中国科学家运用AI算法发现大量RNA病毒

中国科学家运用AI算法发现大量RNA病毒 中国科学家运用人工智能（AI）算法，发现了16万余种RNA病毒，有助于在疫情暴发时更快锁定潜在病原体。 据中新社报道，中山大学星期三（10月9日）晚发布消息，中山大学医学院施莽教授团队与阿里云李兆融团队在《细胞》（Cell）杂志发表论文，报告了全球范围的180个超群、16万余种RNA病毒的发现，大幅扩展全球RNA病毒的多样性。 据介绍，传统的病毒发现方法包括病毒分离和生命组学的生物信息学分析，高度依赖既有知识，面对RNA病毒这种高度分化、种类繁多且容易变异的病毒识别效率低。该研究团队开发的LucaProt人工智能算法能够对病毒和非病毒基因组序列深度学习，并在数据集中自主判断病毒序列。 利用这套算法，研究团队在来自全球生物环境样本的1万零487份RNA测序数据中发现了超过51万条病毒基因组，代表超过16万个潜在病毒种及180个RNA病毒超群。其中23个超群无法通过序列同源方法识别，被称为病毒圈的“暗物质”。 通过进一步分析，团队报告了迄今最长的RNA病毒基因组，长度达到4万7250个核苷酸；发现了超出以往认知的基因组结构，展现出RNA病毒基因组进化的灵活性；识别到多种病毒功能蛋白，特别是与细菌相关的功能蛋白，进一步表明还有更多类型的RNA噬菌体亟待探索；发现在南极底泥、深海热泉、活性污泥和盐碱滩等极端环境中，RNA病毒的数量和多样性仍然较高。 “人工智能的算法模型能够挖掘出我们之前忽略或根本不知道的病毒，这种能力在疾病防控和新病原的快速识别中尤为重要。特别是在疫情暴发时，人工智能的速度和精度可以帮助科学家更快地锁定潜在病原体。”施莽介绍说，研究显示病毒的多样性远超人类想象，人类目前所看到的仍是冰山一角，未来病毒分类体系可能会有大规模的调整。 #中国 #科学家 #病毒-电报频道- #娟姐新闻:@juanjienews

基因的 "文字处理器" - 科学家揭示生物编程的全新机制

基因的 "文字处理器" - 科学家揭示生物编程的全新机制 桥式重组酶机制的可视化。来源：视觉科学这项研究是与 Arc 研究所核心研究员、斯坦福大学生物化学助理教授 Silvana Konermann 和东京大学结构生物学教授 Hiroshi Nishimasu 的实验室合作完成的。桥式重组酶机制的可视化，突出显示供体和目标结合环。来源：视觉科学基因编程新时代该研究的资深作者、Arc 研究所核心研究员、加州大学伯克利分校生物工程助理教授 Patrick Hsu 博士说："桥式 RNA 系统是一种全新的生物编程机制。桥式重组可以通过序列特异性插入、切除、反转等方式普遍修改遗传物质，从而实现超越CRISPR的活体基因组文字处理器。"桥式重组系统源于插入序列 110（IS110）元件，它是无数种可转座元件（或称"跳跃基因"）中的一种，可在微生物基因组内部和之间进行剪切和粘贴。可转座元件遍布所有生命形式，并已进化成专业的 DNA 操作机器，以求生存。IS110元件非常简单，仅由一个编码重组酶的基因和侧翼DNA片段组成，而这些DNA片段直到现在仍是一个谜。可视化桥式重组酶机制，突出显示转座子 DNA 和基因组目标位点。来源：视觉科学桥式 RNA 的先进机制Hsu 实验室发现，当 IS110 从基因组中切除时，非编码 DNA 的末端会连接在一起，产生一个折叠成两个环的 RNA 分子桥接 RNA。其中一个环路与 IS110 元本身结合，而另一个环路则与插入 IS110 元的目标 DNA 结合。桥接 RNA 是双特异性引导分子的第一个例子，它通过碱基配对相互作用指定目标 DNA 和供体 DNA 的序列。研究小组发现了桥式重组酶机制，这是一种以可编程方式重组和重排 DNA 的精确而强大的工具。桥式重组酶机制远远超越了CRISPR等可编程基因剪刀，它使科学家们不仅能指定要修改的目标DNA，还能指定要识别的供体材料，因此他们可以插入新的功能性遗传物质，剪除有问题的DNA，或反转任何两个感兴趣的序列。通过这段可视化桥式重组机制关键环节的视频短片，您可以了解更多信息。来源：视觉科学桥接 RNA 的每个环路都可独立编程，研究人员可以将感兴趣的目标 DNA 序列与供体 DNA 序列混合匹配。这意味着该系统可以远远超越其插入 IS110 元件本身的天然作用，而是能够将任何理想的基因载荷（如有缺陷的致病基因的功能拷贝）插入到任何基因组位置。在这项工作中，研究小组证明，在大肠杆菌中插入所需基因的效率超过 60%，对正确基因组位置的特异性超过 94%。共同第一作者、加州大学伯克利分校生物工程研究生尼克-佩里（Nick Perry）说："这些可编程桥接 RNA 将 IS110 与其他已知重组酶区分开来，后者缺乏 RNA 成分，无法进行编程。就好像桥接 RNA 是一个通用电源适配器，能让 IS110 与任何插座兼容"。Patrick Hsu、Nick Perry 和 Matt Durrant 讨论新发现的桥式重组酶机制。图片来源：Ray Rudolph合作研究和未来影响Hsu实验室与东京大学Hiroshi Nishimasu博士实验室的合作补充了他们的发现，这一发现也于6月26日发表在《自然》杂志上。Nishimasu 实验室利用低温电子显微镜确定了与目标 DNA 和供体 DNA 结合的重组酶桥 RNA 复合物的分子结构，并依次对重组过程的关键步骤进行了分析。Januka Athukoralage、Nicholas Perry、Silvana Konermann、Matthew Durrant、Patrick Hsu、James Pai 和 Aditya Jangid。图片来源：雷-鲁道夫随着进一步的探索和发展，桥接机制有望开创第三代 RNA 引导系统，超越 CRISPR 和 RNA 干扰（RNAi）的 DNA 和 RNA 切割机制，为可编程 DNA 重排提供统一机制。对于哺乳动物基因组设计桥式重组系统的进一步发展至关重要的是，桥式重组酶可以连接两条 DNA 链，而不会释放切割 DNA 片段这避开了当前最先进基因组编辑技术的一个关键局限。"桥式重组机制解决了其他基因组编辑方法所面临的一些最基本的挑战，"研究共同负责人、Arc 公司资深科学家马修-达兰特（Matthew Durrant）说。"可编程地重新排列任意两个DNA分子的能力为基因组设计的突破打开了大门"。编译自/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：

中国科学家在癌症精准治疗上获新突破

中国科学家在癌症精准治疗上获新突破 据统计，超过半数的人类肿瘤中发现了p53突变基因，突变后的p53蛋白不仅丧失了原有的抑癌能力，还异常聚集在细胞内，致使肿瘤发生、侵袭、转移以及化疗耐药等。研究人员通过NanoTAC技术形成仿生模拟人体天然降解系统的选择性自噬关键受体蛋白。该仿生纳米受体成功实现对肿瘤细胞中突变p53的自噬性降解，并在多种肿瘤细胞和卵巢癌患者来源的肿瘤动物模型中均展现出了显著治疗效果。NanoTAC技术作为一种全新的仿生纳米平台，不仅能够实现药物递送，还能够通过诱导自噬靶向降解致病蛋白，为解决癌症等重大疾病的精准治疗难题提供了新思路新方向。 ... PC版： 手机版：

中国科学家首次实现鸡冷冻卵巢组织活体复原

中国科学家首次实现鸡冷冻卵巢组织活体复原 成果负责人、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所蛋鸡遗传育种创新团队资深首席陈继兰研究员介绍，遗传材料的冷冻保存与复苏是实现畜禽遗传资源长期安全保护的重要保障，在过去，由于家禽的繁殖特性和遗传材料的低温生物学特性，冷冻保存与复苏技术一直是难点，长期制约我国家禽遗传资源的高效保存。本成果在国家“十四五”重点研发计划“农业单胃动物和水产生物珍稀濒危种质资源的抢救性保护”项目的支持下，项目主持单位中国农业科学院北京畜牧兽医研究所蛋鸡遗传育种创新团队，利用玻璃化冷冻保存技术成功冻存了横斑洛克鸡雏鸡（供体）卵巢组织，解冻复苏后原位移植到白来航鸡（受体）卵巢并发生组织融合。随着受体性成熟，受体可同时产生由供体卵巢组织中卵原干细胞分化形成的卵子以及受体来源的卵子，进行人工授精供体品种横斑洛克公鸡来源的精液，受体白来航母鸡有一定概率可以产生供体精卵结合产生的雏鸡（外观为横斑洛克黑羽），从而实现通过冻存卵巢的移植进行活体复原。据悉，该团队前期在国内率先突破鸡精液冷冻保存技术，已成功应用于国家家养动物种质资源库收集保存了30余个珍稀濒危鸡遗传资源，为我国家禽资源保护创新迈出了关键一步。“由于家禽雌性是异配性别，该卵巢冷冻和原位移植技术的成功，突破了单性别冷冻保存精子难以保存完整基因组的难题，后续将对复原个体开展评估，并进一步研究复原效率提升方案。此次试验成功，标志着我国可以通过精液和卵巢组织遗传材料的冷冻保存，实现鸡种质资源跨越时空的活体复原，对我国鸡遗传资源长期有效保存、濒危资源的抢救性保护具有里程碑意义。”陈继兰说。 ... PC版： 手机版：

科学家通过基因编辑诱使癌细胞自毁

科学家通过基因编辑诱使癌细胞自毁 创新的关键在于引入了两个新的"开关"。第一个开关能使改造细胞在接触某种药物时，超越并主宰癌细胞群的其他部分。第二个开关会释放一种毒素，杀死现在占主导地位的改造细胞及其未改造的邻近细胞。发表在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）上的一项研究强调，这种"双开关选择基因驱动"方法解决了现有癌症治疗方法的核心难题。一些癌细胞不可避免地会进化出抗药性机制，从而在治疗中存活下来。细胞可能会使药物失活，关闭药物靶向的通路，或做出其他分子改变以维持生命。为了应对这种情况，医生通常会使用多种药物组合，以不同的方式攻击肿瘤。然而，这些选择是有限的，尤其是对于缺乏有效治疗靶点的难治癌症。新技术采用了一种截然不同的方法。它不是寻找新的药物或靶点，而是利用肿瘤快速进化的能力来对付它。在概念验证实验中，研究人员使用了肺癌细胞和药物厄洛替尼。通常，厄洛替尼是通过阻断表皮生长因子受体蛋白的活化来发挥作用的，而表皮生长因子受体蛋白是细胞不受控制生长的驱动力。然而，科学家们改造了肺癌细胞，通过第一个"自杀基因"来逆转厄洛替尼的作用，使细胞产生抗药性，并在接触药物后迅速增殖。将厄洛替尼应用于混合修饰和未修饰的癌细胞，可使经过编辑的细胞迅速成为肿瘤样本中的主要群体。一旦达到这种效果，研究人员就停止给药。然后，他们用一种名为 5-FC 的无害化合物激活了第二个"自杀基因"。这种基因能表达一种酶，将 5-FC 转化为剧毒抗癌药物 5-FU。由于被编辑的细胞现在占了肿瘤的大部分，释放的毒素有效地杀死了整个癌细胞群。研究人员在患有非小细胞肺癌（最常见的肺癌类型）的小鼠身上测试了这种方法，发现经过改造的细胞在20天内就超越了原来的肿瘤。到第80天，肿瘤完全消退。研究小组目前正努力在其他癌症类型和药物组合上测试这种方法。如果试验成功，它将为战胜癌症提供一种新方法。 ... PC版： 手机版：