基因新闻 第59页

2018年1月28日/生物谷BIOON/—在美国，每750名出生的婴儿中，大约就有1人患有某种颅面畸形，约占所有出生缺陷的三分之一。

很多颅面缺陷是由“管家”基因发生的突变引起的，其中管家基因是细胞中的基本功能（如蛋白合成，DNA复制）所必需的。身体中的所有细胞都需要这些基因，因此科学家们长期以来一直想要知道为何这些突变会在面部组织中特异性地产生缺陷。

如今，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院和斯坦福大学的研究人员现发现一种这样的突变导致在特雷彻-柯林斯综合征（Treacher-Collins Syndrome）中观察到的面部畸形，其中特雷彻-柯林斯综合征在婴儿中的发病率为1/150000～1/2500，导致未充分发育的面部组织，特别是在下颚和面颊。相关研究结果于2018年1月24日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Tissue-selective effects of nucleolar stress and rDNA damage in developmental disorders”。论文通信作者为斯坦福大学化学与系统生物学系教授Joanna Wysocka。

这些研究人员发现形成脸部的胚胎细胞对这种突变更为敏感，这是因为作为对应激作出的反应，它们更容易激活一种诱导细胞死亡的通路。该通路受到一种被称作p53的蛋白的调节。这些新的发现首次表明科学家们确定了在胚胎发育期间，管家基因中的突变在如何产生组织特异性的影响。

论文第一作者、麻省理工学院生物学助理教授 Eliezer Calo说，“我们能够在分子水平上降低用于制造所有细胞中的核糖体的通用调节因子存在的问题如何导致特定的细胞类型出现缺陷。”

从突变到疾病

特雷彻-柯林斯综合征是由编码聚合酶的组装和功能所需的蛋白的基因发生突变引起的。这些被称为TCOF1、POLR1C和POLR1D的蛋白负责转录组成核糖体的蛋白的编码基因。核糖体对所有的细胞都是至关重要的。

Calo说，“我们试图理解的问题是，当身体中的所有细胞都需要核糖体发挥作用时，制造核糖体所需的组分发生突变如何导致颅面缺陷呢？在这些情况下，你会期待身体中的所有细胞类型将会同样地受到影响，但实际情形并非如此。”

在胚胎发育期间，这些突变特别影响一类形成面部的被称作颅神经嵴细胞的胚胎细胞。这些研究人员已知道这些突变会破坏核糖体的形成，但他们并不知道这是如何精确发生的。为了研究这个过程，他们对斑马鱼和非洲爪蟾的幼体进行基因改造，从而表达含有这些突变的蛋白。

他们的实验揭示出这些突变导致一种被称作DDX21的酶的功能受损。当DDX21从DNA上脱落下来时，编码核糖体蛋白的基因并不被转录，因此核糖体缺失它们的关键组分，不能都正常地发挥功能。然而，这种DDX21缺失仅发生在对p53活化高度敏感的细胞中，包括颅神经嵴细胞。Calo说，这些细胞随后经历程序性细胞死亡，从而导致在特雷彻-柯林斯综合征中观察到的面部畸形。

其他的胚胎细胞，包括其他的形成神经和身体其他部分（如结缔组织）的神经嵴细胞类型，并不受到DDX21缺失的影响。

DNA损伤的作用

这些研究人员还发现，POLR1C和POLR1D中的突变也会导致编码组成核糖体的一些RNA分子的DNA片段遭受损伤。这种DNA损伤的水平与单个幼体中观察到的畸形严重度存在着密切的关联性，而且相比于POLR1D中的突变，POLR1C中的突变导致更多的DNA损伤。他们认为在DNA损伤方面存在的这些差异可能解释着为何特雷彻-柯林斯综合征的严重度能够在不同人体之间存在着很大的差异。

Calo实验室当前正在研究为何受到影响的细胞在这些特定的序列中存在着更高水平的DNA损伤。这些研究人员还在寻找能够通过让这些颅神经嵴细胞更能抵抗p53诱导的细胞死亡来潜在地阻止颅面缺陷的化合物。这样的药物干预可能会产生很大的影响，但在胚胎发育早期就必须要有针对性，这是因为颅神经嵴细胞开始形成的组织层将在人类胚胎发育大约三周后变成面部。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Eliezer Calo, Bo Gu, Margot E. Bowen et al. Tissue-selective effects of nucleolar stress and rDNA damage in developmental disorders. Nature, Published online: 24 January 2018, doi:10.1038/nature25449

2018年2月6日讯 /基因宝jiyinbao.com /——通过筛选小鼠体内影响神经细胞迁移的基因突变，科学家们发现一个基因在神经细胞内蛋白运输过程中发挥关键作用。科学家们发现如果正在发育的小鼠缺少这个基因表达的蛋白，它的大脑就会出现严重缺陷。通过研究该基因突变在人类中的情况，科学家们发现相同基因的突变导致了神经退行疾病。一个旨在将分子生物学家和临床遗传学家联系在一起的信息数据库将实验室和病人之间紧密联系在了一起：一个来自西欧国家的年轻患者成为了四兄弟中唯一一个受到该基因突变影响的人；神经退化、认知缺陷和痉挛限制了他对外界刺激产生反应或者控制肌肉的能力，他的一长串症状列表中还出现了癫痫。他在19岁就去世了。

图片来源：Research Institute of Molecular Pathology

维也纳分子病理学研究所（IMP）David Keays实验室的科学家们发现这个病人就是他们研究拼图的最后一个板块。在他们联系临床遗传学家之前很久，就开始在小鼠体内筛选对神经迁移有影响的基因突变。

脊椎动物的大脑发育强烈依赖于神经细胞正确的产生、迁移、分化和生存。所有这些过程都需要很多基因及其表达的蛋白协同作用，其中任何一个基因突变都可能影响神经细胞的功能。通过生物化学方法诱导基因突变，科学家们发现Vps15是神经正常发育必需的一个基因，相关研究成果于近日发表在《Nature Neuroscience》上。

“它几乎是一个不可能的候选基因。”该研究第一作者Thomas Gstrein说道。“人类有超过20000个基因，没有人能猜到Vps15会有这个作用，你不可能只通过Vps15就创造出大脑。”

只有通过大量的筛选（与哈佛大学的研究人员合作），科学家们才找除了这个特殊的基因。

随后他们检测了小鼠大脑由于该基因突变产生的特征，并研究了Vps15在大脑发育中发挥作用的分子机制——将它与其他形成细胞骨架的蛋白联系在了一起。他们发现背后的分子机制之后，他们就转向了Genematcher——一个将他们与临床遗传学家联系在一起的数据库，该遗传学家有一个病人同源Vps15基因上出现了突变，这个病人也还有神经退行性疾病。

通过检查这个病人、他的兄弟姐妹以及他的父母，研究人员确定Vps15突变使得其表达的蛋白减少，从而引起了神经发育缺陷。在他们的文章中，他们指出Vps15也许在其他神经疾病中也发挥重要作用，如精神分裂症和自闭症，研究人员呼吁在未来的研究中要更加关注这个基因。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Thomas Gstrein et al. Mutations in Vps15 perturb neuronal migration in mice and are associated with neurodevelopmental disease in humans, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-017-0053-5

2018年2月21日/生物谷BIOON/—炎症是身体对病原体作出的一种防御性反应，但是当它持续存在时，它是有害的，甚至导致癌症。因此，了解炎症与癌症之间的关系是至关重要的。如今，在一项新的研究中，来自西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的研究人员发现这两个过程之间存在着一种意料之外的关联性。在胰腺中，增加患上胰腺癌风险的基因之一也控制着炎症。CNIO研究员Paco Real说，这一发现提供了“一种重大的概念转变”。除了有助理解肿瘤的起源之外，这一发现还指出了阻止胰腺癌的新策略。相关研究结果于2018年2月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Transcriptional regulation by NR5A2 links differentiation and inflammation in the pancreas”。

人们一般认为炎症是细胞对外部病原体作出反应而产生的一种防御机制。但是，如今CNIO研究人员将它视为一种除非需要不然细胞就会持续加以抑制的防御机制。这些新的发现揭示了在正常胰腺中抑制炎症的具体控制机制。

从这种概念转变开始，CNIO研究人员也发现至少在胰腺中，参与健康组织正常功能（如细胞分化）的分子机制也能够抑制炎症。换言之，细胞的正常功能涉及让炎症处于抑制状态。

这些结果阐明了这些研究人员之前的发现：在缺乏这种炎症抑制机制的小鼠中，胰腺易于产生由KRAS基因（胰腺癌中的一个关键基因）突变诱导的癌症。Real解释道，“我们观察到当细胞发生不正确分化时，一种炎症前（pre-inflammation）状态就会发生，而且我们知道在这种情况下，细胞对KRAS突变更加敏感；这就好像细胞进行起跑排位，作出产生炎症和发生癌变的准备。”这种控制炎症的机制是一个被称作NR5A2的基因。科学家们已在小鼠体内深入研究了它的功能，并已证实这些结果能够外推到人类身上。

Real说，“在小鼠中，当NR5A2处于正常的水平时，炎症受到抑制，而当NR5A2的水平下降时，炎症程序受到激活并且患上胰腺癌的风险增加了；在人类中，胰腺中的这个基因低水平表达的人表现出一种在小鼠中检测到的相类似的炎症前状态。”

NR5A2是一种激活炎症的开关。在人类中，已鉴定出这个基因的变体会增加胰腺癌风险。这些变体在人群中是比较常见的—具有这些变体不足以导致胰腺癌，但是人们如今知道它们与炎症初始阶段的一种触发物相关联，而且如果它们也与其他的情况（KRAS突变）一起发生时，那么这种风险就会增加。

这与临床观察非常吻合。胰腺癌经常发生于遗传易感性患者（发生KRAS基因突变）和胰腺炎患者中。

如今，为了取得进一步的进展，研究人员面临着两种新的策略。一种策略是确定炎症和癌症之间存在的遗传关联性是否也在其他的器官中存在；另一种策略是尝试着应用这种新知识来阻止胰腺癌产生。当前，胰腺癌的预后比较差，部分原因是它较晚地被确诊。

Real说，这些研究人员认为检测炎症的初始状态也会提供有用的警告信号。但是他们需要利用简单的血液测试方法来检测这些信号：“与其他的组织不同的是，不能够对胰腺进行活组织检查。我们将尝试着检测血液中的这种炎症前状态，而且先是在小鼠中然后在人体中进行检测”。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Isidoro Cobo, Paola Martinelli, Marta Flández et al. Transcriptional regulation by NR5A2 links differentiation and inflammation in the pancreas. Nature, Published online:
14 February 2018, doi:10.1038/nature25751

早在2015年，西伯利亚的研究人员就在北极圈内发现了一种被称为Mollivirussibericum的病毒。这是一种3万年前盛极一时的病毒巨人，相较于艾糍病毒遗传物质中的9个基因，Mollivirus病毒含有惊人的1200个基因。在实验室中，Mollivirus已成功感染了一只阿米巴虫，目前被深埋在俄罗斯苔原的融化层之下

近日，《自然—通讯》发表的一项研究报告发现了巨型病毒Tupanvirus的两个毒株。该病毒包含所有已知病毒中蛋白质组装所需的最全的基因集，通过它们可以了解病毒的演化。

巨型病毒的发现引发了有关病毒演化的激烈争论，主要理论有两种。一种认为复杂的巨型病毒由简单的祖先通过获取被感染宿主的基因演化而来。另一种认为巨型病毒的祖先可能已经是巨型病毒，不需要的基因随着时间的推移而丧失。

法国艾克斯—马赛大学的Bernard La Scola及同事在从巴西一个碱湖和深海沉积物收集的样本中发现了Tupanvirus。对这些病毒的基因组进行分析后发现，它们包含了与已知病毒以及三种生命域（古菌域、细菌域和真核域）的生物体类似的基因。但是，其中约30%的基因的同源基因尚未在其它生物体中发现。

研究人员对比其他病毒后发现，Tupanvirus包含了参与蛋白质组装的最大的基因集，而且拥有将所有20种氨基酸组装成蛋白质所需要的基因。这20种基因的起源目前仍未可知。

作者总结称，虽然有必要展开进一步的研究，但是Tupanvirus的发现意味着人们向理解病毒演化迈进了重要一步。(生物谷Bioon.com）

CRISPR/Cas系统是从原核生物中发现的一种防御外源性遗传物质入侵的自身免疫机制，主要分为三种类型：Type I、Type II和Type III。而常用的CRISPR/Cas9系统是由II型改造而来，具有核酸酶活性，并能够通过向导RNA的作用靶向性结合生物基因组任何区域的目的基因，进而实现对目标基因的编辑。该系统最早被开发并最成熟的是Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)，它具有较高的切割活性和保真性，是目前研究最深入的Cas酶之一。它识别的序列需要临近3’端有一段序列，即PAM（protospacer adjacent motif）。经典的PAM是NGG，而非经典PAM序列是NAG（N指 A/T/C/G）【1，2】。

在哺乳动物细胞中，SpCas9对靶位点在PAM为NGG时编辑效率是NAG的15倍；而中国水稻研究所王克剑教授团队对水稻基因组进行编辑时，则发现SpCas9在NAG位点的编辑效率约为NGG位点的76.44%，且保真性更高【3】。笔者利用人类细胞对应的报告系统对16个不同的PAM序列进行筛选后发现，SpCas9在部分位点对PAM为NGA的有效切割效率分别是NGG、NAG位点的0.5倍和2倍【4】。这项研究显示野生型SpCas9在人类细胞中可以利用其他非经典的PAM，但是效率并不高，也提示挖掘适用范围更广的SpCas9是有可能的。

古诗云：“长江后浪推前浪，浮事新人换旧人。”同样，在CRISPR的“舞台”上更是新秀迭出。

2018年1月29日Nature Biotechnology 在线发表的文章A highly specific SpCas9 variant is identified by in vivo screening in yeast介绍了一种筛选SpCas9突变体的方法——酵母报告菌株筛选法。利用易错突变在SpCas9的REC3结构域处制造随机突变并构建突变体库，然后经酵母报告菌株（yACMO-off1–4）进行筛选并鉴别出较优突变体（图1）。研究者将筛选出的四个较优突变体进行组合突变，产生了最优突变体——evoCas9（evolved Cas9）。该突变体除了具有良好的靶向性和切割活性，它最突出的特点是超高的保真度，比之于野生型SpCas9提高了79倍【5】。鉴于此，evoCas9在基因编辑为基础的基因治疗方面将具有重要意义。

无独有偶，2018年2月28日Nature在线发表了Evolved Cas9 variants with broad PAM compatibility and high DNA specificity。在该项研究中，为了更快速获得理想的SpCas9突变体，David Liu团队使用了独门秘籍——PACE（phage-assisted continuous evolution）（图2，图3）。其实早在2011年，Nature 就刊登了David Liu 的另一篇文章A System for the continuous directed evolution of biomolecules，介绍了PACE定向进化技术【6】。该方法与以往在Cas酶编码基因序列中人为地制造突变，再利用原核/真核细胞进行功能筛选不同。PACE所使用的大肠杆菌含有诱导突变发生的质粒MP（mutagenesis）和激活后能表达PⅢ（噬菌体存活的必需基因）的质粒AP（accessory plasmid）。研究者们把需要突变的Cas酶蛋白编码基因序列放进噬菌体基因组，转染宿主大肠杆菌。PACE利用噬菌体繁殖周期短的特点，对Cas酶进行大批量、持续性的突变并定向筛选噬菌体。这项PACE技术通过把生物分子的实验室进化和噬菌体的生命周期结合在一起，一周内就能够实现成百上千次的传代变异，在诱变效率上比传统方法提高了100倍。

在PACE技术的助攻下，突变体CRISPR/xCas9 3.7的出现，如雨后春雷，给基因编辑的应用发展带来了历史性的变革。比之于SpCas9，由SpCas9进化而来的xCas9 3.7有着更多的潜力。第一，xCas9 3.7具有更灵活的PAM选择性，能识别更大范围的PAM序列，包括NGG、NG、GAA和GAT；第二，它具有更优的靶向转录激活性和更强的切割基因的能力；第三，新构建单碱基编辑器xCas9(3.7)–BE3能够对致病性突变位点进行C？G→T？A和A？T→G？C的碱基替换，其效率分别高达73%和71%，明显优于SpCas9–BE3；第四，xCas9 3.7表现出极强的特异性，在PAM为NGG的EMX1基因靶位点处甚至没有脱靶。但令人困惑不解的是，xCas9 3.7的PAM序列识别灵活性、酶活性和保真性同时得到优化的现象突破了以往三者之间存在某种制衡的概念。目前这项工作仍然留下了不少需要回答的问题。另外，文献里报道的这些突变体（包括之前报道的基于结构为基础的突变体，如eCas9）平行比较实验也需要进行，如此可让大家了解这些工具，更好地选择最合适的工具。

实现高效的单碱基编辑一直是研究者们孜孜以求的目标，David Liu实验室在2017年报道过一种应用于哺乳动物细胞新型的腺嘌呤碱基编辑器ABE，借此编辑器实现A？T→G？C的转变【7】，当然其编辑效率远低于xCas9(3.7)–BE3。而中国科学院上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组在水稻中开发了一种新的腺嘌呤碱基编辑器ABEP2，其识别靶位点依赖于SaCas9（PAM序列NNGRRT），能够对水稻基因组的多个目标基因位点同时进行高效的碱基替换，甚至某些位点的编辑效率达61.3%，而且ABEP2精确性也很高【8】。总之，单碱基编辑器对精准编辑目的基因的研究意义非凡，就目前而言xCas9(3.7)–BE3无疑是 “利器”。

随着不同国家、不同地域的研究者们在CRISPR领域孜孜探索，人类基因组编辑技术的发展日新月异，新的方法和工具层出不穷。我们希望研究者们能够解析xCas9 3.7活性、保真性、PAM序列灵活性三者能够同时得到优化的机制，相信在此基础上，会有更快速、简便、高效、精准的基因编辑技术出现，被更广泛应用于疾病诊疗上、动植物育种等方面。但是，现有的技术水平距离人类基因编辑的需求仍有一定的距离，而xCas9 3.7（由SpCas9进化而来）的出现犹如利刃出鞘，将会极大地促进基因组编辑领域的进程。

这里需要提及的是，多种各具特色的Cas9中，在体内有优势的是SaCas9 (staphylococcus aureus Cas9)。2015年张峰实验室首先确定了SaCas9在哺乳动物细胞中的基因编辑作用，并对晶体结构进行了详细的分析。它的基因长度为3300bp，比SpCas9减少了约25%，这有助于SaCas9被载入腺相关病毒（AAV），增加了基因治疗应用的潜力；它识别的PAM是NNGRRT（N指A、T、C、G；R指A、G），在切割活性和靶向精准度上的表现均不输于SpCas9【9，10】。笔者实验室建立了双报告系统来评估基因组编辑工具的活性和PAM【11】，分别检测SpCas9、SaCas9和FnCpf1在不同位点上的基因组编辑活性，经过多重比较得出结论——SaCas9拥有比SpCas9和FnCpf1更高的活性【12】。因此，SaCas9凭借其分子量小和活性高的特点，在基因编辑应用中占据优势，更为简便高效。关于SaCas9的工程化改造可能对于基因组编辑为基础的临床治疗有重大意义。

在功能基因组学上，CRISPR家族新成员Cpf1因为能够同时完成多个基因的编辑，所以优势很明显【13】。国际上较为广泛采用的AsCpfl和LbCpfl对PAM序列有较为苛刻的要求(TTTN)，极大程度上限制了Cpfl在实际应用中的靶位点的选择【14，15】。为了增加Cpf1靶序列的选择范围，笔者发现FnCpf1——其识别的PAM序列更加灵活（KYTV，K为G/T，Y为T/C，V为A/C/G），在人类细胞中具有较高的基因组编辑活性，这些为人类（含其他哺乳动物）基因组编辑提供了更多的工具【16】。如果能够进一步提高其保真性和活性，可能对于功能基因组学研究和临床疾病治疗非常有意义。另外，Cpf1家族对应的CrRNA较短，故而在工业化合成CrRNA方面更有优势。

综合上述，虽然xCas9 3.7的发现将让人类具有更加“锋利”和“通用性更强”的基因组编辑剪刀，但是它可能仍然无法做到基因组工具中“一统天下”，新的工具仍然需要研发和优化，从而实现“人定胜天”。(生物谷Bioon.com）

2018年4月2日/生物谷BIOON/—婴儿猝死综合征（sudden infant death syndrome, (SIDS），也被称作摇篮死亡（cot death），是指外表似乎完全健康的婴儿突然意外死亡。

根据一项新的研究，婴儿猝死综合征与编码钠离子通道NaV1.4的基因（即SCN4A）发生的罕见突变相关联。这种蛋白在参与呼吸的骨骼肌收缩中发挥作用。这项研究指出它的结构发生的某些变化可能会导致其他方面明显健康的婴儿死亡。相关研究结果于2018年3月28日在线发表在The Lancet期刊上，论文标题为“Dysfunction of NaV1.4, a skeletal muscle voltage-gated sodium channel, in sudden infant death syndrome: a case-control study”。

美国加州大学洛杉矶分校神经病学家Stephen Cannon（未参与这项研究）表示，“这是一组非常令人信服的数据。在过去的四五年里，有些病例让人们认识到肌肉缺陷导致新生儿和幼儿出现呼吸困难，因此这是一种合乎逻辑的延伸：这可能继续进展为类似于SIDS的疾病。”

在美国，SIDS每年导致高达2400名婴儿死亡，而且尽管一些行为（如与父母睡在同一张床上，吸入香烟烟雾或面朝下躺着）与更高的SIDS风险相关联，但是大多数病例并没有明显合理的解释。

在这项新研究中，来自英国伦敦大学学院的研究人员分析了278名死于SIDS的婴儿和729名作为对照的健康人的DNA，这些人都是欧洲白种人血统。这些研究人员发现4名SIDS婴儿在编码NaV1.4的基因SCN4A中发生罕见的突变，而没有1名健康人携带这种突变。

这些研究人员指出在正常情形下，这种突变的发生率为通常仅为1/20000。论文共同作者、伦敦大学学院临床神经科学家Michael Hann表示，“在我们研究的人群中，所获得的证据是强有力的，至少它是这些SIDS病例的一个风险因素。”他补充道，“这当然无法解释大多数SIDS病例。”

鉴于所研究的人群的特殊性，这些研究结果可能难以推广到所有的人群。不过，美国哈佛医学院儿科医生Joel Bass（未参与这项研究）表示这项研究增加了对仍然未得到充分了解的SIDS的一般认识。“每当我们发现其中的一种风险因素时，我们就会找出一种可能的原因，这会允许我们能够鉴定出更多有风险的婴儿，并提供可能对他们有帮助的解决方案。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Roope Männikkö, Leonie Wong, David J Tester et al. Dysfunction of NaV1.4, a skeletal muscle voltage-gated sodium channel, in sudden infant death syndrome: a case-control study. The Lancet, Published online: 28 March 2018, doi:10.1016/S0140-6736(18)30021-7

2018年4月11日 讯 /生物谷BIOON/ –CRISPR作为一种强大的基因编辑工具，其能够帮助科学家们以惊人的精确度对DNA进行修剪，但追踪这些改变对基因功能的影响常常比较耗时，研究人员当前仅能一次对一种编辑进行分析，而这个过程需要花费数周时间。

图片来源：www.phys.org

近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自加州大学洛杉矶分校的科学家们通过对CRISPR技术进行改进，实现了一次对数以万计的基因编辑的结果进行监测的目的，同时相关研究还能改善科学家们鉴别遗传性改变的能力，这些遗传学改变常会对细胞产生损伤并且诱发疾病。

研究者Leonid Kruglyak表示，很多年来科学家们一直使用CRISPR对多个基因进行切割，目前他们仍然缺少CRISPR方法来同时对多个基因进行编辑，我们实验室就首次开发出了一种大规模技术，能够在结构类似于人类细胞的细胞中实现这一目的。此前研究人员在细菌细胞中进行了平行编辑，CRISPR能够与剪刀样蛋白Cas9相结合，Cas9作为引导分子能将CRISPR引入精确的位点，一旦到达目的地，Cas9就开始修建DNA使得靶基因失活，随后研究人员就会插入新的DNA片段并对基因序列进行编辑，同时还会修补Cas9造成的缺口。

为了使CRISPR能正确地对基因组进行编辑，每个细胞都需要接受正确的“向导”和“补丁”组合，而如何同时将正确的配对运输到数千个细胞中也是科学界所面临的复杂科学难题；文章中，研究人员开发出了一种新方法能物理性地将数千个向导分子与其配偶体分子相连接，从而就能够将完美的配对模式运输到每一个细胞中。为了检测这种方法，研究者Kruglyak及其同事对一系列推测对细胞有害的遗传突变进行研究，他们在酵母细胞中进行了实验，结果表明，在酵母中对基因修饰所产生的细胞改变会快速发生，而且很容易被观察到。

当研究者在液体培养基中培养了数百万个酵母细胞后，他们利用CRISPR技术将一系列标准化的配对“向导”和“补丁”分子运输到了每一种细胞中，从而同时深入研究大约1万个不同的突变对细胞所产生的效应。四天后研究人员就能鉴别出存活或发生死亡的细胞；研究者Sadhu说道，我们很惊讶地发现，某些认为对细胞功能非常必要的基因实际上并非如此，在其它基因中，仅有一部分蛋白是非常必要的，而其余蛋白则并非必要。

研究人员希望这种新技术能够帮助科学家们快速识别出最具危害性的遗传编辑，最后研究者Kruglyak博士指出，如今我们能通过多种不同的方法对基因组进行编辑，同时观察细胞所产生的正向或负面效应，我们最终的目标就是帮助科学家们找到引发多种人类疾病的罪魁祸首，从而有效促进科学家们开发治疗疾病的疗法以及诊断手段。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Meru J. Sadhu, Joshua S. Bloom, Laura Day, et al. Highly parallel genome variant engineering with CRISPR–Cas9. Nature Genetics volume 50, pages510–514 (2018) doi:10.1038/s41588-018-0087-y

2018年4月30日讯 /基因宝jiyinbao.com /——一项由德国和丹麦完成的最新研究发现了长非编码RNA表达在肿瘤发展过程中的秘密。这些结果对于明白生命过程中基因表达的动态调控有着重要影响。

细胞被分成了具有特殊功能的几部分。DNA包含遗传信息，位于细胞核中。细胞核又分为可溶性核浆和不可溶的染色体。信使RNA（mRNA）编码蛋白质，这个该过程发生在细胞质中。长非编码RNAs主要在细胞核中发挥作用，它们是控制基因表达的必要组分。

该研究团队尤其关注乳腺癌细胞中增强特殊mRNAs（蛋白质）表达的长非编码RNAs。他们发现长非编码RNAs的表达导致一些涉及肿瘤的蛋白质高表达。

据报道，在肿瘤发展过程中，不仅长非编码RNAs的位置和含量很重要，它们在细胞内的动态分布也很重要。作者发现一种叫做A-ROD的长非编码RNA只有在从染色体上释放到核浆这一过程中才能发挥作用。在这一短暂的时间内，它可以招募转录因子（控制其他基因表达的蛋白质）到达DNA上特殊的位置以增强基因表达。当它完全从染色体释放以后，就不在增强基因表达。也就是说A-ROD 是DNA用于抓住蛋白质的一个套索。

不管是从实验角度还是治疗角度来看，这些结果都是令人兴奋的，因为靶向胞浆、核浆和染色体上的RNA表达差异巨大。研究人员相信可以利用这些不同点以优化靶向依赖RNA过程的的疾病治疗方式。研究人员表示未来的科学目标时发现更多的非编码RNA套索以完全了解它们在调控基因表达方面的潜力和应用。(生物谷Bioon.com)

参考资料：

A non-coding RNA lasso catches proteins in breast cancer cells