新型基因回路有望改变癌细胞耐药性

新型基因回路有望改变癌细胞耐药性 癌症治疗中，临床医生不知道何时、何地以及哪种耐药性可能会出现，这让他们落后于狡猾的癌细胞一步。现在，美国宾夕法尼亚州立大学领导的研究团队找到了一种方法，通过重新编程癌症演变过程，让肿瘤更容易被治疗。研究论文发表在近期出版的《自然・生物技术》杂志上。该团队创建了一种模块化基因回路，或称双开关选择基因驱动，用于将非小细胞肺癌 EGFR 基因突变引入，这种突变是重要的治疗靶标。

“基因程序”让所有植物的祖先征服了旱地

“基因程序”让所有植物的祖先征服了旱地 哥廷根大学培养的两株 Zygnema。C 表示叶绿体，N 表示细胞核，P 表示类核。单细胞丝含有两个叶绿体和一个细胞核。现在，在内布拉斯加-林肯大学的领导下，一个由来自全球 20 个研究机构的 50 名科学家组成的团队绘制了四株古老的Zygnema藻类的基因组图谱，揭开了最早陆地植物的基因创新之路。内布拉斯加大学林肯分校的计算生物学家、该研究的共同通讯作者尹彦斌说："这是一个进化的故事。它回答了最早的陆生植物是如何从水生淡水藻类进化而来这一根本问题。"基因组测序是确定生物体完整遗传物质（DNA）的过程，并将其组装成一个可计算的表示形式。它为研究物种进化和了解遗传多样性提供了宝贵的资源。如果全基因组测序是在基因所在的染色体水平上进行的，则会更有用。绘制海藻基因组图谱揭示了陆生植物的进化过程 Klára Plíhalová/Wikimedia CommonsCC BY-SA 4.0研究人员利用德克萨斯大学奥斯汀分校的藻类培养库中的两个样株和德国哥廷根大学的两个样株，组建了四个多细胞藻类样株。Zygnema属于淡水和半陆生藻类Zygnematophyceae（双星藻属），有4000多个已描述的物种，能适应紫外线、极端干燥和冰冻等极端压力。陆生植物的一个显著特点是它们的多细胞体。多细胞基因与对环境压力的反应密切相关，为植物的适应性奠定了基础。研究人员利用尖端的DNA测序技术，生成了完整的染色体级藻类基因组。通过将这些基因组与其他植物和藻类的基因组进行比较，研究人员发现了双星藻属的基因创新。他们发现了涉及生长和发育、细胞分裂、细胞壁生物合成和重塑的"基因程序"，以及由环境线索触发的基因。基因的共同表达表明，它们共同感知环境并相应地调节植物生长。"我们的基因网络分析揭示了基因的共同表达，特别是那些在陆生植物和裸子植物最后的共同祖先中扩展和获得的细胞壁合成和重塑基因，"Yin说。"我们揭示了平衡环境响应和多细胞细胞生长机制的深层进化根源"。研究人员说，他们的发现将引发进一步的研究，这对生物能源、水的可持续性和碳封存都有重要意义。哥廷根大学的共同通讯作者扬-德-弗里斯（Jan de Vries）说："我们不仅为整个植物科学界提供了宝贵的高质量资源，使他们现在可以探索这些基因组数据，而且我们的分析还发现了环境反应之间错综复杂的联系。"这项研究发表在《自然遗传学》杂志上。 ... PC版： 手机版：

中国团队发表研究成果 肿瘤治疗有望更精准

中国团队发表研究成果 肿瘤治疗有望更精准 中国科研团队发表一项研究成果，未来有望让肿瘤治疗更加精准。 据中新社报道，记者星期四（7月11日）获悉，重庆大学附属三峡医院作为第一完成单位和第一通讯作者单位，联合清华大学、北京协和医院及中南大学湘雅医院，于10日23时在国际学术期刊《自然》（Nature）发表最新研究成果。 发表论文题目为《Tumor vasculature at single-cell resolution》（单细胞分辨率的肿瘤脉管图谱）。此项研究首次构建了全球最大规模的泛癌种脉管系统全息细胞图谱，不仅为充分理解肿瘤血管生成的复杂过程提供了全景视角，也将为临床提升抗血管生成治疗疗效提供科学方案。 论文通讯作者、重庆大学附属三峡医院副院长印明柱介绍，如同城市中的交通要道一般，血管通过运输营养，使肿瘤细胞得到增殖及转移，是肿瘤生存和发展的基础。掌握肿瘤中的脉管系统如何生成、构建，以及各种细胞在这一过程中发挥怎样的作用，对抑制肿瘤脉管形成，从而治疗肿瘤，具有重要意义。 目前，印明柱团队正根据研究成果推进产学研一体化工作，为进一步推进抗血管生成治疗疗效的评估与临床应用奠定基础。比如结合诺贝尔物理学奖获得者、欧洲科学院院士费伦茨·克劳斯的阿秒脉冲检测技术，有望研发出价格亲民的“癌症伴随诊断试剂盒”，造福更多肿瘤患者。 2024年7月12日 6:06 PM

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基因，这么聊我就懂了 简介：本书《基因，这么聊我就懂了》涵盖基因，这么聊我就懂了的方方面面，结合专业知识、研究成果和实例解析，帮助读者构建完整的知识体系，实现更深层次的理解。 标签： #基因#学习#成长#进步 文件大小NG 链接：

中国科学家实现以RNA为媒介的基因精准写入

中国科学家实现以RNA为媒介的基因精准写入 以CRISPR基因编辑技术为代表的技术进步实现了基因组单碱基和短序列尺度的精准编辑，基本解决了基因组精准编辑的挑战。然而，如何针对应用场景的需求，实现大片段DNA在基因组的高效精准整合，仍然是整个基因工程领域亟需突破的难题。该技术的突破意味着可以通过外源功能基因的精准写入，来干预多种不同位点基因突变导致的单基因遗传缺陷等疾病，从而开发更为通用的基因与细胞疗法，具有广泛的应用前景。针对这一重大技术挑战，多种基因写入技术已被开发，如CRISPR核酸酶介导的同源重组或非同源末端连接技术等，但是这些技术都依赖于DNA模板作为基因写入的供体（donor）。在实际医学应用中，DNA供体面临免疫原性高、在体（in vivo）递送困难、在基因组中具有随机整合风险等诸多挑战。相比之下，RNA供体具有免疫原性低、可被非病毒载体（例如LNP）有效递送、在细胞内迅速降解，无随机整合风险等特点，能有效应对DNA供体所面临的挑战。因此，以RNA为供体的大片段精准写入技术，在安全性、可递送性方面都具有显著的优势。然而，现有以RNA为供体的技术，要么无法实现>200 bp的DNA片段高效整合（如引导编辑等），要么依靠基因组随机整合从而带来基因组随机突变风险（如逆转录病毒等）。是否能够以RNA作为供体，实现功能基因尺度的大片段DNA基因组精准定点整合？仍然是基因工程领域面临的挑战。2024年7月8日，Cell杂志以长文形式在线发表了中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院李伟研究员与周琪研究员团队合作完成的题为All-RNA-mediated Targeted Gene Integration in Mammalian Cells with Rationally Engineered R2 Retrotransposons的研究论文。该研究结合基因组数据挖掘和大分子工程改造等手段，开发了使用RNA供体进行大片段基因精准写入的R2逆转座子工具，能够在多种哺乳动物细胞系、原代细胞中实现大片段基因（>1.5 kb）高效精准的整合，最高效率超过60%，成功实现了全RNA介导的功能基因（DNA）在多种哺乳动物基因组的精准写入，为新一代创新基因疗法的发展提供了基础。作为基因组进化的源动力之一，转座子可以通过在不同基因组间的"跳跃"，实现自我的复制与扩增。其中，以RNA作为媒介的R2逆转座子的"跳跃"机制与以RNA作为供体的基因写入工具的开发思路不谋而合。同时，该类逆转座子天然倾向于整合在真核生物固定的28S rDNA基因组位点，这一位点在人基因组中拷贝数目多（约219个），且远离蛋白编码基因，是适合于外源基因整合的安全港位点（"safe harbor"loci）。因此，R2逆转座子是以RNA为供体的大片段基因写入工具开发的有力的候选者。然而，尽管R2逆转座子早在上世纪80年代就被发现，其在哺乳动物细胞中的功能性质尚未被系统性地探索，迄今为止，未能被利用来在哺乳动物细胞中实现大片段功能基因的有效整合。在本研究中，研究团队首先通过数据挖掘，全面系统地分析了自然界中R2逆转座子元件的生物多样性；通过构建基于RNA供体的基因写入的报告体系，成功筛选出在哺乳动物细胞中具有完整GFP功能基因整合活性的R2Tg系统（来源于一种鸟Taeniopygia guttata 的基因组）。随后，研究团队针对R2Tg系统发挥功能所必需的两个关键组分：R2蛋白质以及供体RNA，进行了系统性的功能探索与工程化改造，最终获得了在人细胞系中基因整合效率超过20%的en-R2Tg工具。系统的工程化改造获得en-R2Tg工具由于R2蛋白质可以通过mRNA表达，且供体RNA本身也是RNA，那么，en-R2Tg工具能否以全RNA形式介导的基因的高效精准写入？为了探究这一点，研究人员通过体外合成获得了编码R2蛋白质mRNA以及供体RNA，并使用脂质体递送的方式将两条mRNA导入人的细胞中。结果显示，en-R2Tg工具能够高效整合多个与疾病治疗相关基因，且这些基因能够有效表达功能蛋白。能够以全RNA的形式发挥功能，意味着en-R2Tg工具可以使用安全性已经在临床上得到证明的LNP纳米材料来进行递送，这将有可能解决长久以来基因写入工具依赖病毒载体进行高效递送的难题。研究团队发现，使用LNP递送en-R2Tg工具在人的肝脏细胞系中能够实现25%的基因整合效率。此外，研究团队还证明R2工具在人类原代细胞中同样具有活性；同时，通过显微注射将en-R2Tg工具导入小鼠胚胎，成功实现了超过60%的GFP基因定点整合效率。本研究的另一关键点在于，工程化改造的en-R2Tg工具是否还保留有天然R2逆转座子的28S rDNA位点特异性整合这一性质？为了回答这一问题，研究人员结合无偏好的基因整合富集高通量测序以及全基因组三代测序方法，发现en-R2Tg工具在全基因组范围内展现了极高的基因整合特异性，大于99%的外源基因都精准整合到28S rDNA安全港位点。同时，结合qRT-PCR以及RNA-Seq实验，研究人员发现en-R2Tg工具对细胞的转录组状态几乎没有影响。这说明 en-R2Tg 介导的基因写入是位点精准特异的，可以有效避免逆转录病毒等技术所产生的基因随机整合导致的基因突变风险。综上，该研究基于自然界存在的R2逆转座系统，结合数据分析和工程化改造方法，成功开发了全RNA介导的、高效精准的基因写入技术，首次在多种人和小鼠细胞系及原代细胞中实现了功能基因的定点整合。R2基因精准写入工具在递送和安全性方面具有显著优势，未来有望基于此工具开发在体功能基因回补写入以及在体生成CAR-T细胞等全新的疾病治疗方法。值得注意的是，R2基因写入技术目前无法实现在不同基因组位点的可编程写入，且在人原代细胞中的基因写入效率较低，因此未来需要进一步发展和优化。开发全RNA介导的、高效精准的哺乳动物细胞大片段功能基因写入工具该研究由中国科学院动物研究所与北京干细胞与再生医学研究院合作完成，中国科学院动物研究所博士后陈阳灿、博士生骆胜球、博士后胡艳萍、博士生毛邦炜、王鑫阁与卢宗宝为本研究共同第一作者，中国科学院动物研究所李伟研究员与周琪研究员为共同通讯作者。该研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院、北京市自然科学基金等的大力支持。 ... PC版： 手机版：

1600亿碱基对 拥有最大基因组的生物所携带的DNA数量是人类的50倍

1600亿碱基对 拥有最大基因组的生物所携带的DNA数量是人类的50倍 每个活细胞中都蕴藏着构建该生物体的全部蓝图。因此，DNA 是一种密度极高的数据存储介质，一克 DNA 就能存储2.15 亿 GB 的数据。现在，拥有已知最大基因组的生命形式已经被确认它并不是你想象的那样。一种名为"Tmesipteris oblanceolata"的不起眼的蕨类植物被发现拥有由 1,604.5 亿个碱基对（Gbp）组成的基因组。作为参考，人类基因组有 3.1 Gbp。另一种可视化的方法是想象 DNA 链解开的样子。我们的基因组会延伸出 2 米（6.6 英尺），和勒布朗-詹姆斯差不多高。但是，T. oblanceolata的基因组将远远超过 100 米（328 英尺）比自由女神像或大本钟塔还要高。不起眼的叉蕨（Tmesipteris oblanceolata）看起来并不起眼，但它在吉尼斯世界纪录大全中却一骑绝尘 波尔-费尔南德斯因此，这种不起眼的蕨类植物夺得了三项吉尼斯世界纪录头衔：最大的基因组、最大的植物基因组和最大的蕨类植物基因组。它从另一种植物巴黎蕨（Paris japonica）手中夺走了桂冠。这才是真正的"TARDIS"（塔迪斯）风格，光看外表，你根本不知道这株蕨类植物的内部有多大。无论从哪个角度看，它都是一种非常不起眼的植物，长达 30 厘米（12 英寸），看起来就像你在森林里散步时看都不会看一眼的东西。但此前曾发现该家族的其他成员也含有大型基因组，因此伦敦皇家植物园、邱园和西班牙巴塞罗那植物研究所（IBB-CSIC）的科学家们开始对忘忧草进行研究。他们来到西南太平洋的新喀里多尼亚岛，采集这种植物的样本。研究小组通过分离成千上万个细胞的细胞核，用一种能与细胞核中 DNA 结合的染料对其进行染色，从而对基因组进行了分析。通过测量有多少染料与细胞核中的 DNA 结合，可以估算出基因组的大小，从而揭示了新的世界纪录。该研究小组说，耐人寻味的是，基因组并不一定越大越好。基因组大的植物往往生长缓慢，需要更多养分，光合作用效率较低。因此，人们认为T. oblanceolata已经达到了基因组大小的上限。这项研究发表在《iScience》杂志上。 ... PC版： 手机版：