《研究综述:2020年8月28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:2020-09-08
  • 欢迎收看2020年8月28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。

    夏洛克的诊断在塞拉利昂和尼日利亚得到证实

    自然通讯,一个国际研究小组由博士后凯拉巴恩斯,安娜·Lachenauer研究所成员当然喽Sabeti传染病和微生物项目(IDMP),和合作者在美国、尼日利亚、塞拉利昂和验证CRISPR-based夏洛克诊断对患者样本的埃博拉病毒、拉沙热设置有限的基础设施。这种诊断只需要一个简单的隔热装置和基本用品,可以用于唾液或尿液,并结合了哈德逊实验室的协议来灭活病毒,消除了提取RNA的需要。该团队还开发了一款名为HandLens的移动应用,该应用由安德烈斯·克鲁布里(Andres Colubri)牵头,它可以读取从《神探夏洛克》中取出的纸条。在一个广泛的新闻故事和视频了解更多。

    泰国研究证实夏洛克SARS-CoV-2测试有效

    快速、准确、低成本、就地诊断是医生、科学家和流行病学家在管理COVID-19疫情方面的关键工具,特别是在资源有限的地区。泰国的一个研究小组与核心研究所成员张峰(音译)的小组合作,使用泰国曼谷一家大型医疗中心收集的500多份样本,对基于sherlock的SARS-CoV-2诊断方法与金标准的定量PCR方法进行了基准测试。研究人员发现,以crispr - cas13为基础的检测方法具有100%的特异性,对一系列病毒载量的敏感性在96 - 100%之间,每次反应只有42个RNA拷贝。泰国的研究团队现在正在他们的医院里使用夏洛克进行病人筛查。了解更多自然生物医学工程。

    SARS-CoV-2基因组显示了超级传播事件是如何在波士顿形成第一波COVID-19的

    在一份medRxiv预印本中,Sabeti实验室的Jacob Lemieux, Katherine Siddle, Bronwyn MacInnis和许多同事使用基因组流行病学来追踪SARS-CoV-2在波士顿地区第一波流行中的引入和传播。该小组估计,该病毒至少80次单独进入该地区,主要来自欧洲和美国其他地区。其中一个病例与一场超级传播事件有关,该事件导致了整个城市的大规模社区传播,并传播到其他州和国家。请阅读Broadminded和Terra博客,包括Sabeti实验室研究助理和Stanley中心项目经理对这项研究的贡献。请看《纽约时报》、《华盛顿邮报》、《WBUR》和《波士顿环球报》的报道。

    许多动物物种易受SARS-CoV-2感染

    一个国际科学家团队,包括许多来自Broad的科学家,利用基因组和蛋白质结构分析,比较了410种脊椎动物(包括252种哺乳动物)的ACE2细胞受体(SARS-CoV-2用于进入细胞)。他们发现许多哺乳动物可能对该病毒易感;其中一些野生动物和濒危物种感染的风险很高。这些发现可能有助于研究人员识别中间SARS-CoV-2宿主,并有助于控制未来在人类和动物中的爆发。更多信息请阅读《美国国家科学院院刊》的新闻报道,脊椎动物基因组学主任埃莉诺•卡尔松的推文。

    衰老的细胞重组其基因组结构以抵御癌症

    研究所成员、表观基因组学项目主任布莱德利·伯恩斯坦(Bradley Bernstein)和同事们揭示了衰老细胞中之前未知的变化:随着细胞分裂,基因组的整个三维结构会随着时间的推移而重组。令人惊讶的是,研究小组发现这些变化有助于预防癌症的发展。癌细胞也经历这种重组,但适应其他机制来克服肿瘤抑制效应。这一发现对预防和治疗多种类型的肿瘤具有潜在的意义。阅读《细胞》和《广阔的故事》。

    深度学习能区分好坏

    随着时间的推移,储存的血细胞会发生变化,损害它们的健康和携带氧气的能力,使它们无法用于输血。专家通过在显微镜下检查血液样本来评估血液质量,这是一项费时且常常带有主观色彩的任务。该研究所科学家Minh Doan和成像平台高级主任Anne Carpenter及其合作者开发了一种使用成像和深度学习快速自动识别新旧红细胞差异的方法。这项工作为血库更快更准确地评估血液质量奠定了基础。阅读更多的PNAS和一个广泛的故事。

    癌细胞筛查也在其中

    一种新的研究癌细胞系的方法结合了细胞聚集筛选的效率和高分辨率的单细胞RNA测序。方法是由一个团队包括副主任数据科学广泛的癌症项目詹姆斯·麦克法兰癌症项目的依赖关系图(DepMap)研究科学家Brenton Paolella DepMap副主任巴斯克斯堡,准会员安德鲁Aguirre哈佛医学院和丹娜-法伯癌症研究所,和癌症程序科学顾问Aviad Tsherniak。MIX-Seq依赖于细胞自身的遗传指纹来区分单个细胞的转录谱。通过测量暴露于药物或基因突变后的细胞反应,该方法可以揭示药物的工作原理,并为新的癌症疗法铺平道路。更多信息请阅读《自然通讯》,一篇广泛的新闻报道和一篇癌症数据科学博客文章。

    遗传背景与疾病风险有关

    一些高风险的基因变异的患者从未开发它,和博士后学者阿克勒说道c大调,计算科学家Minxian Wang朱利安小礼帽(颜色),阿米特Khera马萨诸塞州总医院和副主任广泛的心血管疾病,和他的同事们,与IBM合作研究和颜色,发现了一个可能的原因。他们发现,一个人的遗传背景——用多基因评分来量化——会影响患心脏病、乳腺癌和结直肠癌的高风险单基因变异个体的风险,在某些情况下会使风险更接近人群的平均水平。研究结果表明,寻找高风险变异和多基因背景将使风险估计更加准确。阅读更多的自然通讯和一个广泛的故事。

    检视COVID的经验

    意识到快速收集新冠肺炎相关症状、健康行为和人口统计信息的必要性,在大流行早期,William Allen、Feng Zhang、Xihong Lin及其同事推出了一款基于网络的移动调查应用程序How We Feel。在《人类行为自然》(Nature Human Behavior)中,他们对2020年4月至5月期间50多万名用户的反应进行了分析。他们的发现为了解COVID-19用户体验的许多方面提供了一个独特的窗口,包括危险因素、症状史和检测动机。

    进入细菌/病毒的军备竞赛

    细菌用来抵御病毒的防御已经产生了生物技术中一些最基本的工具。但我们知道的抗病毒机制可能远远超过我们不知道的机制。在《科学》杂志(Science)上,由布罗德大学的高临毅和张峰领导的一个团队报告称,他们发现了29种新的防御机制,这些机制由各种各样的细菌和古菌所保护。他们的发现来自于对所有细菌和古细菌基因组的计算研究,这些基因组储存在基因库中(总共超过25万个),以及随后的实验室实验,提示了一些酶的功能,科学家们可能在未来利用这些功能作为分子工具。

    监管机构注册

    rna结合蛋白(RBPs)调节基因表达,但很难确定单个RBPs的作用。麻省理工学院的科学家Konstantin Krismer、Yi Wen Kong、Ian Cannell和细胞电路项目的高级助理成员Michael Yaffe领导了一个团队,开发了Transite,一种计算方法,可以分析RNA稳定性和降解的变化,从而系统地推断RBPs的影响。他们将Transite应用于非小细胞肺癌患者的RNA表达数据,并强调了DNA损伤反应的已知RBP调节剂和化疗耐药性的新调节剂hnRNPC。在细胞报告中描述,Transite增加了公共可用的基因表达数据集的价值。

    什么是成功的FMT?

    健康供体的肠道微生物移植(即粪便微生物群移植,简称FMT)正在成为治疗克罗恩病(CD)患者的一种有前景的方法。在胃肠病学上,由孔灵家、Harry Sokol (Sorbonne Universite)和核心研究所成员、IDMP联合主任Ramnik Xavier领导的团队发表了首个基于宏基因组测序的关于CD患者FMT移植动力学的研究。他们发现,特定微生物种类和菌株的移植与临床缓解相关,供者的微生物通常会与患者的微生物共存(而不是完全替换它们),而且根据宏基因组微生物特征匹配供者和接受者是可能的。

    靶向病毒载体到特定的神经元亚型

    理论上,研究人员可以使用调控元件将病毒载体靶向到特定类型的细胞进行基因治疗,但在大脑皮层中,这些工具目前仅限于广泛的神经细胞。为了克服这一局限性,研究伙伴Douglas Vormstein-Schneider和Jessica Lin, Stanley精神病学研究中心的资深小组组长Jordane Dimidschstein和同事发现了几种新的增强子,它们针对不同的神经亚型,包括parvalbumin (PV)和血管活性肠肽(VIP)皮层间神经元。pv特异性增强器允许跨物种对小鼠、非人类灵长类动物和人类的这些神经元进行选择性靶向和操纵。该方法具有普遍性,可用于治疗学的发展。了解更多自然神经科学。

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    • 欢迎收看2020年11月6日的《研究综述》,这是一篇由Broad研究所的科学家和他们的合作者发表的最新研究的重现快照。 打开火 褐色脂肪细胞利用储存在脂滴中的甘油三酯作为能量,帮助身体产生热量,但尚不清楚这些脂质是否需要。第一作者Chandramohan Chitraju(哈佛大学),Alexander Fischer(哈佛大学),以及代谢项目的助理成员Robert Farese和Tobias Walther,哈佛医学院和哈佛公共卫生学院通过删除合成脂类的酶,制造出棕色脂肪组织中缺乏甘油三酯的老鼠。在《细胞报告》中描述,这项工作表明,没有甘油三酯的褐色脂肪组织仍能正常工作,而缺少甘油三酯的小鼠也能在寒冷中保持体温。这些老鼠体内的棕色脂肪细胞使用循环的葡萄糖、脂肪酸和储存的糖原为产热提供燃料。 胰腺癌依赖筛检 胰腺导管腺癌依赖于改变代谢途径,帮助癌细胞在营养不良的微环境中生存。Dana-Farber研究所和癌症项目的副成员Andrew Aguirre,以及Douglas Biancur和Alec Kimmelman(纽约大学医学中心),使用CRISPR/Cas9筛选来绘制胰腺癌体内外的代谢依赖关系。虽然细胞在体外和体内的脆弱性在很大程度上是相似的,筛选显示了靶代谢负债和细胞培养模型系统的重要局限性。这项工作表明,遗传筛选可以帮助确定体内的依赖关系,这可能具有治疗潜力。更多信息请阅读《细胞代谢》(收费墙)。 寄生虫在哪里 间日疟原虫是美洲最主要的人类疟疾寄生虫,但是在利用基因组学来绘制疟原虫在流行地区的本地和区域传播模式方面做得很少。写的《公共科学图书馆•被忽视的热带病,安琪拉的早期和准成员丹尼尔·Neafsey传染病和微生物项目(IDMP)和基因组中心传染病和马塞洛一起费雷拉(圣保罗大学)和合作者,报告超过疟疾间日疟原虫分离菌的研究热点在巴西和秘鲁使用全基因组测序。他们注意到许多高度相关但又截然不同的间日疟原虫谱系在该地区流行,并为有针对性的疟疾控制工作确定了高度优先的疟原虫种群。 克罗恩病的基因线索 SLC39A8基因中的错义变异A391T是多种疾病的风险等位基因,包括心血管疾病、精神分裂症、帕金森病和克罗恩病(炎症性肠病或IBD的一种形式)。Toru Nakata,高级组长Daniel Graham,核心研究所成员和IDMP联合主任Ramnik Xavier和他的同事们制作了一个SLC39A8 A391T小鼠模型来研究它是如何影响各种组织的。小鼠表现出严重的结肠锰缺乏与肠道屏障功能受损,从而使小鼠对肠道炎症敏感。发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究结果表明,这种等位基因增加了对IBD和其他潜在疾病的易感性的组织特异性机制。 单细胞观察埃博拉的致命策略 首次对感染BSL-4水平病原体的单细胞进行排序的研究,揭示了埃博拉病毒如何在感染过程中为了自身利益而改变宿主的免疫反应的新细节。Aaron Lin, Dylan Kotliar和他的同事采用了一种被称为Seq-Well的便携式低成本单细胞RNA测序方法在美国国立卫生研究院的BSL-4实验室中使用,并发现了病毒抑制的抗病毒防御基因和病毒激活的前病毒基因。在感染期间,常规单核细胞被II类抗原递呈受损的单核细胞所取代,干扰素产生减少。阅读《细胞》和《广阔的故事》。
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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    • 欢迎收看2020年8月14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。 增强的Cas9使精确的编辑 博士后研究员Donghyun Lim,化学生物学和治疗科学计划的副成员Amit Choudhary和他的同事已经开发出一种方法,通过使用一个短的寡核苷酸柄“接头”作为一个定位点,将多种不同的分子融合到Cas9的末端和内部区域的特定位置。利用这个平台,研究人员将长单链寡核苷酸供体(ssODN)与Cas9杂交,结果显示Cas9:ssODN结合物可以在多个基因组位点和多种细胞类型上进行精确编辑。该团队还改造了胰岛素生产细胞,使其分泌一种免疫调节蛋白,除了分泌的分子外,不加入任何序列。阅读《自然通讯》,Choudhary实验室的推特,以及自然研究生物工程社区页面上的一篇博文。 功能预言者 电压门控钠和钙通道中的遗传变异与疾病有关,但确定变异的功能影响的实验既费力又局限于研究范围。一个由博士后学者亨瑞克·海恩和研究所成员马克·戴利领导的研究小组在医学和群体遗传学(MPG)项目中开发了一种工具,使用机器学习来预测变异的功能影响。他们使用具有已知或可能影响的错义变异来训练他们的模型,并在实验测试的变异和患者群体中验证它。在《科学转化医学》和Henrike的tweeter中,他们的模型是一个有价值的临床和研究工具,可以将变异分类为功能的丧失或获得,或中性或致病。 使用口罩可以减轻COVID-19的传播 在COVID-19全球发病数月后,对使用和治疗仍存在有限的共识 公众人士派发口罩的情况。来自布罗德传染病与微生物组项目和传染病基因组中心的Colin Worby和台湾国立清华大学的Chang hsio - han使用流行病模型来研究口罩在减轻COVID-19在普通人群中的传播中的作用。他们发现,将医用口罩优先分发给易受感染和感染的个人,并广泛使用布罩,可以最有效地降低发病率和死亡率。阅读更多自然交流。 多基因评分变得更世俗一些 多基因评分可能是评估个体对几种慢性疾病遗传风险的有力工具。但由于它们大多是利用欧洲人口的数据开发出来的,因此对其他祖先的效用有限。MPG准成员阿米特·赫拉(Amit Khera)及其同事利用来自英国生物库的数据以及在印度和孟加拉国的研究,开发出了一个南亚人后裔心血管疾病的多基因评分并以此为基准。他们的评分系统,发表在《美国心脏病学会杂志》上,提供了一个一般化的框架来发展特定祖先的多基因评分。在Khera实验室的tweeter中了解更多。 线粒体DNA突变的细胞观 线粒体疾病患者的细胞通常同时具有突变和非突变的线粒体DNA (mtDNA)——这种情况被称为异质性。在过去,异质化的单细胞分析的范围是有限的。Caleb Lareau、Leif Ludwig、准成员Vijay Sankaran、核心研究所成员Aviv Regev及其同事开发了一种高通量单细胞线粒体基因组学试验,以分析数千个单个细胞的mtDNA突变,这可以进一步帮助建立细胞的祖先关系。在《自然生物技术》中,研究人员使用这种方法来追踪成千上万的癌细胞,并研究人类造血过程中的细胞种群动态。他们与Melissa Walker以及研究所成员和代谢项目的联合主任Vamsi Mootha一起,进一步将这项技术应用于线粒体疾病患者的样本。在《新英格兰医学杂志》上,他们报告了在T细胞中对致病性mtDNA进行选择的证据。 一条对抗朊病毒病的道路 降低脑内朊病毒蛋白(PrP)的表达是治疗或预防遗传性朊病毒病的有效途径。在核酸研究中,由斯坦利精神病学研究中心的相关科学家Sonia Vallabh和Eric Minikel及其同事领导的团队描述了探索这一策略的临床前研究——在动物模型上测试反义寡核苷酸(ASO)疗法来对抗朊病毒病。研究人员改变了给药方案、朊病毒菌株和治疗时间点,并检查了症状、生存率和生物标志物读数。在受影响的动物中,降低朊病毒蛋白水平显著延长了生存期,甚至在症状出现之后,这支持了降低prp治疗的潜力。更多信息请参阅《华尔街日报》的新闻稿和埃里克的Twitter帖子。