年轻华人博士Science发现特殊蛋白功能

年轻华人博士Science发现特殊蛋白功能

2016年10月11日讯 来自德州大学西南医学中心的研究人员发现一种特殊的蛋白会导致中风过程中脑细胞的最终死亡，这一发现将有助于研发针对大脑损伤的新治疗方法。

这一研究成果公布在10月6日的Science杂志在线版上，文章的第一作者与通讯作者是来自德州大学西南医学中心的王英飞（Yingfei Wang，音译）博士。王博士在德国马格德堡大学取得博士学位之后，2014年加入约翰霍普金斯医学院从事博士后研究工作，目前任德州大学西南医学中心助理教授。

“中风是造成严重长期残疾和死亡的主要原因。根据美国CDC的数据，每年美国有超过 795,000位居民出现中风，”王博士说，全面了解大脑的分子机制，将有助于研发出对抗这些疾病的新治疗手段。

这项最新研究发现一种巨噬细胞迁移抑制因子的蛋白会破坏细胞的DNA，导致大脑细胞死亡。同时文章也概述了三种通过操控MIF，保护中风大脑组织的方法，这种大脑损伤在阿茨海默氏症，帕金森病和亨廷顿疾病中也会出现。

王博士筛选了数以千计的人类蛋白质，从中找到了160个中风诱导细胞死亡因子，最终他们将范围缩小到了MIF身上，这是一种众所周知的免疫和炎症反应蛋白，能够通过激活先天性和适应性免疫通路，介导宿主对感染和胁迫的应答。近年来不少研究发现MIF与大量自身免疫疾病相关，包括风湿性关节炎，系统性硬化症，以及炎性肠病。

“MIF是在20世纪60年代发现的，但我们发现其功能与中风后细胞核中DNA损伤有关，”王博士说。

对于多种脑损伤，包括中风，和阿茨海默氏症，帕金森症和亨廷顿氏舞蹈症等疾病在内，都有一个相同的独特机制--parthanatos（希腊语中代表“死亡的信使”），PARP是其中的关键酶。

多聚（ADP核糖）聚合酶，也就是PARP近年来备受关注：PARP抑制药物作为潜在的癌症疗法获得了极大的关注。2014年，FDA批准了第一个PARP抑制剂用于治疗某些卵巢癌，当前约有140项临床试验正在调查这些药物对不同癌症类型的影响。

长期从事该领域研究的Ted Dawsons夫妇过去曾发现，外伤或中风等事件之后便发生了parthanatos。他们发现AIMP2通过与PARP1蛋白发生直接互作触发了parthanatos，他们还利用了一种可阻断PARP1的化合物，在过表达AIMP2的小鼠身上测试了一种化合物。这一化合物不仅保护多巴胺生成神经元避免了死亡，还阻止了帕金森氏病中见到的相似的行为异常。帕金森氏病研究新发现

同样在这项研究中，研究人员也发现了一些化合物，可在实验室培养的细胞中阻断MIF的作用，从而保护它们免于parthanatos。他们希望在下一步研究中深入了解这些化合物的作用。

科学家应用生物技术培育出一种抗病虫水稻，它能产生一种特殊的蛋白质，杀死害虫，但对人体健康无害，目前

（1）EE或Ee???? ee??（2）不抗该特殊蛋白质?? Ee?（3）降低生产成本，减轻环境污染（符合题意即可）
因为不抗该特殊蛋白质为显性性状，所以不抗该特殊蛋白质害虫的基因组成为EE或Ee，抗该特殊蛋白质是隐性性状，所以抗该特殊蛋白质害虫的基因组成为ee，EE与ee杂交，后代的基因组成为Ee，性状为不抗该特殊蛋白质，因为抗病虫水稻能产生一种特殊的蛋白质，杀死害虫，降低生产成本，减轻环境污染。

科学家们刚刚用CRISPR做了10件惊人的事情

CRISPR技术

（vchal/Shutterstock） 就像有人在基因编辑领域快速前进：科学家可以使用一种简单的工具来剪断和编辑DNA，这加快了可能导致治疗和预防疾病的进步步伐。

的发现现在正在迅速到来，由于研究人员可以发表他们的工作成果，利用的工具，称为CRISPR-Cas9。

这个工具，通常简称为CRISPR，首次被证明能够在2011年剪断DNA。它由一种蛋白质和一种叫做RNA的DNA的近亲组成。科学家可以利用它在非常精确的位置切割DNA链，使他们能够从遗传物质链中移除基因的突变部分。

仅在过去的一年里，世界各地的研究人员就发表了几十篇科学论文，详细介绍了研究结果——有些很有希望，一些关键的-使用CRISPR剪掉并替换不需要的DNA来开发癌症、HIV、失明、慢性疼痛、肌肉萎缩症和亨廷顿病的治疗方法，举几个例子。

“由于CRISPR，基础研究发现的速度已经爆炸了，”生物化学家和CRISPR专家Sam Sternberg说，加州伯克利的Caribou Biosciences Inc.的技术开发小组负责人，该公司正在为医学、农业和生物研究开发基于CRISPR的解决方案。

虽然任何基于CRISPR的治疗方法都需要几年时间才能在人体中进行测试，“几乎每天都会有无数次斯特恩伯格在接受《生活科学》采访时说，新的出版物概述了利用这一新工具对人类健康和人类遗传学的新发现。当然，人类并不是唯一拥有基因组的物种。CRISPR在动物和植物上也有应用，从消灭寄生虫，比如引起疟疾和莱姆病的寄生虫，到提高土豆、柑橘和西红柿的产量，

[CRISPR]的功效令人难以置信。这已经给大多数实验室的日常生活带来了一场革命，”纽约冷泉港实验室谢尔茨实验室首席研究员、分子生物学家杰森·谢尔茨说。Sheltzer和他的团队正在使用CRISPR来了解染色体的生物学，以及与染色体相关的错误是如何导致癌症的。

“我非常希望在未来十年里，基因编辑将从一个主要的研究工具转变为能够在临床上进行新治疗的工具，”Neville Sanjana说，来自纽约基因组中心和纽约大学生物学、神经科学和生理学助理教授。

在这里，我们来看看在对抗10种疾病方面的最新进展，这些疾病证明了CRISPR的能力，并暗示未来的事情。

癌症

（royaltystockphoto/Shutterstock） 一种治疗癌症的方法已经暗示了人类，自从公元前460年至370年的希腊医生希波克拉底发明了这个词：karkinos。但是，由于癌症和许多疾病一样，都是由人的基因组突变引起的，研究人员说，基于CRISPR的治疗有可能有一天会减缓肿瘤扩散的速度，或者完全逆转这种疾病。

这一领域的一些早期工作已经在中国展开，《自然》杂志报道，在人类使用基因编辑的法规比美国更为宽松的地方，

在2016年10月，中国的一名肺癌患者成为世界上第一个接受用CRISPR修饰的细胞注射的10人。由成都四川大学肿瘤专家陆佑博士领导的研究人员，对从患者自身血液中提取的免疫细胞进行了改造，并使产生一种蛋白质的基因失效，而这种蛋白质通常是癌细胞为了分裂和繁殖而劫持的。希望没有这种蛋白质，癌细胞就不会繁殖，免疫系统就会获胜美国的

研究小组也在寻找使用CRISPR抗癌的方法。宾夕法尼亚大学艾布拉姆森癌症中心转化研究主任Carl June博士及其同事于2016年6月获得美国国家卫生研究院批准，对18名晚期黑色素瘤（皮肤癌）癌症患者进行临床试验，根据该大学的一份声明，肉瘤（软组织癌）和多发性骨髓瘤（骨髓癌）。在这项临床试验中，研究人员将使用CRISPR改变患者自身免疫系统细胞中的三个基因，希望使这些细胞破坏他们体内的癌细胞。

HIV

（Sebastian Kaulitzki | Shutterstock） 根除导致艾滋病的病毒HIV，一直是一场艰难的战斗。这种病毒不仅感染人体内攻击病毒的免疫细胞，而且还是一种臭名昭著的变异因子。在HIV劫持体内的一个细胞并开始复制后，它会产生自身的许多基因变异，这有助于它逃避药物治疗。据世界卫生组织称，这种耐药性是治疗艾滋病毒感染者的一个巨大问题，

CRISPR已经把艾滋病毒排在了它的视线中。2017年5月，坦普尔大学（Temple University）和匹兹堡大学（University of Pitt *** urgh）的研究人员利用CRISPR从病毒感染的细胞中截获病毒，关闭了病毒的复制能力。蒙特利尔麦吉尔大学（McGill University）的病毒学家陈亮（Chen Liang）领导的研究人员称，这项技术的使用在三种不同的动物模型中进行了测试，这是研究人员首次展示了一种从受感染细胞中消除艾滋病病毒的方法。他们在《分子治疗》杂志上报道了他们的研究结果。

亨廷顿病

（Ralwel/Shutterstock） 在美国大约30000人有一种叫做亨廷顿病的遗传病，这种致命的遗传病会导致大脑神经随着时间的推移而恶化，根据美国亨廷顿病学会。症状包括人格改变、情绪波动、步态不稳和言语迟钝。“KDSPE”“KDSPs”是由一种有缺陷的基因导致的，这种基因比正常情况下更大，产生一种大于正常形式的蛋白质，叫做亨廷顿蛋白，然后分解成更小的有毒的碎片，积聚在神经元中，破坏其功能。据美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）报道，

，但在2017年6月，科学家在《临床研究杂志》（Journal of Clinical Investigation）上报告称，他们已经在实验室老鼠身上逆转了这种疾病，这些老鼠已经被改造成用人类突变的huntingtin基因代替老鼠的huntingtin基因。Su Yang，亚特兰大埃默里大学人类遗传学系博士后研究员，中国科学院遗传学与发育生物学研究所的任宝昌，用CRISPR将突变的亨廷顿基因的一部分剪掉，产生毒性位。毒性碎片在小鼠的大脑中减少，神经元开始愈合。受影响的小鼠恢复了一些运动控制、平衡和握力。尽管他们在某些任务上的表现不如健康老鼠，但结果显示CRISPR有助于对抗这种情况的潜力，科学家们强调，在这种疗法应用于人类之前，需要进行更为严格的研究。

杜氏肌营养不良症

（chiccodifc/Shutterstock）

杜氏肌营养不良症是一种由于一个叫做肌营养不良蛋白基因，是体内最长的基因之一。由分子生物学教授埃里克·奥尔森领导的德克萨斯大学西南医学中心的一个研究小组正在与CRISPR合作，寻找对抗杜氏肌营养不良症的方法sps“由于肌营养不良蛋白基因的突变，人体并没有形成一种功能性的肌营养不良蛋白，这对肌肉纤维的健康至关重要。随着时间的推移，这种蛋白质的缺乏会导致进行性肌肉退化和虚弱。

在2017年4月，奥尔森和他的团队在《科学进展》杂志上报告说，他们使用了一种叫做CRISPR-Cpf1的CRISPR工具的变体来纠正导致杜氏肌营养不良的突变。他们将该基因固定在实验室培养皿中生长的人类细胞和携带缺陷基因的小鼠中。

CRISPR-Cpf1是基因编辑工具箱中的另一个工具。根据美国犹他州西南医学中心的一份声明，它不同于更常用的CRISPR-Cas9，因为它更小，因此更容易输送到肌肉细胞。它还识别出一个不同于Cas9的DNA序列，Cas9在编辑很长的营养不良蛋白基因时非常有用。

防止失明

（Hannah Boettcher/Stock.XCHNG） 儿童失明最常见的原因之一是一种叫做Leber先天性黑蒙的疾病，这种疾病影响大约2到3人根据美国国家卫生研究院的数据，每10万名新生儿中就有一名。这种情况是遗传的，是由至少14个负责正常视力的基因突变引起的。

麻省剑桥生物技术公司Editas正在研究一种基于CRISPR的治疗方法，以逆转一种称为Leber先天性黑蒙病10型的疾病。据生物科技新闻网站Xconomy报道，该公司计划在2017年底前向美国食品和药物管理局提交必要的文件，以开始第一次针对这种情况的人体试验。

Editas由麻省理工学院生物工程教授张峰（音译）共同创建，他证明了CRISPR-Cas9可以被使用在人体细胞上。加州大学伯克利分校的詹妮弗·杜DNA和当时维也纳大学的埃曼纽尔·查彭蒂尔也证明了CRISPR-Cas9可以截取DNA，他们在2012年就这项技术申请了专利。麻省理工学院下属的博德研究所（Broad Institute）于2014年4月提交了专利，并快速跟进，最终获得了专利。据《自然》杂志报道，2017年2月，美国加州大学伯克利分校提起诉讼，声称双脱氧核糖核酸（Doudna）是第一位的，此后，博德研究所的专利获得了支持。

慢性疼痛

（Stasique/Shutterstock） 慢性疼痛不是遗传性疾病，但科学家们正在研究如何利用CRISPR通过改变基因来减少炎症来抑制背部和关节疼痛。在正常情况下，炎症是身体告诉免疫系统修复组织的方式。但慢性炎症则相反，会损伤组织，最终导致虚弱的疼痛。

2017年3月，由美国犹他大学生物工程助理教授Robby Bowles领导的一个研究小组报告说，他们使用CRISPR阻止某些细胞产生分子，这些分子被设计用来分解组织，导致引起引起疼痛的炎症，根据该大学的一份声明，

这项技术可以用来延缓背部手术后组织的退化。这可以加速愈合，减少需要额外的手术来纠正组织损伤。

莱姆病

（CDC） Kevin Esvelt，麻省理工学院的进化生物学家，想要消灭莱姆病，莱姆病是由蜱传细菌引起的，这种细菌可以从鹿蜱叮咬传播到人身上。疾病预防控制中心称，如果不加以治疗，这种感染会引起关节炎、神经痛、心悸、面瘫等问题。

虽然引起莱姆病的细菌是由鹿蜱传播给人的，但蜱虫本身在从卵中孵化时并没有这种细菌。相反，幼小的蜱虫在进食时会吸收细菌，通常是在白足鼠身上。埃斯韦尔特想减少据《连线》报道，通过使用CRISPR-Cas9基因改造白足鼠，使它们和它们的后代对细菌免疫，无法将其传给蜱虫，从而引发疾病。2016年6月，Esvelt向马萨诸塞州南塔基特岛和玛莎葡萄园的居民介绍了他的解决方案，据《科德角时报》报道，这是莱姆病的主要问题。然而，在进一步的测试完成之前，这些老鼠不会在岛上被释放，这可能需要数年的时间。

疟疾

（James Gathany）。由疾控中心提供，Paul I.Howell，MPH；Frank Hadley Collins教授， 疟疾每年导致数十万人死亡。2015年是世界卫生组织统计的最近一年，约有2.12亿疟疾病例和约42.9万疟疾死亡。

从源头上解决了这个问题，伦敦帝国理工学院的研究小组正致力于减少传播疟疾的蚊子的数量。根据该学院的一份声明，由奥斯汀·伯特教授和安德烈·克里斯蒂教授领导的一组科学家将研究两个主要的行动方案：对雄性蚊子进行基因改造，使其产生更多的雄性后代，研究小组在《自然》杂志上报道，2015年12月，他们发现了三种降低雌性蚊子生育能力的基因。他们还宣布，他们发现CRISPR可以至少针对其中一种。

作物

（Linda&Dick Buscher博士） 就像CRISPR可以用来修改人类和动物的基因组一样，它也可以用来修改植物的基因组。科学家们正在研究如何利用该工具的基因编辑能力，减少一些作物的疾病，使其他作物更加健壮。

英国诺维奇塞恩斯伯里实验室的教授索菲恩·卡蒙（Sophien Kamoun）正在研究如何去除使土豆和小麦易受疾病侵袭的基因，PhysOrg报道。据《自然》杂志报道，纽约冷泉港实验室的遗传学家扎卡里·利普曼（Zachary Lippman）正在利用CRISPR技术开发一种番茄植株，其枝条经过优化，能够承受成熟番茄的重量而不会折断。在加利福尼亚，几个实验室正试图利用CRISPR来对付一种叫做柑橘绿色化的植物疾病，这种疾病是由在柑橘林中植物间飞行的昆虫传播的细菌引起的，《自然新闻》报道，

编辑了一个可行的人类胚胎

（Dreamstime） 基于CRISPR的研究从假设到结果的速度令人震惊。谢尔茨告诉《生活科学》杂志说，过去需要几个月的实验现在需要几个星期。这一速度引起了政策制定者和利益相关者的一些担忧，特别是在人类身上使用这种技术时。

2017年2月，美国国家科学、工程和医学院的科学家发布了一份人类基因编辑评估报告，说这是可以接受的，但只是在某些条件下。该组织还说，改变胚胎、卵子和 *** 中的细胞在伦理上是允许的，前提是这样做是为了纠正疾病或残疾，而不是为了增强一个人的外表或能力，《科学新闻》报道，

虽然美国还没有科学家使用CRISPR来修饰一个可行的人类胚胎，但中国广州医科大学刘建桥领导的研究小组在2017年3月1日的《分子遗传学与基因组学》杂志上报道了这一进展。科学家们利用CRISPR-Cas9基因导入并编辑出人类胚胎的致病突变。这项研究表明，基因编辑可以在胚胎期完成。这些胚胎不是植入人体的。

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