科学家从干细胞中创造出类似人类胚胎的模型

科学家从干细胞中创造出类似人类胚胎的模型但这一关键时期在很大程度上仍未被科学家和医生研究，因为胚胎仍然太小，无法在活体患者身上观察。接受试管婴儿的病人的捐赠可用于研究，但供应有限，而且要遵守严格的伦理法规。现在，剑桥大学和加州理工学院的科学家们已经开发出了新的人类胚胎3D模型，该模型由干细胞培育而成，以一种可以在实验室中轻松研究的方式模拟了第9天和第14天之间的发育。这个窗口以前只能在动物细胞中研究。图为由干细胞培育出的人类胚胎样模型在发育的第四天。该研究的主要作者MagdalenaZernicka-Goetz教授说："我们的人类胚胎样模型完全由人类干细胞创建，使我们能够在通常情况下由于小胚胎植入母亲的子宫而被隐藏的阶段看到发育结构。这一令人兴奋的发展使我们能够在一个模型系统中操纵基因以了解它们的发育作用。这将让我们测试特定因素的功能，这在自然胚胎中很难做到"。这些模型包含制造人类胚胎所需的大部分细胞，包括最终将形成自己的精子或卵子的生殖细胞的前体。它们还包含支持胚胎的细胞，包括那些继续形成胎盘、卵黄囊和羊膜囊的细胞。然而，出于道德原因，这些模型被制成缺少大脑和心脏跳动的细胞，因此它们不能发育到14天以上。这是为了遵守目前在实验室中培养人类胚胎的法律限制。这一里程碑是Zernicka-Goetz和她的团队十年来逐步改进小鼠胚胎模型的工作成果。其他研究人员，包括来自以色列魏茨曼科学研究所的一个团队，也将小鼠胚胎模型推到了心脏细胞跳动的程度。多个团队在这一领域的工作不断增加，可能有助于提高寻求受孕的夫妇的存活率，更好地治疗遗传疾病，以及用于移植的实验室培育的器官。这项新研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367837.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367837.htm

寻找“超级马铃薯” - 科学家创造出超级马铃薯庞基因组

寻找“超级马铃薯”-科学家创造出超级马铃薯庞基因组科学家们创建了一个马铃薯超级基因组，以确定抗逆性更强、营养更丰富的马铃薯的性状。这个庞大的基因数据库有助于开发抗病和适应气候的马铃薯，从而有利于全球粮食安全。在玛蒂娜-斯特罗姆维克（MartinaStrömvik）教授的领导下，该研究小组开发了马铃薯超级基因组，以确定可为下一代超级马铃薯铺平道路的遗传特征。Strömvik教授说："我们的超级庞基因组揭示了马铃薯的遗传多样性，以及有可能在我们现代作物中培育出哪些类型的遗传特征以使其变得更好，它代表了60个物种，是迄今为止马铃薯及其近缘种基因组序列数据的最广泛收集。"基因组是生物体的一套完整的遗传指令，称为DNA序列，而庞基因组旨在捕捉一个物种内完整的遗传多样性，超级庞基因组还包括多个物种。马铃薯是世界上许多人的主食来源--就人类消费而言，它是仅次于水稻和小麦的全球最重要的粮食作物之一。Strömvik教授说："野生马铃薯物种可以教给我们很多关于哪些遗传性状对适应气候变化和极端天气、提高营养质量和改善粮食安全至关重要的知识。"为了建立马铃薯庞基因组，研究人员使用超级计算机对来自公共数据库（包括加拿大、美国和秘鲁的基因库）的数据进行了压缩。据研究人员称，马铃薯基因组可用于回答有关这种重要作物进化的许多问题，这种作物是近1万年前秘鲁南部山区的土著居民驯化的。它还可以用来帮助识别特定基因，利用传统育种或基因编辑技术创造出超级土豆。科学家们希望开发出一种能够抵御各种形式疾病的作物，并能更好地抵御极端天气，如大量降雨、霜冻或干旱。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381289.htm

科学家在突破性基因研究中设计出含有50%合成DNA的酵母菌

科学家在突破性基因研究中设计出含有50%合成DNA的酵母菌实验室培养皿中生长着24,000个酵母菌群，每个菌群都能产生不同的色素，从而创造出一件艺术品AleksandraWudzinska，纽约大学朗贡医疗中心博克实验室；细胞出版社提供世界上第一个完全人工合成的生物体诞生于2010年，此后数年经过不断调整，使其能够自行生长和分裂，甚至移动。但这种生物和其他类似生物都是细菌，它们的基因组非常简单，只有一条染色体。其他科学家一直在努力创造更复杂生命形式的合成版本，包括合成酵母项目（Sc2.0），他们的目标是创建一个完全合成的酿酒酵母基因组，这将使它成为第一个人造真核生物--包括所有植物和动物在内的一大类生命。酵母将其DNA包在16条染色体中，该项目之前已经合成了其中的6条。在新一批研究中，Sc2.0科学家又增加了8条染色体，并进行了一系列实验，探索酵母的生物学特性，以及在合成版本中可以安全地做出哪些改变。对基因组的主要改动之一是删除大段重复的DNA。这些区域并不特别编码任何东西，但它们会相互重组，导致结构发生重大变化。研究小组表示，通过删除这些区域，他们可以更好地控制基因组，使其更加稳定。含有31%合成DNA的酵母细胞在另一项研究中，研究人员创建了一个全新的染色体，其中含有编码转运核糖核酸（tRNA）的DNA片段。研究小组说，这些DNA序列很容易出现不稳定的情况，因此把它们从基因组中通常的位置剪切出来，放入自己的染色体中，也有助于提高整个基因组的稳定性。其他研究小组将酵母的生存能力推向了极限，他们对染色体的结构进行了重大改变，如将染色体融合在一起、将染色体的"臂"倒置或故意将染色体折叠得不正确。他们发现，酵母细胞能够承受的变化程度令人惊讶，而且仍然能够茁壮成长。接下来，Sc2.0科学家开始将尽可能多的合成染色体组装到一个活的酵母细胞中。他们采用了一种渐进技术，即用每种酵母菌都带有一条合成染色体的菌株进行杂交，然后挑选出获得了父母双方变异的后代。通过世代重复这一过程，他们最终得到了含有6.5条合成染色体的酵母菌株。最后，他们利用在该项目中开发的一项新技术，将另一条染色体替换到这一菌株中，从而得到了基因组由7.5条合成染色体组成的酵母菌，这意味着它是第一个合成DNA超过50%的菌株。尽管科学家们花了15年时间才行至半路，但他们预测后面的工作将一马平川，只需再花一年时间，他们就能培育出100%合成的酵母菌株。最后两条染色体已经合成，有望在未来几个月内发表论文。之后就是繁琐的编辑和调试工作，以确保酵母仍能存活。这个项目的成果-完全合成的酵母菌株对世界的帮助远比你想象的要大得多。目前，酵母不仅能生产食物，还能生产抗生素、药物、生物燃料和一系列其他有用的分子。可以对酵母进行改造，使其更有效地进行生产，或扩大其生产范围，以解决其他重大问题。这项研究的10篇论文发表在《细胞》、《分子细胞》和《细胞基因组学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396821.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396821.htm

科学家发现一种能使肌肉明显变强的基因

科学家发现一种能使肌肉明显变强的基因研究人员发现了一种在运动时能增加肌肉力量的基因，为创造能复制健身的一些好处的治疗方法打开了大门。墨尔本大学科学家领导的这项新研究发表在《细胞代谢》上，证明了各种形式的运动如何改变我们肌肉中的分子，并导致了新的C18ORF25基因的发现，该基因被所有形式的运动激活，并负责增强肌肉力量。缺乏C18ORF25的动物的肌肉较弱，运动表现较差。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1314611.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1314611.htm

科学家正在利用人类基因组的"暗物质"来帮助治疗癌症

科学家正在利用人类基因组的"暗物质"来帮助治疗癌症来自伯尔尼大学和英塞尔医院的研究人员在最近发表在《细胞基因组学》杂志上的一项研究中确定了这种癌症类型的药物开发新目标。基因组中的暗物质他们在被称为"长非编码RNA（核糖核酸）"（lncRNAs）的不甚了解的一类基因中寻找新目标。LncRNAs在"暗物质"或非蛋白编码DNA中含量丰富，构成了人类基因组的绝大部分。人类基因组包括大约20000个"经典"蛋白质编码基因，但它们在100000个lncRNAs面前相形见绌，99%的lncRNAs的生物学功能仍然未知。用绿色荧光标记的ASO转染的三维肺癌球状体的显微镜图片。资料来源：UniBE/NCCRRNA&Disease正如长非编码RNAs这个名字所暗示的那样，与信使RNAs（mRNAs）不同，它们不编码蛋白质的构建计划。与mRNAs一样，lncRNAs的构建指令包含在细胞的DNA中。一个新的工具确定了潜在的目标为了研究lncRNAs在NSCLC中的作用，研究人员首先分析了公开可用的数据集，观察哪些lncRNAs存在于NSCLC中。这一分析得出了一个超过800个lnRNAs的名单，研究人员希望调查其对NSCLC细胞的重要性。为了进行这项调查，他们开发了一个筛选系统，通过删除DNA中的部分构建指令来阻止所选lncRNAs的产生。RobertaEsposito博士，伯尔尼大学肿瘤内科医院，伯尔尼大学生物医学研究部（DBMR）。资料来源:RobertaEsposito研究人员将他们的筛选系统应用于来自患者的两个NSCLC细胞系，并观察了对所选lncRNA的抑制如何影响癌细胞的所谓"标志"。特征是有助于疾病进展的细胞行为。增殖、转移形成和治疗抵抗。"评估三种不同的癌症标志的好处是，我们有一个全面的观点，但也有来自不同实验的大量数据，我们需要从中得出一个对非小细胞肺癌很重要的长非编码RNA的单一列表，"领导NCCRRNA与疾病资助项目的伯尔尼大学助理教授RoryJohnson说。该分析最终产生了一份名单，在所调查的800多个候选lncRNAs中，有80个对非小细胞肺癌很重要的高置信度候选lncRNAs。研究人员从这80个中挑选出几个lncRNAs进行后续实验。用一个短的RNA来摧毁一个长的RNA研究人员在这些后续实验中使用了一种方法，该方法不在DNA水平上起作用，而是在lncRNA产生后针对它们。为此，研究人员使用了被称为反义寡核苷酸（ASO）的化学合成的小RNA，它与它们所针对的lncRNA结合并导致其降解。值得注意的是，有几种ASO被批准用于治疗人类疾病，尽管还没有用于癌症。这些后续实验表明，对于大多数被选中的lnRNAs，ASO对它们的破坏抑制了细胞培养中的癌细胞分裂。重要的是，同样的处理方法对非癌症肺细胞几乎没有产生任何影响，这些细胞也不会受到癌症治疗的伤害。在NSCLC的三维模型中，它比细胞培养更接近肿瘤，用ASO抑制单一lncRNA使肿瘤生长减少一半以上。共同第一作者TaisiaPolidori说："我们非常惊讶地看到反义寡核苷酸能够在不同的模型中很好地抑制肿瘤的生长，"她在伯尔尼大学从事该项目，作为其博士论文研究的一部分。疗法开发和应用于其他肿瘤类型研究人员正在继续他们在临床前癌症模型中的研究，并考虑与现有公司合作或创建一个创业公司，以开发治疗病人的药物。关于其他癌症，共同第一作者、伯尔尼大学的博士后RobertaEsposito。"就像一个可以很容易地重新定位以研究空间的不同部分的望远镜，我们的方法很容易适应以揭示其他癌症类型的新的潜在治疗类型"。Esposito博士现在将应用"望远镜"来确定结直肠癌的新目标。为此，她得到了伯尔尼大学医学系由BéactriceEderer-Weber基金会捐赠的资金。NCCRRNA&Disease-RNA在疾病机制中的作用NCCRRNA&Disease-RNA生物学在疾病机制中的作用研究生命中非常重要的一类分子。RNA（核糖核酸），它对许多重要的过程是至关重要的，其功能比最初假设的要复杂得多。例如，在一个特定的细胞中，RNA定义了特定基因被激活或不被激活的条件。如果这个基因调控过程的任何部分出现故障或运行不畅，就会导致心脏病、癌症、脑部疾病和代谢紊乱。NCCR汇集了研究RNA生物学不同方面的瑞士研究小组。通过研究哪些调节机制在疾病中失调，NCCR发现了新的治疗目标。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332181.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332181.htm

科学家在人类身上发现155个新基因 都是“从0出现”

科学家在人类身上发现155个新基因都是“从0出现”这些基因虽然非常小（microgenes），但对人体的作用却不可忽视，有些甚至与人类的某些特异性疾病有关，包括肌肉萎缩症、色素性视网膜炎等。目前，这项研究正式登上《细胞》子刊CellReports，通讯作者之一AoifeMcLysaght兴奋地表示：这是一个全新的领域。这些基因往往被忽略，因为它们很难研究，但人们会越来越意识到它们是需要被关注和考虑的。那么这些新基因究竟是什么，它们又长啥样？这些新基因是什么？这些新基因的出现，最初“并不起眼”——是以sORF的形态出现的。ORF（openreadingframe），全称“开放阅读框”，是基因序列的一部分，包含一段可以编码蛋白的碱基序列。sORF（smallORF）顾名思义，则是一种体积非常小的ORF，一般由不到300个核苷酸构成。虽然大部分sORF的出现只是一种生物噪声（导致细胞内mRNA和蛋白质产生变化的一种生化反应），但许多依旧具有编码微蛋白（microprotein）的潜能。但sORF毕竟太小了，此前受限于技术，一直被研究得不多，大部分基因也都没有被注释，更别提用它编码出的微蛋白了。然而，微蛋白的研究对于生物研究又是不可或缺的。毕竟对于某些已经有研究的生物学过程，微蛋白很可能也会参与其中，并在生理和病理过程中发挥重要作用，然而这些作用此前却是未知的。随着技术的进步，不少生物科学家们开始尝试重新探索这一领域，试图通过研究微蛋白，来探讨它们对人类健康和疾病造成的影响。根据长期对比观察微蛋白，科学家们找到了一些sORF序列，这些序列具有高度保守性，被称为高度保守序列（highlyconserved）。高度保守序列，指在不同类型生物体中非常相似的DNA序列。研究认为这些跨物种的相似性，可以证明某个基因完成了不同生物中的共同基本功能，因此在进化过程中保留了这些序列。大多数研究都会排除非保守性、新颖的基因序列。这次，欧洲科学家们就基于一个从非规范ORF转译而来的微蛋白数据集，重构了人类微蛋白的进化起源。结果，还真发现了不少此前没注意到的基因。44个与生命健康有关首先，科学家们根据数据集，将这次发现的新基因与四种类人猿（apes）的基因进行了比较。类人猿包括黑猩猩（chimpanzee）、大猩猩（gorilla）、猩猩（orangutan）和长臂猿（gibbon）。根据祖先序列重建（ASR，ancestralsequencereconstruction），研究者们发现，与其他几种类人猿动物相比，人类这些新生成的基因确实是从无到有（denovo）产生的：整体与各种脊椎动物进行对比后，研究人员发现了155个新的微基因，其起源和表型如下图：具体来说，在这155个新基因中，有44个与细胞培养物中的生长缺陷有关。值得一提的是，这44个基因之前并没有被科学家们重视。论文介绍称，包括PhyloCSF在内的比较基因组学方法，都没有将它预测为一个保守的蛋白质编码区，即能发挥功能性作用的。然而，这些基因却在维持生命系统健康过程中扮演了重要角色。除此之外，科学家们还发现了3个包含与疾病相关DNA标记的基因。这些标记分别与肌肉萎缩症、色变性视网膜炎和阿拉基综合征有关联。这三种基因的起源中，肌肉萎缩症可以追溯到类人猿下目（Simiiformes），色素性视网膜炎则能被追溯到羊膜动物（Amniota）。至于阿拉基综合征，此前被认为是人类特异性的，但直系同源基因也在黑猩猩中被转录，推测起源于人类和黑猩猩的共同祖先。除了疾病，研究人员还发现了一种与人类心脏组织密切相关的新基因。据作者介绍，它从大猩猩分裂出来后，立即出现在人类和黑猩猩身上：它的出现，证明了一个基因进化成为“人体必需品”的速度有多快。关于作者一作NikolaosVakirlis，来自希腊瓦里“亚历山大·弗莱明”生物医学科学研究中心。他表示这项研究早在2017年就已经开始了，不过中途搁置了很久，直到一项新的研究发表，该研究中有一些数据对他们很有用，帮助他们重新开始了项目。剩下三位作者具有同等贡献，其中AoifeMcLysaght作为生物遗传学领域专家、通讯作者，则来自都柏林三一学院。她表示，他们研究的这些小尺寸DNA，基本处于基因组序列可解释的边缘、处于很难知道它是否具有生物学意义的区域，但真的很有意思。而在未来，作者们表示，他们会进一步地研究新发现的这些微基因究竟会起什么作用，了解它们是否可能直接参与某种类型疾病的形成。“这仍将非常有趣。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336347.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336347.htm