遗传学研究揭示了美丽的日本珍珠牡蛎背后的“分子指纹”

遗传学研究揭示了美丽的日本珍珠牡蛎背后的“分子指纹”现在,研究人员已经构建了一个高质量的、染色体规模的珍珠牡蛎基因组,他们希望可以用它来寻找有弹性的品系。这项研究是由冲绳科学与技术研究所(OIST)的科学家与其他一些研究机构合作进行的,包括K.MIKIMOTO&CO.,LTD、珍珠研究所和日本水产研究与教育机构,最近发表在DNA研究杂志上。"建立基因组是非常重要的,"两位第一作者之一,OIST海洋基因组学部门的工作人员科学家竹内嵩博士说。"基因组是一个生物体的全套基因--其中许多是生存所必需的。有了完整的基因序列,我们可以做许多实验,并回答围绕免疫和珍珠如何形成的问题。"2012年,竹内博士和他的合作者发表了日本珍珠牡蛎(Pinctadafucata)的基因组草案,这是第一批组装的软体动物基因组之一。他们继续进行基因组测序,以建立一个更高质量的、染色体规模的基因组装配。牡蛎的基因组由14对染色体组成,从父母双方各继承了一套。每对染色体的两条染色体携带几乎相同的基因,但如果多样化的基因组合有利于它们的生存,就会有细微的差别。传统上,当一个基因组被测序时,研究人员将这对染色体合并在一起。这对实验室动物很有效,因为它们的一对染色体之间通常有几乎相同的遗传信息。但是对于野生动物来说,一对染色体之间存在相当数量的基因变异,这种方法会导致信息的损失。在这项研究中,研究人员决定在对基因组测序时不合并染色体。相反,他们对两套染色体进行了测序--这是一种非常不常见的方法。事实上,这可能是第一个专注于海洋无脊椎动物的研究,使用这种方法。由于珍珠牡蛎有14对染色体,因此它们总共有28条,OIST的研究人员藤江学和真弓川满使用最先进的技术对基因组进行了排序。另一位第一作者,前OIST生态和进化基因组学算法的博士后学者、现任职于东京大学的铃木义彦博士和竹内博士重建了所有28条染色体,并发现了一对染色体--第9对染色体之间的关键差异。值得注意的是,这些基因中有许多都与免疫力有关。"一对染色体上的不同基因是一个重要的发现,因为这些蛋白质可以识别不同类型的传染病,"竹内博士说。他指出,当动物被养殖时,往往有一个品系有更高的存活率或产生更漂亮的珍珠。养殖者往往用这种品系繁殖两只动物,但这导致了近亲繁殖,减少了遗传多样性。研究人员发现,在连续三个近亲繁殖周期后,遗传多样性明显减少。如果这种多样性减少发生在与免疫力有关的基因的染色体区域,就会影响动物的免疫力。因此,保持水产养殖种群的基因组多样性是很重要的。这项研究得到了生物导向技术研究促进机构项目的资助,这是一个关于下一代技术先进研究和开发的特别计划项目。渡边修吾教授(北里大学客座教授,东京大学名誉教授)的评论:130年前,日本的御木本幸吉在世界范围内首次开发了养殖珍珠。即使在今天,它们仍然是日本生产的第二大出口海产品,仅次于扇贝。然而,日本珍珠养殖的历史一直是与养殖环境中的疾病作斗争。1996年出现的红色变色病造成的损害特别严重。日本的养殖珍珠的产量已经明显下降。近年来,由于病毒引起的疾病的传播,珍珠养殖业再次面临重大问题。虽然疾病的原因和对策的细节尚未确定,但有学者指出,日本的珍珠养殖业可能由于近亲繁殖具有优良性状的珍珠牡蛎而导致基因退化,从而难以应对各种环境变化和病原体的出现。这项研究的结果揭示了日本珍珠养殖的这一隐忧,并具有重要的工业意义。此外,许多参与免疫系统的基因也已被确定。这也为珍珠形成之谜本身提供了启示,即为什么珍珠牡蛎可以形成珍珠层以应对外部引入的异物。由日本珍珠牡蛎生产的Akoya珍珠以其独特和优雅的光泽吸引了来自世界各地的人们,这在其他珍珠牡蛎品种生产的珍珠中是看不到的。本研究有望成为对这一特性进行遗传阐释的开始。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335783.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1335783.htm

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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(KaterynaMakova)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KarolPál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(AdamPhillippy)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ZacharySzpiech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(ChristianHuber)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:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435167.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1435167.htm

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男性基因正在消失?两篇 Nature 揭示人类Y染色体的遗传奥秘……

男性基因正在消失?两篇Nature揭示人类Y染色体的遗传奥秘……不过近期,最新的“长读”测序技术终于揭示了贯穿一整条Y染的完整遗传信息,对数十条来自全球男性的Y染色体实现了全面、可靠地测序。这一艰巨、突破性的工作于今年8月发表在《自然》杂志。同行表示,它将指引我们探索性别基因、精子基因的作用机制,理解Y染色体的进化方式,以及分析它会否如预测那样在几百万年内消失。SRY引导男人长大大约六十年前,我们就已知道有种特殊的染色体决定人类和其他哺乳动物的出生性别。女性有一对X染色体,而男性有一条X染色体和一条体型小得多的Y染色体。Y染色体决定男性性别,因为它携带一种名为SRY的基因,该基因指导胚胎内细胞脊发育成睾丸。胚胎睾丸会产生雄性激素,进而引导男婴男性特征的发育。XX型胚胎没有Y染色体和SRY基因,因此相同的细胞脊会发育成卵巢。然后,雌性激素诱导女婴女性特征的发育。Y染色体是DNA垃圾场?如前文所述,相比X染色体和另外22种常染色体,Y染色体相当独特,体型很小,携带基因也很少——区区27个,要知道X染上有大约1000个基因。Y染色体基因包括SRY、少量指导精子生产的基因、一些似乎对生命至关重要的基因——这些基因里有不少是在X染色体上有对应者的。许多Y染基因(包括精子基因RBMY和DAZ)以多个拷贝形式存在。此外,如前文所述,DNA序列倒置、缺失的情况很常见。Y染色体还具备许多似乎对生物性状无贡献的DNA序列。此类“垃圾DNA”由高度重复序列组成,这些序列源自旧病毒的碎片、死亡基因以及碱基的简单重复。大量碱基重复序列占据了Y染色体的大部分;它们能结合荧光染料,让你通过显微镜看见它们存在。Y很奇怪Y染色体为什么如此独特?故事要从进化讲起。大量证据表明,1.5亿年前,X和Y只是一对普通染色体(鸟类和鸭嘴兽仍然如此),彼此并无差异,父母各提供一条——就像常染色体那样。后来,这对染色体上的SRY基因进化,定义了一个种新的原始Y染色体(proto-Y)。根据定义,这种原始Y染被永远限制于睾丸内,并且因大量细胞分裂和极少修复而发生一系列突变。原始Y染迅速衰退,每百万年失去约10个活跃基因,数量从原来的1000个减少到目前的区区27个。它一端的一个“伪常染色体(pseudoautosomal)”小区域保留了最初形式,与X染色体相同。关于这种衰退会否持续,学界有很大争论,因为按照这个速度,全人类的Y染将在几百万年内消失(就像啮齿动物已经遭遇的那样)。技术升级推动测序突破人类基因组的第一份草图于1999年完成。自那以后,科学家们成功对所有常染色体以及X染色体进行了测序(只留下少数缺漏)。他们使用短读长测序(short-readsequencing)技术来实现目标,具体操作包括将DNA切割成大约一百个碱基的小片段,然后像拼图一样重新组装它们。.Y染色体比X染色体小太多当然直到最近,新技术才有能力沿单个长DNA分子进行碱基测序,得到数千个碱基的长读片段。这些较长读段更容易区分,故而更容易组装。因此,科学家得以解析Y染色体上那些令人困惑的重复和环状结构。Y染变变变今年3月,美国国家人类基因组研究所的生物信息学家亚当·菲利普(AdamPhillippy)和端粒到端粒联盟(T2T)报道了除Y染色体外的人类基因组完整测序。当时,T2T联盟在社交媒体上表示,他们已经掌握了Y染序列。而眼下,正如他们于《自然》发表新文章所介绍的那样,Y染色体6200万碱基的复杂排列已被详尽解析,此前部分测序工作所缺漏的3000万碱基信息也给补上了。菲利普等人在《自然》上不只发了一篇文章,另一份同时见刊的工作对来自世界各地21个不同群体男性的43条Y染色体进行了测序,旨在采样人类的遗传变异。测序43条Y染后,研究团队发现,它们的遗传差异很大。团队成员之一查尔斯·李(CharlesLee)表示:我很惊讶于Y染色体上某些基因的拷贝数差异。举个例子,A男性的Y染色体有23个名为TSPY的基因拷贝,该基因被认为与精子形成有关,B男性的Y染色体却有39个TSPY拷贝。此外,他们还发现Y染色体大量重复区域的大小和组成存在差异。上图显示不同个体Y染色体尺寸的差异很大遗传学家马克·乔布林(MarkJobling,未参与工作)指出,Y染色体上的DNA组织和保守水平表明它并未退化至消失边缘。“这篇论文证实了Y染色体的基因内容本质上是保守的,Y染色体仍在退化并注定消失的想法被这一事实彻底击垮了。”目前尚不清楚这些变异会否影响男性的生育能力或其他特征。但知道它们的存在,为我们后续研究奠定了基础。研究人员现在可以开展大规模研究,挖掘Y染色体变异与健康问题的相关性,例如与Y染色体有关的膀胱癌。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384955.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1384955.htm

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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

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新研究揭示蝴蝶和飞蛾共享古老的DNA区块

新研究揭示蝴蝶和飞蛾共享古老的DNA区块英国埃克塞特大学、德国吕贝克大学和日本岩手大学的研究人员开发了一种分析各种蝴蝶和飞蛾染色体的方法。非洲帝王斑蝶的染色体。使用与荧光报告基因相连的DNA探针,红点突出显示了每条染色体的末端。资料来源:埃克塞特大学他们发现了存在于所有飞蛾和蝴蝶物种中的染色体块,还发现了毛翅目蝶科(石蛾,Trichoptera)的染色体块,这些蝶科水生蝶类在大约2.3亿年前与飞蛾和蝴蝶有着共同的祖先。飞蛾和蝴蝶(统称为鳞翅目)的染色体数量差异很大,从30到300不等,但这项研究的发现却显示了显著的证据,表明它们的同源区块(结构相似)可以追溯到很久以前。位于康沃尔郡埃克塞特彭林校区的生态学与保护中心的理查德-弗伦奇-康斯坦特教授说:"DNA被压缩成单个颗粒或染色体,它们构成了遗传的基本单位。如果基因在同一根'弦'上,或者说在染色体上,它们往往会被遗传在一起,因此是'相连'的。然而,不同动物和植物的染色体数目相差很大,因此我们无法轻易分辨出哪些染色体与哪些染色体有关。当染色体数目差异很大时,这就成了一个大问题,鳞翅目昆虫就是如此。"雌雄非洲帝王斑蝶正在交配图片来源:埃克塞特大学"我们开发了一种简单的技术,可以观察每条染色体上基因块的相似性,从而让我们真实地了解它们是如何随着不同物种的进化而变化的。结果发现,所有蝴蝶和飞蛾中都存在30个基本的'同源'单位(字面意思是'在同一根绳子上',绳子就是DNA),并且可以一直追溯到它们的姊妹蝶类。"蝴蝶通常被视为保护生物多样性的关键指标,而由于人类活动的影响,全球许多蝴蝶物种都在减少。然而,这项研究表明,它们也是研究染色体进化的有用模型。这项研究提高了科学界对飞蛾和蝴蝶基因如何进化的认识,重要的是,类似的技术也可能为其他动物或植物类群的染色体进化提供启示。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384813.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1384813.htm

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潜在的危险:研究称CRISPR疗法可能会促进癌症的发生

潜在的危险:研究称CRISPR疗法可能会促进癌症的发生特拉维夫大学的研究人员日前警告说:“CRISPR基因组编辑方法非常有效,但不一定安全。有时被裂解的染色体不会恢复,基因组的稳定性受到影响--从长远来看,这可能会促进癌症的发生。”根据特拉维夫大学最近的研究,使用CRISPR疗法--一种新的、获得诺贝尔奖的技术,需要裂解和编辑DNA,来治疗包括癌症、肝脏和肠道疾病以及遗传综合症在内的疾病,会带来危害。研究人员观察了这种技术如何影响T细胞,即免疫系统中的白血球,并发现高达10%的被处理细胞失去了遗传物质。他们解释说,这种损失可能导致基因组的不稳定,从而可能导致癌症。特拉维夫大学的Wise生命科学学院和Dotan高级治疗中心的AdiBarzel博士领导了这项研究,该研究是特拉维夫苏拉斯基医疗中心(Ichilov)和特拉维夫大学之间的合作,以及TAU医学院和EdmondJ.Safra生物信息学中心的AsafMadi博士和UriBen-David博士。这项研究最近发表在著名科学杂志《自然-生物技术》上。CRISPR是一种革命性的DNA编辑技术,它在特定的位置裂解DNA序列,以消除不需要的片段或修复或引入有益的片段。这种方法大约在十年前开发,已经证明在治疗各种疾病方面相当成功,包括癌症、肝病、遗传综合症等等。第一个使用CRISPR的授权临床研究于2020年在宾夕法尼亚大学进行,当时研究人员将该技术应用于T细胞--免疫系统的白血细胞。使用来自捐赠者的T细胞,科学家们创造了一个针对癌细胞的工程受体,同时使用CRISPR破坏了编码原始受体的基因,否则这些基因会促使T细胞攻击接受者体内的细胞。在本研究中,研究人员试图研究CRISPR疗法的潜在好处是否可能被裂解本身造成的风险所抵消,假设破碎的DNA并不总是能够恢复。Ben-David博士和他的研究助理EliReuveni解释说:“我们细胞中的基因组经常由于自然原因而断裂,但通常它能够自我修复,不会造成伤害。不过,有时某条染色体还是无法反弹,大段的,甚至是整个染色体都会丢失。这种染色体的中断会破坏基因组的稳定性,我们经常在癌细胞中看到这种情况。因此,CRISPR疗法,即故意裂解DNA作为治疗癌症的手段,在极端情况下,可能实际上会促进恶性肿瘤的发生。”为了检查潜在损害的程度,研究人员重复了2020年宾夕法尼亚州的实验,在完全相同的位置--2号、7号和14号染色体(人类基因组的23对染色体)上裂解T细胞的基因组。使用一种称为单细胞RNA测序的最先进技术,他们分别分析每个细胞,并测量每个细胞中每个染色体的表达水平。通过这种方式,在一些细胞中检测到了遗传物质的明显损失。例如,当14号染色体被裂解时,约有5%的细胞显示该染色体很少或没有表达。当所有的染色体同时被切割时,损伤增加,分别有9%、10%和3%的细胞无法修复14号、7号和2号染色体的断裂。然而,这三条染色体在遭受损害的程度上确实有所不同。Madi博士和他的学生EllaGoldschmidt解释说:“单细胞RNA测序和计算分析使我们能够获得非常精确的结果。我们发现,造成损害差异的原因是...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1314173.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1314173.htm

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表观遗传学的 "重启 "逆转了小鼠的衰老 可以延长寿命

表观遗传学的"重启"逆转了小鼠的衰老可以延长寿命我们的基因组包含我们完整的DNA蓝图,它存在于我们身体的每一个细胞中。但这并不是全部--还有一层信息,被称为表观基因组,位于上面,控制着不同类型的细胞中哪些基因被开启和关闭。就好像我们身体里的每个细胞都在按照相同的操作手册(基因组)工作,但表观基因组就像一个目录,引导不同的细胞进入不同的章节(基因)。毕竟,肺部细胞与心脏细胞需要非常不同的指令。环境和生活方式因素,如饮食、运动,甚至童年经历,都可能在我们的一生中改变表观遗传学的表达。表观遗传学的变化与生物衰老的速度有关,但它们是否推动了衰老的症状或本身就是一种症状仍不清楚。对于这项新的研究,哈佛大学的研究人员在小鼠身上进行了实验以找出答案。利用一个名为"表观基因组诱导性变化"(ICE)的系统,研究小组加快了小鼠体内DNA损伤和修复的自然过程,以检查这是否也加速了衰老症状。在哺乳动物细胞中,我们的染色体每分钟经历多达一百万次的DNA断裂,而表观遗传因子在返回其原始位置之前会非常迅速地协调修复。该团队设计了小鼠,其经历DNA断裂的速度比正常速度快三倍。随着时间的推移,他们发现表观遗传因子变得更加"心不在焉",在修复DNA断裂后不会返回原处,导致表观遗传组变得杂乱。果然,到了6个月大时,小鼠显示出衰老的身体迹象,与同龄的未编辑小鼠相比,它们的健康状况似乎差了很多。科学家们说,他们以此证实了表观基因组在衰老中的作用。下一步是测试我们是否能对此做些什么,因此该团队实施了一种由三个基因组成的基因治疗鸡尾酒,称为Oct4、Sox2和KLF4。这些基因在干细胞中很活跃,在之前的工作中,该团队发现它们可以用来恢复患有老年性青光眼的小鼠的视力。在这种情况下,ICE小鼠的衰老生物标志物急剧减少。他们的表观基因组变得无序,使他们的组织和器官恢复到更年轻的状态。该研究的资深作者大卫-辛克莱说:"这就像重新启动一台故障的计算机。"[它]启动了一个表观遗传程序,导致细胞恢复它们年轻时的表观遗传信息,区别在于这是一次永久性的重置。"该团队说,这一发现有可能是巨大的。通过解决衰老本身,许多由这个自然过程产生的疾病可以得到更有效的治疗。"如果正确的话,这意味着癌症、糖尿病和阿尔茨海默氏症可能有相同的根本原因,可以通过单一的治疗方法逆转来治疗或治愈与年龄有关的疾病,"辛克莱尔在Twitter上发布。虽然在实现这样的崇高目标之前还有很多研究要做,但工作已经在进行中。一篇尚未经过同行评审的预印本论文对老年小鼠系统地施用相同的基因治疗鸡尾酒,其年龄相当于人类的77岁。这些小鼠的寿命比未经治疗的小鼠长9%。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339405.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1339405.htm

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