那么就会出现分级响应（graded response）。但是在数字电路中，存在一种全有或全无的离散响应—就像信号转换为仅由0（关闭）和1（开启）组成的二进制代码一样。

通过利用这种调整分子组件之间协同作用的新能力，他们发现他们可以将细胞的响应从迟钝转变为敏锐—复合体的协同作用越多，这种响应越敏锐。响应的敏锐性—当信号达到临界阈值时系统响应的强烈程度—是数字信号处理的关键。

Khalil说，“将这种类型的响应设计到转录因子中是允许我们对细胞进行编程以执行各种复杂工作—比如布尔逻辑、时间滤波，甚至频率解码—的关键。”

从模拟到数字的升级是多年研究的结晶。模数转换器及他们的其他合成基因电路可用于探索和操纵指导免疫细胞和干细胞功能的调控程序，其最终目标是利用工程化人体细胞开发基于细胞的转化疗法。

众所周知，大自然只用很少的部件就完善了非常强大的信息处理，但由于人类细胞的复杂性，要精确地还原这一过程几乎是不可能的。通过在一种含有合成部件的简单酵母细胞模型中重现人类细胞在DNA水平上处理信息的方式，这些研究人员能够根据基本原理重建复杂的信号。这是一个很好的例子，说明像工程师一样思考可以开启一种新的方式来回答主要的生物学问题。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Caleb J. Bashor et al. Complex signal processing in synthetic gene circuits using cooperative regulatory assemblies. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau8287.

2019年1月， Bio-Techne 正式发布了细胞和基因治疗全产品线方案。作为业内重要的GMP级原辅试剂和仪器供应商，Bio-Techne的解决方案可渗透入细胞和基因治疗的各个阶段：从早期的科研发现、细胞治疗生产工艺优化到最终的工业生产。 Bio-Techne秉持博采众方的精神，整合旗下多个品牌的优质产品，期望配合产业升级，并服务最终用户。

目前Bio-Techne 公布的细胞和基因治疗全产品线方案包括GMP 级细胞因子和生长因子、GMP级小分子、GMP级细胞培养基以及适用于流式细胞检测和IHC检测的高质量抗体等。除传统试剂的升级以外，该方案还引入了以新技术为依托的产品，期冀于协助优化及简化现有细胞治疗工艺。其中，尤其引人注目的有 Cloudz™ 细胞激活试剂盒 、Simple Plex 免疫检测平台和RNAscope® 原位杂交试剂盒。这些产品在中国也已经开始销售。

Bio-Techne 全球蛋白事业部总裁 Dave Eansor先生表示，“我们非常高兴Bio-Techne现在可以为细胞治疗产业的客户提供多种产品，全程相伴，也希望和我们的客户共创佳绩。我们同时发布了细胞和基因治疗专题网页，希望客户能更便捷的找到我们的产品。”

Cloudz™ 细胞激活试剂盒采用了可降解凝胶微珠技术，偶联激活抗体或者分离抗体，可以简化细胞分离激活操作。

Cloudz CD3/CD28 操作流程图

Simple Plex 免疫检测平台，通过全封闭微流控技术，实现高通量、宽动态范围的多因子检测，快速获得数据，排除人为干扰，可以辅助细胞治疗产品的质量控制和病人状况的检测。

Simple Plex 工作原理图

总而言之，Bio-Techne 秉持博采众方的精神，整合旗下多个品牌的优质产品，期望配合产业升级，更好地服务最终用户。

Bio-Techne（NASDAQ：TECH）旗下拥有 R&D Systems®、Novus Biologicals®、Tocris®、ProteinSimple®、PrimeGene® 和 Advanced Cell Diagnostics 等众多一线品牌，在免疫学研究领域提供从试剂到仪器最领先的方案及完整的服务。作为2019（第十届）细胞治疗国际研讨会的重要参展商，Bio-Techne 将携免疫检查点阻断、CAR-T 治疗、干细胞治疗等相关领域的研究工具登场，并在17号展台准备了丰富的技术资料与精美的礼品，期待您的到来。

R&D Systems GMP级蛋白

PrimeGene GMP级蛋白