《研究综述:2021年4月2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:2021-04-09
  • 欢迎收看2021年4月2日的研究综述,这是布罗德研究所的科学家及其合作者发表的近期研究的重复快照。

    微生物的基因交换随着工业化而加速

    细菌通过水平基因转移(HGT)共享多种性状(抗生素耐药性等)的基因。HGTs在肠道微生物组中发生的速率,以及工业化对这个速率的影响,目前还不清楚。在细胞中,马修Groussin,马蒂尔德波耶特和研究所成员Eric传染病和微生物项目的Alm和合作者在国际全球微生物保护协会报告,高度频繁发生在个体,更在工业化的设置中,积累了许多人口在过去的两三个人类一代又一代。他们在对数千个细菌基因组进行测序后得出了这些结论,这些样本来自于跨越一系列工业化时期的15个种群。请阅读麻省理工学院新闻故事了解更多。

    靶向AML中的细胞应激反应

    尽管许多癌症药物以直接驱动肿瘤进展的蛋白质为靶点,但这些药物并不是对每个人都有效,而且肿瘤经常产生耐药性。其他关键的生存途径,如细胞应激反应途径,也因此成为吸引人的药物靶点。在《科学转化医学》杂志上,Blandine Roux (Université de Paris)、Camille Vaganay (Paris)、Alexandre Puissant (Paris)、研究所成员Kimberly Stegmaier、Lina Benajiba (Paris)和同事对急性髓系白血病(AML)小鼠模型进行了集中筛选,以确定急性髓系白血病存活所必需的应激反应基因。他们鉴定了参与DNA修复的蛋白质VCP,并将其作为一个潜在靶点,为此他们开发了一种可以减少小鼠AML生长的药物。

    驾驶座上的热点突变

    IKZF3热点突变可能驱动慢性淋巴细胞白血病(CLL),但其功能尚不清楚。一个由Gregory Lazarian, Shanye Yin, Elisa ten Hacken,癌症项目的研究所成员Catherine Wu, Dana-Farber癌症研究所和哈佛医学院领导的团队在小鼠模型中显示,突变基因破坏DNA结合特异性和目标选择,导致老年小鼠的cll样疾病。携带该突变的人类肿瘤细胞改变了B细胞受体和NF-kappaB信号,并降低了药物敏感性。这项研究强调了IKZF3作为一种致癌基因通过转录失调的作用,并建议联合治疗有助于克服耐药性。更多信息请访问《癌细胞》。

    在机器学习模型中寻找偏见

    使用带有偏差的数据训练机器学习模型会导致不准确的表现和数据解释。Fatma-Elzahraa Eid, Haitham Elmarakeby, Yujia Alina Chan, Nadine Fornelos,癌症项目的副成员Eliezer Van Allen,斯坦利精神病研究中心的副成员Kasper Lage,和同事们开发了一种审计生物学机器学习模型的方法。他们用这种方法检查了三个模型,发现了未被识别的偏差,这些偏差降低了模型在新数据集上的性能。研究小组得出的结论是,当模型从数据中学习的信号很弱时,模型就会从数据中学习偏差。作者提供了工具来调整他们的审计框架以适应其他生物医学应用。从今天的沟通生物学和心理学学习更多。

    乳腺癌脑转移的治疗靶点

    转移到大脑的HER2+乳腺癌细胞对控制颅外部位疾病的治疗有抗药性。准会员Rakesh Jain,马修·范德Heiden癌症研究所成员计划,基诺费拉罗(MGH),阿里,阿尔巴Luengo(麻省理工学院),代谢组学平台和其他地方的和他的同事们研究了代谢不同乳房肿瘤内外大脑和发现,脂肪酸合成是提升脑转移。他们的研究结果发表在《自然癌症》杂志上,表明脂肪酸合酶的遗传和化学抑制抑制了乳腺癌在大脑中的生长,从而突出了一种潜在的治疗方法。

    检测精神疾病之间的遗传差异

    精神疾病是高度相关的,因此许多研究都集中在它们的基因相似性上。比较少的研究考察了它们之间的差异,因为这样的分析需要收集和匹配个人层面的个案数据。博士后学者Wouter Peyrot和医学与人口遗传学项目的助理成员Alkes Price开发了一种新的方法,称为病例GWAS,通过分析病例对照GWAS汇总统计数据来寻找两种不同疾病病例的等位基因频率差异。在《自然遗传学》中,他们将个案GWAS应用于8种精神疾病的数据,并在病例中鉴定出196个具有不同等位基因频率的基因座,为这些疾病之间的差异提供了新的生物学见解。

    为测序技术中的结构变异检测设定基准

    结构变异(长度大于50个碱基对的基因组改变)用短读全基因组测序比用长读全基因组测序更难检测(srWGS vs lrWGS),但lrWGS更慢,也更昂贵。在《美国人类遗传学杂志》上,Xuefang Zhao, Harrison Brand,医学和人口遗传学项目的研究院成员Michael Talkowski,及其同事比较了srWGS和lrWGS的结构变异检测,以建立并量化每种技术的独特优势。他们估计srWGS可以检测出人类基因组中超过10,000个结构变异,但lrWGS提供了更好的检测插入和重复介导变异的方法。

    从图像分析预测细胞健康状况

    格雷戈里,领导的研究小组疗法的发展高级研究中心的科学家玛丽亚Kost-Alimova成像平台高级主管和研究所科学家安妮木匠,癌症项目副主任巴斯克斯堡的依赖关系图,和纳拉辛格,高级组长也在成像平台,开发了两个新的显微镜分析集体测量细胞健康——70个不同的指标包括增殖、凋亡、DNA损伤和细胞周期。研究人员进一步将细胞绘画技术与这些分析相结合,并确定简单的机器学习算法可以直接从细胞绘画图像中预测许多细胞健康读数。他们成功地验证了对1500多个复合扰动的细胞健康结果的预测,这些扰动使用细胞绘画成像,并开发了一个web应用程序来浏览预测。了解更多的细胞分子生物学。

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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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    • 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。
  • 《研究综述:2020年12月4日》

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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2020-12-07
    • 欢迎收看2020年12月4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。 新的工具有助于研究自闭症风险基因 通常,了解疾病基因的作用需要对每个基因进行深入研究。鑫金共同领导的研究小组,肖恩·西蒙斯,艾米郭,Ashwin Shetty,局域网Nguyen研究所成员伊莉斯·罗宾逊斯坦利精神病学研究中心的资深组长细胞天文台,约书亚·莱文的卡拉曼研究所成员Paola Arlotta斯坦利中心(也),冯张核心协会成员,和前核心研究所成员特拉维夫Regev Perturb-Seq使用基因泰克(现在),基因编辑和单cell-sequencing系统,在小鼠大脑发育的体内,同时研究35个与自闭症谱系障碍(ASDs)有关的基因在多种不同细胞类型中的功能。用这种方法,作者确定了神经细胞和神经胶质细胞的基因表达网络,提示了asd相关基因的新功能。请阅读《科学》和这个哈佛的故事。 BAF突变与发育障碍有关 染色质重塑swif - snf(或BAF)复合物的一些突变与罕见的神经发育和智力障碍有关。研究人员布列塔尼·米歇尔、表观基因组学项目的联合主任Cigall Kadoch和他的同事们发现,BICRA的罕见变异与类似的疾病有关,BICRA编码了ncBAF复合体亚基。研究小组确定了12个患有这些罕见变异的个体,他们有发育迟缓和其他与BAF复合体相关的智力障碍相关的特征。在斑马鱼中,BICRA同源生物的突变模仿了一些人类的表型。请阅读《美国人类遗传学杂志》。 糖尿病药物开发的新维度 在开发1型糖尿病(T1D)中触发胰腺细胞再生疗法的一个障碍是缺乏高保真度的细胞培养系统。写在科学进步,Kisuk杨Miseon李彼得•琼斯(BWH)准成员Amit乔杜里和杰弗里·卡普的化学生物学和疗法的科学程序和布莱根妇女医院(BWH),和他的同事们现在Disque平台(DP),一个系统,汇集了β细胞干细胞成薄3 d磁盘在2 d文化板块,从而结合2 d和3 d系统的优点。在Choudhary实验室的推文中了解更多关于DP如何帮助他们努力为T1D开发基于锌的前药。 防止Cas9四处游荡 如果Cas9在细胞中保持活跃时间过长,它会导致各种不受欢迎的结果,这就突出了控制细胞寿命的需要。Vedagopuram Sreekanth, Qingxuan Zhou, Praveen Kokkonda, Choudhary和他的同事已经设计了一种称为降解标签系统(dTAG)的化学发生方法,它使Cas9接近泛素连接酶,标记Cas酶,以便通过细胞的蛋白酶体降解。通过调节Cas9的停留时间,dTAG允许团队微调基因编辑结果,减少脱靶效应。更多信息请访问ACS中心科学。 新基因驱动在黑色素瘤中被发现 癌症项目副成员Eliezer Van Allen和他的同事们揭示了黑素瘤四种基因亚型中新的基因驱动和治疗弱点。他们对扩大的黑色素瘤全外显子组测序数据进行了协调统一的基因组分析,并发现了一个复杂的二级基因组结构,包括多种以前不知道与疾病有关的致癌驱动因素。研究小组发现,在四种癌症亚型(BRAF、(N)RAS、NF1和三重野生型)之间存在明显不同的整体基因组特性,以及次级驱动基因的亚型偏好。他们的荟萃分析显示了进一步生物学和治疗研究的各种机会。请阅读《自然遗传学》。 影响GWAS的多样性 以欧洲为中心的遗传学研究,以及对共同的因果变异的有限认识,使得将多基因风险评分应用到其他祖先上变得困难。现在,Tiffany Amariuta, Kazuyoshi Ishigaki,研究所成员Soumya Raychaudhuri和他的同事们已经创建了一个包含707个细胞类型特异性调控注释的概要来分析111个复杂的特征和疾病在欧洲和东亚的人口。他们的研究发表在《自然遗传学》上,证明了一种之前开发的名为“影响”的注释策略可以对等位基因进行优先排序。这些优先的等位基因,反过来,可以改善人群间遗传数据的比较和多基因风险评分模型的跨祖先可移植性使用的血统不匹配的数据。这项研究说明了需要从未被研究的群体中获得更多的基因数据。 映射监管网络 破译调控基因表达的网络是理解人类生物学和疾病的关键。一个由林林(BWH)领导的团队,在大卫·吉福德(David Gifford)及其同事的监督下,描述了一种被称为HIGAN(基因中心激活网络的高通量审问)的系统方法,用于发现和绘制这些网络。研究人员在两种细胞系中应用了这套多面基因组方法,以探索癌症相关基因APOBEC3B是如何被调控的。了解更多关于他们的发现在细胞报告。 免疫抑制变得具体 以抗原特异性方式重建免疫耐受的治疗方法将避免目前用于治疗自身免疫性疾病的非特异性免疫抑制剂的不良副作用。免疫学计划的准成员Francisco Quintana和BWH, Jessica Kenison(波士顿大学)等人使用纳米脂质体平台通过调节芳基烃受体信号诱导抗原特异性耐受。纳米脂质体治疗可抑制临床前多发性硬化模型的疾病病理和致病性自身免疫。《美国国家科学院院刊》(PNAS)报道,这项工作表明,纳米脂质体被设计用来递送致性小分子和疾病相关抗原,可能是一种管理自身免疫性疾病的新方法。