2016年生物学新进展
生物工程是以生物学、遗传学等学科的理论和技术为基础,加上电子计算机等技术对遗传物质进行操纵,改变生物的性状,使生物产生对人类有用的代谢产物的一门技术。除此之外,你还想了解更多关于2016年生物学新进展的知识吗?以下是学习啦小编要与大家分享的:2016年生物学新进展,供大家参考!
2016年生物学新进展相关知识一
2016年的第一个月份,生命科学领域依然热闹非凡,从各大期刊杂志发布的新年新展望,到年尾红到年头的CRISPR临床实验成果大跃进,从Nature Methods公布的年度技术,到中国学者的表观遗传突破性进展。从中不难看出随着历史车轮的滚滚前行,生命科学也许真的将会站在科学界的第一线。
两大顶级期刊Nature和Science的2016新年新展望都中规中矩,毫无疑问的都聚焦了基因编辑技术,Nature认为2016年有可能会看到第一批基因编辑猴的诞生,并且指出它们将表现出设计模拟的人类疾病的症状;而Science强调的则是基因编辑的规范管理,他们指出美国有可能会对一些打算将人类细胞置于动物胚胎中去的计划开绿灯,但公众对于中国研究小组尝试编辑人类胚胎DNA所产生的消极反应可能会限制后续的研究。
目前其实在2016年的第一个月里,基因编辑技术已经展现了其在临床上的重要地位:首先三个独立研究小组提供了初步的研究证据表明,通过编辑一个与肌肉功能相关的基因,修复杜氏肌营养不良症小鼠的一些肌肉功能,可以治愈这一遗传性疾病。其次来自中国科技大学、中科院广州生物医药与健康研究院等处的中国学者将近年来迅猛发展的基因组编辑技术与iPSC来源的模型结合起来,纠正了癫痫患者iPSC中的致病突变。此外,美国Cedars-Sinai医学中心的研究人员利用CRISPR/Cas9的技术删除一个可导致失明病的遗传突变,这也正对应了Science杂志2016年度展望中对基因治疗的看法。
除了红得发紫的CRISPR-Cas9技术外,Nature Methods每年按例公布的年度技术与2016值得期待的技术,也让我们看到了更多闪耀的新技术。
单粒子低温电子显微镜(cryo-EM)作为一种结构测定技术,位次仅居于高分辨率方法X-射线晶体学及核磁共振(NMR)光谱法之后。由于近年来的技术进展使得现在能够利用cryo-EM解析近原子分辨率结构,因此排位也许也将发生变化。值得期待的技术包括:细胞内蛋白标记(Protein labeling in cells)、细胞核结构(Unravelingnuclear architecture)、动态蛋白质结构(Protein structure throughtime)、精准光遗传学(Precision optogenetics)、高度多重化成像(Highly multiplexed imaging)、深度学习(Deeplearning)、蛋白定位亚细胞图谱(Subcellular maps)和综合单细胞图谱(Integrated single-cell profiles)。
同时在2016开年里,中国学者的几项突破性成果也令人眼前一亮。中科院动物研究所周琪研究组首先是与段恩奎研究组,上海生命科学院营养所翟琦巍研究组合作,在高脂饮食诱导的父代肥胖小鼠模型中,发现一类成熟精子中高度富集的小RNA(tsRNAs)可为一种表观遗传信息的载体,将高脂诱导的父代代谢紊乱表型传递给子代。其次是创造出一种新型的干细胞——异种杂合二倍体胚胎干细胞,这是首例人工创建的、以稳定二倍体形式存在的异种杂合胚胎干细胞,为研究进化上不同物种间性状差异的分子机制和X染色体失活提供了新型的有利工具。
还有中科院神经科学研究所仇子龙研究组和孙强研究组合作发表的首个非人灵长类自闭症模型,这一MECP2自闭症模型是一个重要的研究,人类第一次成功得到了MECP2倍增综合征的灵长类动物模型,也是首次发现非人灵长类转基因动物模型中行为学表型的变化。
2016年生物学新进展相关知识二
由来自德国、奥地利和美国的研究人员组成的一个研究小组发现,采用一种允许在感染过程中同时研究细菌与宿主小RNA的新技术:双RNA测序(dual RNA-seq),可以揭示出两者转录谱的改变。在发表于《Nature》杂志上的研究论文中,这一研究小组描绘了他们的技术,为什么这一技术对于更多地了解细菌感染机制非常有用,以及在研究中获得的重要发现。
贝勒医学院分子和人类遗传学儿科学系、人类基因组测序中心和德克萨斯大学健康科学中心研究人员的最新一项报道称,在家族性帕金森病患者中发现几个关键的突变基因,包括TNK2和TNR有稀有突变。在12个家系中,这两个基因有9个突变位点。这项研究为深入研究帕金森病的致病基因提供了依据。研究结果发表在《JAMA Neurology》上。
爱丁堡大学领导了一支科学家团队,对13,000多对异性恋夫妇的基因信息进行分析,结果发现:人们择偶背后的因素和自身身高基因有很大程度的重叠。我们的基因促使我们被身高相似的人所吸引,比如高个子配高个子。研究发现,影响身高偏好和自身身高的遗传变异之间有89%的重叠,这表明我们对相似身高的伴侣有着内在的偏好。
来自南安普顿和荷兰的科学家最近在人类女性子宫内发现了一种特殊的基因“指纹”,或将帮助预测体外受精治疗能否成功。领导该项研究的Nick Macklon教授表示,这一发现将会帮助临床医生进一步理解为何体外受精技术对于一些女性来说总是失败。相关研究结果发表在国际学术期刊《Scientific Reports》上。
1月21日《Nature》上报导了庄小威及同事用超分辨率成像方法来直接观测果蝇染色质的组织,其观测尺度小至单一基因的大小、大至基因调控区域的大小。研究发现转录活性染色质状态、非转录活性染色质状态和被Polycomb抑制的染色质状态,都有截然不同的空间组织。
1月25日《NatureReviews Genetics》杂志发表的一篇重要综述全面介绍了单细胞基因组测序的发展现状。文章的通讯作者是著名科学家、斯坦福大学生物工程系主任Stephen R.Quake。这篇文章首先探讨了单细胞基因组测序面临的技术挑战,随后介绍了一些技术进步带来的生物学新发现。重点关注用单细胞基因组测序研究微生物暗物质,评估多细胞生物中遗传嵌合现象的致病作用,尤其是癌症。文章末尾还预测了未来几年单细胞基因组测序可能出现的一些进展。
1月19日,NPG集团期刊ScientificReports发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组研究成果。该研究首次利用CRISPR技术直接调控内源性基因表达,将胚胎干细胞分别诱导为胚外滋养层干细胞和原始内胚层细胞,成功实现早期胚胎细胞之间的谱系转换。
荷兰生态研究所(NIOO-KNAW)和Wageningen大学的研究团队首次组装了大山雀参考基因组、转录组和甲基化组。他们发现,表观遗传在记忆和学习能力的进化中起到了关键性作用。这项研究成果发表在1月25日的《Nature Communications》杂志上。
1月27日在《Nature》杂志上发表的一项研究中,一个欧洲团队——包括来自美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)的研究人员,测定了第一种海洋被子植物大叶藻(Zostera marina)的基因组序列,并将大叶藻的基因组与淡水近缘植物大浮萍(Spirodela polyrhiza)进行了对比。
佛罗里达大学、加州大学Irvine分校等单位的研究人员在1月26日的《GenomeBiology》杂志上发表文章,概述了RNA-seq生物信息学分析的现行标准和现有资源,为人们提供了一份带有注释的RNA-seq数据分析指南。这将成为开展RNA-seq研究的宝贵参考资料。
一项在小鼠中进行的研究表明,母亲的健康,甚至在怀孕前的状况,可能会影响她的胎儿的健康,有近一千个基因组区域的甲基化通过卵细胞被传递到早期胚胎。研究者们探讨了这一类型的甲基化在胎盘发育中的重要性,这是在妊娠期一个重要的器官,他们的研究结果发表最新一期的《Developmental Cell》上。
美国宾夕法尼亚州格伊辛格卫生系统的研究人员汇总了241个与大脑功能障碍有关的基因,同时发现了17个新基因突变与大脑发育障碍有关,包括自闭症、癫痫、精神分裂症和双相感情障碍,相关研究成果于2016年1月28日发表在《JAMA Psychiatry》杂志上。
目前已有19个EBV(Epstein-Barrvirus)全基因组或部分基因组序列被报道。为了进一步研究胃癌中EBV突变谱,北京大学肿瘤医院研究所、宁夏医科大学联合北京迈基诺基因科技有限责任公司,对EBV相关胃癌中EB病毒进行了全基因组测序。该研究发表在2015年12月的《Oncotarget》杂志(影响因子6.4)上。
来自新研究的数据表明,第4亚型髓母细胞瘤源于发育小脑上菱唇(upper rhomic lip)区域的神经干细胞。研究人员是通过检测表观基因组(epigenome)来获得这一研究发现,以及其他有关推动肿瘤生长的遗传错误的研究结果的。新研究发现为这种最常见的脑肿瘤亚型开发出更有效的靶向疗法清除了一个障碍。他们的研究结果发布在1月27日的《自然》(Nature)杂志上。