基因新闻 第69页

2019年5月29日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –来自Stowers医学研究所的研究人员发现了人体细胞中核糖体的一种新功能，即存在破坏正常mRNA的功能。

“很长一段时间以来，很多人都认为核糖体是细胞中生产蛋白质的分子机器，”Stowers助理研究员Ariel Bazzini博士说。 “现在有越来越多的证据表明核糖体同时具有调节基因表达的能力。”最近在《eLife》杂志上发表的这些研究结果可以进一步了解mRNA的作用以及人类疾病中基因错误调节的原因。

（图片来源：Www.pixabay.com）

越来越多的证据表明，核糖体也在影响正确加工的mRNA的稳定性（生命）中发挥作用，从而成为调节mRNA稳定性，mRNA水平和蛋白质产生的关键因素。这一现象此前已在酵母，大肠杆菌和斑马鱼等生物中得到了证实。在这项研究中，研究人员表明，核糖体也会影响人类细胞系中的mRNA稳定性。

“与核糖体类似，称为tRNA或转移RNA的分子也从根本上参与蛋白质合成，”该报告的第一作者Qiushuang Wu说：“我们认为识别mRNA中的密码子并为核糖体提供相应氨基酸的tRNA可能在发育和人类疾病中具有强大的调节作用。了解蛋白质翻译过程如何影响分子水平的mRNA表达，有助于理解mRNA翻译如何影响癌症，衰老或病毒感染中的基因表达。”（生物谷Bioon.com）

资讯出处：More than a protein factory: A role for ribosomes in regulating human gene expression

原始出处：Qiushuang Wu, Santiago Gerardo Medina, Gopal Kushawah, Michelle Lynn DeVore, Luciana A Castellano, Jacqelyn M Hand, Matthew Wright, Ariel Alejandro Bazzini. Translation affects mRNA stability in a codon-dependent manner in human cells. eLife, 2019; 8 DOI: 10.7554/eLife.45396

据新华社消息，日前，国务院总理李克强签署国务院令，公布《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》（以下简称《条例》），自2019年7月1日起施行。

党中央、国务院高度重视人类遗传资源管理问题。《条例》在1998年制定的《人类遗传资源管理暂行办法》施行经验基础上，从加大保护力度、促进合理利用、加强规范、优化服务监管等方面对我国人类遗传资源管理作了规定。

一是加大保护力度。《条例》规定，国家开展人类遗传资源调查，对重要遗传家系和特定地区人类遗传资源实行申报登记制度。外国组织及外国组织、个人设立或者实际控制的机构需要利用我国人类遗传资源开展科学研究活动的，采取与中方单位合作的方式进行。将人类遗传资源信息对外提供或者开放使用的，应当备案并提交信息备份，可能影响我国公众健康、国家安全和社会公共利益的，应当通过安全审查。

二是促进合理利用。《条例》规定，国家支持合理利用人类遗传资源开展科学研究、发展生物医药产业、提高诊疗技术，提高我国生物安全保障能力，提升人民健康保障水平；有关部门要统筹规划，合理布局，加强创新体系建设，促进生物科技和产业创新、协调发展；对利用人类遗传资源开展研究开发活动以及成果的产业化依照法律、行政法规和国家有关规定予以支持。

三是加强规范。《条例》规定，采集、保藏、利用、对外提供我国人类遗传资源，不得危害我国公众健康、国家安全和社会公共利益，应当符合伦理原则，保护资源提供者的合法权益，遵守相应的技术规范。开展生物技术研究开发活动或者临床试验，应当遵守有关生物技术研究、临床应用管理法律、行政法规和国家有关规定。《条例》对采集、保藏我国人类遗传资源，利用我国人类遗传资源开展国际合作科学研究等审批事项，明确了审批条件，完善了审批程序。

四是优化服务监管。《条例》要求，科学技术行政部门应当在方便申请人利用互联网办理审批、备案事项等方面优化和改进服务，加强对采集、保藏、利用、对外提供人类遗传资源活动各环节的监督检查。同时完善了相关法律责任，加大了处罚力度。(生物谷Bioon.com）

在发展中国家，畜禽养殖业仍广泛和大量地使用抗生素，畜禽排泄物成为环境抗生素抗性基因的重要储存库。抗生素抗性基因能在不同的宿主间水平转移的特征，加剧了其对居民生活健康的威胁。越来越多的证据表明，长期使用粪肥会增加农业土壤抗生素抗性。因此，评估和发展粪肥处理工艺对降低抗生素抗性基因环境传播风险至关重要。

厌氧消化和堆肥是目前用于处理畜禽排泄物的主要技术。其中厌氧消化不仅可以降解有机质、消灭病原微生物，还能产生清洁能源。近年来，畜禽粪污厌氧消化过程抗生素抗性基因的归驱受到越来越多的关注。但是由于这些研究只针对某些少数抗性基因，厌氧消化过程抗性基因消除的要素和机理研究未能获得统一的结论。

在国家自然科学基金和中国科学院知识创新工程等资助下，中科院城市环境研究所刘超翔研究团队采用高通量荧光定量PCR全面解析猪粪厌氧消化过程近300种抗性基因的动态变化过程，重点解析了厌氧消化温度和抗生素残留对抗性基因去除的影响。研究同时采用扩增子高通量测序阐明厌氧消化过程微生物群落的变化规律。最后辩证分析了影响抗生素抗性基因去除的关键因素和抗性基因与微生物群落的关联机制。

此项研究结果以Higher Temperatures Do Not Always Achieve Better Antibiotic Resistance Gene Removal in Anaerobic Digestion of Swine Manure 为题发表在国际微生物学期刊applied and Environmental Microbiology上，副研究员黄栩为第一作者和通讯作者，研究员刘超翔为共同通讯作者。(生物谷Bioon.com）

阿尔茨海默病（AD）患者大脑中的淀粉样蛋白沉积和tau蛋白缠结是AD患者的主要特征之一。然而，“如果只是有淀粉样蛋白沉积和tau蛋白缠结，你可能很长时间，甚至一生都不会患上AD。”哈佛大学医学院的Rudoph E. Tanzi教授说。

他认为，是淀粉样蛋白沉积和tau蛋白缠结导致的神经炎症，才是杀伤神经元的主要原因，而这会导致认知能力下降。日前在Neuron杂志发表的最新研究中，Tanzi博士领导的课题组发现了促进大脑炎症发生的“基因开关”。这一研究可能帮助开发降低大脑炎症的创新疗法。

Tanzi博士的实验室在2008年发现了一个与AD患者的神经炎症相关的基因，它叫CD33，编码小胶质细胞（microglia）上的一个受体。小胶质细胞是大脑中的“清洁工”，它帮助清除大脑中的“垃圾“，包括淀粉样蛋白和缠结。然而，2013年，Tanzi博士和他的同事们发现，如果CD33高度表达，那么小胶质细胞会从”清洁工“变身为”神经元杀手“，激发神经炎症的产生。

同时，其它研究人员发现名为TREM2的基因，它具有与CD33相反的作用，能够关闭小胶质细胞激发神经炎症的能力。用Tanzi博士的话来说，CD33是打开神经炎症的开关，而TREM2是关闭神经炎症的开关。

“这一领域的圣杯是发现关闭小胶质细胞中神经炎症的方法。“Tanzi博士说。

在这项发表在Neuron的研究中，研究人员决定探究这两个基因之间的相互作用对神经炎症和AD发病的影响。他们的问题是：如果我们沉默这两个重要的基因，会发生什么？

为了回答这个问题，研究人员在AD小鼠模型中分别敲除CD33和/或TREM2基因。他们发现，如果敲除CD33基因，小鼠大脑中的淀粉样蛋白沉积减少，并且在认知能力测试中的表现得到改善。如果CD33和TREM2基因同时被敲除，那么小鼠的大脑和行为上获得的改善就消失了。

“这个结果表明，TREM2在CD33的下游控制神经炎症。“Tanzi博士说。进一步研究表明，CD33和TREM2能够通过调节IL-1β和它的受体IL-1RN活性来提高或降低免疫细胞的活性。

“我们逐渐认识到，想要帮助AD患者，最关键的是终止由于神经炎症导致的大脑神经元死亡，“Tanzi博士说：”而我们认为CD33和TREM2基因代表着达到这一目标的最佳药物靶点。“(生物谷Bioon.com）

甲型流感病毒已经对人类健康构成重大威胁。近日，发表在Nature Microbiology上的一项研究，一个来自英国、澳大利亚和美国的国际科学家团队绘制出甲型流感病毒基因组的结构图，并描述了他们对病毒的遗传分析以及所了解到的情况。

随着时间的推移，微生物学家和各国的卫生官员都担心未来致命性流感病毒会更加容易传播，甚至这种病毒会引发大规模流行，导致全世界数百万人死亡。因此，科学家们继续深入研究流感病毒。

在这项新的研究中，研究人员绘制出甲型流感病毒(IAV)的基因结构图，并指出这种病毒会造成严重的健康威胁。

通过绘制它的遗传结构，研究人员观察其8个单链RNA片段是如何锁在一起的。这很重要，因为它们是形成新病毒手段的一部分。他们指出，过去大流行背后的病毒是通过重组而产生的。在重组过程中，一种病毒感染一个物种（如鸟类），然后与另一种病毒交换基因，这种病毒感染再另一个物种（如人类）的个体。这种交换导致产生具有宿主新抗原的病毒，这些抗原将不会有针对它的现有抗体，从而使宿主很容易受到感染。

该基因组结构的详细图谱，为片段间RNA相互作用如何在不同的IAV菌株重组过程中驱动vRNP共分离提供了直接证据。研究人员注意到，这些片段包含在单个病毒核糖核蛋白复合物中，在那里它们被打包成单个病毒颗粒。

在进一步了解这些片段是如何结合在一起的过程中，研究人员将能够识别哪些病毒与其他病毒兼容，从而为未来的大流行候选病毒提供各种观察列表。

研究团队表示，他们的研究结果是一个路线图，虽然不能用于预测特定病毒大流行可能发生的时间，但能知道哪些病毒更容易交换基因，这就缩小了可能性，从而加快了疫苗的开发。它还可以帮助负责应对大流行的研究人员评估其可能的严重程度，以便采取适当措施阻止其传播。(生物谷Bioon.com）

柔性可穿戴生物医学芯片目前主要可应用于：1）皮肤或器官生理信号传感器；2）透皮给药、在体基因转染（图1）。近年来，微纳米技术的发展，使可穿戴传感器在单细胞精度上进行长时间、实时生理参数的检测。另一方面，基于微纳米结构的在体透皮递送系统可以实现精确分子递送，包括小分子（如葡萄糖等）和大分子（如蛋白，质粒等）。最新报道的一些纳米转染芯片可以有效地表贴于皮肤上，并在单细胞精度上进行基因转染。与常规方法相比，纳米芯片的转染效率、安全性和剂量可控性都具有显着优势。

可佩戴单细胞传感器和单细胞基因转染芯片

北京航空航天大学常凌乾教授（第一作者）、樊瑜波教授（通讯作者），休斯敦大学余存江教授（通讯作者），内布拉斯加大学杨瑞国教授（通讯作者），北德克萨斯大学医学院Yu-Chieh Wang教授联合在Cell Press著名综述期刊《Trends in Biotechnology》上发表论文，评论和展望了单细胞传感和基因转染佩戴式生物芯片的研究。北航生物医学与工程学院为第一单位。

第一部分总结了单细胞检测的佩戴式传感芯片。理论上讲，传感器敏感区域尺寸决定了是否可以检测单细胞。设计细胞尺寸（10~100 μm）的敏感区域，严格控制敏感膜与细胞之间的距离，即目标分子（如细胞激素、多肽、神经递质等）的传递距离，可有效提高传感器的信噪比（S/N）。除此之外，传感器材料也是构建单细胞传感器的重要条件：基底材料直接决定了传感器与皮肤或器官的接触性；生物敏感膜材料决定了传感器的灵敏度、准确度和长时间工作可靠性。综述总结了最新报道的具有单细胞精度传感器的原理、器件性能和功能、检测细胞种类和信号类别等（图2）。

有望具备单细胞精度的可穿戴传感器

第二部分聚焦于在体透皮药物递送和基因转染芯片系统。常规的透皮系统仅可用于递送易被表皮细胞、真皮细胞吸收的小分子物质，如葡萄糖、胰岛素等。大分子质粒、核酸等，由于很难直接进入细胞内，常规递送系统往往导致很低的效率。最新微纳米生物芯片可以单细胞精度上直接进行在体大分子递送或基因转染。综述总结了两种基于物理方法的可表贴佩戴式的细胞基因转染系统，即纳米电穿孔基因转染技术和纳米针尖系统，并讨论了各自的优缺点和应用范围（图3）。

单细胞精度的在体基因转染芯片

最后，对该领域研究进行展望，提出5个关键问题，包括，如何设计敏感膜以实现单细胞精度；如何确保在佩戴和检测过程中皮肤和敏感膜的有效接触；如何微型化递送系统以实现单细胞基因转染；如果在深层皮肤内达到具有治疗效果的递送和转染；如何整合芯片系统实现多种功能等。(生物谷Bioon.com）

小编推荐会议 2019（第三届）微流控芯片前沿研讨会

http://meeting.bioon.com/2019MICROFLUID?__token=liaodefeng

今日，最新一期《科学》杂志上报道了一篇值得关注的论文。加州理工学院的一支团队开发出了一套全新的超声成像系统。它能够在活体动物中，让科学家们亲眼看到基因的表达。尽管这项技术目前还较为初步，但可以想象，一旦发展成熟，它将能给多种疾病的检测带来突破。

事实上，过去的科学家们早已开发出了许多检测基因表达的方法。其中最为知名的，或许就是绿色荧光蛋白（GFP）系统了。这种系统能够在显微镜下，让我们看清组织中哪些细胞有着特定的基因表达，甚至能让我们在一个个细胞里看清相应蛋白的位置。为此，开发出这套系统的科学家们也在2008年分享了诺贝尔化学奖的殊荣。

但GFP系统也有一个很大的局限，那就是“光”。在培养皿中，光可以透过薄薄的几层细胞，激发出绿色荧光。但如果要把这套系统搬运到大型活体动物体内，就很容易行不通——它们的器官和组织太厚了，光穿透不进去。

那么有什么方法能够在大型活体动物中实时观察基因表达吗？科学家们的选择是“超声成像”。说到超声成像，大家都不会陌生。在检查心脏的缺陷，或是检查胎儿的发育时，医生们都会用到这种非常成熟的技术。它的好处就是能穿透厚厚的器官和组织。

下一个问题，就是怎么用超声波看到特定的细胞了。科学家们从一些水生微生物中得到了灵感：这些微生物会在体内形成一类特殊的蛋白结构，它们就像是气球一样，中间充满了空气。对水生微生物而言，这种蛋白结构能给它们提供浮力。而在科学家的眼中，由于结构中的空气与细胞中的水分在性质上具有天壤之别，这种蛋白结构足以提供超声成像所需的分辨率。

接下来，他们还有一个技术难题需要解决——怎么把这些中空的蛋白结构弄到哺乳动物细胞里头去。这可不是一个简单的问题。表达这些蛋白结构的微生物都属于原核生物，而哺乳动物属于真核生物，两者的基因调控方式非常不一样。而且，这种蛋白结构需要很多条不同基因的参与，把这些基因同时挪到哺乳动物细胞里，同样不简单。

在合成生物学技术的帮助下，研究团队终于把所需的多条基因转入了哺乳动物细胞系，并让它们稳定表达。功夫不负有心人。经过检验，这些细胞也终于能够形成类似的中空蛋白结构。

接下来，就是检验这些结构能否真的协助超声成像了。研究人员们做了一组对照：在一部分癌细胞中，他们引入了这种中空蛋白结构；在另一部分癌细胞中，他们使用的还是传统的荧光蛋白。随后，这些癌细胞被分别注射到小鼠的左右两侧，诱导生成肿瘤。

在几天的诱导表达后，研究人员们清楚地看到了两种系统之间的区别。限于组织的穿透性，在“荧光蛋白”组，我们只能看到“一坨”荧光，看不清太多细节。而在“中空蛋白结构”组，超声成像清楚地看到，只有肿瘤最外面一层有着报导基因（reporter gene）的表达。后续的组织学检测，也证实了超声成像的准确性。

可以想象，如果这套系统能得到后续的应用与开发，我们就能对活体动物里的基因表达进行更好的研究与探索。这也正是为何许多科学家们对其表示出浓厚兴趣的原因。“它能带来观察基因调控的全新方式”，一名没有参与本研究的科学家说到。

另一些科学家指出，这套系统对基因编辑能力有着很高的要求。想让它得到更广泛的应用，我们还需要进一步降低使用的门槛。(生物谷Bioon.com）