来源: 中国科学报 发布时间:2020-7-3
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《自然》

科学家利用全基因组测序发现多种罕见疾病

英国剑桥大学Willem H.Ouwehand、F.Lucy Raymond、Ernest Turro等研究人员利用全基因组测序(WGS)对罕见疾病进行了挖掘。相关研究成果近日在线发表于《自然》。

研究人员使用了WGS来简化诊断并在基因组的编码和非编码区域发现未知的病因变异。

研究人员为13037名参与者生成了WGS数据,其中9802名参与者患有罕见疾病。同时,研究人员还为7065个广泛表型参与者中的1138名提供了基因诊断。研究人员确定了基因与稀有疾病之间的95个孟德尔关联,其中有自2015年以来已经发现的11个,这95个关联中至少有79个被确认是病因。

通过生成英国生物银行参与者的WGS数据,研究人员发现稀有的等位基因可以解释某些个体中红细胞的异常。最后,研究人员鉴定了四种新的非编码变异,它们通过破坏ARPC1B、GATA1、LRBA和MPL的转录而引起疾病。这项研究证明了在常规医疗中使用WGS进行诊断与病因发现的协同作用。

据悉,大多数患有罕见疾病的患者没有接受过分子诊断,并且有一半以上此类疾病的病因学变异和致病基因仍有待发现。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2434-2

《自然—生物技术》

新方法改进人类长期造血干细胞基因编辑效率

意大利圣拉斐尔科学研究所Luigi Naldini小组在研究中取得进展。他们通过克隆追踪验证了人类长期造血干细胞(HSCs)的高效基因编辑。该项研究成果6月29日发表于《自然—生物技术》。

对HSCs进行基因修饰是治疗多种疾病的潜在方法。但是,同源导向修复(HDR)效率低以及该程序对克隆成分和移植动力学的未知影响阻碍了其在临床上的应用。

研究人员将条形码策略应用于编辑细胞的克隆追踪技术。尽管嫁接编辑克隆保留了多系和自我更新的能力,但研究人员发现编辑激活了p53基因,这大大缩小了血细胞嵌合小鼠的HSC克隆库。瞬时p53基因抑制恢复了多克隆移植物的组成。

研究人员通过瞬时表达腺病毒5 E4orf6/7蛋白来增加细胞周期进程并上调表达HDR复合物的组分,从而提高了HDR效率。E4orf6/7蛋白招募细胞周期控制器E2F到其靶基因。在长期人类移植物中,E4orf6/7表达和p53基因抑制作用相结合可使HDR的编辑效率高达50%,但不会干扰已编辑HSC的增殖和自我更新。该优化的编辑方法扩大了HSC基因编辑的适用性,并为临床应用铺平道路。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-020-0551-y

《自然—方法学》

可操控植物基因表达的光遗传学工具问世

德国杜赛尔多夫大学Matias D.Zurbriggen研究组开发了可用于植物基因表达操控的光遗传学工具。相关论文6月29日在线发表于《自然—方法学》。

据研究人员介绍,光遗传学是用光控制细胞过程的遗传方法。它提供了对生物信号和代谢过程的时空、定量以及可逆的控制,从而克服了化学诱导系统的局限性。但是,光遗传学在植物研究方面相对滞后,因为生长所需的环境光会导致系统激活。

研究人员通过开发植物可用的光开关元件(PULSE)解决了这一问题。PULSE是一种在环境光下可逆地控制植物中基因表达的光遗传学工具。PULSE将蓝光调节抑制子和红光感应开关组合在一起。基因表达仅在红光下被激活,而在白光下或黑暗中保持无效。

在定量数学模型的支持下,研究人员对原生质体中的PULSE进行了表征且实现了高诱导率,并将其与基于CRISPR—Cas9的技术相结合,从而靶向合成信号和发育途径。研究人员应用PULSE来控制植物叶片中的免疫反应并产生了拟南芥转基因植物。

PULSE在植物研究和生物技术领域开辟了广泛的实验途径。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41592-020-0868-y

《免疫》

科学家发现单潜能中性粒细胞前体

新加坡南洋理工大学Lai Guan Ng、Immanuel Kwok等研究人员合作,利用组合单细胞分析发现粒细胞—单核细胞前体(GMP)的异质性和早期的单潜能中性粒细胞前体。相关论文近日在线发表于《免疫》。

通过结合单细胞转录组学和蛋白质组学分析,研究人员在GMP中确定了负责严格生产嗜中性粒细胞的早期定型祖细胞,研究人员将其命名为proNeu1。对GMP分化等级的剖析使得研究人员进一步确定了以前未知的中间proNeu2群体。在人类样本中可以检测到相似的群体。研究人员发现,proNeu1在败血症早期会选择性扩张。

这些发现有助于塑造中性粒细胞成熟的轨迹路线图,并改变了当前对GMP的定义。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.06.005

《中国科学报》 (2020-07-03 第2版 国际)
 
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