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通过基因分析选择抗癌药 开发“私人订制”抗癌法

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通过基因分析选择抗癌药 开发“私人订制”抗癌法

 

据《日本经济新闻》10月7日报道,在癌症治疗领域,日企开启了向每位患者提供最佳方法的“定制型”道路。中外制药最早将在2018年度内推出通过基因分析来选择抗癌药的服务。此外,柯尼卡美能达将于10月成立分析发病风险的新公司。美国谷歌和软银集团等IT企业也将可以说是终极个人信息的基因的解析定位为增长领域。大数据正在改变疑难病治疗和新药开发等的常识。

中外制药将提供的服务被称为“癌症基因组谱检测”,一次性大量检测癌症相关基因。癌症有时会因基因变异而发病,例如同样是肺癌,由于变异的基因的种类不同,有效药物也有所不同。该公司的服务将通过患者的癌症组织调查约320种基因变异,并将最佳药物信息告知医生。

分析方法由母公司瑞士制药企业罗氏公司的另一家子公司美国基础医学公司(Foundation Medicine)开发。基因分析将委托该公司进行。该公司2017年从美国食品药品监督管理局(FDA)获得基因组(全部遗传信息)分析服务的首个许可。目前已经为20多万人提供服务。

有助于新药开发

在日本国内,中外制药于3月提出申请,预计2018年内获得批准。日本的大学医院和国立癌症研究中心在自由诊疗(不适用公共医疗保险的诊疗)中已经开始使用基因组谱检测,而中外制药的新服务预计将率先适用保险。有分析认为,患者个人负担金额将从国立癌症研究中心的约47万日元(约合人民币2.84万元)降至数万日元。中外制药社长小坂达朗表示,“随着使选择适合每个人的抗癌药成为可能,能实现以患者为中心的医疗”。

其他领域也出现了将基因用于医疗的趋势。柯尼卡美能达将开始运作通过基因和蛋白质分析、促进定制型医疗的新公司。该公司将运用收购的美国公司的技术,推出预测父母遗传给孩子的癌症的发病风险的服务,并涉足用数据辅助制药公司开发新药的业务。新公司的社长益尾宪干劲十足地表示,“希望有助于提高新药开发的成功率”。

日本国内的癌症患者持续增加。据国立癌症研究中心预测,2018年新增癌症患者达到创历史新高的101万3600人,比2014年实际人数增加16%。日本国内医疗药品的市场规模达到约10万亿日元,其中抗癌药超过1万亿日元。

过去抗癌药的选择由医生根据学会制定的指南判断开什么药,存在先尝试用药、如果无效再更换药物的情况。如果能够根据基因选择最合适的药物,对于患者来说治疗的准确性和安全性都将提高。此外,由于可以减少不必要的用药,还有助于削减医疗费用。

日本调查公司Seed Planning预计,到2025年用于癌症治疗的基因分析业务的全球市场规模将达38.8亿美元,扩大至2017年(11.4亿美元)的3.4倍。

运用基因信息的动向扩大的背景是基因分析仪器不断进化。美国illumina等公司开发的高速检测基因序列的仪器“新一代测序仪”从2000年代后半期开始走向普及。这使得相对低价且能短时间完成的基因分析成为可能。

最近5年左右面向普通民众的基因分析服务迅速普及就是得益于此。在日本国内,Genesis Healthcare和DeNA子公司DeNA生命科学等公司是该领域的大公司。这些公司提供告知用户与酒精代谢等生活习惯有关的体质以及患癌风险的服务,费用为几万日元起。

大型IT企业也涉足

分析与保存庞大的基因信息离不开云端和人工智能(AI)等最尖端科技。为了使收集的数据产生附加值,大型IT企业也纷纷涉足基因业务。美国谷歌向美国最大的基因检测服务提供商23andMe和开发通过血液基因检测癌症技术的美国GRAIL等公司出资。谷歌在基因信息领域也成为平台提供商,力争将基因信息应用于药物开发和广告等业务。

软银集团也于2017年向使用血液检测癌症基因的美国Guardant Health公司出资400亿日元。该公司通过AI来鉴别基因变异,研究什么基因与哪种癌症有关。软银社长孙正义表示,“该公司为人类无法攻克的疾病提供解决办法”。

虽然基因检测业务备受关注,但是作为终极个人信息的基因信息能否被适当使用也存在不确定性。此外,还存在另一种风险,即基因信息集中于掌握技术的海外企业,日本企业在竞争中落后。(生物谷Bioon.com)

美药管局批准血型基因检测新方法

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美药管局批准血型基因检测新方法

 

基因检测是通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术,是取被检测者脱落的口腔黏膜细胞或其他组织细胞,扩增其基因信息后,通过特定设备对被检测者细胞中的DNA分子信息作检测,预知身体患疾病的风险,分析它所含有的各种基因情况,从而使人们能了解自己的基因信息,从而通过改善自己的生活环境和生活习惯,避免或延缓疾病的发生。

基因检测可以诊断疾病,也可以用于疾病风险的预测。疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因。目前应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测、遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断。目前有1000多种遗传性疾病可以通过基因检测技术做出诊断

10月14日,美国食品和药物管理局近日批准一种基因检测方法,可更容易、精确地确定献血者和受血者在ABO血型外的其他稀有血型,从而保证输血安全。

目前发现的人类血型系统有35个,既包括传统的ABO系统,也包括稀有的Rh、孟买、P、Kell与MNS等血型系统。

美药管局说,有些人的血型属于稀有血型,特别是镰状细胞贫血患者这类长期输血的患者中更易出现稀有血型。如果输入的血液血型不匹配,这些人就会出现输血反应,严重时可能死亡。

美药管局指出,输血时,检测这些稀有血型对确定血液是否相容同样重要。传统上,临床人员使用已知抗体来鉴定红细胞表面抗原,进而检测稀有血型。但这种血清型鉴定方法存在局限性,某些抗体很难获得。

美药管局生物制剂评估和研究中心主任彼得·马克斯说,新的基因检测方法简化了血液相容性测试,可鉴定稀有血型,是血清型鉴定方法外的另一种选择。新方法不仅能帮助医生得到更准确、更全面的血型结果,也可帮助患者节省费用。(生物谷Bioon.com)

 

 

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Nat Biotechnol:最大规模CRISPR/Cas9突变研究构建出基因编辑预测工具

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2018年12月3日/生物谷BIOON/—CRISPR-Cas9是一种基因编辑技术,能够让人们在基因组的任何位置切割DNA,从而产生突变和关闭特定基因。全世界的科学家都在使用这项重要技术来研究哪些基因对各种疾病(从癌症到罕见疾病)都很重要。如今,人们正在利用它开展治疗性林场试验,以便校正人类基因中的有害突变。

特异性的向导RNA(gRNA)与精确的靶DNA序列结合,从而将Cas9“剪刀”引导到合适的DNA位点上。然而,人们很难预测最终的突变将会什么样子,这是因为当细胞修复DNA双链断裂将DNA的两个切割末端重新连接在一起时,这通常会导致进一步的变化发生。

Nat Biotechnol:最大规模CRISPR/Cas9突变研究构建出基因编辑预测工具

为了研究这一点,在一项迄今为止最大规模的探究CRISPR作用机制的研究中,来自英国威康基金会桑格研究所的研究人员构建出4万多对不同的靶DNA和gRNA,并执行CRISPR-Cas9基因编辑。通过对不同细胞中的每对靶DNA和gRNA进行深度测序,他们能够详细地分析DNA是如何被切割和重新连接在一起的。他们发现这种DNA修复依赖于靶DNA和gRNA的精确序列,并且发现在相同的序列中,这是可重复的。相关研究结果于2018年11月27日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Predicting the mutations generated by repair of Cas9-induced double-strand breaks”。论文通讯作者为威康基金会桑格研究所的Leopold Parts博士。论文第一作者为威康基金会桑格研究所的Luca Crepaldi博士和Felicity Allen博士。

这些研究人员随后利用大量的序列数据开发出一种机器学习计算工具,该工具创建了确定DNA修复结果的一般规则。这种称为FORECasT的程序能够让他们仅使用靶DNA序列来预测修复后的DNA序列。

这项研究是迄今为止对CRISPR-Cas9作用机制进行了最大规模和最全面的研究,分析了一亿多个DNA序列,这就使得研究这个基因编辑过程成为可能。这些研究人员正是细胞以细胞的方式修复特定的靶序列,这就表明细胞的这种修复机制是可重复的。

在未来的CRISPR-Cas9应用中,这种机器学习计算工具将为科学家们节省时间和资源,而且它能够被全世界的科学家们免费使用。(生物谷 Bioon.com)

Nature:缺乏Dna2会导致基因跳跃到DNA断裂处

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2018年12月13日/生物谷BIOON/—细胞具有许多保护基因组完整性的机制,包括修复在DNA复制过程中可能发生的错误的过程。酶Dna2参与DNA修复,但是人们对它的缺失对染色体不稳定性的影响知之甚少。在一项新的研究中,来自美国贝勒医学院等多家研究机构的研究人员揭示出当Dna2缺失时,较小的DNA片段从整个基因组跳跃到染色体断裂处。这种新的机制可能解释了在癌症或抗体多样化过程中经常观察到的类似事件。相关研究结果发表在2018年12月13日的Nature期刊上,论文标题为“Dna2 nuclease deficiency results in large and complex DNA insertions at chromosomal breaks”。论文通讯作者为贝勒医学院丹-邓肯综合癌症中心成员、分子与人类遗传学副教授Greg Ira博士和美国休斯顿卫理公会医院的Kaifu Chen博士。论文第一作者为贝勒医学院的Yang Yu和Nhung Pham,以及休斯顿卫理公会医院的Bo Xia。

Nature:缺乏Dna2会导致基因跳跃到DNA断裂处
图片来自Greg Ira/Baylor College of Medicine。

Ira说,“我的实验室的一个关注点是了解DNA修复的基本机制。在这项研究中,我们使用酵母作为研究对象,并首次发现了一种果蝇突变体,在这种突变体中经常发生DNA片段插入到DNA断裂处中。这种突变体缺乏Dna2,这是一种在所有有机体中都保守的酶。”已知称为转座子的可移动遗传因子从一条染色体跳跃到另一条染色体。在这种果蝇突变体中,出乎意料之外的是,Ira和他的同事发们现任何一条染色体都可以跳跃进DNA断裂处。

Yu说,“在DNA合成过程中,较长的单链DNA片段偶尔会形成,并且它们通常会被Dna2清除。在缺乏Dna2的突变体中,这些过度合成的DNA片段会在DNA断裂处被捕获,从而导致基因组不稳定,在大多数情形下,这对细胞产生负面影响。但是,这些插入也可能导致基因重复(gene duplication)和染色体进化,从而也可能对细胞产生积极影响。我们提出Dna2—它的活性包括降解过度合成的DNA片段—阻止这些DNA片段插入到基因组中,从而阻止遗传密码发生改变。”

这些研究人员还研究了将自身插入染色体断裂处的DNA片段的起源。他们发现较小的基因、位于染色体末端的称为端粒的DNA片段以及其他的DNA插入序列来源自整个基因组。

Ira说,“据报道,类似的DNA片段插入在癌症中是比较常见的。我们认为我们在缺乏Dna2的细胞中描述的这种机制也可能在许多产生较小的DNA片段但没有被正确降解的细胞条件下观察到。我们认为这在癌症中很常见,但也可能在缺乏先天免疫系统中负责消除外源DNA的某些组分的患者中发生。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Yang Yu et al, Dna2 nuclease deficiency results in large and complex DNA insertions at chromosomal breaks, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0769-8.

古基因组有助查明澳大利亚土著起源

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古基因组有助查明澳大利亚土著起源

澳大利亚土着居民的遗体或许将能重回家园。研究人员使用古老DNA测序技术鉴定了这些“暂居博物馆”的遗骸,以确定其起源。

近日发表在《科学进展》杂志的一篇论文中,研究人员表示,他们可以精确地将古澳大利亚土着遗骸的DNA与来自同一地理区域的现代居民的DNA进行比对。这可能使博物馆里成百上千的澳大利亚土着遗骨得以“回归”,这些遗骨一直以来缺乏来源文件。

“这篇论文是‘寻根’工作向前迈出的不可思议的一步。这为博物馆和土着社区带来了希望,他们将能够辨认出更多祖先,并将其带回家。”墨尔本大学人类学家Emma Kowal说。

1788年,欧洲殖民者从土着居民的墓地中移走了数千具人类遗骸和神圣物品,之后它们被分散到澳大利亚、英国、德国、北美和其他地方的博物馆。1976年,第一具土着澳大利亚遗骸返回,并且送回这些遗骸和物品也成为澳大利亚政府政策的一部分。

负责这些工作的政府办公室称,到目前为止,澳大利亚博物馆的2500多具人体遗骸和2200件圣物已被送回原籍社区。澳大利亚还把从国际社会收集的大约1500具人类遗骸送回国。但目前仍在博物馆中保存的土着遗骨大多缺乏必要的文件,无法将其归还给适当的澳大利亚土着群体。

“多年前,如果有人在澳大利亚发现土着居民的遗骸,他们会将其放在一个纸板箱里,然后放在博物馆台阶上,几乎没有任何关于它们来自哪里的细节。”格里菲斯大学进化遗传学家David Lambert说。他和丹麦哥本哈根大学人口遗传学家Martin Sikora共同领导了这项研究。

对许多土着群体来说,将人类遗骸重新埋葬在祖籍是至关重要的。Lambert说:“你绝对不会想把遗体送回一个错误的地方和国家。”

2014年,澳大利亚政府土着回归咨询委员会的一份报告建议,为那些来源不详的遗骸建立一个国家安息地。

Lambert 和格里菲斯大学古代DNA学家Joanne Wright领导的研究小组从27具已知起源的古代土着遗骸中提取了DNA。这支团队从10个标本中找到了部分或全部的核基因组。研究人员还对这些遗骸的线粒体DNA进行了测序。

接下来,研究人员将每组人类遗骸的基因组与来自澳大利亚不同地区的100名现代澳大利亚土着居民的细胞核和线粒体基因组进行比对。在有核数据可查的10具遗骸中,最接近的是来自已知遗骸起源地区的个体。

但使用线粒体DNA进行的比较被证明是不准确的。对于11个个体来说,与112个人的数据库中的信息没有决定性的匹配。还有两组古代遗骨在使用线粒体DNA时被错配到错误的地理区域。Lambert说,这意味着没有来源的遗骸需要用核DNA匹配。研究人员希望建立当代基因数据库,以提高匹配度。

阿德莱德大学古遗传学家Alan Cooper指出,论文中展示的古代遗骨与当代个体之间的匹配非常接近,如果遗骸来自没有当代基因组数据的地区,那么要找到匹配就会困难得多。

Gudju Gudju Fourmile是伊德尼吉和吉莫瓦鲁巴拉人的老者,也是相关研究合着者。他也认为,用古老的DNA送还未被证明来源的遗骸,存在一定程度的不确定性。他说,其他技术,如骨骼中的同位素,可以与古DNA分析相结合,以识别正确的群落。

Lambert团队希望能很快在昆士兰博物馆的遗骸上测试他们的方法,然后扩展到其他澳大利亚博物馆,最终扩展到国际收藏。“原住民不能再等了。”他说。

古DNA检测也可能使其他国家的土着遗骸得以回归。例如,美国联邦法律《印第安人坟墓保护与归还法案》规定,必须将遗骨和文物交还给与它们有关联的团体。(生物谷Bioon.com)

 

Cell:利用CRISPR-Cas9鉴定出新的辅助性T细胞调节基因

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2019年1月15日/生物谷BIOON/—T细胞是免疫系统中的关键细胞。在一项新的研究中,来自英国威康基金会桑格研究所和芬兰图尔库大学的研究人员构建出首个逆转录病毒CRISPR-Cas9基因编辑文库来探究对小鼠T细胞的调节。他们绘制出控制辅助性T细胞(T helper cell, Th)的最为重要的基因的图谱,并鉴定出几个新的调节基因。基于此,他们揭示了很多不同的基因参与Th细胞激活和发育的复杂控制机制。理解是什么调节T细胞发育可能有助于发现新的药物来抵抗免疫系统过度活跃导致的过敏和类风湿性关节炎自身免疫疾病。此外,这些发现也可能有助于科学家们开发新的疗法来激活免疫系统,从而抵抗感染或攻击肿瘤细胞。相关研究结果于2019年1月10日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Genome-wide CRISPR Screens in T Helper Cells Reveal Pervasive Crosstalk between Activation and Differentiation”。

Cell:利用CRISPR-Cas9鉴定出新的辅助性T细胞调节基因
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.11.044。

免疫系统保护身体免受感染和肿瘤的侵害。2型辅助性T细胞(T helper type 2, Th2)是免疫系统中的关键组成部分,它们释放特定的化学物质来告诉身体杀死入侵者。当检测到入侵者时,Th2细胞被激活。它们随后需要沿着正确的途径进行发育以便最好地协助清除特定的感染,这一过程称为分化。然而,仍然不清楚的是究竟是什么信号激活这些细胞或告诉它们如何发育以及释放哪些化学信号。

为了研究这一点,这些研究人员构建出一个新的由8.8万个向导RNA(gRNA)组成的全基因组CRISPR文库。这些gRNA让他们能够关闭来自小鼠Th2细胞的2万个基因中的每一个。在模拟体外培养的Th2细胞受到感染后,他们研究了关闭基因组中的每个基因如何影响它们的激活或分化。他们发现了许多参与调节Th2细胞发育的不同基因,并确定了一个基因调控网络。

论文共同第一作者、威康基金会桑格研究所的Johan Henriksson博士说,“这是迄今为止首次对Th2细胞的激活和分化进行无偏差的全基因组分析,这有助于我们理解哪些信号参与免疫系统调节。我们的研究表明许多不同类型的基因都会影响这些免疫细胞的激活和分化,这就表明这两个过程存在着紧密的关联性。”

至关重要的是,Th2细胞的激活和分化得到很好的控制。不起作用的Th2细胞不能控制感染,然而如果它们过于活跃,那么身体能够在自身免疫中攻击自我。这项新的研究鉴定出几个新的调节基因,并发现转录因子PPARG对调节Th2细胞特别重要。

论文共同第一作者、威康基金会桑格研究所的Xi Chen博士说,“在过去,免疫学家们一直在研究Th2细胞,而且在大多数情形下是每次研究它的一个基因。在这项新的研究中,我们开发了一种新的逆转录病毒CRISPR文库,这让我们首次能够高效地敲除小鼠Th细胞中的每个基因。我们将CRISPR筛选与其他的基因组技术相结合,对这些免疫细胞进行了系统性的概述。这不仅让我们能够鉴定出参与调节Th2细胞的基因,而且也可用于研究其他的小鼠免疫细胞及其对它们的调节。”

论文通讯作者、威康基金会桑格研究所的Sarah Teichmann博士说,“这项新的研究将有助于推动我们对免疫系统的理解。我们构建出参与调节Th细胞免疫反应的最为重要的基因的图谱,并强调了需要进一步开展研究的特定基因。这种公开可用的资源将对研究免疫系统的科学家们是非常有用的,并可能导致人们发现新的抵抗肿瘤和感染的免疫激活疗法,或者在未来开发出抑制免疫反应的疗法以便减轻过敏。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:


Johan Henriksson et al. Genome-wide CRISPR Screens in T Helper Cells Reveal Pervasive Crosstalk between Activation and Differentiation. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.11.044.

进军基因治疗领域!强生与MeiraGTx签署全球合作及授权协议,开发遗传性眼病基因疗法

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进军基因治疗领域!强生与MeiraGTx签署全球合作及授权协议,开发遗传性眼病基因疗法
2019年01月31日讯 /生物谷BIOON/ –美国医药巨头强生(JNJ)旗下杨森制药近日宣布与临床阶段基因治疗公司MeiraGTx Holdings达成了全球合作和许可协议,开发、制造和商业化其临床阶段遗传性视网膜疾病资产(包括先导疗法),用于治疗由CNGB3或CNGA3基因突变导致的全色盲(achromatopsia)和X-连锁视网膜色素变性(XLRP)。此外,2家公司还达成了一项研究合作,探索其他遗传性视网膜疾病的新靶标,并进一步开发腺相关病毒(AAV)的制造技术。
根据协议条款,MeiraGTx将把其遗传性视网膜疾病投资组合中特定临床资产的独家全球许可授予杨森。双方还将达成研究合作,开发解决新基因靶标的一系列产品,杨森拥有授权获得其他遗传性视网膜疾病疗法的选择权。
杨森研发公司心血管与代谢全球治疗领域负责人James List博士表示,“杨森很高兴能够通过增加创新资产来扩大我们的投资组合,这些创新资产有可能在目前没有治疗方案的遗传性视网膜疾病中改善视力或防止病情进展为失明。我们期待与MeiraGEx合作开发这些资产,并探索遗传性视网膜疾病的新潜在目标。”
杨森研发公司全球负责人Mathai Mammen博士表示,“这种合作建立在杨森长期致力于解决世界各地患者未满足的需求的基础上。通过这种合作,我们期待着深化基因治疗的专业知识,并充分利用我们研发专业知识的广度,为遗传性视网膜疾病患者带来新的治疗方案。”
AAV-CNGB3和AAV-CNGA3是2种候选基因疗法,目前处于I/II期临床开发,用于全色盲的治疗。这2种基因疗法旨在通过视网膜下注射递送至视网膜内大多数锥体细胞所在的眼睛区域,恢复锥体细胞的功能。AAV-CNGB3在美国已被授予孤儿药资格、罕见儿科疾病资格、快速通道资格,在欧盟已被授予孤儿药资格和优先药物资格。
AAV-RGRP也是一种候选基因疗法,目前处于I/II期临床开发,用于治疗由RPGR基因突变引起的最常见的XLRP。AAV-RGRP在美国已被授予孤儿药资格和快速通道资格,在欧盟已被授予孤儿药资格。(生物谷Bioon.com)

Nat Neurosci:鉴别出大脑发育过程中的关键基因组调节子

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2019年2月13日 讯 /生物谷BIOON/ –近日,一项刊登在国际杂志Nature Neuroscience上题为“Differentiation of human pluripotent stem cells into neurons or cortical organoids requires transcriptional co-regulation by UTX and 53BP1”的研究报告中,来自圣犹大儿童研究医院的科学家们通过研究揭示了两种蛋白如何相互作用控制对人类大脑发育非常重要的数百个基因的表达。

Nat Neurosci:鉴别出大脑发育过程中的关键基因组调节子

图片来源:St. Jude Children’s Research Hospital

研究者表示,蛋白质UTX和53BP1能相互连接从而激活一种程序,即基因会控制未成熟的多能干细胞发育成为功能性的神经元细胞和大脑结构。

我们都知道,蛋白质UTX是机体大脑发育过程中染色体的一种表观遗传调节子,但截止到目前为止,研究人员并不清楚参与该过程的其它蛋白质。表观遗传学能控制基因的开启或关闭,从而调节普通细胞转化成为特异性的细胞,比如神经元细胞等。基因组中成千上万个单一基因的信息就好比储存在电脑硬盘中的数据一样,但表观遗传学就好比是电脑程序一样,其能控制储存的数据如何被读取。

最后研究者表示,本文研究结果具有潜在的临床应用价值,因为UTX功能的异常会促进机体大脑发育的缺陷,比如罕见的歌舞伎综合征以及大脑髓母细胞瘤等。后期研究人员还将通过更为深入的研究揭示参与大脑发育过程中的其它关键调节子。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Xiaoyang Yang, Beisi Xu, Brett Mulvey, et al. Differentiation of human pluripotent stem cells into neurons or cortical organoids requires transcriptional co-regulation by UTX and 53BP1, Nature Neuroscience (2019). DOI: 10.1038/s41593-018-0328-5

PNAS:基于AAV的基因疗法成功逆转小鼠先天性耳聋

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PNAS:基于AAV的基因疗法成功逆转小鼠先天性耳聋

耳聋也被称为听力障碍,是当今医学界面临的最大挑战之一。根据世界卫生组织(WHO)的统计,全世界有5%的人口(约3.6亿人)患有听力障碍。

遗传性耳聋是新生儿常见的疾病,发病率大约1/1000,且80%是常染色体隐性遗传(DFNB),20%为显性。

极大未满足的医疗需求

目前治疗耳聋的方法比如助听器、振动声桥及人工耳蜗等。

对于听力损失超出助听器帮助的患者,唯一有效的治疗选择是人工耳蜗(CI)。CI是市场上最成功的感觉假肢装置。许多报告显示,大多数耳聋患者在接受CI后可以在安静的环境中理解言语。

全世界大约有30万名患者接受了人工耳蜗植入,但这仅占所有耳聋患者的一小部分。CI也有很大的局限和弱点,例如频率敏感性、言语分辨及噪声环境下的感知困难。CI是假肢装置,因此需要患者在其一生中非常小心地使用。

耳蜗基因治疗,有望突围成功

近日,由法国科学家领导的一个国际研究小组利用基因疗法来恢复成年小鼠的听力,这些小鼠患有DFNB9耳聋,这是最常见的遗传性耳聋之一,约占2-8%。

DFNB9耳聋的患者缺乏编码otoferlin的基因,而otoferlin是一种在耳蜗内毛细胞(IHC)突触中传递声音信息所必需的蛋白质。通过耳蜗内注射基因疗法,科学家们成功地将成年DFNB9小鼠模型中的听觉突触功能和听力阈值恢复到接近正常水平。

这些发现发表在著名期刊PNAS上,为DFNB9患者的未来基因治疗试验开辟了新的途径。

此前的研究表明,人类和小鼠之间在听觉必需的蛋白质方面存在惊人的相似之处,许多耳聋基因和致病突变在这两个物种共有。因此,小鼠模型在耳蜗基因治疗的临床前试验中最受欢迎。

但值得注意的是,大多数测试中,治疗基因被施用于新生小鼠正在发育中的耳蜗(通常在出生后第1天(P1)或第2天(P2),这是在小鼠开始能够听到(大约P12)之前。

然而,在人类中,胎儿的耳蜗发育是在子宫内完成的,并且在出生前大约20周就可以获得听力。如果要对正在在发育中的耳蜗中进行基因治疗,这将导致非常小的治疗窗。

实际上,针对耳聋的基因治疗必须在出生后进行,因为往往在幼儿诊断出听力损失及其原因之时,耳蜗已经完全发育。这意味着,治疗必须能够扭转已存在的耳聋,在设计临床前试验时应考虑到这一点。

基因治疗的潜在适应症,独特的优势:

首先,耳蜗高度隔室化,并通过血液 – 耳蜗屏障(BCB)与身体的其他部分隔离,被认为是一种”免疫豁免器官”。上述极大程度地减少了治疗所需剂量(研究成本低),以及药物渗漏到全身循环系统的风险,以减少不良免疫反应。

此外,耳蜗中的毛细胞和支持细胞通常不分裂,因此耳蜗中的细胞保持稳定,有望利用非整合型病毒载体(例如AAV)进行持续的转基因表达。

眼睛同被认为是“免疫豁免器官”,基于在眼部基因治疗的人体试验中获得的成功,腺相关病毒(AAV)似乎是用于耳蜗基因治疗的有希望的病毒载体。AAV在人眼基因治疗中成功的原因包括:

(1)经证实的安全性 – 大量人体试验表明AAV缺乏致病性并且具有非常低的免疫原性;

(2)在非分裂细胞中长效转基因表达;

(3)AAV的小尺寸(约20nm,比腺病毒小5倍)有助于扩散穿过细胞屏障到达靶细胞。

然而,AAV的有限DNA包装能力(约4.7kb)使得难以将该技术用于较大的基因,例如编码otoferlin的基因(cDNA~6kb)。

为此,在最新的研究中,研究人员通过称为双AAV的策略,克服了这一限制。因为它使用了两种不同的重组AAV载体,一种携带otoferlin cDNA的5′-片段(Otof NT, 核苷酸1-2,448),另一种携带3′-片段(Otof CT, 核苷酸2,449-5,979)。

感染HEK293细胞的研究表明,两种载体能够通过其反向末端重复重组并产生多联体,并且所得转录物可以正确剪接产生蛋白质otoferlin。

实验操作

单次单侧注射AAV-Otof NT加AAV-Otof CT重组载体至Otof -/-小鼠的左耳蜗,在完全发育之前(P10)或之后进行(即P17和P30),因为内毛细胞(IHC)带状突触在P17成熟,而耳蜗在P30成熟。

P10组

注射重组载体后8周,研究人员对3只Otof -/-小鼠的经处理的耳蜗的感觉上皮进行显微切割并对otoferlin进行免疫标记,以评估IHC转导率。结果发现,60%以上的IHC被检测到相应蛋白质,而不存在于其他细胞类型。

该结果表明,体内局部递送重组AAV-载体对后,可以在耳蜗感觉细胞中有效地重建大的cDNA,并且大部分细胞持续、广泛地产生蛋白质。

此外,听觉脑干反应(ABR)记录证明,所有治疗小鼠具有响应于咔嗒声和音调突发刺激(8、16和32kHz)的听力阈值的实质恢复。注射后30周,P10组的8只治疗小鼠中有6只的听力阈值仍然在野生型小鼠的10 dB范围内。

因此,耳蜗完全发育前的基因治疗可预防Otof -/-小鼠的耳聋。

P17和P30组

注射重组载体对后,P17或P30 Otof -/-小鼠的左耳蜗中均检测到otoferlin,但是在对侧耳蜗的IHC中没有检测到otoferli。两组小鼠的IHC转导率相似(分别为82±9%和85±7%, n=5和n=3),并且高于P10组的IHC转导率。

注射后4周的ABR记录显示,P17组的所有治疗小鼠(n=5)听力恢复,响应于咔嗒声或音调突发刺激的ABR阈值与野生型小鼠中的相似。注射后20周,响应于咔嗒声的听力阈值保持不变,表明这些小鼠的听力持续恢复,尽管平均ABR波幅度约为野生型小鼠的一半(47±10%)。

同样,P30组治疗小鼠在注射后3周显示出类似的听力恢复,并且在注射后20周,ABR阈值在野生型水平响应于持续的咔哒声或音突刺激(n=3),尽管平均ABR波幅度约为野生型小鼠的一半(55±10%)。

这些研究结果记录了DFNB9小鼠模型中局部基因治疗的预防和疗效,同时扩大了人类遗传性耳聋形式的潜在AAV基因治疗应用范围。值得注意的是,该研究中的基因治疗不仅成功地防止耳蜗正在发育的Otof -/-小鼠的耳聋,并且耳蜗完全发育后给药,也能以持续的方式逆转耳聋表型。

对于临床转化,耳蜗与眼睛有许多相似之处。目前,针对眼部疾病的基因疗法已走在前沿,其中许多已进入临床III期,从中获得经验,可为提高耳蜗基因治疗临床成功的提供有价值的指导。(生物谷Bioon.com)

AJP:遗传检测揭示多个基因与Tourette综合征发生有关

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2019年3月4日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –一项关于Tourette综合征(TS, 一种以慢性非自主运动和发声抽搐为特征的神经发育障碍)的研究发现了数百种基因的变异会影响疾病的发生。
相关研究由来自马萨诸塞州综合医院(MGH),加州大学洛杉矶分校(UCLA),佛罗里达大学和普渡大学的研究人员领导的国际团队做出。
“这项研究证实,对于大多数患者来说,TS的潜在遗传基础是多基因的 – 也就是说,许多基因共同作用导致疾病,”精神病学和神经发育遗传学部门医学博士,医学博士Jeremiah Scharf说到: “这意味着大多数患有TS的人不携带单一的非活性基因,而是从父母双方继承数百个小DNA变化,这些变化结合起来导致TS。这一发现在科学上和患者倡导和理解方面都有多重要的意义。”
AJP:遗传检测揭示多个基因与Tourette综合征发生有关
(图片来源:www.pixabay.com)
虽然众所周知TS的大多数风险是遗传的,但已发现的少数风险相关基因变异仅占一小部分病例。许多共同作用的基因变异与疾病风险增加有关,这表明大规模的全基因组关联研究(GWAS)可以阐明哪些潜在的风险基因起作用,哪些不能真正促进TS的发展。
为了获得尽可能大的数据集,研究人员将唯一公布的GWAS研究的结果与来自三个国际遗传学联盟的新数据 – 美国图雷特协会国际遗传学联合会,Gilles de la Tourette GWAS复制计划和Tourette相结合。国际协作遗传学研究 – 共有4,819名TS患者和近9,500名未受影响的对照志愿者。来自冰岛deCode遗传学研究的数据的二次分析将700多名患有TS的个体与超过450名其他抽动障碍患者和超过6,000名对照进行了比较。
该分析的结果确定了多种基因变异 – 其中只有一种符合全基因组的重要性 – 与TS风险增加有关。使用基于已鉴定的风险变异的聚合多基因风险评分来分析研究中的每个个体 – 无论是否有TS,以及具有较少严重抽动障碍的个体 – 证实遗传更多风险变异的个体具有更严重的症状。然而,TS相关变体的存在不限于抽动障碍的那些。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Major genetic study confirms that many genes contribute to risk for Tourette’s syndrome

原始出处:Dongmei Yu et al. Interrogating the Genetic Determinants of Tourette’s Syndrome and Other Tic Disorders Through Genome-Wide Association Studies. American Journal of Psychiatry, 2019; 176 (3): 217 DOI: 10.1176/appi.ajp.2018.18070857

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