基因新闻 第88页

以往，人们对转基因作物的争论焦点是，把外源基因（如来自病原体、细菌的基因）转入农作物后，外源基因是否存在安全隐患？那么，能否找到一条仅靠农作物自身基因突变，就获取作物抗病虫、抗除草剂等优良性状基因的路径？一种旨在实现上述目标的“基因超进化”技术已在四川诞生，并获四川省科技计划项目支持。

目前，该项目科研团队已通过自主研发的“基因超进化”技术，在实验室内对水稻自身的EPSPS基因（抗草甘膦除草剂基因）进行高通量筛选、分离，促进其定向、高速进化，得到高抗草甘膦的功能性基因，并获得两项发明专利。

一个试管两天完成百万基因筛选

寻找优良基因一直是农业育种界的目标，但仅靠植物自身的基因突变，是漫长且随机的过程。上世纪90年代，种业巨头孟山都率先在农杆菌中分离出EPSPS基因的突变体CP4基因，并将该基因转入植物使其获得草甘膦抗性，这也开启了全球农业转基因的浪潮。

“CP4并非来源植物，而是来自草甘膦生产工厂内发生突变的‘农杆菌’，这成为转基因作物最大的争议。”项目承担企业——四川天豫兴禾生物科技有限公司首席科学家胥南飞说，由于所有植物都不含有抗草甘膦基因，这使得传统的、仅限植物之间的基因育种，很难获得抗草甘膦的基因，最终科学家只有将细菌中的抗体基因转入植物。

为找到一条仅靠农作物自身基因突变，就能获取抗病虫、抗除草剂等优良基因的路径，曾在孟山都、巴斯夫、拜尔等农业科技公司任职近20年的胥南飞，于2015年在四川创立企业并启动研发“基因超进化”技术。

“基因超进化是指在一个特定的系统中，使植物的目标基因按照预设的要求，完成高效、快速、定向的进化过程，从而形成我们所需要的突变性状基因。”胥南飞说，这项技术的创新在于，能够将目标基因从水稻等作物中提取出来，在实验室进行大规模突变和高速筛选，“传统的基因进化、筛选，100万个基因才可能筛选出1个有用基因，且需要100亩土地、6个月时间才能完成；而运用基因超进化技术后，在实验室中完成100万个植物基因的筛选，仅需一个试管、两天时间就能完成。”

为农作物基因编辑“量体裁衣”

目前，胥南飞团队已承担四川省科技计划项目《植物抗草甘膦功能基因的快速进化与筛选研究》，其目标正是运用“基因超进化”的原理建立抗草甘膦除草剂基因的高效进化、筛选系统，使其能够大量地制造EPSPS基因突变体，并通过循环进化不断提升该基因对草甘膦的抗性。

科技日报记者在胥南飞团队已获得的专利证书中看到，该团队已经筛选获得的高抗草甘膦基因，是当前全球使用最广泛的草甘膦抗性基因（CP4基因）抗性的2—3倍，同时全生育期抗性表现一致，性状更为稳定。

“筛选来自植物自身的基因，能够为农作物基因编辑‘量体裁衣’。”胥南飞说，团队筛选出高抗草甘膦基因后，可以应用基因修饰技术将该基因导入植物体，快速获得所需要的植物新品种。“通过该系统筛选出的水稻EPSPS基因来自水稻本身，属于植物内源基因，后期应用极为方便。如采用全球最新的基因编辑方法将其导回水稻，可在2、3年的时间内，培育出非转基因抗草甘膦水稻新品种。”

由于基因超进化技术的高效性，目前胥南飞团队已将多种农作物基因进化为高抗草甘膦基因，并正通过基因编辑技术，尝试将这些来源于植物本身的高抗草甘膦基因导入农作物。“未来，该技术可用于改造玉米、小麦、大豆、油菜、棉花等农作物，获得相应非转基因抗草甘膦新品种。”他说，应用这些新品种对于减少农药用量、节约劳动力和生产成本、提高作物产量和品质都具有重要作用。(生物谷Bioon.com）

2018年2月23日讯 /基因宝jiyinbao.com /——根据一项最新发表在《JNeurosci》上的研究，缺失一个与智力残疾相关基因的成年小鼠很难记住迷宫，但是社会行为和反复美容行为没有任何改变。这个动物模型为研究这个基因在学习和记忆中的作用提供了新途径，同时也提供了一种纯智力残疾的啮齿类动物模型。

图片来源：Bavley et al., JNeurosci (2018)

基因CRBN的突变会导致人类患一种智力残疾，智商很低。

此前关于智力残疾的研究多研究自闭症谱系障碍、唐氏综合症等复杂的综合征，常常伴随其他疾病，这也就很难特异性地研究认知障碍。

威尔康奈尔医学院费米尔家庭大脑和心智研究所小儿科及神经科学副教授、威尔康奈尔自闭症研究项目主任Anjali Rajadhyaksha及其同事敲除了小鼠的CRBN基因，结果发现与具有完整基因的小鼠相比，这些小鼠在迷宫中的导航存在问题，而这些迷宫是用于检测小鼠基于海马体的学习和记忆能力的。使用一种可以抑制海马体中一个酶的活性的化合物治疗小鼠可以提高小鼠的学习和记忆能力。

但是研究人员发现这些小鼠与雌性小鼠的互动或者反复的仪容仪表整理行为并没有受到任何影响，这意味着这个基因与那些通常与智力残疾共同发生的行为（如自闭症）没有联系。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Anjali M. Rajadhyaksha et al.Rescue of learning and memory deficits in the human non-syndromic intellectual disability cereblon knockout mouse model by targeting the AMPK-mTORC1 translational pathway, JNeurosci (2018). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0599-17.2018

2018年3月4日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –最近，科学家们利用新型技术对人类基因组进行了更加复杂的分析，风险了数十个影响血压的遗传多样性位点。通过对吸烟行为影响血压的遗传机制行研究，科学家们发现了这些新的遗传区域，并且证明了以往已经被发现的遗传位点的影响作用。

这项研究发表在最近一期的《The American Journal of Human Genetics》杂志上，研究者们称这一发现能够帮助开发治疗高血压的个体化靶向疗法。高血压是全球范围内导致疾病与死亡的主要因素，根据疾病预防控制中心的说法，美国境内有7500万人受到了高血压的影响。

（图片摘自www.pixabay.com）

通过利用基因-环境干预分析的手段，研究者们以吸烟行为作为环境因素寻找与调节血压从有关的 进组位点。此前研究已经证实吸烟提高血压的现象，因此，作者等人同归对610000人的基因组不同位点进行检测，希望找到条耳机吸烟与血压关系的遗传位点。

通过检测，研究者们对以往发现的65个遗传位点进行了验证，同时发现了83个全新的调节血压的遗传位点。针对这一结果，作者认为十分有可能，原因在于一些基因对血压的调节仅仅在特定的环境因素存在的前提下才会发生，吸烟就是其中之一。在没有这些环境因素的存在下，基因对高血压的影响作用可以忽视。

根据研究者们的说法，这些新发现的基因中有十个对血压的影响在吸烟者中更为明显，最高可达到8倍的差异。基于上述结果，作者希望未来能够通过更大规模的样本研究生活习惯影响血压血脂的内在机制。（生物谷Bioon.com）

资讯出处：Researchers use cigarette smoking behavior to identify genes that regulate blood pressure

2018年3月14日/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自美国圣犹大儿童研究医院等研究机构的研究人员证实患有癌症的儿童和成年人通常具有不同的发生突变的基因来促进疾病产生，这提示着这些患者可能受益于不同的疗法。这一发现强调了对儿童癌症进行精准医疗的必要性。相关研究结果于2018年2月28日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Pan-cancer genome and transcriptome analyses of 1,699 paediatric leukaemias and solid tumours”。与此同时，由来自德国国家肿瘤病中心霍普儿童癌症中心和德国癌症研究中心领导的另一项新的针对儿童癌症的研究也于同一天在线发表在Nature期刊上，论文标题为“The landscape of genomic alterations across childhood cancers”。

这两篇论文的研究结果提供了迄今为止对多种儿童癌症亚型基因组景观的最全面分析。这些结果将有助于指导临床研究和实验室研究，从而改进对全世界儿童癌症患者的理解、诊断和治疗。据估计，在美国每年确诊15780名儿童和青少年患上癌症。

圣犹大儿童研究医院领导的这项研究评估了由参与TARGET（Therapeutic applicable Research to Generate Effective Treatments, TARGET, 即用于产生有效治疗的治疗性研究）计划的成员产生的数据，而不是仅关注一种肿瘤类型。

这些研究人员利用三种不同的下一代测序方法评估了六种癌症亚型。他们比较了体细胞基因突变（在癌细胞中但未在正常细胞中发现的基因组变化）和它们对1699名儿童癌症患者的肿瘤和正常组织中的关键生物学过程的影响。这种被称作泛癌症分析（pan-cancer analysis）的方法揭示出在儿童中仅45％的促进癌症的突变基因与成人中的促进癌症的基因相同。

作为第一篇论文的论文通信作者，圣犹大儿童研究医院计算生物学系主任Jinghui Zhang博士说，“这是首次证实儿科癌症和成人癌症是由发生不同突变的不同基因引起的。”第一篇论文的第一作者是她的实验室的成员：Xiaotu Ma博士和Yu Liu博士。

Zhang说，“这些结果真地告诉人们儿童癌症患者不是小成人，他们的疾病不应该受到如此对待。更好的治疗和更敏感的诊断测试需要了解促进儿科癌症产生的生物学机制。这些结果为开展实验室研究和临床研究的研究人员提供了更好的路线图。”

治疗进展已导致儿童癌症的治愈率超过80％，但在美国1至19岁的儿童中，癌症仍然是主要的疾病死亡原因。治疗往往涉及主要的终生副作用，包括二次癌症风险。

儿童癌症的基因组结构

这项研究涉及参加儿童肿瘤学组织（Children’s Oncology Group）—一个临床研究合作社—开展的临床试验的儿童患者。这些患者患有急性B淋巴细胞白血病（B-ALL）、急性T淋巴细胞白血病（T-ALL）、急性骨髓性白血病（AML）、被称作骨肉瘤的骨癌、被称作威尔姆氏瘤的肾癌和神经母细胞瘤（一种交感神经系统肿瘤）。

不同于与之前发表的主要关注编码序列突变的成年人泛癌分析的是，圣犹大儿童研究医院的Zhang团队分析了DNA拷贝变异和染色体重排。这些数据来自对患者肿瘤和正常组织的完整DNA进行的全基因组测序。与此同时也开展了转录组测序，这就可了解细胞中的基因表达。这项研究还包括首次对多种癌症亚型中的突变型和野生型等位基因的定量表达和定性表达进行全面评估。

这些测序数据由美国国家癌症研究所（NCI）开展的TARGET计划提供。TARGET是为了理解导致儿童癌症的遗传变化而发起的。这个计划的目的是利用研究界提供的数据来改善对儿童癌症的精确治疗。

就这项研究而言，Zhang和她的同事们使用统一的分析框架来处理这些测序数据。她说：“研究多种肿瘤类型有助于鉴定出儿童癌症中真正重要的突变并理解所涉及的通路。”

揭示基因组变化

比如，这些研究在689名B-ALL患者的8人中鉴定出了意想不到的突变模式或者说突变特征。这8名患者的DNA具有与紫外线暴露一致的突变特征，这种突变特征之前仅在皮肤癌中观察到。这8名患者还具有另一种基因组异常—太多或太少的染色体。论文共同作者、加州大学圣地亚哥分校的Ludmil Alexandrov博士说，“这一发现提示着暴露于紫外线可能是一个之前未被识别的会增加一些儿童患上白血病风险的环境因素。”

此外，这项研究揭示出与DNA中的点突变相比，大多数（62％）促进儿童癌症产生的突变是DNA拷贝数变化和结构变异。拷贝数变化使得患者的特定基因拷贝数太多或太少。结构变异涉及基因重排。Zhang说，“这表明随着基因组学进入临床，对儿童患者的诊断必须包括拷贝数变化和结构变异。”

数据共享

Zhang和圣犹大儿童研究医院的其他几名研究人员也是德国癌症研究中心的研究人员领导的一项研究的共同作者。该研究包括来自914名患有血液系统肿瘤、中枢神经系统肿瘤和实体瘤的儿童癌症患者的全基因组和全外显子组测序数据。这些测序数据来自于圣犹大儿童研究医院-华盛顿大学儿童癌症基因组计划（The Pediatric Cancer Genome Project）和其他来源。儿童癌症基因组计划于2010年开始，对800多名儿童和青少年的基因组进行了测序，其中涉及对一些最不了解和最难治疗的儿童癌症进行了测序。

全世界的科学家们能够通过圣犹大儿童研究医院的交互式ProteinPaint门户网站探究这两项儿科泛癌症研究的体细胞突变数据。这些信息，包括导致各种儿童癌症的基因、突变和细胞通路，为未来的儿科癌症研究提供一种无与伦比的资源。研究中使用的TARGET计划体细胞变异可在NCI TARTGET Data Matrix中获得，而且这些测序数据将会NCI的基因组数据共享（Genomic Data Commons）上提供。（生物谷 Bioon.com）（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Xiaotu Ma, Yu Liu, Yanling Liu et al. Pan-cancer genome and transcriptome analyses of 1,699 paediatric leukaemias and solid tumours. Nature, Published online:
28 February 2018, doi:10.1038/nature25795

Susanne N. Gröbner, Barbara C. Worst, Joachim Weischenfeldt et al. The landscape of genomic alterations across childhood cancers. Nature, Published online:
28 February 2018, doi:10.1038/nature25480

2018年3月22日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –最近，来自VCU的研究者们鉴定出了两个与EBV（Epstein-Barr virus）复制有关的基因，该病毒的侵染会导致多种不同类型癌症的发生。这项发现有助于病毒相关疾病（包括胃癌以及淋巴瘤等）的新型疗法的开发。

EBV是一类最常见的人类病毒，几乎95%的成年人都携带EBV。根据美国健康组织的报告，每年因EBV感染会导致将近200000例癌症的发生以及140000例患者的死亡。

(图片来源：VCU Massey Cancer Center)

EBV相关癌症包括鼻咽癌、一些亚型的胃癌以及淋巴瘤等。EBV的生活周期包括潜伏期与裂解期。在潜伏期病毒处于休眠状态，而在裂解期病毒则能够在细胞中快速复制。

在最近发表在《Cell Reports》杂志上的文章中，Renfeng Li博士等人发现PIAS1基因对于阻止EBV的复制具有重要的作用。这是由于EBV能够特异性地靶向受感染细胞的内部元件，从而通过消除PIAS1促进自身的复制。

一般情况下，EBV存在于潜伏期的肿瘤细胞中，但多种刺激都能够重新激活该病毒，并促进其生长以及复制。

一旦EBV被激活，它将会入侵宿主细胞的酶系统，从而切除PIAS1。该基因的失活则会导致病毒的进一步复制。

通过阻断该基因编辑的过程，Li等人发现PIAS1能够有效抑制EBV的复制。

在另外一项发表在《PLOS pathogen》杂志上的文章中，作者进一步发现了IRF8对于病毒复制的作用。该研究发现IRF8的缺失会直接导致EBV活性的下降。（生物谷Bioon.com）

资讯出处： Scientists identify genes that could inform novel therapies for EBV-related cancers

2018年4月4日 讯 /基因宝jiyinbao.com/ –根据美国疾病预防控制中心的报告，从2003年到2012年，肝癌发病率上升了38%。2012年全美范围内共有23000人因肝癌死亡，相比2003年上升了56%。，其中男性因肝癌死亡的几率是女性的两倍。

根据最近一项研究，小鼠体内一类基因能够使得T细胞具有更强的杀伤肝癌细胞的能力。

来自佐治亚癌症中心的科学家们将小鼠进行了遗传修饰，从而使得其能够对人源的肝癌抗原产生免疫反应。

上述抗原分子能够被机体免疫系统识别，之后部分小鼠T细胞产生了靶向癌症的能力。

(图片来源：Phil Jones, Senior Photographer, Augusta University)

科学家们在T细胞表面镶嵌了能够最有效识别肝癌抗原分子的受体，之后将重组后的受体进行试验。结果显示，这些T细胞具有杀伤癌细胞的能力，但同时不会对正常的肝脏组织产生负面影响。相关结果发表在最近一期的《Hepatology》杂志上。

“体外以及小鼠水平的实验结果均表明这些T细胞具有很强的杀伤人源肝癌细胞的能力”，该文章的通讯作者Yukai He博士说道

事实上，在接受治疗20天之后，小鼠体内接种的人源肝癌组织体积有了显著的缩小，而在41天治疗之后得到了完全的清除。

下一步，作者计划与临床医生们合作，检测这些重组的T细胞对癌症患者体内的肿瘤组织杀伤能力以及对健康组织是否具有副作用。如果结果令人满意，那么将进一步进行临床试验。（生物谷Bioon.com）

资讯出处：New receptor genes turn T-cells into powerful liver cancer foes

《科学》杂志官网近日消息称，一项探索非编码DNA的新研究发现，调节基因活性区域的改变也可能导致自闭症，令人惊讶的是，这些变化倾向于从非自闭症的父亲那里继承而来。

过去十年中，研究人员已经发现了数百种可能影响大脑发育，从而增加自闭症风险的基因变异，但这些变异主要来自直接编码蛋白质的DNA中。此外，科学家一直试图在患者个体基因组中发现如何自发产生突变，而非从父母中寻找遗传突变。

论文作者、加利福尼亚大学遗传学家乔纳森·赛博特说：“基因组中只有2%由蛋白质编码基因组成，那些被称为‘垃圾’DNA的非编码部分，迄今在自闭症研究中一直被忽视。”

赛博特团队对能调节基因表达的非编码DNA部分特别感兴趣，他们研究了来自829个家庭的全基因组序列，包括自闭症个体、其没有患自闭症的兄弟姐妹和他们的父母。

评估个体非编码区DNA碱基变化带来的影响非常困难，因此，研究团队选择了所谓的大序列DNA结构变体作为考察对象。每个人在其基因组中仅有数千个结构变异，这样就缩小了分析范围，仅需要检查一小部分基因结构变体即可。

他们查找了一般人群变异少于预期的区域，包括在脑发育过程中负责调节基因活性并启动基因转录的位点，然后，通过检查父母对自闭症和非自闭症儿童的影响模式，检查这些区域的结构变体是否与自闭症有关。

研究人员发现，父亲传递了超过50%的变体，这表明自闭症儿童可能遗传了父亲而不是母亲的风险变异。为验证这个结果，赛博特团队随后测试了另外1771个家庭的样本，再次验证了上述结论。

对此，斯波坎华盛顿州立大学的神经科学家和计算生物学家露西卡·佩西欧托认为：“这是一篇非常好的文章，虽然有挑战性，但让我们思考自闭症遗传学的不同成因，这是对该领域的巨大贡献。”(生物谷Bioon.com）

记者日前从中国农业科学院获悉，由中国科学家主导的“3010份水稻基因组计划”结出硕果，剖析了水稻核心种质资源的基因组遗传多样性，这一研究的重大成果将提升全球水稻基因组研究和分子育种水平，加快优质、广适、绿色、高产水稻新品种培育。

水稻种群的基因有着丰富的多样性和复杂的作用机制，是水稻育种改良的遗传基础。长期以来，全球科学家一直致力于阐明水稻基因组所有基因的功能及其等位基因多样性与重要农艺性状的关联，并将研究成果运用到水稻遗传改良中。以基因技术为核心的分子设计育种，让水稻育种周期更短、更有针对性，代表了水稻育种的发展方向。

据项目负责人、中国农科院作物科学研究所研究员黎志康介绍，这3010份水稻材料，是团队经过非常很严格和精确的分层取样，取自于中国及南亚、东南亚等89个国家，集中在水稻多样性的中心区域，代表了78万份水稻种质资源约95%的遗传多样性。研究人员用新一代基因组测序技术和高性能计算机平台，对这些水稻种质资源进行了大规模基因组重测序和大数据分析，解析了水稻种群基因组多样性本质。

该研究成果构建了亚洲栽培稻的泛基因组，发现了1.2万个全长新基因和数千个不完整的新基因。中国农业科学院作物科学研究所研究员刘春明向记者解释：“所有的育种工作都依赖于基因组变异，没有基因组变异就没有物种的创新，没有新品种的培育，这给基因育种提供了非常精确的导向台，这是非常重要的。”进入全基因组时代，这些变异信息会为将来的精细育种提供非常重要的基础支撑。

这项研究的所有数据和测序材料已经通过多个途径公开分享，3010份水稻种质已发放给中国科学院、武汉大学、华中农业大学等40家科研单位、高校和育种单位，用于大规模发掘影响水稻高产、抗病虫、抗逆、优质新基因和育种应用。

黎志康表示，此次研究成果的完成仅仅是一个开端，随着分析的深入和更多数据的产生，包含水稻全部优良基因多样性的数据库必将更加庞大与精细，人们可以从中找到与任何性状相关的关键基因并应用到育种实践中。这将为开展水稻全基因组分子设计育种提供足够的基因来源和育种亲本精确选择的遗传信息，为培育高产、优质、多抗水稻新品种奠定基础。

国际水稻研究所首席科学家、国际水稻基因库主任R·S·汉密尔顿博士评价说，“原来从性状发现到品种育成需要40年的时间，现在基于这些数据和结果短短几年就可以实现。同时可以使我们的育种进程更加有效和精确，使育成品种更能适应日益复杂的生长环境，减少对环境的影响，以较少的资源投入获得较高的产出，以满足消费者不断变化的需求。”华大基因董事长特别顾问王韧告诉记者，“这项研究成果让我们离国际水稻研究所教授库什提出的‘设计水稻’的梦想越来越近。”

中国农业科学院院长唐华俊表示，下一步，要把水稻基因组研究与分子育种结合起来，尽快育成高品质、高质量的新品种，满足不同人群的需要。

“3010份亚洲栽培稻基因组研究”由中国农科院作物科学研究所牵头，联合国际水稻研究所等国内外16家单位共同完成，是国内外水稻研究人员大规模协作的重大成果，扩大了我国水稻功能基因组研究的国际领先优势。4月25日，国际权威学术期刊《自然》杂志长文刊登了这项研究成果。(生物谷Bioon.com）