学术背景 RNA选择性剪接（RNA isoforms）在基因表达调控中扮演着至关重要的角色。人类蛋白质编码基因平均含有超过八个RNA选择性剪接，这导致了近四种独特的蛋白质编码序列。传统的短读长测序技术由于其在读数长度上的限制，无法准确地组装和定量RNA选择性剪接，这大大简化了基础生物学的理解。越来越多的研究表明，同一基因体的不同选择性剪接在蛋白水平上具有独特的互作网络。尤其是，有研究表明同一基因体的某些选择性剪接在细胞内可以发挥完全不同甚至相反的功能。例如bcl-x基因，其中bcl-xl具有抗凋亡功能，而bcl-xs则具有促凋亡功能。这样看来，明确个体RNA选择性剪接的功能对于理解疾病机制以及开发新的治疗方法至关重要。 研究来源 本研究由多名来自不同机构的科学家共同完成，其中包括Bernar...
引言 在新冠疫情的推动下，mRNA疫苗技术取得了显著进展，但其短半衰期和高剂量需求导致了副作用和可及性问题。为了克服这些挑战，自我扩增RNA（self-amplifying RNA, saRNA）成为了研究热点。saRNA利用来自甲病毒的RNA依赖RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase, RdRP）进行自我复制，理论上可以通过减少剂量和注射频率来提高疫苗的效力和安全性。然而，saRNA的早期研究表明，其诱导的强烈干扰素（Interferon, IFN）响应会抑制抗原表达，降低疫苗效力。本研究旨在通过完全替代改性核苷酸，抑制干扰素响应，提高saRNA的长效蛋白表达和疫苗保护效力。 研究背景 本文的研究团队来自波士顿大学，包括生物医学工程系、生物设计中心、病毒学、...
在本研究中，我们证明了另一类2型CRISPR-Cas系统——II型Cas9系统，也具备“trans-cleavage”活性，该活性由crRNA和tracrRNA指导并通过DNA或RNA目标的结合而激活。通过将Cas9效应核酸酶的trans-cleavage活性与核酸扩增技术结合，我们创建了名为DACD和RACD的特异性DNA和RNA样本检测平台。 Cas9在chimeric sgRNA和nonchimeric crRNA与tracrRNA的指导下，显示出显著不同的ssDNA trans-cleavage活性。酶动力学分析表明，在crRNA和tracrRNA指导下的Cas9 trans-cleavage的催化效率远高于chimeric sgRNA指导下的Cas9 trans-cleavage。...
AAV-SB-CRISPR筛查肿瘤内浸润的原代自然杀伤细胞揭示CAR-NK疗法的遗传性检查点 随着生物技术和基因编辑技术的飞速发展，对于提高自然杀伤（NK）细胞治疗癌症的临床潜力的研究愈发受到关注。尽管在临床治疗中充满潜力，但NK细胞疗法的成功受到多重限制的制约。在《Nature Biotechnology》上发表的一项最新研究中，研究人员基于原代NK细胞执行了一项体内腺相关病毒（AAV）-睡美人（Sleeping Beauty, SB）-CRISPR筛查，针对四种固态肿瘤小鼠模型的肿瘤浸润NK（TINK）细胞展开研究。与此同时，研究人员对TINK细胞进行了单细胞转录组景观的分析，并鉴定出了之前未曾探究的NK细胞亚群和差异表达的TINK基因。 雷鹏、保罗·A·雷瑙尔、贾科莫·斯费鲁扎、罗家杨...
碱基编辑筛选技术在肿瘤免疫治疗T细胞研究中的应用 免疫细胞疗法，如T细胞转移治疗和CAR T细胞疗法，在某些疾病领域成为临床癌症治疗的重要工具。然而，大部分癌症患者无法从细胞疗法中获益，抗性可能是由于癌细胞内在变化（例如B2M丢失、抗原丢失或CD58丢失或下调）或在免疫抑制性肿瘤微环境中细胞产品的调控。本研究通过基础编辑筛选技术，生成了数千种在已知或潜在临床相关基因位点上的变体，探索了这些变体在T细胞生物标志上的影响，提出利用这些变体改善现有和未来的细胞癌症免疫疗法的可能性。 研究背景 该研究由Zachary H. Walsh、Parin Shah、Neeharika Kothapalli、Shivem B. Shah等人共同完成，他们来自不同的科研机构，具有深厚的科研背景和专业能力。本项研...
选择性基因驱动器编程肿瘤进化以主动对抗药物耐药性 随着肿瘤的发展，针对癌症的靶向疗法通常会因药物抵抗性的进化而失败。本研究展现了一种可重复操纵肿瘤进化以设计治疗机会的方式，即使在遗传异质性预先存在的情况下。我们开发了一种选择性基因驱动器系统，可以稳定地引入到癌细胞中，由两个基因（或开关）组成，将可诱导的适应性优势与共享的适应性成本相耦合。利用随机模型的进化动力学，我们确定了选择性基因驱动器的设计准则，并建造了可以利用多个已批准的酪氨酸激酶抑制剂选择性压力的原型，并采用了多种治疗机制，如前药催化和免疫活性诱导。我们证明选择性基因驱动器能在体外消除多种形式的遗传抗性。最终，我们展示了在小鼠实体瘤模型中，模型引导的开关激活可以有效针对预先存在的抗性。这些结果为进化引导的抗癌治疗确立了选择性基因驱动...
转录组学技术跟踪序列(Tracking-Seq)揭示CRISPR-Cas9介导的基因组编辑的脱靶效应异质性 研究背景 随着基因组编辑技术的飞速发展，CRISPR-Cas9系统因其高效率、易操作而被广泛应用于生物医学研究领域。然而，由于CRISPR-Cas9系统进行DNA编辑时可能产生非靶效应，即在意图编辑以外的基因位点发生切割，因此如何对非靶效应进行全面识别和评估已成为科研中的一项重要课题。之前的研究主要采用细胞游离法等方法检测非靶效应，但这些方法往往存在对特定编辑工具或细胞类型的依赖性、需要大量细胞、假阳性率高以及仅限于体外基因组编辑等局限。鉴于此，开发一种通用的、能够在细胞原位直接检测非靶效应的方法显得十分迫切。另一方面，目前的研究也有所忽视编辑工具的靶向异质性，即不同编辑工具在不同细胞...
在复杂微生物组中使用基因排列分析进行菌株追踪揭示物种特定的进化模式 背景介绍 微生物种群通过单核苷酸突变和结构变化（如重组、插入和缺失）分化为不同的菌株。大多数菌株比较方法主要量化单核苷酸多态性（SNPs）的差异，而忽视了结构变化。然而，重组是许多物种（包括人类病原体）表型多样化的重要驱动因素。本文介绍了一种名为SynTracker的工具，该工具使用基因排列（基因组中同源区域的序列块顺序）来比较微生物菌株。基因排列是一种尚未被现有菌株比较工具充分利用的丰富的基因组信息来源。SynTracker对SNP敏感度低，无需数据库，且对测序错误具有鲁棒性。它在追踪元基因组数据中的菌株时优于现有工具，特别适用于噬菌体、质粒及其他数据有限的情境。应用于单物种数据集和人类肠道元基因组时，SynTracker...
基于群体资源的单样本肿瘤亚克隆重构算法 背景介绍 癌症的进化过程和肿瘤的基因异质性是现代肿瘤学研究的重要领域。肿瘤从正常细胞进化而来，通过获得体细胞突变逐步发展。这些突变受细胞染色质结构和内源性及外源性诱变压力的影响，以概率的方式发生。如果特定的突变为细胞提供了选择优势，其后代细胞可以在其局部环境中扩展。经过多年的积累，最终形成带有多种癌症标志的细胞群体，即克隆。不同的肿瘤细胞亚群（亚克隆）可以通过漂移或选择压力在整个细胞群体中出现。这种进化特征对临床具有重要意义，基因异质性与较差的预后、更多的突变和耐药性有关。因此，理解和量化肿瘤的进化过程对于癌症治疗和预后评估至关重要。 肿瘤亚克隆重构是一种常见的方法，通过利用体细胞单核苷酸变异（SNVs）和拷贝数异常（CNAs）的等位基因频率来量化肿瘤...
医学多组学数据分析中的多重先验知识图神经网络 背景介绍 精确医学是未来医疗保健的重要领域，因为它为患者提供个性化的治疗方案，从而改善治疗效果并降低成本。例如，由于乳腺癌患者存在复杂的临床、病理和分子特征，相同的治疗可能表现出不同的效果。随着生物医学技术的高速发展，疾病的表征可以通过多组学数据来实现。多组学方法相较单组学方法能够在多个数据间捕捉一致和互补的信息，从而建立更加准确和深入的模型。例如，癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）提供了包括mRNA表达、DNA甲基化和拷贝数变异（Copy Number Variation, CNV）在内的多组学数据。因此，在精确医学的各类任务中引入多组学数据变得必要，这些任务包括药物反应预测、基因发现和生存分析等。 作...