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生物前沿知识汇总1、 Nature:新型转基因水稻既高产又环保(2015.08.01)水稻是全球超过半数人口的主要能量来源,对于人类的粮食安全有着举足轻重的影响。然而,水稻的生长过程每年会释放超过一亿吨甲烷气体,贡献了全球 17%的甲烷(温室气体)的释放量。来自中国福建农科院、中国湖南农业大学、瑞典农业大学和美国太平洋西北国家实验室的联合课题组近期在《Nature》刊文称,通过转基因增加一个基因 SUSIBA2,可以让水稻基本上不释放甲烷而更加环保,而且淀粉合成量增加,导致食物含有的能量更多。大气中甲烷是继二氧化碳之后的第二大温室气体,对气候变暖的“贡献”占到20%。而水稻是因为人类活动而导致的第二大甲烷释放源。水稻引起的甲烷释放,是因为水稻是需要大量灌溉水的作物,水稻的根本被淤泥和水覆盖,水稻根部产生了热量和一些营养物质,这为产甲烷的产生提供了非常好的条件,这就导致了水稻会产生了 7-17%的甲烷量,每年甲烷的排放量在两千五百万到一亿吨。随着人口增加和粮食需求增加,水稻的扩大栽培会继续恶化这个问题,导致更多的甲烷排放进入大气。而科学家一直试图找到转基因方法使得水稻减少甲烷释放,并且提供淀粉的合成或者聚集量,但是同时有这两个特性非常困难。来自中国、美国和瑞典的联合课题组,首次成功研发出了第一种转基因水稻,可以同时减少甲烷释放量和提高稻谷颗粒淀粉含量。其中的关键基因是大麦中的糖信号分子(Sugar signalling in barley 2,SUSIBA2)。SUSIBA2 是一种只存在于植物的转录因子,参与调节糖分子诱导的基因表达,因而可能参与了能量分子从合成到固定下来的信号通路。过量表达 SUSIBA2 可以导致植物更高的淀粉合成和沉积量,因此,如果在水稻叶子和茎秆中过量表达 SUSIBA2,可能会增加植株地上部分的淀粉合成量以及在稻穗中的沉积,并且减少甲烷的释放量。两个稳定的转基因 SUSIBA2 水稻株被选择出来,分别命名为 SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80。其中 SUSIBA2-77 和其对照组(日本晴水稻)在 2012 年和2013 年夏天在中国福州栽培实验。实验结果发现,水稻开花期前,SUSIBA2-77的甲烷释放量降低到了 10%,开花后 28 天,甲烷释放量降为了 0.3%。而且测序分析发现,甲烷释放减少确实与 SUSIBA2 基因相关,而不是随机插入基因组导致的。2014 年秋季在中国福州、广州和南宁三地又栽培了 SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80 发现,这两种有相似的甲烷释放规律,即在早上甲烷释放量高于全天其他时间,这样正好验证了 SUSIBA2 可以控制糖代谢,夏天和白天太阳很大的时候 SUSIBA2 基因活性也很强,这时候甲烷释放量会降低很多。科研人员还将继续分析这个转基因为什么会导致甲烷的释放减少,他们希望得到更加具体的分子机制。在全球变暖的大背景下,温度升高导致整个生态圈(包括水稻)的甲烷释放量都会增加,这又反过来会加剧全球变暖的进程。这个 SUSIBA2 的转基因水稻,则能够很好地完成碳固定和再分配,导致释放进入大气的碳减少,而富集在种子(稻穗)和地上部分(茎秆和叶子),这对于同时保障粮食产量和减少温室气体排放都有重要意义。水稻地上部分的生物量增加,又可以作为生物质燃料的原料,为人们提供更多的能源选择。因此,SUSIBA2 转基因水稻的安全性验证如果能够通过的话,那么对于人类的可持续发展将具有重要意义。2、 Science:肥胖症孕妇为什么往往会生出肥胖的子女?(2015.10.06)一般情况下,肥胖母亲生育的孩子都有患肥胖症或其他健康问题的风险。但究竟子宫内发生了什么情况会导致肥胖症在母婴之间进行传播目前仍不清楚。然而,最近一项研究表明,胎盘是这一现象赔后的重要因素,并且指出一类作用于胎盘的激素可以保护子代小鼠免受肥胖小鼠母亲带来的不利影响。虽然一些研究者对这一研究结果仍持怀疑态度,但该结果为遗传性肥胖症患者提供了避免风险的方法。早在几十年前,研究者们就发现子宫增加胎儿对一些健康问题的敏感程度。1944 年荷兰爆发的大饥荒中怀孕的人们在后续的生活中都患有较高程度的心血管疾病,糖尿病,癌症等等。近期的动物实验表明:子宫中营养供应不足将会引起 DNA 表达谱的变化,从而将遗传性疾病带给下一代。不过研究者们同时子宫中产生的另一效应——即营养过剩的遗传控制颇感兴趣。他们发现肥胖的孕妇生产后,其后代往往体型较大,体脂较高,而且患有代谢疾病的风险也更高,其中包括肥胖,高血糖等等。为了找到引发胎儿肥胖现象的根源,美国科罗拉多大学的发育学家们将目光投向了胎盘——联系胎儿与母体的唯一通道,也是胎儿在母体中汲取营养的唯一方式。胎盘过去一直被认为是“被动型”的器官,不管母体发生什么变化都无一例外地一某种方式传递给胎儿。然而最近的研究发现胎盘更像是一个闸门,会选择性地过滤掉一些东西。胎盘传递母体的营养一方面依赖于胰岛素——一类能够促进肌肉与脂肪细胞吸收糖分么降低血糖含量的激素。在孕期,母体的细胞对胰岛素的敏感程大幅降低,从而使得血液中糖分,脂肪以及必需氨基酸等物质提供,并通过胎盘进行传递。同时,胰岛素还能够维持转运蛋白的活性,从而提高营养物质进入胎儿体内的效率。由于肥胖症/糖尿病的孕妇体内的胰岛素含量与胰岛素耐受性都比常人要高,这一系统反而会被过度利用,从而造成胎儿的肥胖症状。因此,研究者们希望利用别的激素来“以毒攻毒”,他们选择一类叫做adiponectin 的激素,该分子由脂肪细胞产生,能够以两种不同的方式调节胰岛素的活性。首先,adiponectin 能够提高肌肉细胞对胰岛素的耐受性,降低血糖;其次,它能够抑制胰岛素在胎盘中的活性,阻碍营养物质的转运。一般情况下肥胖画着体内 adiponectin 的含量都较低,因而作者希望通过人为提高该激素的水平控制这一不利现象。首先,他们肥胖小鼠孕期的最后 4 天,也就是胎儿生长的关键时期,静脉注射 adiponectin 制剂。对照组小鼠不做该处理。实验结果显示,在通常情形下,肥胖小鼠生育的后代小鼠体重比正常小鼠高 30%,而接受 adiponectin 刺激的小鼠生育的后代小鼠体重则回到了正常水平,这一结果证实了作者的猜想。相关结果发表在最近一期的《PNAS》杂志上。来自凯斯西储大学的产科医生,Patrick Catalano 认为该研究阐释了一个新颖的代谢调控机制。然而他对这一构想在人类上的应用还保留意见,主要原因是 adiponectin 本身也会降低肌肉的含量,这会对婴儿的发育产生负面影响。3、 Science:科学家发现对抗“超级细菌”的 “超级英雄细菌”(2015.11.03)随着人们对耐抗生素的“超级细菌“关注度逐渐提升,Salk 研究所的科学家们也许找到了能够解决这一难题的办法——即肠道部位寄生的、有时会移动到其它器官组织的“超级英雄“细菌。这些细菌能够减轻感染带来的长期负面效应。在最近一期发表在《Science》杂志上的一篇报告类文章中,salk 研究所的研究人员发现小鼠微生物组中的一类大肠杆菌能够提高小鼠对肺部以及肠道感染的耐受性,具体体现在一般小鼠在受到感染时肌肉组织会出现消解,这一类细菌能够有效阻止这种情况的发生。如果人类体内能够找到具有相似特征的细菌,我们就有办法治疗由抗生素耐受性细菌引发的感染类疾病,比如脓毒症等。“一直以来,我们对于治疗微生物感染的方案都集中在消除这些微生物上,然而真正具有致命性的并不是微生物感染本身,而是感染进一步引发的副效应。“该研究的主要作者,来自 salk 研究所的助理教授 Janelle Ayres 说到。“我们的研究证明,对于一些损伤的阻止,比如肌肉消解症状,能够明显延缓感染造成的长期性危险”。如果我们不对这些细菌赶尽杀绝,它们也不会快速地进化从而变成我们都无能为力的超级细菌。抗生素曾经是世界上最有效、最具革命性的药物,然而由于在强烈的药物刺激压力下,细菌发生着快速的进化,如今也达到了其极限。抗生素耐药性的显现使得人类健康再一次面临感染的威胁,自抗生素发现以来一度被认为是轻而易举可以治愈的疾病如今也再次成为了我们的噩梦。最近一项研究指出:美国医院中发生的感染,其中一半的致病菌对常规的抗生素都是十分耐受的。根据美国疾病预防控制中心的报告,仅在美国范围内,每年有将近 200 万人受到耐药菌感染,其中 23000 因此死亡。“抗生素曾经是医药界了不起的成就,然而利用药物对细菌进行杀灭具有其天然的弱点“,这项研究共同作者,来自 Ayres 的科研助理 Alexandria Palaferri Schiebe 说到: “大多数研究者们至今仍在一门心思地寻找新的抗生素,然而这只是在为医生与细菌之间的军备竞赛火上浇油。立足于疾病的耐受,即主要抑制这些疾病对人体造成的损害而不去管致病菌本身,才是有希望的一条新路“。致力于解决感染等一系列问题,Ayres 团队将目光转向了微生物组。在人体内,微生物的细胞数量甚至是体细胞的 10 倍,其总重量达到了体重的 3%。尽管如此,这些微生物对我们人体的发育,以及与免疫系统的关系究竟如何还不清楚。Ayres 从研究生时期就开始从事这方面的研究,她猜想肠道的微生物群体中可能包含着能够保护机体免受感染损伤的细菌类别。“已经有很多证据支持这一观点,但至今仍没有任何一株细菌被鉴定,确认对机体有保护作用“。基于这一背景,他们以小鼠为实验对象,通过筛选,他们发现有部分小鼠对感染引发的肌肉组织消解十分耐受,通过比较这一类特殊的小鼠与普通小鼠体内的微生物群体,他们发现一类大肠杆菌菌株只在耐受型小鼠体内出现。当普通的小鼠通过饲喂定殖这一类大肠杆菌后,它们也获得了在感染期间肌肉组织消解损伤的耐受性。下一步,他们希望研究这一类细菌是通过怎样的方式使小鼠获得这一耐受特征的。通过与同研究所的 Ronald Evans 实验室合作,他们发现:在感染期间,大肠杆菌从肠道迁移到脂肪组织,从而介导了肌肉组织的保护效应。一般情形下,肺部或肠道感染的小鼠体内 IGF-1(insulin-like growth factor 1)激素水平会下降,这一激素是维持肌肉质量的主要信号分子。然而,保护性的大肠杆菌能够激活 IGF-1 信号通路,使 IGF-1 保持在一个正常的水平,因此尽管在感染期间依然保持了稳定的肌肉质量。该团队发现大肠杆菌维持体内 IGF-1 含量的方式是基于细胞内一个叫做“炎症小体“的蛋白质复合体实现的。在炎症反应过程中,炎症小体介导了下游炎症因子的释放。大肠杆菌利用相同的信号“提醒“机体异常状况的出现,从而保持了 IGF-1 的水平。这一“超级英雄“细菌在人类体内是否存在目前还不清楚,Ayres 团队目前正在质粒与研究该大肠杆菌的“药效“维持时间,以及人类体内是否存在这一类细菌。目前仍有许多问题需要解释,不过这对于医药研究提供了新的思路,即微生物也许可以作为药物进行使用。4、 Cell:靶向作用肠道微生物群落或可帮助治疗心脏疾病(2015.12.23)最近,来自克利夫兰诊所的研究人员通过研究首次发现,靶向作用肠道微生物可以帮助抑制由富含红肉、鸡蛋及高脂肪乳制品而引发的心脏疾病;这项研究发现基于研究人员此前的研究结果,之前他们发现,氧化三甲胺(TMAO)—一种在动物脂肪消化过程中在肠道中产生的副产物,和动脉粥样硬化及心脏疾病的发生直接相关。如今研究者在冷榨的特级初榨橄榄油和葡萄籽油中发现了一种名为DMB(3,3-二甲基-1-丁醇)的天然抑制剂可以帮助降低小鼠机体中 TMAO 级动脉粥样硬化的水平,该研究或为开发新型疗法来治疗心脏疾病提供了新的线索和希望。研究者 Hazen 表示,很多慢性疾病,比如动脉粥样硬化、肥胖及糖尿病等都和肠道微生物菌群相关,而且相关研究发现,我们可以通过靶向肠道微生物来有效抑制饮食诱导的心脏疾病的发生和进展。TMAO 是一种胆碱、磷脂酰胆碱及肉碱在消化过程中形成的肠道代谢物,这些物质在动物性产品中很多,血液中 TMAO 的水平和高风险的心脏病、中风及死亡直接相关;肉碱在红肉和肝脏中含量丰富,而胆碱和卵磷脂则在牛肉、蛋黄、肝脏及高脂乳制品中含量丰富。当前研究发现,靶向抑制 TMAO 产生的第一步,即共生微生物三甲胺(TMA)的产生,或许就可以帮助抑制饮食诱导的动脉粥样硬化症。研究人员对喂食高胆碱和高肉碱的小鼠进行研究发现,利用 DMB 就可以成功抑制 TMA 的产生,而使用抑制剂的小鼠则机体中 TMAO 的水平较低,而且也不易发生动脉粥样硬化,DMB 并不是一种抗生素,本文研究表明或可帮助开发一种疗法,在保护肠道菌群避免抗生素耐药性的同时还可以靶向作用特殊的肠道微生物通路。最后研究者表示,我们发现靶向作用肠道微生物群落或可帮助有效阻断饮食诱导的心脏疾病,抑制肠道微生物废弃代谢物的产生或可降低 TMAO 的水平,并且帮助抑制饮食依赖的动脉粥样硬化的风险。5、 Nature:重大突破!首次制造出人单倍体胚胎干细胞(2016.03.21)在一项新的研究中,来自以色列耶路撒冷希伯来大学、美国哥伦比亚大学医学中心和纽约干细胞基金会研究所的研究人员成功地产生一种新类型的胚胎干细胞,它只携带单拷贝人类基因组,而不是通常在正常干细胞中发现的两个拷贝人类基因组。相关研究结果于 2016 年 3 月 16 日在线发表在 Nature 期刊上,论文标题为“Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells”。这项研究中描述的这种单倍体胚胎干细胞是首个已知的能够通过细胞分裂产生携带亲本细胞基因组单拷贝的人子细胞。人类细胞被认为是双倍体的,这是因为它们遗传两套染色体,总共 46 条染色体,其中 23 条来自母亲,23 条来自父亲。唯一的例外就是生殖细胞(卵子和精子),它们是单倍体细胞,含有一套染色体,即 23 条染色体。这些单倍体细胞不能通过分裂产生更多的卵子和精子。之前利用人卵细胞产生胚胎干细胞的努力可导致双倍体干细胞产生。在这项研究中,研究人员促进未受精的人卵细胞发生分裂。他们然后利用一种荧光染料标记 DNA,分离出这些单倍体胚胎干细胞,其中它们散落在更多的二倍体细胞中间。研究人员证实这些单倍体胚胎干细胞是多能性的,这意味着它们能够分化为很多其他类型的细胞,包括神经细胞、心脏细胞和胰腺细胞,同时保持着单套染色体。论文共同通信作者、耶路撒冷希伯来大学阿兹列里干细胞与遗传研究中心主任 Nissim Benvenisty 博士说,“这项研究给我们提供一种新类型的胚胎干细胞,它们将对人类遗传和医学研究产生重要影响。这些干细胞将给科学家提供一种新的工具,改善我们对人类发育的理解,以及我们为何是有性繁殖而不是单亲繁殖。”研究人员能够证实利用可以靶向的仅仅一套基因,人单倍体干细胞可能成为一种用于遗传筛选的强大工具。能够影响单倍体干细胞中的单拷贝基因将有潜力促进生物医学领域(如癌症研究、精准医学和再生医学)的遗传分析。耶路撒冷希伯来大学阿兹列里干细胞与遗传研究中心博士生 Ido Sagi 解释道,“使用人单倍体细胞的最大优势之一就是更加容易编辑它们的基因。”在双倍体细胞中,检测单拷贝基因突变的生物学效应是比较困难的,这是因为另一个拷贝基因是正常的,作为备份发挥作用。鉴于这项研究中描述的单倍体胚胎干细胞与卵细胞供者基因匹配,它们可能能够被用来开发基于细胞的疗法来治疗诸如失明和糖尿病之类的利用基因相同的细胞会提供治疗优势的疾病。这是因为它们的基因内容与生殖细胞相同,所以它们可能也可用于生殖目的。论文共同通信作者、哥伦比亚大学医学中心儿科发育细胞生物学助理教授Dieter Egli 博士说,“这项研究是不同大陆不同研究机构之间合作开展研究的杰出范例。”6、 Nature:颠覆传统观念!病毒选择搭乘而不是杀死细菌群体!(2016.03.22)一项新的研究中,来自荷兰、美国和巴西的研究人员在珊瑚礁附近茁壮成长的微生物中发现病毒和细菌之间的相互作用颠覆传统观念。随着细菌密度在一种生态系统中增加,感染这些细菌的病毒数量也随之增加。人们普遍认为这种不断增加的病毒群体接着会杀死越来越多的细菌,从而限制细菌群体规模。这是一种被称作“杀死获胜者(kill-the-winner)”的模型---胜利者是这些茁壮生长的细菌细胞,杀手是感染它们的病毒(大多数杀菌病毒被称作噬菌体)。然而,在这项新的研究中,研究人员研究了珊瑚礁附近的病毒-宿主之间的动态行为,研究结果提示着在某些条件下,病毒能够改变它们的感染策略。当潜在的宿主细菌变得越来越多时,一些病毒放弃快速增殖,相反选择平静地停留在它们的宿主内,因此降低它们的病毒数量。研究人员将这种备择模型称为“搭乘胜利者(piggyback- the-winner)”,而且它可能对基于噬菌体的药物开发和面对促进细菌繁荣生长的环境扰乱时的生态系统复原产生影响。相关研究结果于 2016 年 3 月 16 日在线发表在 Nature 期刊上,论文标题为 “Lytic to temperate switching of viral communities”。论文第一作者、美国圣地亚哥州立大学病毒生态学家 Ben Knowles 说,“杀死胜利者似乎说得通。它背后的逻辑已存在一段时间了。这是一种非常有吸引人的推理。”Knowles、圣地亚哥州立大学博士后研究员 Cynthia Silveira 与一个国际合作小组决定测试这种新模型。他们收集太平洋和大西洋珊瑚礁附近富含细菌的海水样品。他们然后利用显微成像和基因组技术分析了这些样品中的细菌和感染它们的病毒的丰度和性质。基于杀死胜利者模型,研究人员将期待在高细菌密度和生长率的样品中会在每个细菌发现更多的病毒。然而,Knowles 和他的团队发现完全相反的情形:随着细菌丰度增加,病毒与细菌的比率显著下降。接下来,Knowles 和他的团队开展一项实验:他们在来自圣地亚哥教士湾和原始珊瑚礁位点的海水中培养细菌和病毒多天,在其期间,他们监控病毒和细菌丰度。这些结果与他们的现场取样相匹配:当细菌群体繁荣时,病毒数量保持相对较低的水平。为什么这些病毒不利用这个不断增加的细菌群体从而感染它们并且快速增殖?为什么它们不杀死这些胜利者?为了进一步探究这种现象,研究人员进行宏基因组分析以便确定样品中的这些病毒是表现出致命的掠夺特征,还是表现出非掠夺性生活方式特征。有趣的是,他们发现在含有更高细菌数量的样品中,病毒群体变得并不那么致命。更多的病毒并不增殖,也不杀死它们不断增加的细菌宿主群体,而是将它们自己整合进它们的宿主内。这些病毒更加缓慢地增殖,避免与其他的病毒竞争,而且也避免接触宿主自身的免疫防御。研究人员说,在细菌快速生长期间,这种搭乘胜利者模型要比杀死胜利者模型更好地解释了病毒-宿主之间的动态行为。Knowles 说,“ 当你有快速生长的宿主,如果你是病毒,那么你从整合中获利更多。它就是一种聪明的寄生行为。”更好地理解这些动态行为有望改善人类健康。比如,特定噬菌体有望成为一种可能的疗法用于治疗诸如囊性纤维化之类的疾病,其中囊性纤维化是由常见的肺部细菌感染导致的。这一发现可能也有助于改善海洋生态学家对影响珊瑚礁健康的微生物力量的理解。7、 Nat Neurosci:罕见单基因突变加大患精神分裂症的风险(2016.03.22)遗传因子在精神分裂症的发生中扮演着重要角色,但目前科学家们仅仅刚开始寻找参与精神分裂症发生的特 殊基因;近日一项刊登于 Nature Neuroscience 杂志上的研究论文中,来自国外的研究人员通过研究发现,SETD1A 基因的罕见突变可明显增加个体患精神分裂症的风险,相关研究为阐明该病发生的特殊生物通路以及开发新型疗法提供了新的线索。精神分裂症患者通常会经历幻觉和妄想症,同时他们还会缺乏一定动力及同社会“ 交往”的问题,精神分裂症大约影响着 1%的人群健康,目前并没有有效的治疗方法。很多科学家都认为精神分裂症患者机体的症状主要源于大脑发育过程中的改变,而这些改变部分源于环境因子的改变,但基因在其中也扮演着重要作用。桑格学院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)的研究人员通过研究寻找和精神分裂症相关的罕见小尺度的遗传改变,研究者利用全外显子组测序的技术检测了编码关键蛋白的部分特殊基因中的全部 DNA 序列,随后他们检测了被预测具有特殊破坏性的突变的序列数据,这些突变要么可以减少缺失功能的蛋白(LoF)的产生,要么可以明显改变其序列。研究者指出,SETD1A 基因的突变和个体患精神分裂症直接相关,同时还会增加个体 35 倍的患病风险,尽管这种基因非常罕见,但研究者仅在精神分裂症患者中发现了 SETD1A 基因 LoF 的突变。同时研究者还在患精神分裂症的儿童中发现了 SETD1A 基因的 LoF 突变,这就表明 SETD1A 的突变或许并不一定光增加精神分裂症的风险,同时还会影响大脑的发育情况。本文研究证实了关键基因在塑造大脑发育过程中所扮演的重要角色,研究者指出,SETD1A 突变可以使得大脑变得尤为敏感, SETD1A 基因本身不光可以调节个体的患病过程,其还会对大脑的发育产生巨大影响。精神分裂症和其它大脑发育障碍之间,比如自闭症和智障,都存在一定的重叠性原因,揭示其之间存在的关联或可帮助理解多种大脑发育障碍之间的关联,也为开发新型疗法提供了基础和研究数据。8、 Nature:黑色素瘤诊断和治疗取得重大突破(2016.03.26)与根特大学(UGent )研究人员合作,来自鲁汶大学(KU Leuven)的 VIB科学家们揭示了恶性黑色素瘤与非编码 RNA 基因 SAMMSON 之间不同寻常的联系。SAMMSON 基因会在人类恶性黑色素瘤中特异性表达,而且引人注目的是,这种凶险皮肤癌的生长高度依赖于这种基因。研究结论可能为改进诊断工具和皮肤癌的治疗铺平道路。这项最新发表于《Nature》期刊的研究由 Jean-Christophe Marine 教授(VIB/KU Leuven)和 Pieter Mestdagh 教授(UGent)领导,预计将引起巨大的轰动。长期以来,人类基因组中很大一部分被认为是“垃圾 DNA“,因为它不参与蛋白质编码。然而,最近的研究表明,它会产生许多在基本生物过程和疾病中扮演重要角色的非编码 RNAs。几年来,Marine 教授(VIB/KU Leuven)和Mestdagh 教授( UGent)的实验室一直在研究非编码 RNA 基因对癌症的促进(作用)。他们对长链非编码 RNA(lncRNA)基因特别感兴趣。在癌症中筛查 lncRNA 基因为了评估特异性长链非编码 RNA 基因在皮肤癌发展中的重要性,VIB 实验室与根特大学儿科和医学遗传学系建立合作。Pieter Mestdagh 领导的根特大学团队进行了大规模筛查,以研究众多 lncRNAs 在不同癌症类型之间的表达。筛查识别 SAMMSON 作为一种黑色素瘤特异性 lncRNA。Pieter Mestdagh(UGent)说:“ 我们的研究表明,长链非编码 RNA 基因SAMMSON 会在人类黑色素瘤中特异性地表达,并在大约 10%的病例中复制或扩增。此外,在正常的黑色素细胞和其他任何正常的成体组织中都没有发现SAMMSON。 SAMMSON 独特的表达谱让我们假设,该基因可能在黑色素瘤的病因学中扮演重要角色。“VIB 团队证实,SAMMSON 会在超过 90%的人类恶性--而非良性--黑色素瘤临床样本中特异性地表达。此外,他们表明,SAMMSON 基因会被黑色素瘤特异性转录因子 SOX10 激活,解释其黑色素瘤特异性表达模式。黑色素瘤对 SAMMSON 成瘾而且,VIB 科学家发现了黑色素瘤细胞对 SAMMSON 表达的显着依赖性。当在黑色素瘤培养中减少 SAMMSON 时,无论是什么类型的黑色素瘤,癌细胞都会快速而大量地相继死亡。这导向了“SAMMSON 成瘾“ 的关键结论,并反映在论文的题目之中。Jean-Christophe Marine 教授(VIB/KU Leuven)说: “在体外和小鼠临床前研究中,我们已经证明,通过靶向反义分子阻断 SAMMSON,(能够)显着减少黑色素瘤的生长。重要地是,我们还发现,SAMMSON 被召集到为癌细胞提供能量的线粒体。通过促进 SAMMSON 降解,这些反义分子能够中断至关重要的线粒体活性,阻止肿瘤生长。换句话说:SAMMSON 成瘾是一个明显的脆弱点,我们可以通过靶向疗法来进行打击,而不影响来自宿主或患者的正常细胞。下一步的临床试验还需要进一步的研究来牢固确立该研究的假设:SAMMSON 可以作为恶性黑色素瘤的生物标记物。由于 SAMSSON 基因不在良性黑色素瘤中表达,因此它的出现可能是开发新诊断工具的关键因素,可能显着改善黑色素瘤的预后。也许更重要的是,UGent-VIB/KU Leuven 合作努力的结果为皮肤癌新疗法奠定了坚实的基础。这些研究人员将很快开始毒理学研究,而且正在与不同的行业参与者启动谈判,以探索未来的互惠合作。9、 Science:肿瘤干细胞可被药物逆转(2016.03.29 )科学人员一直认为在实体瘤中存在着一群具有高侵袭能力的癌细胞:肿瘤起始细胞(也叫肿瘤干细胞,Tumor-initiaing cells or Cancer stem cells) 。这些细胞对常规化疗有很强的抗性,它们的存在促进了肿瘤发生,恶化以及转移到其它器官。最近几年,它们一直被视为癌症治疗的重要目标。如果在患者体内这一类细胞被控制住的话,那么就可以有效地控制癌症的进展和转移,从而达到控制癌症的目的。最近由著名肿瘤生物学家 Robert A. Weinberg 带领的团队在 Science 杂志上的发表了一项精彩的研究工作。他们尝试去找到能特异杀死这些导致癌症发生或着抑制住这些具有高侵袭性的癌细胞的靶向药物。Weinberg 假设通过靶向药物可以诱导肿瘤干细胞从间质细胞状态向上皮细胞状态的转化(mesenchymal-to-epithelial transition, MET),使得具有高度转移能力的肿瘤干细胞在药物的靶向诱导下,“恢复“ 成为有极性的上皮特性的细胞。这样,肿瘤干细胞在患者体内丧失了高度侵袭和肿瘤转移的能力。首先,科研人员通过筛选找到能激活促进 CDH1 基因转录的药物,CDH1是 E-cadherin 蛋白的基因,而 E-cadherin 是上皮细胞膜上非常关键的细胞连接标志膜蛋白,从而确定了这些药物能促进 MET 转化。然后,通过这个筛选结果发现,这些诱导剂主要是对腺苷酸环化酶的活化,包括霍乱毒素、佛司可林。科研人员发现通过霍乱毒素或者佛司可林处理间质细胞后,这些细胞分化成为良性的上皮细胞,从而丧失肿瘤生成的能力。而且在体外实验中,这些处理后的细胞丧失了对常规化疗药物的抗性。最后,科研人员进一步实验发现,这些药物可以使细胞内的 cAMP 浓度升高,从而更加强烈地激活了 PKA 信号。其中一个关键 H3K9 组蛋白去甲基酶PHF2 是 PKA 的底物,它是 cAMP 促进 MET 过程中一个关键分子。通过基因组表观遗传分析 PHF2 的功能,他们还比较了在 PKA 激活前与激活后,细胞表观遗传上发生的变化。最后确定了 PHF2 促进细胞内上皮相关基因的去甲基化,从而解除了这些基因的转录抑制,最后促进了细胞转化成为上皮细胞状态。事实上,最后他们的确找到了这样一类靶向肿瘤起始细胞进行 MET 转化的药物。它们可以激活 PKA 信号通路,进而激活组蛋白去甲基酶在肿瘤起始细胞中进行表观遗传上修饰。迫使高侵袭能力的癌细胞变回上皮细胞特性细胞,进而转为良性肿瘤。10、 Nat Med:肠道微生物可以保护大脑免受中风的风险(2016.03.29)最近的研究表明我们肠道内的微生物对我们的生理与心理健康具有重要的意义,影响着我们的胃口以及我们的思想。如今,一项新的研究表明肠道微生物能够保护我们的大脑不受损伤。小鼠试验证明,一类特殊的肠道微生物的存在能够降低我们患中风的风险。“我们的试验表明大脑与肠道存在一种新的联系”,来自康奈尔大学脑科学研究所的神经学家 Josef Anrather 说道:“这种肠道微生物能够调节中风的发病风险,这将改变医学界对于中风的一贯见解”。Anrather 等人设置了两组小鼠,一组利用抗生素处理,清除其肠道内的微生物,另一组作为对照。两星期以后,科学家们向两组小鼠同时进行了缺血性中风的诱导(即通过堵塞通向大脑的血管,致使脑部缺氧)。在实验中,接受抗生素处理的小鼠中风症状的严重程度仅仅是对照组的 40%。然而,研究者们并不清楚内部的机制。他们认为改变肠道的微生物环境很可能会改变免疫细胞的活性,从而保护大脑免受炎症反应与其它负面效应的影响。这反过来能够保护大脑降低中风的症状。虽然现在并不能保证这一结果同样适用于人体,但确实是未来临床治疗的一个新方向。目前最大的疑问是,究竟哪一类微生物成分能够起到调节免疫系统,保护大脑不受损伤的作用。这一结果发表在《Nature Medicine》杂志上,该文章的结果表明,肠道微生物并不会与大脑进行直接的化学作用,而是通过某种方式影响了免疫细胞从而促进神经细胞的存活。如果科学家们能够理解其中的机制,并且能够证明该机制同样适用于人体,这将直接导致针对中风症状的微生物干预疗法的实现,甚至特定的饮食计划也能够起到保护大脑的作用。 “食物保健比药物治疗更容易实现”,Anrather 说到:“不过现在说起来还为时过早” 。
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