《研究综述:2020年6月5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:2020-06-08
  • 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。

相关报告
  • 《研究综述:2020年3月6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:2020-03-13
    • 欢迎来到2020年3月6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最新快照。 鸟瞰IBD 多种复杂的遗传和环境因素共同触发和维持炎症性肠病(IBD)。在《自然》杂志的一篇综述中,Daniel Graham和传染病和微生物组项目的核心研究所成员Ramnik Xavier讨论了IBD如何作为一个利用人类遗传学来了解调节和维持肠道免疫系统的分子和细胞网络的模型。他们还讨论了基于遗传学揭示的核心通路的疾病亚型分类的前景,并展望了IBD护理可能的未来方向。 重建迁移到地中海岛屿的运动 尽管最近在研究古代DNA方面取得了进展,但地中海岛屿的遗传历史仍然知之甚少。报告在自然生态与进化,一个国际研究小组共同的高级会员计划在医学和种群遗传学的大卫•赖希(MPG)和合作者是填补差距最大的研究到目前为止古代人群的遗传史的西西里,撒丁岛,和巴利阿里群岛,增加患者的数量从5到66年的数据报告。结果显示,从非洲、亚洲和欧洲移民的复杂模式在方向和时间上各不相同。请阅读维也纳大学发布的新闻稿。 自闭症谱系障碍小鼠模型中与感觉超敏相关的间神经元 感觉超敏反应是自闭症谱系障碍(ASD)的一个标志,而功能失调的gaba能间神经元在新皮质中已经被发现。斯坦利精神病学研究中心的成员冯国平和他的同事们在一个敲除Shank3B的ASD小鼠模型中发现了这些细胞和感觉异常之间的因果关系。研究人员发现,这些老鼠比野生老鼠对微弱的触觉刺激更敏感。敲除小鼠体内钙成像显示中间神经元活性降低,锥体神经元活性增加。当研究小组删除vS1抑制性中间神经元中的Shank3时,他们发现锥体神经元过度活跃,刺激敏感性增加。请阅读《自然神经科学》。 检测肿瘤的范围 肿瘤微环境(TME)中的免疫细胞可以影响某些癌症对治疗的反应,但尚不清楚遗传基因特征是否会影响免疫细胞对TME的浸润。由副会员伊莱·范·艾伦领导的团队;范艾伦实验室研究生小何;布朗大学的Sohini Ramachandran;Ramachandran实验室的Sahar Shahamatdar分析了来自癌症基因组图谱的700万个种系变异,发现了近24个基因、一个SNP和几个与实体肿瘤周围的免疫浸润相关的基因网络。在《细胞报告》中,这项工作是了解免疫检查点阻断疗法反应预测因子的重要一步。 从基因上解读美国历史 美国复杂的移民史、移民史和混合移民史极大地影响了美国各地的遗传多样性。为了弄清楚这个问题,布罗德MPG项目的艾丽西亚·马丁(Alicia Martin)和麻省理工学院(MIT)的同事们利用国家地理学会(National Geographic Society)基因地理项目的数据,研究了美国历史上遗传祖先和外源基因的地理模式,并了解了美国人的基因在多大程度上反映了历史上的人口统计学事件。他们在《美国人类遗传学杂志》(American Journal of Human Genetics)上发表文章称,他们在许多族群中发现了明显的遗传痕迹,这些痕迹反映了美国的移民历史,在某些群体中发现了微妙但可能重要的多样性水平。阅读更多的新闻故事。 重新审视physician-scientist培训 美国的医生-科学家合作项目已经扩展到近120所学校,其中超过三分之一是由美国国立卫生研究院资助的。要描述医生-科学家培训的成功,重要的是使用系统的、基于证据的调查,以及对科学史的深刻理解,以制定可操作的政策。在f1000的研究评论中,model, Inference & Algorithms Initiative的科学顾问Gopal Sarma和合作者使用“发现-发明周期”框架来分析整合的MD/PhD项目的结构和结果。研究人员强调,深入了解个人的职业轨迹,以及描述组织细节和文化差异的重要性,以推动形成未来医生和科学家劳动力的新政策。
  • 《研究综述:2019年12月6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:2019-12-10
    • 欢迎来到2019年12月6日的研究综述,这是布罗德研究所的科学家和他们的合作者发表的最新研究的一个重复快照。 寻找增强剂 虽然我们体内的每个细胞都含有相同的基因序列,但增强子控制着基因在不同细胞类型中的表达方式,例如,确保肝细胞不会失控并开始启动肾脏基因。然而,确定和预测哪些增强子调节哪些基因的能力仍然难以捉摸。查理·富尔科、约瑟夫·纳赛尔、杰西·恩格雷茨、研究所所长兼创始主任埃里克·兰德以及来自布罗德和其他地方的同事在《自然·遗传学》杂志上描述了一种可以确定哪些增强子调节哪些基因的实验技术,以及一种预测基因组中增强子-基因连接的模型。由于先前的研究已经将增强子突变与疾病联系起来,这些新工具将对了解人类健康非常重要。 细菌测试进入噬菌体- r阶段 一种快速诊断细菌感染的方法可以帮助病人更快地康复,并防止耐药微生物的传播。每年有3.5万美国人死于耐药微生物。Roby Bhattacharyya是传染病和微生物组项目(IDMP)的核心成员,他和同事们开发了一种新的诊断方法,称为GoPhAST-R,它结合了基因型和表型测试来确定细菌的抗生素敏感性。GoPhAST-R寻找抗生素诱导的基因表达的模式,并识别关键的耐药基因以区分易感和耐药菌株。在《自然医学》杂志上,该方法可以在不到4小时内提供94%到99%的准确率,相比之下,使用标准的临床实验室方法需要28到40小时。 当质量不够大的时候 关于转录因子(TFs)如何与基因启动子一起控制基因表达、细胞表型和细胞状态的规则仍然模糊不清,部分原因是规模问题。在《自然生物技术》,卡尔•德波尔核心研究所细胞天文台特拉维夫Regev董事成员和卡拉曼和他的同事发布了巨大平行记者化验(GPRA):机器学习方法,合并与实验室系统,衡量TFs与超过1亿randomly-synthesized基因启动子序列在酵母基因表达的影响。GPRA揭示了tf -启动子结合的关键特征,并为研究基因变异如何影响基因表达和疾病风险提供了一个创建复杂、全面模型的机会。 将数据和谐地结合在一起 为了充分利用现有的单细胞rna测序(scRNA-seq)研究,研究人员需要能够收集来自各种组织、数据源、测序平台等的数据。Ilya Korsunsky,医学和人口遗传学(MPG)项目的研究所成员Soumya Raychaudhuri,和他的同事开发了Harmony,一种允许科学家整合来自多个数据集的scRNAseq数据的算法。在Nature方法中,他们展示了Harmony的能力:1)处理大型数据集;2)在集成数据中识别宽粒度和细粒度的细胞群;3)处理复杂实验中生成的数据;4)处理来自多个实验平台的数据。Harmony的R包可以在GitHub上找到。 心的读者 潜在的朊病毒疾病治疗的目的是降低大脑中的朊病毒蛋白(PrP),但目前测量脑脊液(CSF)中PrP的方法没有捕获蛋白质片段或不同的构象。Eric Vallabh Minikel、Eric Kuhn、Sonia Vallabh、研究所科学家和蛋白质组学平台主任Steven Carr及其同事开发了一种基于多重反应监测的质谱仪方法,可以精确测量人类和其他模型物种的PrP肽浓度。根据分子和细胞蛋白质组学的报道,他们发现CSF PrP随着疾病的进展而减少,所以降低PrP药物的剂量研究应该集中在有症状的高危个体上。请阅读美国生物化学和分子生物学学会发布的新闻稿。 绘制癌症中免疫细胞的多样性 调节性T细胞(treg)可削弱抗肿瘤免疫反应,因此与几种癌症的不良预后有关。为了更好地了解treg在肿瘤发展中的作用,研究人员利用单细胞RNA测序技术,在基因工程小鼠肺腺癌模型中绘制了肿瘤发展过程中这些细胞的多样性。在《细胞报告》中,由Amy Li、Rebecca Herbst、David Canner、Aviv Regev、癌症项目高级副成员Tyler Jacks及其同事领导的研究小组提供了肿瘤微环境中Tregs多样性的高分辨率视图,从而突出了治疗干预的潜在途径。 肾脏器官会竖起大拇指 从患者诱导多能干细胞(iPS)中培养的人肾脏类器官是一种很有前途的新工具,用于开发急需的精确治疗。学习如何复制这些瀑样跨“诱导多能性”细胞,Ayshwarya萨勃拉曼尼亚,Eriene-Heidi Sidhom, Maheswarareddy Emani,协会成员和肾病倡议主任安娜Greka,和他的同事们分析了约450000个细胞肾瀑样来自四个iPS细胞系,相比他们单细胞概要文件从成人和胎儿肾脏。研究小组发现,类器官的组成和发育是人类肾脏组织的可靠替代物,将类器官移植到小鼠体内可以进一步提高类器官的质量。在自然交流中学习更多。 神经系统炎症的治疗靶点 关于鞘脂代谢在调节中枢神经系统炎症和多发性硬化等疾病中的作用,人们知之甚少。Julian Avila-Pacheco、副成员Francisco Quintana、研究所科学家和代谢组学平台高级主任Clary Clish及其同事通过结合蛋白组学、代谢组学、转录组学和体内遗传微扰研究,发现了鞘脂类代谢对星形胶质细胞的影响。他们的发现发表在《细胞》杂志上,定义了一种驱动促炎性星形细胞活动的新机制,概述了线粒体抗病毒信号蛋白在中枢神经系统炎症中的新作用,并确定了鞘脂类代谢是治疗中枢神经系统炎症的一个有希望的靶点。 疟原虫将如何抵抗这种药物? 恶性疟原虫对临床使用的每一种疟疾药物都产生了迅速的耐药性。在药物开发的早期就发现这种寄生虫的分子逃逸路线,可以帮助研究人员找到更好的药物。为了解决这个问题,IDMP研究所的成员Dyann Wirth和她的团队设计了一种预测疟原虫抗性机制的方法,他们在《科学转化医学》上描述了这种方法。研究人员在体外和受感染的小鼠体内都将这种寄生虫暴露在能够阻断疟疾病毒的二氢旋转脱氢酶(DHODH)的化合物中。然后,他们选择耐药生物并对其基因组进行排序。研究小组发现,在体外和小鼠体内,耐药寄生虫也出现了类似的快速耐药性和共同突变。研究人员得出结论,选择体外耐药性可以预测体内耐药性,并认为这种方法可用于潜在新药的筛选。 解密蛋白质串扰,一次一个细胞 蛋白质参与功能途径并形成一系列复杂的相互作用来驱动细胞的行为。理解这种“相互作用组”对于理解驱动生物学的机制至关重要。尽管科学家们创造了一个有价值的“参考相互作用组”,将这些相互作用概括为一个单一的资源,但这种工具无法提供特定于不同细胞类型的信息。 Shahin Mohammadi,Jose Davila-Velderrain和Epigenomics Program准成员Manolis Kellis在Cell Systems中描述了一种计算框架(SCINET),该框架可以单细胞分辨率分析此相互作用基因组。使用scRNA-seq,SCINET可以在单个细胞中重建相互作用基因组,从而使研究人员能够识别在各种条件下受干扰的单细胞相互作用。 与ALS相关的新基因 肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种迟发性神经退行性疾病,众所周知,遗传因素是造成这一疾病的危险因素。为了发现与ALS相关的新基因,由Sali Farhan和研究所成员Benjamin Neale领导的一个小组在MPG中分析了3864名患者和7839名健康个体的外显子组,这是迄今为止最大的ALS外显子组病例对照研究。研究小组观察到ALS病例中罕见的蛋白质截短遗传变异,以及与已知ALS基因和新基因DNAJC7的关联。可通过ALS知识门户网站获得ALS遗传数据的摘要统计信息。查看《自然神经科学》中的完整故事。 自闭症和多动症之间的遗传相似性 自闭症谱系障碍(ASD)和注意力缺陷多动障碍(ADHD)具有重要的遗传成分,但是要收集大量的人群进行遗传分析一直是这两者的挑战。由Kyle Satterstrom,研究所成员,MPG联合主任Mark Daly和丹麦iPSYCH研究计划的同事组成的团队,利用已归档血斑的DNA分析了大约8,000名患有ASD和/或ADHD的儿童的外显子组以及5,000个对照,以更好地了解这些疾病的遗传结构。研究人员发现,ASD和ADHD在限制基因中截短变异的负担相似,并确定MAP1A基因中截短变异与患病风险有关。从《自然神经科学》和iPSYCH的新闻稿中了解更多信息。