《研究综述:2021年3月26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3月26日的研究综述,这是布罗德研究所科学家及其合作者发表的近期研究的重复快照。

    小儿癌症DepMap显示独特的依赖性

    儿童癌症比成人癌症有更少的靶向治疗。找到更多的儿童癌症的药物靶点,博士后学者Neekesh Dharia,研究所主任Todd Golub癌症科学主任巴斯克斯堡的依赖关系图,金伯利Stegmeier协会成员,从癌症和合作者团队的依赖关系图,癌症计划,和遗传扰动平台使用大规模CRISPR-based屏幕寻找小儿癌症的遗传相关性。他们发现了这些癌症类型特有的许多依赖性,这为药物开发提供了新的途径。作者说成人和儿童癌症依赖性之间的差异表明将成人癌症药物重新用于儿童是不够的。请阅读《自然遗传学》和《博德和波士顿儿童医院的故事》。

    在代表性不足的人群中,低覆盖率的下一代测序比传统的GWAS测序有优势

    GWAS研究在确定基因变异如何影响各种疾病的风险方面发挥了强大的作用。然而,由于大多数GWAS数据是从欧洲血统的人群中收集的,它们的准确性——以及发现新的变异的能力——在代表性不足的人群中是有限的。在《美国人类遗传学杂志》上,神经gap -精神病研究团队和医学与人口遗传学项目(MPG)成员、联合科学家Alicia Martin及其同事已经证明,低覆盖下一代测序为非欧洲血统人群提供了一种成本效益高的替代常用的GWAS阵列。他们证明,低至4倍的测序覆盖率可以识别在其他人群中未观察到的变异,而成本与传统的GWAS方法相当。

    神经元诞生的时间而非地点的重要性

    胆碱能神经元产生神经递质乙酰胆碱,通过这些神经元投射到前脑,帮助控制注意力、动机和学习能力。虽然最近的研究表明,这些投射以一种高度特定的方式刺激不同的前脑区域,但对于神经元如何协调它们的活动却知之甚少。凯思琳·Allaway,罗伯特·马彻德(纽约大学),斯坦利中心的研究所成员戈登·费希尔和同事们表明,这些神经元的相对年龄(它们在发育过程中出现的阶段)决定了它们刺激前脑的哪个区域。年老的神经元倾向于向中心深处投射,而年轻的神经元只伸向外围。

    寻找肠道微生物的硫切断酶

    肠道中产生硫化氢的细菌水平升高与炎症性肠病、克罗恩病、溃疡性结肠炎和结肠直肠癌等疾病有关。在化学生物学和治疗科学项目的研究所成员Emily Balskus和他的同事报告了甘基自由基酶isethionate亚硫酸盐裂解酶(IslA)的结构,这种酶在细菌Bilophila wadsworthia中可以裂解isethionate中的C-S键,产生亚硫酸盐,亚硫酸盐是硫化氢的前体。更好地了解B. wadsworthia裂解这个键的机制可能会导致针对产生硫化氢的细菌的药物治疗。阅读更多细胞化学生物学。

    药物开发的新数学

    当开发一种新的药物分子时,化学家需要知道它的结合自由能,这是它与目标蛋白亲和力的量度。然而,这个数字是出了名的难以计算。通过将经典化学计算与计算机视觉领域的机器学习技术相结合,麻省理工学院(MIT)的丁新强(Xinqiang Ding)和表观基因组计划(Epigenomics Program)的副成员张斌(Bin Zhang)开发了一种名为DeepBAR的方法,它可以计算药物-目标组合的结合自由能,比目前的方法快50倍。DeepBAR的高效可以为药物筛选和蛋白质设计与工程提供参考。更多信息请参见《物理化学学报》和麻省理工学院新闻报道。

    生物条形码显示出了迅速膨胀的身体

    为了探索人体的细胞系,包括Sara Bizzotto、Yanmei Dou (HMS)、Javier Ganz、Peter Park (HMS)和MPG副成员、哈佛医学院和波士顿儿童医院的Christopher Walsh在内的一个团队对来自三个个体的多个组织进行了高深度全基因组测序。他们鉴定了数百种体细胞单核苷酸变体,将其作为单细胞内的内源性条形码来重建早期胚胎细胞分裂,并揭示祖细胞进入组织、胚层和器官的轨迹。这项研究表明,一个胚胎从单层囊胚转变为多层的原肠,有大约170个细胞池。

    儿童病毒性疾病的更好的生物标记物

    在疟疾流行的环境中,儿童发热性呼吸道疾病很难诊断,因为疟疾或病毒感染和细菌继发感染通常同时发生,并表现出类似的症状。地址需要改进的诊断,研究所成员Dyann Wirth传染病和微生物项目的高级组长迈克尔•吉列d·r·摩尼研究所科学家和蛋白质组学平台高级主管史蒂文•卡尔和合作者用蛋白质分析和机器学习工具来分析从195年莫桑比克肺炎患儿临床血液样本。研究小组发现了区分病毒性和细菌性肺炎的新的生物标记物,这可以为儿科肺炎抗生素治疗的基于实地的分类快速诊断提供基础。

    找到目标的两种方法

    转座子是带有相关蛋白质的DNA序列——转座酶——它允许DNA被“剪切和粘贴”到其他地方。一些转座子吸收了CRISPR-Cas组件,创造了crispr相关的转座子(CAST)系统。虽然这些系统使用CRISPR rna针对特定的位点进行插入,但奇怪的是,在相关的CRISPR阵列的靶向区域却找不到它们。在《细胞》一书中,Makoto Saito, Alim Ladha, Jonathan Strecker, Guilhem Faure,核心研究所成员张锋及其同事描述了两种不同的模型之间的归巢转位模式:一种由专门的引导RNA促进,另一种由专门的归巢蛋白质促进。这些观察突出了转座子系统的多样性。

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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:2021年2月26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:2021-03-05
    • 欢迎收看2021年2月26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最新研究的快照。 COVID突变追踪 计算副研究员Albert Chen、博士后Alina Chan、载体工程主任Ben Deverman和同事们开发了COVID CG,这是一个在线工具,允许用户调查SARS-CoV-2病毒的全球遗传景观。它从GISAID数据库中收集了病毒的所有基因组序列,让用户检测正在出现的基因突变和病毒变种,监测它们在世界特定地区的流行情况以及随着时间的推移这种情况如何变化,并确定科学家应该测试哪些变种的疫苗和治疗方法。该团队正在添加更多高级功能,并提高该工具处理快速增长的数据量的能力。 实验室进化的蛋白质切割酶关注新的目标 长期以来,科学家们一直试图利用蛋白酶(切割特定蛋白质的酶)来治疗疾病,但缺乏使其适应于他们选择的目标蛋白质的技术。特拉维斯布卢姆,Min盾(HMS),核心机构成员和叫法变革性技术研究所医疗主任大卫•刘和他的同事们使用的一个系统称为速度,可以在实验室快速发展蛋白质,产生肉毒杆菌毒素(肉毒毒素)蛋白酶切断研究者的期望目标,无视他们的正常的。重新编程的蛋白酶对它们的新目标具有高度的特异性(增加了218万到1100万倍),并保留了BoNT的特殊能力,可以自我传递到细胞中。 为集中测试优化设计 在《科学转化医学》杂志上,由Broad研究员Brian Cleary、James Hay (HSPH)、核心研究所成员Aviv Regev(现就职于Genentech)和副成员Michael Mina领导的研究小组介绍了在资源有限的情况下,有效集中检测SARS-CoV-2的方法。与单个测试相比,合并测试是一种更快、更便宜的诊断方法,但需要在灵敏度、效率和物流方面进行权衡。为了找到最优的测试方案,研究人员模拟了各种情况,并结合病毒载量和流行病发展的数据,以在有限的资源下最大限度地确定感染数量。 早期代谢改变驱动鳞状细胞癌 许多癌细胞通过将新陈代谢从有氧呼吸转变为糖酵解来促进生长,这种现象被称为瓦伯格效应。在Nature Metabolism中,Jee-Eun Choi (MGH),副成员Raul Mostoslavsky,研究所成员和细胞回路项目联合主任Nir Hacohen,及其同事发现这个开关是鳞状细胞癌的关键驱动因素,鳞状细胞癌是一种侵袭性的头颈部癌症。他们还发现,这些代谢变化发生在癌症进展的早期。利用单细胞RNA测序,他们发现只有一小部分促肿瘤细胞——产生肿瘤的细胞——适应糖酵解呼吸,这就把代谢定义为肿瘤异质性的另一个关键特征。 通过追溯细胞的过去来了解血癌 骨髓增生性肿瘤(MPN)是一种慢性血癌,由JAK2基因突变引起。通过测序造血干细胞从最近确诊或然数患者,黛布拉·Egeren (HMS),哈维尔Escabi (HMS),马克西米利安阮(HMS),准会员Ann Mullally身为Cortes-Ciriano (EMBL-EBI),准会员Sahand Hormoz,和他的同事们破译JAK2-V617F外观之间的时间间隔,在或然数最常见的突变,明显的癌症的发展。令人惊讶的是,他们发现,在成年后出现MPN的患者中,这种突变发生在诊断之前几十年(有时发生在儿童时期)。 追踪东亚的词汇和基因 古代和现代DNA数据的缺乏阻碍了深入研究东亚人口历史的努力。在自然界中,一个国际研究小组由Chuanchao王(厦门大学和前广泛/ HMS博士后),约翰内斯·克劳斯(马克斯·普朗克人类历史的科学研究所),罗恩Pinhasi(维也纳大学)和大卫•里奇准会员描述他们的语言数据和基因型的分析从166年383年古代和现代的人。他们发现了该地区在过去5000年里四次扩张的证据:来自蒙古和阿穆尔河流域、黄河流域、长江流域和欧亚草原中部。 大脑的火焰 大脑对创伤事件(如中风)的免疫反应很难研究。包括Michael Askenase(耶鲁大学)、Brittany Goods、癌症项目和麻省理工学院的合作成员Christopher Love、Klarman细胞观测站的研究所成员Alex Shalek和Lauren Sansing(耶鲁大学)在内的一个团队收集了中风恢复期患者的脑出血进行细胞分析。使用低输入测序技术来分析稀疏的细胞,他们观察了驱动初始炎症及其消退的通路和基因,包括细胞代谢的意想不到的作用。据《科学免疫学》报道,这项研究表明,巨噬细胞具有激活的糖酵解基因,支持成功的中风反应。 一种潜在的肾脏疾病候选药物的缩放合成 Broad药物再生中心的BRD4780被研究所成员Anna Greka的实验室鉴定为一种小分子化合物,能够清除MUC1蛋白的突变、错误折叠版本,在细胞系和小鼠模型研究中均与MUC1肾病(MKD)相关。BRD4780在其他蛋白质异常折叠积累的毒性蛋白疾病中也能发挥类似的作用。治疗学发展中心(CDoT)的研究科学家兼组长布莱恩·张伯伦(Brian Chamberlain)、研究所科学家兼CDoT的药物化学主任弗洛伦斯·瓦格纳(Florence Wagner)和他的同事们已经开发出一种在多克尺度上合成BRD4780单个对映体的方法。他们的研究成果发表在《有机化学杂志》上,将有助于进一步研究BRD4780及其相关化合物的药理作用,以确定MKD的治疗方法。