近期全基因组测序研究进展一览,10月份的重磅级研究

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Cell:全基因组测序揭示出自闭症新的基因变异

转眼间10月份已经接近尾声了,这个月又有哪些亮点研究值得我们深入学习一下呢?小编根据本月新闻的点击量、研究领域、热度筛选出了10月份的重磅级研究Top10,供大家学习交流。

doi:10.1016/j.cell.2017.08.047

深度解读:为什么昼夜节律调控机制获得2017诺贝尔奖?

自闭症有遗传的根源,但是大多数病例并不能够通过当前的遗传测试加以解释。

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html

如今,在自闭症儿童中发现的基因组模式—细胞内完整的一套遗传指令—揭示这种出这种疾病的一种新的遗传特征。这种特征有助解释那些不存在自闭症其他遗传标记的病例。相关研究结果于2017年9月28日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Genomic
Patterns of De Novo Mutation in Simplex Autism”。

北京时间10月2日下午17:30,2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,来自缅因大学的研究者Jeffrey
C. Hall, 布兰迪斯大学的研究者Michael
Rosbash和洛克菲勒大学的研究者Michael W.
Young因发现控制昼夜节律的分子机制而获得此奖。

这些结果提示着扫描患者的整个基因组可能有助人们更好地理解自闭症背后的基因异常。论文通信作者、美国华盛顿大学霍华德-休斯医学研究所研究员Evan
Eichler说,如果能够得到重复的话,那么这些发现可能最终有助医生诊断这种疾病。

地球上的生命适应了地球的自转规律,很多年以来,我们都知道,包括人类在内的很多有机生命都拥有一种特殊的内部时钟,这种时钟能够帮助他们预料并且适应每天的节律,但这种特殊的内部时钟具体是怎么工作的呢?研究人员Jeffrey
C. Hall、Michael Rosbash和Michael W.
Young就对生物钟进行了深入研究,阐明了其内在的工作机制,相关的研究发现解释了植物、动物以及人类如何适应自身的昼夜节律,以便能够与地球的旋转同步。

全基因组测序技术是一种正在迅速变得更便宜和可用的技术,提供患者完整的遗传信息。Eichler说,“在5到10年的时间内,全基因组测序可能成为诊断自闭症的一种最具信息量的工具。”

利用果蝇作为模式动物,今年的诺奖得主分离到了一种能够控制日常正常生物节律的特殊基因,研究人员通过研究发现,这种基因能够编码特殊的蛋白,当处于夜晚时该蛋白能够在细胞中进行积累,在白天时就会发生降解;随后,研究人员还鉴别出了额外的蛋白质组分,同时他们还阐明了一种能够指导细胞内部自我维持时钟发条(self-sustaining
clockwork)的特殊机制;如今研究者通过研究其它多细胞有机体中细胞的相同原则认识到了生物钟的关键功能。

Nat Genet:为何榴莲闻起来如此“臭”?科学家全基因组测序找原因!

Sci Rep:突破!新方法或可有效清除受HIV感染的细胞

doi:10.1038/ng.3972

DOI:10.1038/s41598-017-09129-w

科学,日前,发表在国际着名杂志Nature
Genetics上的一篇研究报告中,来自新加坡国立癌症中心等机构的研究人员通过研究首次完成了对榴莲全基因组图谱的解析,榴莲是一种珍贵的热带水果,素有“水果之王”的称号。

如今科学家们成功实现了通过药物就能够有效抑制HIV的复制,目前他们的关注点转移到了如何有效清除HIV,近日,来自日本熊本大学的研究人员通过研究开发出了一种能够有效毁灭HIV的新型化合物,当将这种化合物引入到受感染的细胞中时,病毒的萌芽就会被限制在宿主细胞内部,随后这些细胞就会通过细胞凋亡的方式自然死亡,相关研究刊登于国际杂志Scientific
Reports上。

研究者Teh Bin
Tean表示,作为一名遗传学家,我对榴莲的基因组非常好奇,是什么基因让榴莲产生了刺鼻的气味?而且榴莲带刺的外壳又是如何产生的呢?基于最先进的测序平台,研究人员对猫山王榴莲进行了基因组图谱的绘制,这种榴莲因其具有极其细腻的口感和强烈的香气而闻名于世,在当地的榴莲世界里被认为是榴莲中的王中之王。

研究人员认为这种新型方法未来或有望帮助有效清清除AIDS患者机体中的HIV病毒;近些年来多种药物疗法成功实现了抑制HIV病毒的目的,然而这些方法无法有效清除宿主机体中潜在HIV病毒库中的病毒颗粒,这些病毒颗粒在宿主细胞中处于休眠状态,随着患者药物疗法的停止,其体内的HIV就会死灰复燃,重新开始在机体中肆虐;移除潜在的HIV病毒库就是艾滋病研究领域的终极目标。

研究者发现,榴莲的基因组中含有大约4.6万个基因,几乎是人类基因数量的两倍,基于最新产生的基因组数据,随后研究人员对榴莲的进化进行了研究,并且追溯到了6500万年前与可可树的关系。随后研究人员重点研究了到底是什么让榴莲问起来那么“臭”?通过对比榴莲树不同部分的基因表达模式,包括树叶、根部以及成熟的果实,研究人员鉴别出了一类名为MGLs的基因(methionine
gamma
lyases,甲硫氨酸γ裂解酶),这种基因能够调节榴莲中挥发性硫化物的产生。

Cell:新发现挑战了存在将近100年的癌症代谢观点

科学 3

doi:10.1016/j.cell.2017.09.019

PNAS:重磅!科学家成功利用全基因组测序数据对人群进行鉴别

在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心儿童医学中心研究所的研究人员发现乳酸给生长中的肿瘤提供燃料,从而挑战了存在将近一个世纪的瓦尔堡效应。相关研究结果发表在2017年10月5日的Cell期刊上,论文标题为“Lactate
Metabolism in Human Lung Tumors”。

doi:10.1073/pnas.1711125114

这项新的发现可能代表了人们如何看待癌症代谢的一次重大转变,并且为研究肺癌的疗法和成像技术开辟了一项新的途径。肺癌是全世界癌症死亡的主要原因。

近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of
Sciences上的研究报告中,来自国外的研究人员通过研究,利用全基因组测序和机器学习等技术成功实现了对每个人面部及其它机体特征进行鉴别。

论文通信作者、德克萨斯大学西南医学中心儿童遗传学与新陈代谢系主任、CRI遗传与代谢疾病项目主任、CRI教授Ralph
DeBerardinis博士说,“我们对我们的研究结果感到非常震惊。对癌症代谢的最为古老的观察结果,即瓦尔堡效应,指出乳酸是肿瘤的一种废弃物。这一概念推动了这一领域的大量研究。我们的发现是我们对肿瘤代谢的看法产生根本上的变化。”

研究人员认为,这项研究或为法医提供了新的方法来识别凶手,同时本文研究对于数据保密、识别以及个体的充分知情同意也具有重要的意义。随着越来越多基因组数据的产生以及公共数据库的扩大,我们往往需要进行更多的公众审议。

Cancer
Cell:突破!科学家开发出能促进癌细胞“自杀”但不损伤健康细胞的新型抗癌疗法

这项研究中,研究人员对1061名年龄在18-82岁不同种族的人群进行研究,对参与者进行了至少深入为30X的基因组测序,同时研究人员还收集了参与者的一些表型数据,包括3D面部图像、声音样本、眼睛和肤色、年龄、身高及体重等信息。研究人员能够准确预测参与者的眼睛颜色、肤色及型别,但预测其它更复杂的遗传特点似乎比较困难,但他们认为他们所开发的预测模式是合理的,但后期还需要大量的研究对象才能够进行更为精准的预测。

doi:10.1016/j.ccell.2017.09.001 doi:10.1038/nature07396

JACI:为何儿童会对花生过敏?全基因组关联性研究助力寻找遗传发病原因

近日,一项刊登在国际杂志Cancer
Cell上的研究报告中,来自阿尔伯特-爱因斯坦医学院(Albert Einstein College
of
Medicine)的研究人员通过研究首次发现了一种能直接促进癌细胞“自杀”同时并不影响机体健康细胞的特殊化合物,这种新型疗法能够直接抵御急性髓性白血病细胞,而且还能够帮助有效供给其它类型的癌细胞。

DOI:10.1016/j.jaci.2017.09.015

研究者Evripidis
Gavathiotis教授说道,相比当前其它抗癌疗法而言,我们所开发的新型靶向化合物更加有效,其能够促进癌细胞自我毁灭;在理想情况下,这种新型化合物能够同其它疗法相结合来更加快速且有效地杀灭癌细胞,同时产生的副作用较小,而采用标准化疗法常常会使得患者产生一定的副作用。

近日,一篇发表在国际杂志Journal of Allergy and Clinical
Immunology上的研究报告中,来自英属哥伦比亚大学和麦吉尔大学的研究人员通过研究发现了和机体花生过敏相关的一种新型基因,研究者表示,这种新型基因或许在机体食物过敏的发生上扮演着关键角色,相关研究或为后期开发新型过敏症的诊断策略和疗法提供一定研究基础。

AML几乎占到了三分之一的新发白血病类型,每年在美国这种类型的白血病会引发1万多名患者死亡,几十年来,AML患者的存活率一直保持在大约30%左右,因此目前研究人员迫切需要开发出更好的疗法。文章中,研究人员所发现的新型化合物能够通过诱导细胞凋亡的方式来帮助有效抵御癌症,在胚胎发育的过程中,细胞凋亡能够“修剪”掉过多的组织,而且某些化疗药物能够通过损伤癌细胞的DNA间接诱导细胞凋亡。

这种名为c11orf30/EMSY
的基因在其它过敏性疾病的发生中扮演着重要角色,比如哮喘症、过敏性鼻炎等,这项研究中研究人员首次将EMSY基因位点同食物过敏症联系了起来,相关研究发现,该基因不仅在食物过敏,而且在机体一般的过敏症倾向上都发挥了重要作用。

Nat Genet:为何榴莲闻起来如此“臭”?科学家全基因组测序找原因!

研究者Denise
Daley教授说道,食物过敏是机体遗传和环境因素共同作用导致的结果,但目前关于食物过敏背后的遗传学机制研究者相关的研究证据还很匮乏,本文研究中,研究者发现了c11orf30/EMSY基因和食物过敏之间存在一定关联,这或为后期深入研究多种食物过敏的原因提供了一定线索,也能帮助临床医生有效发现食物过敏风险的儿童。

doi:10.1038/ng.3972

科学 4

日前,发表在国际着名杂志Nature
Genetics上的一篇研究报告中,来自新加坡国立癌症中心等机构的研究人员通过研究首次完成了对榴莲全基因组图谱的解析,榴莲是一种珍贵的热带水果,素有“水果之王”的称号。

Nat Genet:全基因组关联性研究阐明诱发肺癌的新型易感位点

研究者Teh Bin
Tean表示,作为一名遗传学家,我对榴莲的基因组非常好奇,是什么基因让榴莲产生了刺鼻的气味?而且榴莲带刺的外壳又是如何产生的呢?基于最先进的测序平台,研究人员对猫山王榴莲进行了基因组图谱的绘制,这种榴莲因其具有极其细腻的口感和强烈的香气而闻名于世,在当地的榴莲世界里被认为是榴莲中的王中之王。

doi:10.1038/ng.3892

研究者发现,榴莲的基因组中含有大约4.6万个基因,几乎是人类基因数量的两倍,基于最新产生的基因组数据,随后研究人员对榴莲的进化进行了研究,并且追溯到了6500万年前与可可树的关系。随后研究人员重点研究了到底是什么让榴莲问起来那么“臭”?通过对比榴莲树不同部分的基因表达模式,包括树叶、根部以及成熟的果实,研究人员鉴别出了一类名为MGLs的基因(methionine
gamma
lyases,甲硫氨酸γ裂解酶),这种基因能够调节榴莲中挥发性硫化物Science:新方法制造有潜力治疗癌症和HIV的苔藓虫素,产率提高上万倍

近日,一项刊登在国际杂志Nature
Genetics上的研究报告中,来自多伦多大学等机构的研究人员进行了一项大型的全基因组关联性研究,他们利用多个癌症研究机构所开发的基因分型平台鉴别出了肺癌的新型易感性位点。

doi:10.1126/science.aan7969 doi:10.1126/science.aao5346

尽管吸烟是引发肺癌的主要风险因子,但过去研究结果表明,肺癌的遗传性或许占到了18%;当然此前的全基因组关联性研究中,研究人员也鉴别出了多个肺癌易感位点,但研究者对于大部分疾病遗传性都无法解释,本文研究中研究人员就在该项研究上取得了重大突破。

一种从海洋害虫中分离出来的药物有望治疗一些最为严重的疾病,而且科学家们也想要知道它到底多有效—只要他们能够获得更多的这种药物。就目前的情况来看,世界上的这种化学物的供应量大约下降到20世纪90年代的一半,而且很难从产生它的海洋生物中提取出足够的数量。

这项研究中,研究人员对有现有数据的欧洲个体进行研究(包括14803名研究对象和12262名对照个体),最终他们鉴别出了18个疾病易感位点,其中包括10个新型位点;这些新型位点能够揭示出肺腺癌和鳞状肺癌两种肺癌亚型之间风险模式的惊人变化,其中4个位点和总体的肺癌相关,6个位点和肺腺癌直接相关,研究者还发现,和端粒功能相关的多个基因的突变或许在诱发肺腺癌风险上扮演着关键角色AJMG:全基因组测序方法破解儿童罕见疾病大难题

如今,在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的研究人员在实验室中发现一种更简单、更高效的方法来制造这种需求量日益增加的化合物。他们新合成的药物将足以继续开展临床试验来测试它作为一种癌症免疫治疗药物的疗效,以及治疗阿尔茨海默病和HIV的疗效。相关研究结果发表在2017年10月13日的Science期刊上,论文标题为“Scalable
synthesis of bryostatin 1 and analogs, adjuvant leads against latent
HIV”。

原文阅读:A de novo splice site mutation in CASK causes FG
syndrome-4 and congenital nystagmus.

论文通信作者、斯坦福大学化学教授Paul
Wender说,他一度对这个项目感到非常兴奋,“我穿上我的实验室外套,做了一些结晶实验”。对他来说,这篇论文是几十年研究的结果。

近日,来自美国翻译基因组学研究院(Translational Genomics Research
institute)的研究人员通过研究鉴别出了能够引发儿童机体异常和发育迟缓的基因突变,相关研究刊登于国际杂志American
Journal of Medical
Genetics上。基于对6岁儿童机体的基因组进行分析,研究人员鉴别出了一种新型的基因突变,该突变能够影响名为CASK蛋白的表达,而该蛋白对于儿童大脑发育以及大脑神经元之间的信号传递非常关键。

长期睡眠不足或会让你患上阿尔兹海默病!

研究者Isabelle
Schrauwen教授表示,鉴别出新型的CASK突变能够帮助我们理解这些儿童多方面障碍发生的机理,同时也为后期我们开发新型疗法来治疗这些疾病提供了新的线索和思路。研究者指出,儿童所表现出的症候群包括发育迟缓、饮食障碍、无意识的眼部运动(被称为眼球震颤,这种疾病会降低或限制儿童的视力)。尽管儿童的IQ和语言技能正常,但其在运动发育、行为以及记忆能力方面会出现损伤,而这些临床特性也是名为FGS4的罕见发育综合症的标志。

新闻阅读:Sleep and Alzheimer’s disease connection

科学 5

你多长时间能睡一次好觉?美国疾病预防控制中心建议成人平均每天晚上需要至少7个小时的睡眠,来自梅奥诊所的神经生物学家Ronald
Petersen说道,长时间睡眠不足或会增加机体患多种疾病的风险,包括阿尔兹海默病等。

新突破!掌上测序仪首次完成人类全基因组测序

显然,睡个好觉非常重要,而睡眠不足则会增加日间嗜睡、体重增加,甚至心脏病发生的风险,如今我们或许也应该将老年痴呆症列入疾病名单之中了。

最近,英国牛津大学Wellcome Trust人类遗传学中心(Wellcome Trust Centre
for Human Genetics)和在基因组分析领域领先的英国公司Genomics
plc宣布,首次使用掌上纳米孔测序仪完成了多个人类全基因组测序和分析。这项成果是在纽约举行的牛津纳米孔行业会议上公布的,它标志着测序技术的一次突破,打开了大规模使用纳米孔测序技术的大门。

纳米孔技术是近年来在基因测序领域兴起的一项新技术,它的主要原理是通过电泳驱动单链DNA分子通过一个直径只有1纳米的小孔,当不同的核苷酸经过这个纳米孔时,因其特有的结构会对通过纳米孔的电流产生一个特定的改变。通过捕捉和分析这个电流改变,就可以记录核苷酸的序列。由于纳米孔只允许DNA分子上的核苷酸逐一通过,测序的连续性和准确度非常高。并且无需扩增或标记DNA就能进行测序,有望降低测序成本。

Science MBE:全基因组测序帮助追踪真菌特殊降解酶类的起源

doi:10.1126/science.1221748

近日,发表在国际杂志Molecular Biology and
Evolution上的一项研究论文中,来自美国能源部联合基因组研究所等机构的研究人员通过对10株白腐真菌和褐腐真菌进行全基因组测序阐明了真菌中和木质纤维素分解相关的酶类起源的时间轴。

真菌是植物体的天然降解帮手,其包含有特殊的酶类可以帮助科学家从事很多应用性研究。对白腐真菌和褐腐真菌进行全基因组测序研究其酶类家族填补了研究者们长期以来在真菌进化领域研究的空白,同时也提供了更加精确的时间轴来揭示可以在不同时间段对植物体进行降解的关键真菌。

生物能源的研究人员一直以来都非常感兴趣从事朽木菌的研究,因为朽木菌所产生的酶类可以降解多种植物原材料,比如纤维素、半纤维素和木质素等,褐腐真菌被认为仅可以降解纤维素和半纤维素,而白腐真菌则可以降解所有的植物体组分,比如纤维素等。对真菌基因组的大范围测序或许就可以帮助研究者们制定更为深入的真菌降解朽木的策略;文章中研究人员构建了一种比较基因组学的分析技术来帮助进行10株真菌的测序,组装以及信息注解,这样一来就可以更好地追溯真菌木质素降解关键酶类的起源了。

科学 6

Nature:全基因组测序可预测胰腺癌化疗效果

doi:10.1038/nature14169

近日,国际顶尖期刊nature发表了澳大利亚科学家的一项最新研究进展,他们通过对胰腺癌病人进行全基因组测序以及CNV分析重新定义了胰腺癌突变图谱。

胰腺癌目前仍是致死率最高的恶性肿瘤之一,也是人类健康的一个主要负担。研究人员对100个胰腺导管腺癌病人进行了全基因组测序以及copy
number
variation分析,结果发现染色体重排导致的基因破坏在胰腺癌病人中普遍存在,这会影响导致胰腺癌发生的关键基因比如TP53,SMAD4,CDKN2A,ARID1A和ROBO2,同时还会影响一些新的胰腺癌驱动因子比如KDM6A和PREX2。研究人员提出,根据结构变化的模式不同,可将PDAC分为具有潜在临床应用价值的4个亚型:稳定型,局部重排型,零散型和不稳定型。

Nature 子刊:史上规模最大全基因组测序发现了啥?

日前,Human Longevity 公司的研究人员在《Nature
Genetics》杂志上发表了史上规模最大的全基因组测序和血液代谢物分析的研究结果。

他们的研究发现了基因组中 101 个新基因位点与 246
种代谢物之间的联系,同时找出 90
种能够导致血液中某些代谢物水平异常的罕见基因变异。这项工作不但扩展了影响代谢组
的基因位点的范围,而且令人惊讶地发现能够导致血液中代谢物水平异常的罕见基因变异比原先预想的要多。

血液中代谢物的水平在不同人之间差别很大,这种差别源于多种因素,其中包括个体的遗传背景和接触到的环境因素方面的不同。很多代谢物的水平有很强的遗传性,这反映了每个人在编码与新陈代谢相关的酶、代谢转运蛋白和调节蛋白的基因上的多样性。许多研究人员希望找到那些影响代谢物水平的基因变异,因为发现这些基因变异可能为找到某些疾病的发病机制提供有价值的信息。

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