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2017年4月28日Science期刊精華

2017年4月28日Science期刊精華

圖片來自Science期刊。

2017年4月28日/

生物谷

BIOON/---本周又有一期新的Science期刊(2017年4月28日)發布,它有哪些精彩研究呢?讓小編一一道來。

1.Science:基於CRISPR/Cas13a的診斷平台可檢測任何RNA分子,靈敏度增加一百萬倍

doi:10.1126/science.aam9321

在一項新的研究中,來自美國哈佛大學-麻省理工學院布羅德研究所(以下簡稱布羅德研究所)、麻省理工學院麥戈文腦研究所、麻省理工學院醫學工程與科學研究所、哈佛大學懷斯生物啟發工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的研究人員將一種靶向RNA(而不是DNA)的CRISPR相關酶(即Cas13a)改造為一種快速的、廉價的和高度靈敏的

診斷

工具,從而有潛力引發研究和全球公共衛生變革。相關研究結果於2017年4月13日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Nucleic acid detection with CRISPR-Cas13a/C2c2」。

在這項研究中,布羅德研究所成員Feng Zhang、Jim Collins、Deb Hung、Aviv Regev和Pardis Sabeti描述了這種靶向RNA的CRISPR相關酶如何被用作一種高度靈敏的檢測器---能夠指示最少至一個靶RNA或DNA分子的存在。論文第一作者Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg將這種新的工具稱為「SHERLOCK(Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing)」;這種技術可能有朝一日被用來應對病毒性和

細菌

性流行病爆發、監控

抗生素

耐藥性和檢測癌症。

在2016年6月,Zhang和他的同事們首次描述了這種靶向RNA的CRISPR相關酶(之前被稱作C2c2,如今被稱作Cas13a),而且能夠經編程后切割

細菌

細胞中的特定RNA序列(Science, Published online:02 Jun 2016, doi:10.1126/science.aaf5573)。不同於靶向DNA的CRISPR相關酶(如Cas9和Cpf1),Cas13a能夠在切割它的靶RNA之後保持活性,而且可能表現出不加區別的切割活性,而且在一系列被稱作「附帶切割(collateral cleavage)」的作用當中,繼續切割其他的非靶RNA。在其發表的論文和申請的專利中,該團隊描述了這個CRISPR系統的廣泛生物技術應用,包括將它的RNA切割和附帶切割活性用於

基礎研究

診斷

和治療。

在這項新的研究中,這種SHERLOCK方法的靈敏度增加了一百萬倍。這種增加是由於Zhang團隊和布羅德研究所成員Jim Collins合作開展研究取得的結果。Collins之前一直在研究寨卡病毒的

診斷

方法(Cell, 19 May 2016, doi:10.1016/j.cell.2016.04.059)。在2014年,Collins和他在懷斯生物啟發工程研究所的團隊開發出一種快速的基於合成紙的埃博拉病毒測試方法,該方法所使用的試劑能夠在室溫下運輸和儲存。他們隨後對這種測試系統進行修改來檢測寨卡病毒,並且證實他們能夠通過加入低水平熱量來提高RNA在樣品中的濃度來提高這種系統的檢測靈敏度。 通過一起合作,Zhang團隊和Collins團隊能夠採用一種不同的依賴體溫的擴增過程來提高他們的測試樣品中的DNA或RNA水平。一旦這種水平增加,他們利用第二個擴增步驟將DNA轉化為RNA,從而使得他們將這種靶向RNA 的CRISPR工具的靈敏度增加了一百萬倍,而且這種工具能夠在幾乎任何環境下使用。

另外,這種CRISPR工具還包括一種RNA報告分子。當該報告分子被切割時,它會發出熒光。當Cas13a檢測到靶RNA序列時,它的無區分的RNA酶活性(即附帶切割活性)也會切割這種RNA報告分子,從而釋放可檢測到的熒光信號。

2.Science:揭示抗癌磺胺類藥物作用機制

doi:10.1126/science.aal3755

在臨床試驗中僅有助一小部分病人的癌症藥物通常並不是人們追求的。在未來的精準醫療當中,這種情形可能會發生改變。在精準醫療中,

生物標誌物

有助確定最可能對特定的藥物作出反應的病人。Ting Han等人鑒定出癌症藥物Indisulam的作用機制。Indisulam是一種之前在實體瘤病人當中接受過測試的磺胺類藥物。Indisulam和相關的磺胺類藥物通過破壞前體mRNA剪接來殺死癌細胞。這些藥物過將一種特定的RNA剪接因子(即RBM39)與泛素連接酶CUL4-DCAF15偶聯在一起而讓RBM39遭受降解。利用癌細胞系開展的實驗提示著在未來利用這些藥物開展的

臨床試驗

應當聚焦於具有較高的DCAF15表達水平的

白血病

和淋巴瘤。

3.Science:揭示擬南芥中生殖細胞早期發育機制

doi:10.1126/science.aaf6532; doi:10.1126/science.aan2734

不像動物那樣,植物不留有生殖細胞系。相反,生殖細胞是需要時由體細胞系發育而來。Xin』Ai Zhao等人研究了擬南芥中控制體細胞轉化為生殖細胞的調節通路。轉錄因子WUSCHEL(WUS)是胚珠早期發育所需的。不久以後,三種抑製劑通過一種周期素依賴性激酶發揮作用,允許一種轉錄抑制因子下調錶達WUS。這為減數分裂打開大門,同時將每個種子的生殖單元數量限制為一個。

4.Science:揭示出與馬馴養相關聯的古代基因組變化

doi:10.1126/science.aam5298

馬馴養是人類文化演化上的一件具有重要影響的事件。Pablo Librado等人獲得了青銅鐵器時代(大約2000到4000年前,在馬馴養后不久)的14隻馬的基因組序列。他們鑒定出決定著馬毛色的基因變異和在馴養期間選擇的基因。相比於僅是馴養作食用的動物,馬似乎經歷一種不同的馴養過程。

5.Science:褪色的美國夢

doi:10.1126/science.aal4617; doi:10.1126/science.aan3264

美國夢意味著勤奮工作和機遇將會導致更好的生活。儘管何為一種更好生活的定義在不同代之間存在差異,但是一種不變的指標是孩子們有望比他們的父母表現得更好,或者至少具有做得更好的機會。Raj Chetty等人證實這種夢對在二十世紀中期出生的孩子確實成真,但是僅一半在1984年出生的孩子實現這種夢想。經濟增長更加均勻的分佈,而不是更多的增長將允許更多的孩子實現他們的夢想。

6.兩篇Science研究揭示基因Pcdh是小鼠嗅覺神經迴路和5-羥色胺能神經元迴路形成所必需的

doi:10.1126/science.aal3231; doi:10.1126/science.aai8801

發育中的大腦內的神經元合作產生神經迴路。George Mountoufaris等人發現大約50種可變的原鈣粘蛋白(protocadherin)編碼基因Pcdh支持一種組合身份編碼,從而允許上百萬個嗅覺神經元軸突分選大約2000個嗅小球。共同具有的嗅覺受體促使軸突延伸到一種嗅小球上,而且當多種軸突聚集在一起時,Pcdh多樣性允許它們彼此之間接觸。

另一方面,Weisheng V. Chen等人發現單個C型Pcdh(C-Pcdh)是整個神經系統中的5-羥色胺能神經元(serotonergic neuron)平鋪分佈的基礎。這些神經元不用接觸周圍的神經元就讓大群的神經元均勻地失去活力。(生物谷 Bioon.com)

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