三句話讀懂一篇 CNS:吸菸、飲酒和肥胖,導致全球近一半的癌症死亡;高血壓可跨代遺傳

持續多日的暑氣退散,天氣轉涼,正是科研好時機。

本週學術君繼續帶來 CNS 最新一週的進展,助力大家勇攀科研高峰!

1.Science:解析Craspase 系統機制

基於 CRISPR-Cas 的基因編輯技術被廣泛地應用於基因校正、遺傳育種、新藥開發等多個領域。

2022 年 8 月 25 日,康奈爾大學的可愛龍團隊聯合荷蘭代爾夫特理工大學Stan J.J Brouns團隊在Science雜誌發表研究論文Craspase is a CRISPR RNA-guided, RNA activated protease

該研究解析了一種全新的 CRISPR 偶聯的蛋白酶新系統(Craspase, CRISPR associated Caspase)的工作機制:Craspase 是一個 gRNA 引導、並且受到靶向 RNA 激活的蛋白酶系統,該蛋白酶受到激活之後可對天然的蛋白底物進行切割並誘導細胞死亡。

圖 1:來源

圖 1:來源Science

2.Cell:揭示植物感知胞外 pH 的機制

研究表明植物具備感應外界 pH 的能力,然而植物如何感知胞外 pH 變化,其機制未明。

2022 年 8 月 22 日,南方科技大學郭紅衛教授團隊與清華大學-德國馬克斯普朗克研究所-科隆大學柴繼傑教授團隊聯合在Cell雜誌發表研究論文Extracellular pH sensing by plant cell-surface peptide-receptor complexes

該研究揭示了細胞表面的小肽-受體複合物作為胞外 pH 感受器,調控植物生長和免疫的機制。證實了 RGF1 信號通路和 Pep1 信號通路通過受體複合物胞外區直接感應胞外 pH 變化,為利用「酸鹼調控」 來調節作物生長、抗病、抗逆提供了新視角。

圖 2:來源

圖 2:來源Cell

3.Circulation:高血壓可跨代遺傳

高血壓是最常見的慢性病,也是心腦血管病最主要的危險因素。

2022 年 8 月 25 日,陸軍軍醫大學大坪醫院曾春雨胡翠美吳庚澤餘駿逸共同通訊在Circulation雜誌發表研究論文Prenatal Lipopolysaccharides Exposure Induces Transgenerational Inheritance of Hypertension

該研究對妊娠 Sprague Dawley 大鼠在妊娠第 6、8、10 和 12 天腹腔注射脂多糖(LPS)以生成產前 LPS 暴露模型,發現不良產前暴露可通過表觀遺傳調控機制誘導跨代高血壓遺傳,並確定了潛在的高血壓預防和治療策略。

圖 3:來源

圖 3:來源Circulation

4.Science:開發染色體編輯新技術,創造世界首個染色體融合小鼠

不同的物種具有不同的核型,但是同一物種的核型是高度保守的,一個物種的染色體數目、大小或形態組成往往需要數百萬年。

2022 年 8 月 26 日,中國科學院動物研究所幹細胞與生殖生物學國家重點實驗室周琪院士、李偉研究員領銜的科研團隊在Science雜誌發表研究論文A sustainable mouse karyotype created by programmed chromosome fusion

該研究報道了哺乳動物完整染色體可程式設計連接的新技術,實現了哺乳動物大規模基因組 DNA 的編輯,創造出了一種特殊的「染色體融合」小鼠,其染色體總數只有 19 對——比天然小鼠少 1 對。此外,這種融合染色體還能遺傳給後代,對了解染色體重組如何影響物種的進化具有重要的參考價值。

圖 4:來源

圖 4:來源Science

5.Nature:基因改造得到可持久擊殺腫瘤的 T 細胞

將癌症患者自身 T 細胞改造後,可以獲得專門攻擊腫瘤的治療性 T 細胞,是一種強有力的抗癌工具。

2022 年 8 月 24 日,加利福尼亞大學醫學系Alexander Marson團隊等多個單位聯合在Nature雜誌發表研究論文RASA2 ablation in T cells boosts antigen sensitivity and long-term function。

該研究藉助 CRISPR 基因編輯技術,調控 RASA2 的表達對 T 細胞進行了基因改造,新設計的 T 細胞不僅擊殺效率比傳統的 T 細胞要更高,並且能夠存活更長的時間,持久地發揮抗腫瘤作用!

圖 5:來源

圖 5:來源Nature

6.Nature:揭示CRISPR-Cas9 基因編輯系統 R-loop 形成和活化的結構基礎

目前研究者對 CRISPR-Cas9 系統的 R-loop 形成及後續的活化機制缺乏全面了解。

2022 年 8 月 24 日,瑞士蘇黎世大學的Martin Jinek團隊在Nature雜誌發表研究論文R-loop formation and conformational activation mechanisms of Cas9

該研究利用冷凍電鏡對 CRISPR-Cas9 系統 R-loop 形成的機制進行了全面系統的分析,揭示了 Cas9 核酸酶活化的結構基礎,發現 R-loop 的形成與核酸酶活化所必須的結構域重構之間存在多重偶聯的關係,為降低脫靶改善 CRISPR-Cas9 系統的安全性提供了新的見解。

圖 6:來源

圖 6:來源Nature

7.Nature:人造胚胎長出了完整大腦結構和跳動的心臟

胚胎幹細胞(embryonic stem cells, ESCs)常被認為是萬能細胞,它們的發育潛力能夠通過與胚胎外幹細胞的相互作用而大大擴展,2022 年 8 月 25 日,英國劍橋大學的Magdalena Zernicka-Goetz教授團隊在Nature雜誌發表研究論文Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis

該研究體外從小鼠胚胎幹細胞、滋養層幹細胞及胚胎外內胚層幹細胞中組裝了幹細胞衍生的胚胎,具有明確前腦和中腦區域的頭部褶皺,併發育出一個跳動的心臟狀結構,為揭示發育和疾病機制提供了重要模型。

圖 7:來源

圖 7:來源Nature

8.Lancet:吸菸、飲酒和肥胖是全球癌症死亡的主要風險因素

癌症是全球第二大死亡原因,受許多因素影響。

2022 年 8 月 20 日,國際醫學頂刊Lancet雜誌發佈研究論文The global burden of cancer attributable to risk factors, 2010–19: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019

該研究系統分析了 2019 年全球疾病負擔、傷害和風險因素研究,發現全球幾乎一半的癌症死亡是由吸菸、飲酒和肥胖等已知的風險因素引起的,吸菸仍然是全球癌症的主要風險因素。減少接觸這些可改變的風險因素將有效降低全球癌症死亡率和傷殘調整壽命年。

圖 8:來源

圖 8:來源Lancet

9.Nature Immunology:揭示 JMJD1C 在漿細胞分化及類風溼關節炎中的作用

目前,有關漿細胞分化相關的負向調節機制研究較少。

2022 年 8 月 22 日,南京醫科大學基礎醫學院王曉明課題組與南醫大第一附屬醫院車楠團隊合作在Nature Immunology雜誌發表研究論文Jmjd1c demethylates Stat3 to restrain plasma cell differentiation and rheumatoid arthritis

該研究報道了 JMJD1C 通過非經典功能去甲基化 STAT3 從而調控漿細胞分化和類風溼關節炎發病的作用,闡釋了 STAT3 去甲基化修飾而非甲基化修飾發揮了更為關鍵的調控作用。

圖 9:來源

圖 9:來源Nature Immunology

10.Nature Medicine:通過睡眠時的呼吸可檢測帕金森病

帕金森病(PD)是繼阿茲海默症之後全球第二大最常見的神經系統疾病。

2022 年 8 月 22 日,麻省理工學院電氣工程和電腦科學系Yuzhe Yang團隊在Nature Medicine雜誌發表研究論文Artificial intelligence-enabled detection and assessment of Parkinson’s disease using nocturnal breathing signals

該研究開發了一個人工智慧模型,僅通過讀取一個人的呼吸特徵就可以檢測出帕金森病,提供傳統手段上無法獲得的臨床見解,有助於縮短臨床試驗,促進藥物開發!

圖 10:來源

圖 10:來源Nature Medicine

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參考文獻:

1. Chunyi Hu, Sam P.B. van Beljouw et al., Craspase is a CRISPR RNA-guided, RNA activated protease. Science (2022) DOI: 10.1126/science.add5064

2. Liu L, Song W, Huang S, et al. Extracellular pH sensing by plant cell-surface peptide-receptor complexes [published online ahead of print, 2022 Aug 15]. Cell. 2022;S0092-8674(22)00915-1. doi:10.1016/j.cell.2022.07.012

3. Cao N, Lan C, Chen C, et al. Prenatal Lipopolysaccharides Exposure Induces Transgenerational Inheritance of Hypertension. Circulation. 2022;CIRCULATIONAHA122059891.doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.122.059891

4. Wang LB, Li ZK, Wang LY, et al. A sustainable mouse karyotype created by programmed chromosome fusion. Science. 2022;377(6609):967-975. doi:10.1126/science.abm1964

5. Carnevale, J., Shifrut, E., Kale, N. et al. RASA2 ablation in T cells boosts antigen sensitivity and long-term function. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05126-w

6. Pacesa, M., Loeff, L., Querques, I. et al. R-loop formation and conformational activation mechanisms of Cas9. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05114-0

7. Amadei, G., Handford, C.E., Qiu, C. et al. Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3

8. GBD 2019 Cancer Risk Factors Collaborators. The global burden of cancer attributable to risk factors, 2010-19: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022;400(10352):563-591. doi:10.1016/S0140-6736(22)01438-6

9. Yin, Y., Yang, X., Wu, S. et al. Jmjd1c demethylates STAT3 to restrain plasma cell differentiation and rheumatoid arthritis. Nat Immunol (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01287-y

10. Yang, Y., Yuan, Y., Zhang, G. et al. Artificial intelligence-enabled detection and assessment of Parkinson’s disease using nocturnal breathing signals. Nat Med (2022). https://doi.org/10.1038/s41591-022-01932-x

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