《研究综述:2021年5月14日》

  • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2021-05-31
  • 欢迎收看2021年5月14日的《研究综述》,这是由布罗德研究所的科学家及其合作者发布的最新研究的重复快照。

    病毒比较可以解析SARS-CoV-2的全部基因集

    虽然SARS-CoV-2的基因组在大流行的早期就已被测序,但其基因含量迄今仍未得到确定。Irwin Jungreis, Rachel Sealfon (Flatiron研究所)和Epigenomics项目的副成员Manolis Kellis利用44株沙贝病毒的比较基因组学,确认了6个辅助蛋白,拒绝了几个候选基因,并发现了一个新的重叠的替代框架基因ORF3a。他们还利用他们的比较对2544个大流行病毒分离株的功能突变进行了排序,确定了异常快速或缓慢进化的基因(与它们的进化历史相比),以及可能导致变异之间传染性差异的标记突变。

    耐药性的进化

    抗生素耐药性是对公共卫生最紧迫的威胁之一,但研究人员对病原体如何进化耐药性的理解仍然有限。为了解决这一缺口,传染病和微生物组项目(IDMP)的联合主任马培军(音译)和同事们研究了肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药的进化,肺炎克雷伯菌是一种可以导致致命的多重耐药感染的细菌。他们确定了促进碳青霉烯类耐药性上升的多种遗传因素,并提出以更高的遗传粒度(不仅仅是物种识别和抗生素敏感性)定义感染病原体对诊断和治疗此类感染具有重要意义。

    细菌酶使特定的抗菌活性成为可能

    前药,即在体内代谢成为活性药物的化合物,如果其激活依赖于仅在其微生物目标中发现的酶的活性,则可作为抗菌药物使用。在ACS化学生物学,Kenton Hetrick, Miguel Aguilar Ramos (MIT),化学生物学和治疗科学项目的副成员Ron Raines报道,抗生素反式-3-(4-氯苯甲酰)丙烯酸的硫醚酯前药对耻垢分枝杆菌更有效,因为一种内源性酯酶使其对前药敏感。未来的工作可能利用一系列细菌酶开发窄谱抗生素,以帮助解决目前的抗菌素耐药性对公共卫生的威胁。

    ibd相关微生物的炎症性不一致

    炎症性肠病(IBD)患者的肠道微生物瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)水平经常升高。Matthew Henke(哈佛医学院),传染病和微生物组项目(IDMP)的高级副成员Jon Clardy和他的同事们利用患者的斑马鱼分离株来研究这种微生物在炎症中作用的分子机制。该研究小组发现了一种基因簇,一旦存在,就会引导一种厚厚的多糖保护胶囊的产生,将细胞完全覆盖。他们发现,与那些含有荚膜产生菌株的小鼠相比,缺少这类菌株的小鼠有更多的肠道炎症,这表明并非所有的斑马鱼菌株都具有炎症性。请阅读PNAS。

    SOX2是食道鳞状细胞癌(ESCC)中染色体扩增的转录因子。Wu Zhong, Jin Zhou, Xiaoyang Zhang,前癌症项目助理成员Adam Bass(现在在哥伦比亚大学欧文医学中心)和他的同事开发了代表从正常食道到sox2诱导的鳞状细胞癌表型的工程鼠类器官,并绘制了Sox2结合以及从正常到癌症进化过程中的表观遗传和转录景观。致癌Sox2重新编程肿瘤细胞表观基因组,促进对RNA编辑酶ADAR1的依赖。这项工作指出了可以用新的治疗方法针对的弱点。

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    • 欢迎收看2020年6月5日的《研究综述》,这是一篇由Broad研究所的科学家及其合作者发表的最新研究的回顾。 挽救小鼠遗传性耳聋 一些遗传性听力损失疾病是由于TMC1基因的隐性突变,导致毛细胞迅速退化和完全聋。在《科学转化医学》杂志上,核心研究所成员David Liu和Jeffrey Holt(波士顿儿童医院)领导的团队描述了他们如何使用碱基编辑来恢复tmc1相关聋鼠的部分听力——这是第一个在体内进行基因组编辑来修复隐性感觉缺失障碍的例子。经过治疗的小鼠的听力部分恢复,并对响亮的声音做出反应。请阅读哈佛大学和波士顿儿童医院的新闻稿,以及基因工程和生物技术新闻。 聚光灯下的精子 减数分裂通过亲本染色体间的DNA杂交产生基因组高度可变的精子,有时会发生错误,导致非整倍体(染色体过多或过少)。为了更好地理解交叉体和非整倍体,斯坦利精神研究中心的Avery Davis Bell、研究所成员Steven McCarroll和他的同事开发了一种新的测序技术,精子序列分析,并用它来研究31000多个精子细胞的减数分裂。他们注意到跨精子基因组和捐赠者的交叉事件位置、间隔和数量的模式,表明了一种共享的潜在调节机制,并确定了许多非整倍体和其他遗传异常。从哈佛医学院的故事中了解更多。 创伤后应激障碍的基因识别 了解哪些人可能易受创伤后应激障碍(PTSD)的影响,哪些人可能有抗创伤后应激障碍(PTSD)的能力,对于有效干预和治疗的发展至关重要。Nikolaos Daskalakis和Karestan Koenen都是斯坦利精神病学研究中心的助理成员,Chris Chatzinakos和他的合作者使用了一种称为转录归因的方法来揭示PTSD基因风险对组织特异性基因表达的影响。研究人员研究了来自70个特定家族的29539例创伤后应激障碍病例和166145例对照组,并确定了18个与特定组织基因对相关的显著关联。他们分别在欧洲和欧洲军事人群中发现了两种PTSD易感基因ZNF140和SNRNP35。在《细胞报告》中,作者认为SNRNP35,一种RNA剪接调节基因,是最有希望进行进一步功能研究的基因,研究其在PTSD的易损性和复原性方面的作用。 快递 癌症的免疫疗法并不是对所有病人都有效。麻省理工学院(MIT)的科林·巴斯(Colin Buss)和癌症项目的研究所成员桑吉塔·巴蒂亚(Sangeeta Bhatia)设计了一种模块化纳米颗粒系统,可能会有所帮助。他们的肽基纳米复合物携带寡核苷酸,在小鼠体内刺激免疫系统并增加检查点抑制剂的有效性。双重治疗阻止了肿瘤的生长,在某些情况下,还阻止了身体其他部位肿瘤的生长。将免疫刺激剂与检查点抑制剂结合在纳米颗粒中包装,其剂量可能比未封装的免疫刺激剂所需的剂量低得多。更多信息请阅读美国国家科学院院报和麻省理工学院新闻。 机会的主人 结核分枝杆菌(Mtb)感染可能表现为不同的方式,可能来自不同的环境和免疫压力。刘青云、魏建豪、李峰、高钱(复旦大学)领导的团队;李亚伟、吕雪梅(中国科学院);哈佛大学公共卫生学院传染病和微生物学项目的准成员Sarah Fortune对18名新诊断和初治患者的近800株结核杆菌进行了测序。在《科学进展》上发表的报告中,这组科学家描述了结核病发病时结核分枝杆菌种群的遗传多样性,并重建了结核分枝杆菌在宿主内的进化。这项研究表明,新的耐药突变的风险以寄主依赖的方式变化。 绘制人类心脏图 单细胞测序促进了我们对各种器官系统的理解,但在心脏研究中,一些基本问题仍然存在,比如人类心脏中细胞类型的数量。内森塔克在共济会医学研究所(现在),研究所成员帕特里克•Ellinor和他的同事们从Broad-Bayer精密心脏病学实验室使用single-nucleus RNA序列来生成最全面的高分辨率细胞健康的人类心脏的映射到日期,确定新的细胞类型,基因表达的模式在不同的部分器官,和细胞类型与常见的心血管疾病。这项研究发表在《循环》杂志上,它将帮助科学家破译心脏细胞在疾病中的行为,并最终识别出针对特定疾病的心脏细胞的新的治疗靶点。
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    • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2020-06-03
    • 欢迎来到2020年5月29日的研究综述,这是布罗德研究所(Broad Institute)的科学家和他们的合作者发表的最新研究的一个循环快照。 研究人类遗传变异的景观 八年来,gnomAD财团——包括科学家从广泛的项目在医学和种群遗传学(MPG),数据科学平台,和基因组学平台,以及超过100名调查人员国际——已经编译现在世界上最大的公开目录的人类基因数据:超过125000和15000全基因组外显子。本周,在《自然》杂志、《自然通讯》杂志和《自然医学》杂志的七篇论文中,该协会成员描述了从这个庞大的数据库中得出的第一组发现。这两篇论文共同展示了迄今为止最全面的关于人类功能丧失(LoF)和结构变异的调查,展示了如何利用工具来解释变异的背景来帮助他们的临床解释,并说明了人口规模的LoF变异数据如何有助于评估拟议的药物靶点。了解更多的广泛的新闻故事,自然社论,并在宇宙,世界报,和法新社的报道。 肿瘤抑制因子在免疫治疗耐药中的新作用 癌症免疫疗法,如PD-1抑制剂,即使在单个病人的肿瘤中,其反应也会有很大的不同。由Cecile Gstalder和Dana-Farber癌症研究所的副成员Rizwan Haq领导的研究小组对一名黑色素瘤患者的肿瘤进行了鉴定,发现具有耐药性的肿瘤的抑癌基因FBXW7发生了功能缺失突变,而对药物敏感的肿瘤则没有。在小鼠模型中,该基因的失活导致抗pd -1治疗的耐药性,并且该基因的丢失损害了对病毒作出反应的信号通路。该研究发表在《癌症发现》杂志上,该研究表明,这些通路的治疗性激活可能会帮助一些患者。 肝脏代谢研究 NADH和NAD+是重要的氧化还原辅助因子,在肝脏代谢中起重要作用。然而,对于NADH/NAD+比值在代谢生理学中的作用,人们的认识还很有限。Broad Metabolism Program的Russell Goodman、研究所成员Vamsi Mootha及其同事使用一种名为LbNOX的细菌遗传工具结合代谢组学来描述降低小鼠NADH/NAD+比值的生化效应。作者认为循环α-hydroxybutyrate水平是一个健壮的生物标志物的肝细胞NADH / NAD +比率升高,反过来影响的人类共同GCKR遗传变异,基因与脂肪肝和糖尿病有关。阅读《自然》杂志。 常见疾病多基因风险预测新方法 在《美国人类遗传学杂志》上,Sung Chun、Maxim Imakaev、MPG副成员Shamil Sunyaev、Nathan Stitziel(华盛顿大学)及其同事提出了一种新的多基因风险预测方法,称为非参数收缩(non- parameter, NPS),该方法不需要为预测的每种疾病明确建模任何潜在的遗传结构。研究人员在一个模拟的基因结构下评估了这种新方法的性能,该结构在整个基因组中包含500万个密集的单核苷酸多态性。他们还在四个疾病领域使用真实数据测试了该方法:乳腺癌、2型糖尿病、炎症性肠病和冠心病。NPS改善了对这四种疾病高危人群的识别,所有这些人群都有早期干预或预防治疗。 多种疾病诊断 研究所成员瑞秋·科尼维尔和他们的同事开发了一种工具,利用遗传风险评分来计算多种疾病发生的可能性。该团队测试了基因概率工具(G-PROB)对炎症性关节炎疾病的测试,包括类风湿性关节炎、痛风和其他疾病。他们发现,对于所有的病人,基因可以用来排除至少一种疾病。在45%的患者中,一个可能的诊断被确定为有64%的阳性预测值。这实际上是有用的,因为在35%的病例中,临床医生最初的诊断是错误的。了解更多科学转化医学。 地中海东部的基因组历史 MPG高级副领导的研究小组成员David Reich Liran卡梅尔(在耶路撒冷希伯来大学)和他的同事们收集93人的全基因组数据集古DNA研究基因组的南面的历史,这一地区现在公认为以色列、约旦、黎巴嫩、巴勒斯坦权力机构,和叙利亚西南部约会从青铜时代到铁器时代。他们确定这些人来自两个主要来源,随着时间的推移,非本地的贡献也在增加。他们还发现,与黎凡特相关的现代种群的基因组与青铜时代黎凡特种群有关,还有其他不清楚的祖先来源。请阅读《细胞》、《细胞出版社》和《维也纳大学》的新闻稿,以及《国家地理》的报道。