盘点 : 生物医学界热门事件Top 10

日期: 2015年10月30日


    

最近,生物医学研究领域发生了哪些变化?同时科学家们又取得了哪些有意义有价值的创新性研究成果呢?下面就让我们来看看近期的生物医学界的十大重要事件。


Top 10:克罗恩病和溃疡性结肠炎有了新定义


克罗恩病和溃疡性结肠炎是炎性肠病的两种主要形式;治疗策略历来是由二进制分类确定。遗传研究已经确定了炎性肠道疾病的163个易感基因位点,其中大多数的基因都影响了克罗恩病和溃疡性结肠炎的发生。为了进一步了解两种疾病之间的生物关系,一项包括来自欧洲、北美和澳大利亚16个国家49个中心的患者,其基因的关联研究成果已经广泛应用。该研究结果发表在《Lancet》上。


最终通过对大样本患者的分析。基于遗传风险预测模型的得分可以很清楚的区别回肠和结肠克罗恩病。该研究的数据支持了炎性肠病内失调的连续性,通过三组可以更好地解释(回肠克罗恩氏病,结肠克罗恩病和溃疡性结肠炎),比克罗恩病和溃疡性结肠炎的当前定义能更好地说明。疾病位置是一个病人的疾病的固有方面,部分是由基因决定的,也是随着时间的变化,疾病行为变化的主要驱动力。


Top 9:跳跃基因上的蛋白工厂


Salk生物研究所的科学家们报告称发现人类和黑猩猩的DNA布满了他们称作为ORFO的遗传密码序列。这些ORFO序列散布在整个基因组的跳跃基因上,它们有可能生成了数百甚至数千种从前未知的蛋白。该研究发表于《Cell》上。


本次研究将焦点放在了称作为LINE-1元件的跳跃基因上,人们认为LINE-1元件只包含两条蛋白质编码序列。这些序列被称为开放阅读框(ORF),两条从前已知的序列ORF1和ORF2被认为参与生成了使得LINE-1元件能够在基因组中四处移动的重要蛋白,这次发现了第三个开放阅读框。他们基于其定位在LINE-1元件中靠近ORF1的位置将之命名为ORFO。这一研究发现重绘了灵长类动物中一部重要遗传机器的蓝图,添加了全新的齿轮。具有ORF0的跳跃基因实质上是带着轮子的蛋白质工厂,并且在数亿年的进化中一直驱动着这辆汽车。


Top 8:揭开肿瘤细胞的耐药机制


大约一半的肿瘤都缺失p53基因,它有助于健康细胞防止基因突变。这些肿瘤当中有许多会对化疗药物产生耐药性。现在,麻省理工学院(MIT)的癌症生物学家已经发现了这一现象是如何发生的。相关研究发表在《Cancer Cell》上。


当p53缺失时,一个备份系统会接管,刺激癌细胞继续分裂,即使当它们遭受了广泛的DNA损伤,阻断该备份系统,可以使p53缺陷的肿瘤对化疗更敏感。这也有可能使我们通过测量这个系统在患者肿瘤中有多活跃,来预测哪些患者最有可能从化疗中获益。这个备份系统——称为MK2通路,可取代p53的部分功能。MK2通路,可使细胞对DNA损伤进行修复,并继续分裂,但如果伤害太大,它不会强迫细胞经受细胞自杀。这使得癌细胞在化疗后继续不受控制的增长。而这条通路的关键点就是MK2蛋白通过激活hnRNPA0 RNA结合蛋白而发挥控制作用。此研究的意义在于MK2通路可以作为新药的一个很好靶标,使肿瘤对DNA损伤的化疗药物更敏感。


Top 7:摧毁HIV的藏身地


抗HIV药物虽然能延长数百万人的生命,却不能彻底消灭病毒。HIV能将遗传物质整合到一些白细胞染色体中来避开免疫系统的监控。最近有团队开发出一种双特异性抗体,可以为免疫应答“瞄准”潜伏着的HIV细胞,摧毁病毒的藏身地。


抗体是免疫系统生成Y形分子,能够有效靶标病原体。天然抗体的双臂结合同样的蛋白,而双特异性抗体的双臂靶向不同的目标。为了更好的打击潜伏HIV设计了同时靶标白细胞表面受体(CD3)和HIV蛋白的双特异性抗体。这种抗体不仅能够逆转HIV的潜伏性,还承担着清除被感染细胞的任务。研究人员选择CD3受体有两个原因:其一,HIV DNA藏身的白细胞表达CD3受体;其二,摧毁被感染细胞的淋巴细胞也表达CD3。双特异性抗体结合HIV潜伏细胞的CD3之后,促使这些细胞分裂,唤醒沉睡中的病毒。这些细胞产生新的HIV蛋白迁移到细胞表面。这时双特异抗体就能一面清除杀伤性T细胞,一面杀死有HIV蛋白的细胞。


Top 6:食用抗氧化剂会促进癌症转移


癌细胞转移是癌细胞从原发部位传播到身体其他部分的过程,是导致多数癌症病人死亡的重要原因。该研究团队发现对癌症小鼠模型进行抗氧化物处理会使癌细胞扩散更快。相关研究结果发表在国际学术期刊《Nature》上。


抗氧化物对人体有益的观点非常强大,一些临床试验也给癌症病人进行抗氧化物处理,但在其中一些研究中发现接受抗氧化物处理的病人死亡得更快,原因可能是这样的,癌细胞会从抗氧化物中获益。虽然这项研究结果还没有在人体中得到验证,但研究人员仍然提出:应该用促氧化物质治疗癌症,并且癌症病人不应在饮食中补充大量抗氧化物质。这项研究为癌症治疗增加了新的可能性。


Top 5:大脑一般的细菌


人脑是进化的最高杰作,而细菌则是一些低等个体,两者之间有着天渊之别。而如今加州大学圣迭戈分校的科学家们发现,细菌相互通讯的机制与人类大脑非常相似。这项研究发表在《Nature》上。


人类的感觉、行为和智力都取决于大脑神经元之间的电信号传导,这一过程由离子通道介导。现在发现,细菌也通过这样的离子通道进行通讯,并由此解决自己的代谢压力。由此可见,代谢压力触发的神经疾病可能具有古老的细菌渊源,人们可以从一个新角度来看这类疾病的治疗。人类大脑活动有一半是谷氨酸驱动的。进一步研究表明,生物膜的远距离电信号传导是通过钾离子实施的,钾离子扩散波协调着内部和外部细菌的代谢活性。去除细菌的钾离子通道,生物膜的电信号传导就无法进行。同时研究指出,这种细菌通讯机制与人类大脑的“皮层扩散性抑制”惊人的相似,而皮层扩散性抑制被认为与偏头疼和癫痫有关,这说明许多癫痫和偏头疼药物也能有效攻击细菌生物膜,帮助人们解决全球性健康难题——抗生素抗性。


Top 4:首次揭示miRNA编码的行为


Sussex大学的研究团队在《Science》杂志上发表文章,首次揭示了一种控制精确行为的microRNA。如果这种microRNA发生了突变,果蝇幼虫被颠倒之后就难以恢复自己的方位。


研究显示,miR-iab4/8发生突变会影响果蝇幼虫的行为能力。这些幼虫被颠倒之后不能自主调整方向(self-righting)。果蝇是遗传学研究中常用的模式生物,它们与包括人类在内的高等生物共享许多基础机制,而且繁殖速度快,容易在实验室中培养。这种突变影响了Hox基因Ultrabithorax。Ultrabithorax基因主要控制昆虫中胸到腹部第一节的发育,去除该基因在特定神经元中受到的抑制会导致self-righting缺陷。这项研究为人们展示了一个由microRNA编码的行为。研究人员指出,在果蝇和其他生物中应该还有其它microRNA参与了行为控制。


Top 3:科学家深入剖析并阐明大脑的结构


来自哈佛大学等处的研究者成功在纳米尺寸上对小鼠大脑的一部分进行了综合成像,该研究或为理解学习改变大脑的机制提供一定的思路和帮助。这项研究发表于《Cell》上。


研究者对小鼠的大脑进行图像采集并且进行了流水线式的分析,轴突通常会在相同的树突位置产生两个、三个甚至更多的突触,多个接触的轴突可以同树突进行高效地交流沟通,因为它们之间存在着紧密的联系,深入研究发现,某些轴突可以在相同的树突附近形成突触,树突棘不会通过轴突的电活性来进行成形,这与传统的看法相反;树突棘的形状会从较长的膜状结构变成粗短的结构,基于轴突的电活性可以帮助进行成形,但由于在相同的轴突上存在多个不同形状衰弱的树突棘,因此其需要相同的电活性。在如此小的大脑区域中还发现了1500个可以提供轴突和树突的神经元细胞,而这是一个非常惊人的数量,这些神经细胞就会形成大量大脑区域,并且构建出哺乳动物大脑中复杂的神经网络。本文研究中研究人员深入剖析了小鼠大脑的结构,后期研究者还将继续深入研究来解析大脑的奥秘。


Top 2:破解自然选择的世纪谜题


许多身体结构的相对大小和形状,是高度保守的,与生理学机能和行为直接相关。当研究人员改变这些比例时会发生什么呢?最近,来自挪威、美国的一个研究小组在《PNAS》发表的一项研究,给出了答案。


异速生长(Allometry),往往也译成相对生长,是有机体某一部分或某一指标的不等速生长,反映了生长和分配之间的数量关系,是现代生态学的重要概念之一。它非常的精确,经过数百万年也不会发生改变。一个多世纪以来,研究人员一直想知道,这是否是由最佳功能的自然选择引起,或者是由阻止进化变化的限制条件引起的。在昆虫飞翅中,圆度和大小之间存在一种关系,因此较小的翅膀要比大翅膀圆。在同一物种的个体之间、以及不同的物种之间,这种关系是高度一致的,通过研究111种果蝇飞翅的异速生长,研究人员发现,异速生长率的改变确实是有可能的。研究人员选择对其他重要特征(影响生存和繁殖)有害的遗传变异,从而表明,异速生长的关系受到潜在遗传结构的约束。遗传因子制约,可能在进化过程中扮演重要的角色。


Top 1:世界上最大的人类基因组变异被解析


由千人基因组计划协会领导的一个国际科学家小组,构建出了世界上最大的人类基因组变异目录,可为研究人员提供有价值的线索帮助他们确立一些人容易罹患各种疾病的原因。尽管大多数的人类基因组变异都是无害的,一些甚至是有益的,但也有些变异却可导致疾病,造成认知障碍,影响癌症、肥胖、糖尿病、心脏病和其他疾病的易感性。了解基因组变异导致疾病的机制或可帮助临床医生改进诊断及治疗方法及开发出新的防治对策。


在第一篇Nature文章中,研究人员鉴别出了人类基因组中因人而异的大约8800万个位点,建立了一个数据库作为标准参考,确定在种群中及世界各地人类基因组组成的变异。其可用于广泛的人类生物学和医学研究中。其中大约四分之一的变异是常见的,存在于许多或所有种群中,而大约四分之三存在于仅1%的人群中或甚至更为罕见。千人基因组计划为科学家们开展研究,探究疾病中的基因组贡献,包括研究常见和罕见变异提供了一个资源。第二篇Nature论文中,科学家们调查了2,504个样本中的基因组结构变异。他们发现了近6.9万个结构变异。这些基因组变异,包括缺失、插入和复制,其中许多影响了基因。研究人员构建出了8类结构变异的图谱,这些结构变异潜在地促成了疾病。现在每个人都想知道关于人类疾病这些变异会告诉我们些什么。

备注:原文出自解螺旋/医生科研助手,如有侵权请联系删除。

  • 侧边栏广告 - 模式动物成功案例
  • 侧边栏广告 - 科研奖励基金计划
  • 侧边栏广告-积分兑换礼品