巨猿研究揭示 Y 染色体比 X 染色体进化更快

巨猿研究揭示 Y 染色体比 X 染色体进化更快 猿类性染色体研究来自宾夕法尼亚州立大学、美国国家人类基因组研究所和华盛顿大学的一个国际研究小组为五个类人猿物种和一个较小类人猿物种的性染色体制作了完整的"端对端"参考基因组。他们的研究揭示了雄性特异性 Y 染色体的快速进化变化。这些发现加深了我们对性染色体进化的理解，有助于我们了解影响类人猿和人类的遗传疾病。类人猿中 Y 和 X 染色体的重要性"Y染色体对人类的生育能力非常重要，而X染色体则蕴藏着对生殖、认知和免疫至关重要的基因，"宾夕法尼亚州立大学生命科学维恩-威拉曼讲座教授、生物学教授兼研究小组组长卡捷琳娜-马科娃（Kateryna Makova）说。"我们的研究为今后研究性染色体、它们如何进化以及与之相关的疾病打开了大门。我们研究的非人类巨猿物种都濒临灭绝。获得它们完整的性染色体序列将有助于研究它们在野外的性别特异性散布及其对繁殖和生育的重要基因"。宾夕法尼亚州立大学和美国国家人类基因组研究所的研究人员领导的一项国际合作新生成了六个灵长类物种的性染色体的完整基因组，揭示了类人猿Y染色体的快速进化。这些结果可以为保护这些濒危物种提供信息，并揭示人类和我们近亲中与性有关的遗传疾病。图片来源：设计：鲍勃-哈里斯；摄影：圣地亚哥动物园和塔尔萨动物园从 Y 染色体变异性看进化的启示这种参考基因组是一个具有代表性的例子，有助于今后对这些物种的研究。研究小组发现，与 X 染色体相比，Y 染色体在不同猿类物种之间的差异很大，而且含有许多物种特有的序列。然而，它仍然受到纯化自然选择的影响这种进化力量通过清除有害突变来保护其遗传信息。这项新研究最近发表在《自然》杂志上。基因组测序的技术进步马科瓦说："2001年，研究人员对人类基因组进行了测序，但实际上并不完整。当时可用的技术意味着某些空白没有被填补，直到2022-23年由端粒到端粒（Telomere-to-Telomere，简称T2T）联盟领导的一项新的努力。我们利用人类T2T联盟开发的实验和计算方法，确定了我们在世近亲类人猿性染色体的完整序列。"类人猿的比较基因组学研究小组为五种类人猿黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、婆罗洲猩猩和苏门答腊猩猩以及一种较小的类人猿暹罗猿制作了完整的性染色体序列。他们为每个物种的一个个体生成了序列。生成的参考基因组可作为基因和其他染色体区域的图谱，帮助研究人员对该物种其他个体的基因组进行测序和组装。这些物种以前的性染色体序列不完整，或者婆罗洲猩猩和暹罗猩猩的性染色体序列不存在。该研究的共同第一作者、宾夕法尼亚州立大学博士后研究员 Karol Pál 说："Y 染色体的测序一直是个挑战，因为它包含许多重复性区域，而且由于传统的短线程测序技术是在短时间内对序列进行解码，因此很难将得到的片段按照正确的顺序排列。T2T方法使用长读数测序技术，克服了这一难题。我们与美国国家卫生与遗传研究所（NHGRI）的亚当-菲利皮（Adam Phillippy）研究小组合作，结合计算分析的进步，使我们能够完全解决以前难以测序和组装的重复区域。通过比较 X 染色体和 Y 染色体之间以及不同物种之间的差异，包括与之前生成的人类 X 染色体和 Y 染色体的 T2T 序列的差异，我们了解到了有关它们进化的许多新情况。"Y 染色体的高变异性宾夕法尼亚州立大学医学基因组学中心主任马科瓦说："性染色体开始时与其他任何一对染色体一样，但 Y 染色体由于在其大部分长度上不与其他染色体交换遗传信息，因此在积累许多缺失、其他突变和重复元素方面一直独树一帜。"因此，研究小组发现，在六个猿类物种中，Y 染色体在包括大小在内的各种特征上的变化要比 X 染色体大得多。在所研究的猿类中，X 染色体的大小从黑猩猩和人类的 1.54 亿个 ACTG 字母（代表组成DNA的核苷酸）到大猩猩的 1.78 亿个字母不等。相比之下，Y染色体的大小从暹罗猩猩的3000万个DNA字母到苏门答腊猩猩的6800万个字母不等。例如，人类和黑猩猩之间约有 98% 的 X 染色体是一致的，但它们之间只有约三分之一的 Y 染色体是一致的。研究人员发现，部分原因是 Y 染色体更有可能被重新排列或部分遗传物质被复制。此外，在 Y 染色体上，重复序列所占染色体的百分比变化很大。根据物种的不同，重复元素占 X 染色体的 62% 到 66%，而占 Y 染色体的 71% 到 85%。与人类基因组中的其他染色体相比，X 和 Y 染色体上的这些百分比都更高。Y 染色体生存策略马科瓦说："我们发现猿猴的Y染色体正在缩小，积累了许多突变和重复，并丢失了基因。那么，为什么Y染色体没有像以前的一些假说所说的那样消失呢？我们与坦普尔大学的谢尔盖-科萨科夫斯基-庞德等人合作发现，Y染色体上仍有许多基因在净化选择一种保持基因序列完整的自然选择下进化。其中许多基因对精子发生非常重要。这意味着 Y 染色体不可能很快消失。"研究人员发现，Y 染色体上的许多基因似乎采用了两种生存策略。第一种是利用基因冗余染色体上存在同一基因的多个拷贝这样基因的完整拷贝就能补偿可能发生突变的拷贝。研究小组首次完成了猿类性染色体上多拷贝基因家族的图谱，从而量化了这种基因冗余。第二种生存策略是利用回文，即 DNA 字母表中的字母序列后跟有相同但倒置的序列，例如 ACTG-GTCA。当基因位于回文染色体内时，就能从回文染色体纠正突变的能力中获益。帕尔说："我们发现，Y染色体可以在两个回文染色体臂的重复序列之间与自身交换遗传信息。当同一基因的两个拷贝位于回文染色体内，其中一个拷贝发生突变时，可以通过与另一个拷贝进行基因交换来挽救突变。这可以弥补Y染色体与其他染色体遗传信息交换的不足。"研究小组还首次获得了猿类性染色体上回文染色体的完整序列，因为以前很难对它们进行测序和研究。他们发现，猿猴 Y 染色体上的回文染色体特别多而且特别长，但它们通常只在近亲物种之间共享。猿类基因组研究的进展研究人员还与约翰-霍普金斯大学的迈克尔-沙茨及其团队合作，对 129 只大猩猩和黑猩猩的性染色体进行了研究，以更好地了解每个物种内部的遗传变异，并寻找自然选择和其他进化力量作用于它们的证据。宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授、论文作者之一 Zachary Szpiech 说："通过将大猩猩和黑猩猩的性染色体测序读数与我们的新参考序列进行比对，我们从之前研究过的大猩猩和黑猩猩个体中获得了大量新信息。虽然未来增加样本量将非常有助于提高我们检测不同进化力量特征的能力，但在与濒危物种合作时，这在伦理和后勤方面都可能具有挑战性，因此我们能最大限度地利用现有数据是至关重要的。"研究人员探索了能够解释大猩猩内部和黑猩猩内部 Y 染色体变异的各种因素，这一分析揭示了 Y 染色体上净化选择的额外特征。对未来研究和保护工作的影响宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授克里斯蒂安-胡贝尔（Christian Huber）是这篇论文的作者之一，他说："我们将生物信息学技术和进化分析有力地结合在一起，使我们能够更好地解释我们的近亲类人猿性染色体的进化过程。"此外，我们制作的参考基因组将有助于未来对灵长类进化和人类疾病的研究。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员发现曲贝替定（trabectedin）绕过癌细胞DNA修复机制的方法

研究人员发现曲贝替定（trabectedin）绕过癌细胞DNA修复机制的方法 曲贝替定（Trabectedin）是一种抗癌药物，最初是从红树海鞘（Ecteinascidia turbitana）中分离出来的，已知会形成细胞毒性 DNA 加合物。它被用于治疗肉瘤和卵巢癌，与大多数抗肿瘤药物不同的是，它能在 DNA 修复活跃的细胞中充分发挥作用。资料来源：基础科学研究所这种方法包括选择与个体癌症独特属性精确匹配的药物。事实证明，精准医疗尤其有利于治疗那些已经发展到可以逃避常规治疗的癌症。曲贝替定（Trabectedin）是一种从红树海鞘（Ecteinascidia turbinata）中提取出来的药物，它在抗击对传统疗法有抗药性的癌症方面显示出了潜力。然而，它的确切作用机制一直难以捉摸直到现在。韩国基础科学研究所基因组完整性中心的 Son Kook 博士和 Orlando D. Scharer 教授与瑞士苏黎世联邦理工学院的 Vakil Takhaveev 博士和 Shana Sturla 教授通力合作，终于揭开了这种神秘化合物的神秘面纱。利用高灵敏度的高通量 COMET 芯片检测细胞基因组中形成的断裂，IBS 的研究人员揭示了曲贝替定（trabectedin）会诱导癌细胞 DNA 中的持续断裂。研究人员发现，这些DNA断裂只在具有高水平DNA修复能力的细胞中形成，特别是那些运行一种称为转录偶联核苷酸切除修复（TC-NER）途径的细胞。TC-NER是一种重要机制，可在转录过程中识别DNA损伤，启动涉及两种内切酶ERCC1-XPF和XPG的修复过程。曲贝替定（Trabectedin）的DNA损伤会破坏这一过程，它允许ERCC1-XPF进行初始切割，但会阻断XPG的后续作用，从而停止TC-NER过程。这种修复过程的中断会导致持久的 DNA 断裂，最终杀死癌细胞。COMET Chip 检测法用于测量细胞中曲贝替定（Trabectedin）诱导的断裂。每个绿点代表一个细胞核，尾部长度和从每个细胞核出现的尾部（彗星）中总 DNA 的比例与形成的断裂数量成正比。紫外线处理后（左图），由于核苷酸切除修复（NER）将紫外线损伤从 DNA 中切除，因此几乎看不到断裂。使用曲贝替定（中间）处理后，由于 NER 反应失败，DNA 断裂持续存在。断裂依赖于 NER，因为在 XPF 基因失活的 TC-NER 缺陷细胞（右）中不会出现断裂。资料来源：基础科学研究所对曲贝替定（Trabectedin）诱导的DNA断裂模式的分析表明，断裂在整个基因组中都有形成，但只在发生活跃转录和TC-NER的位点上形成。利用对DNA断裂累积机制的这一新认识，研究人员试图确定这些断裂发生在基因组的哪个位置。由此，研究人员开发出了一种名为 TRABI-Seq（TRABectedin-Induced break sequencing）的新方法，它可以精确地识别肿瘤细胞 DNA 中曲贝替定的作用位点。Son博士解释说："ERCC1-XPF的这一切口在DNA中产生了一个可标记的游离羟基，使我们能够对DNA进行测序并定位这些断裂。"目前研究人员正在对各种癌细胞进行 TRABI-Seq 测试，以确定曲贝替定（Trabectedin）对具有高级 DNA 修复能力的肿瘤的疗效，这些肿瘤往往与癌基因激活导致的转录水平升高有关。这些发现将有助于把曲贝替尼定位为识别易受影响癌症的预测性标记物和精准治疗的治疗选择。由于曲贝替定能够靶向对传统疗法产生抗药性的肿瘤，它可能会为抗击具有高度活跃的DNA修复能力的耐药性癌症带来更多希望。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

利用癌细胞的突变 研究人员设计出了抗癌能力超过100倍的T细胞

利用癌细胞的突变 研究人员设计出了抗癌能力超过100倍的T细胞 利用癌症自身的策略实现治疗的突破现在，加州大学旧金山分校和西北医学中心的科学家们可能已经找到了绕过这些限制的方法，即借用癌症本身的一些技巧。通过研究导致淋巴瘤的恶性T细胞的突变，他们找到了一种能赋予工程T细胞特殊效力的突变。研究小组将这种独特突变的基因植入正常人的 T 细胞，使其杀死癌细胞的能力提高了 100 多倍。这些T细胞在数月内一直在抑制肿瘤的生长，没有显示出中毒的迹象。目前的免疫疗法只对血液和骨髓中的癌症有效，而这种新方法却能杀死小鼠皮肤、肺和胃组织中的实体瘤。研究小组已经开始着手在人体内测试这种新方法。这项研究的合著者、微生物学和免疫学副教授科勒-罗伊巴尔（Kole Roybal）博士说，这一突破的灵感来自武术中的借力打力的原理。他说："我们利用赋予癌细胞持久力的突变，设计出了一种我们称之为'柔道T细胞疗法'的疗法，它能在肿瘤创造的恶劣环境中生存和发展。"该研究报告于 2 月 7 日发表在《自然》杂志上。隐藏在众目睽睽之下的解决方案事实证明，免疫学很难对付大多数癌症，因为实体瘤会创造一个专注于自我维持的环境，为了自身的利益而重新分配氧气和营养等资源。通常，癌症肿瘤会劫持人体的免疫系统，使其防御而非攻击癌症。这不仅损害了普通T细胞靶向癌细胞的能力，也削弱了免疫疗法中使用的工程T细胞的有效性，因为工程T细胞很快就会疲于应对肿瘤的防御。为了让免疫疗法在这些条件下发挥作用，"我们需要赋予健康的T细胞超出其自然能力的能力，"Roybal说，他同时也是格拉德斯通基因组免疫学研究所的成员。加州大学旧金山分校和西北大学的研究小组利用淋巴瘤患者的这种 T 细胞，筛选出 71 种突变，最终分离出一种既有效又无毒的突变，并对其进行了一系列严格的安全性测试。癌症治疗的新视野西北大学范伯格医学院医学皮肤病学、生物化学和分子遗传学副教授、医学博士 Jaehyuk Choi 说："这种方法比我们以前见过的任何方法都更有效。我们的发现使T细胞有能力杀死多种癌症类型，并有可能为预后不良的患者提供治疗，"他指出，由于细胞疗法在患者体内存活和生长，它们可以提供长期的抗癌免疫力。"在帕克癌症免疫疗法研究所（Parker Institute for Cancer Immunotherapy）和风险投资公司Venrock的合作下，Roybal和Choi成立了一家新公司Moonlight Bio，以实现他们"借力打力"法的潜力。他们的第一个项目是开发一种肺癌疗法，希望在未来几年内开始在人体内进行试验。"我们认为这是一个起点，"Roybal 说。"关于如何增强这些细胞并使其适应不同类型的疾病，我们可以从大自然中学到很多东西"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭示对基因组健康至关重要的145个基因

科学家揭示对基因组健康至关重要的145个基因 2月14日，《自然》杂志发表了一项新研究，通过对近千个转基因小鼠品系进行系统筛选，发现了一百多个与DNA损伤有关的关键基因。这项工作为癌症进展和神经退行性疾病提供了见解，也为蛋白质抑制剂提供了潜在的治疗途径。基因组包含生物细胞内的所有基因和遗传物质。当基因组稳定时，细胞就能准确地复制和分裂，将正确的遗传信息传递给下一代细胞。尽管基因组非常重要，但人们对影响基因组稳定性、保护、修复和防止 DNA 损伤的遗传因素知之甚少。突破性研究及其影响在这项新研究中，威康-桑格研究所的研究人员与剑桥大学英国痴呆症研究所的合作者一起，着手更好地了解细胞健康的生物学特性，并找出维持基因组稳定性的关键基因。研究小组利用一组转基因小鼠品系，确定了 145 个在增加或减少异常微核结构的形成中起关键作用的基因。这些结构表明基因组不稳定和 DNA 损伤，是衰老和疾病的常见标志。当研究人员敲除DSCC1基因时，基因组不稳定性的增加最为显著，异常微核的形成增加了五倍。缺乏该基因的小鼠具有与人类凝聚素病症患者相似的特征，这进一步强调了这项研究与人类健康的相关性。通过 CRISPR 筛选，研究人员发现DSCC1缺失引发的这种效应可以通过抑制蛋白质 SIRT1 得到部分逆转。这些发现有助于揭示影响人类基因组一生健康和疾病发展的遗传因素。该研究的资深作者、剑桥大学英国痴呆症研究所的加布里埃尔-巴尔穆斯（Gabriel Balmus）教授说："继续探索基因组不稳定性对于开发针对遗传根源的定制治疗方法至关重要，其目标是改善各种疾病的治疗效果和患者的整体生活质量。我们的研究强调了SIRT抑制剂作为治疗粘连蛋白病和其他基因组疾病途径的潜力。它表明，早期干预，特别是针对 SIRT1 的干预，有助于在基因组不稳定性发展之前减轻与之相关的生物变化。"这项研究的第一作者、威康桑格研究所的大卫-亚当斯（David Adams）博士说："基因组稳定性是细胞健康的核心，影响着从癌症到神经变性等一系列疾病，但这一直是一个探索相对不足的研究领域。这项工作历时15年，体现了从大规模、无偏见的基因筛选中可以学到什么。所发现的 145 个基因，尤其是那些与人类疾病相关的基因，为开发治疗癌症和神经发育障碍等基因组不稳定疾病的新疗法提供了有希望的靶点。"研究要点：对基因组造成损害的各种来源包括辐射、化学接触以及 DNA 复制或修复过程中的错误。微核是一种小的异常结构，通常被称为"突变工厂"，其中含有错位的遗传物质，而这些物质本应在细胞核中。它们的存在意味着患癌症和发育障碍等疾病的风险增加。凝聚蛋白病是一组因凝聚蛋白功能障碍而导致的遗传病，凝聚蛋白对细胞分裂过程中染色体的正常组织和分离至关重要。这可能导致一系列发育异常、智力障碍、独特的面部特征和生长迟缓。当 SIRT1 蛋白被抑制时，DNA 损伤就会减少，它们就能挽救与内聚力破坏相关的DSCC1缺失所带来的负面影响。这种作用是通过恢复一种名为 SMC3 的蛋白质的化学水平实现的。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

《人类基因组编辑研究伦理指引》发布：严禁将编辑后的生殖细胞、受精卵或人胚用于妊娠及生育

《人类基因组编辑研究伦理指引》发布：严禁将编辑后的生殖细胞、受精卵或人胚用于妊娠及生育 国家科技伦理委员会医学伦理分委员会研究编制了《人类基因组编辑研究伦理指引》，供相关科研机构和科研人员参考使用。开展人类基因组编辑研究应坚持科学标准和专业规范，确保高质量的研究设计，有效的风险控制措施，全过程的风险监测，并接受恰当的监管。研究成果转化应优先考虑医疗领域新技术的可及性和可负担性，而不应仅由市场决定。开展人类基因组编辑研究应公开透明，建立利益相关方和社会公众的合理参与机制。在保护隐私和个人信息前提下，加强信息共享，客观准确公开研究信息和研究成果，减少重复研究，提高研究质量。对生殖细胞、受精卵或人胚进行基因组编辑研究时，严禁将编辑后的生殖细胞、受精卵或人胚用于妊娠及生育。体细胞基因组编辑临床研究的主要目的是治疗或预防疾病。体细胞临床研究应基于基础研究证据，进行必要的动物实验及临床前体外实验以获得开展临床研究所需的安全性、有效性循证。涉及人胚和胎儿体细胞的基因组编辑研究，还须审慎考虑并评估可能造成可遗传变异的风险，尤其是在人胚发育早期阶段，避免可遗传的基因组被编辑的风险。

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散

研究发现癌细胞如何相互拉扯决定了癌症是否扩散 在今天发表于 AIP 出版社《APL 生物工程》（APL Bioengineering）上的一篇论文中，来自德国和西班牙的研究小组利用乳腺癌细胞系面板以及乳腺癌和宫颈癌患者的原发肿瘤外植体，研究了两种不同的细胞收缩力模式：一种是产生集体组织表面张力，使细胞簇保持紧凑；另一种是更具方向性的收缩力，使细胞能够将自身拉入 ECM。"我们重点研究了两个参数，即细胞拉扯 ECM 纤维并产生牵引力的能力，以及细胞相互拉扯从而产生高组织表面张力的能力，"作者 Eliane Blauth 说。"我们将每种特性与不同的收缩机制联系起来，并询问它们如何与癌细胞逃逸和肿瘤侵袭性联系起来"。胶原蛋白网络上的两个恶性混合穆勒氏瘤外植体。两块瘤体都粘附在胶原蛋白网络上，并开始拉扯胶原蛋白纤维，这促使胶原蛋白发生广泛的位移和排列，同时也导致了以应力纤维收缩能力为主的细胞逃逸。这两块胶原尖锐而光滑的边界结构进一步表明，组织表面张力很强，阻碍了皮质收缩力占优势的细胞逃逸。资料来源：Steffen Grosser、Frank Sauer 和 Eliane Blauth研究小组发现，更具侵袭性的细胞对 ECM 的拉力比对自身的拉力更大，而非侵袭性细胞对自身的拉力比对 ECM 的拉力更大不同的拉力行为归因于细胞内不同的肌动蛋白细胞骨架结构。侵袭性细胞主要使用肌动蛋白应力纤维横跨细胞的粗大肌动蛋白束对周围环境产生拉力，而非侵袭性细胞则通过其肌动蛋白皮层细胞膜正下方的薄网络产生拉力。研究表明，决定细胞逃逸潜力的不是这些收缩模式的总体大小，而是它们之间的相互作用。仅用中度侵袭性细胞进行的实验表明，这些细胞对 ECM 纤维产生的总作用力与非侵袭性细胞相当，但它们仍能脱离并侵袭 ECM，这是非侵袭性细胞无法做到的。"非侵袭性细胞仍具有较高的皮质收缩力，使它们保持在一起，而中度侵袭性细胞的皮质收缩力几乎消失，"布劳特说。"因此，尽管它们对 ECM 纤维的拉力要弱得多，但对它们的牵制作用并不大。"研究小组对来自患者的重要肿瘤外植体进行的测量证实了他们在细胞系实验中的发现。在这里，具有高皮质收缩性的细胞数量在肿瘤发展过程中有所减少。"这进一步表明，随着肿瘤的生长，细胞相互拉扯并将自身聚集在一起的能力会变弱，从而可能增加转移风险"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：