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受生物膜启发的脂质纳米颗粒增强了CRISPR-Cas9对A型血友病的编辑效果
在基因治疗领域,CRISPR-Cas9技术的出现极大地推动了基因编辑的进展,使得科学家能够以高精度的方式修改特定的DNA序列。然而,尽管CRISPR-Cas9在实验室研究中表现出色,其在临床应用中的推广仍受到多种因素的限制。其中,主要的挑战包括:如何实现安全有效的体内递送、如何避免免疫系统的激活、如何确保基因编辑的特异性以及如何实现靶向组织的高效递送。这些问题的存在,使得CRISPR-Cas9在治疗某些疾病时仍然面临一定的障碍。为了解决这些问题,研究人员正在积极探索新的递送系统,其中脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticles, LNPs)因其在RNA治疗中的广泛应用而受到关注。LNP
来源:Journal of Contextual Behavioral Science
时间:2025-08-21
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系统性解码胶质瘤功能性增强子连接组与风险变异的分子机制
胶质瘤作为最具侵袭性的脑癌类型之一,其发生发展机制一直是肿瘤研究的难点。尽管全基因组关联研究(GWAS)已发现多个与胶质瘤风险相关的单核苷酸多态性(SNP),但85%的SNP位于非编码区,这些变异如何通过远程调控影响肿瘤进展仍不清楚。传统"邻近基因"假设因缺乏实验证据而备受挑战,特别是增强子与靶基因间的三维基因组互作机制亟待解析。为攻克这一难题,Wange Lu团队在《Nature Cell Biology》发表的研究中,创新性地将高通量CRISPR干扰(CRISPRi)筛选与H3K27ac HiChIP(染色质互作分析)技术相结合。通过对38例患者样本和3种胶质瘤细胞系的分析,首次绘制了胶质
来源:Nature Cell Biology
时间:2025-08-20
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Hox-C12介导β2-肾上腺素受体通过cAMP/钙离子前馈环路驱动三阴性乳腺癌侵袭的机制研究
三阴性乳腺癌(TNBC)作为乳腺癌中最具侵袭性的亚型,缺乏有效的靶向治疗手段,患者预后较差。近年研究发现,交感神经系统通过释放去甲肾上腺素激活肿瘤细胞表面的β2-肾上腺素受体(β2AR),可加速癌症转移。临床数据显示,使用β受体阻滞剂(β-blockers)的TNBC患者复发率降低26%,但其中具体分子机制尚不明确。此前研究曾发现,在高度转移的MDA-MB-231HM细胞系中,β2AR通过激活cAMP和钙离子的相互前馈环路促进侵袭,但在同源非转移性细胞中却无此效应。这种差异是否普遍存在于TNBC中?又是何种分子决定β2AR的功能可塑性?这些问题成为解开TNBC转移机制的关键。为回答这些问题,研
来源:Science Signaling
时间:2025-08-20
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综述:1型糖尿病中的免疫逃逸β细胞:基因工程、生物材料和计算模型的创新
1型糖尿病免疫学与治疗现状1型糖尿病(T1D)是一种由自身免疫系统破坏胰腺β细胞导致的疾病,患者需终身依赖外源性胰岛素治疗。遗传因素中HLA II类基因(如HLA-DR3/DR4)与易感性密切相关,而自身反应性CD4+ T细胞(Th1/Th17亚群)和CD8+ CTLs通过穿孔素/颗粒酶途径直接攻击β细胞。当前疗法如人工胰腺系统虽能改善血糖控制,但无法根治疾病,胰岛移植则面临供体短缺和免疫排斥的挑战。免疫逃逸策略:基因工程突破CRISPR/Cas9技术通过敲除β细胞的HLA I类(B2M)和II类(CIITA)基因,显著降低T细胞识别风险。但完全缺失HLA可能引发NK细胞"missing-se
来源:Frontiers in Immunology
时间:2025-08-20
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染色体外遗传元件(Chromids)的未探索多样性及其在细菌代谢与抗病毒防御中的关键作用
染色体外遗传元件的全球分布与结构特征研究团队通过自主研发的工作流程,从NCBI RefSeq数据库的36,322个完整细菌基因组中筛选出1,104个携带chromids的菌株,覆盖8个门类和73个属。这些chromids平均长度达1.98 Mb,显著超过传统定义的megaplasmids(阈值0.35 Mb)。有趣的是,蓝藻门(Cyanobacteriota)的Pseudanabaena galeata甚至携带4个chromids,而Azospirillum属细菌则呈现1-3个chromids的连续变异,暗示质粒向chromids的进化过渡。呼吸链与能量代谢的“隐形推手”chromids被首次
来源:mSystems
时间:2025-08-20
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综述:体内基因治疗:针对突变、退行性病变和肿瘤的策略
基因治疗的革命性工具基因突变、器官功能退化和癌变是人类健康的主要威胁。基因治疗通过基因的添加、删除、调控和编辑,以及基因疫苗的开发,为这些疾病提供了潜在治愈方案。近年来,体外基因治疗已成功应用于造血系统单基因突变疾病和癌症治疗,但体内基因治疗仍面临挑战。DNA核酸酶的进化从锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶(TALEN)到CRISPR-Cas系统,基因编辑工具不断升级。CRISPR-Cas9通过RNA引导的DNA切割实现精准编辑,而碱基编辑器(BE)和先导编辑器(PE)则能实现无DNA双链断裂(DSB)的编辑,显著提高效率并减少副产物。特别是PE,能实现所有类型碱基的转换或颠换,以
来源:Genes & Diseases
时间:2025-08-20
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SALSA:一种基于流式细胞术的单细胞水平抗坏血酸检测新技术及其在免疫代谢研究中的应用
在生命科学领域,抗坏血酸(Ascorbate, AA)作为关键抗氧化剂和表观遗传调控因子,其细胞内浓度与免疫功能密切相关。然而传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)需细胞裂解,无法反映单细胞水平的异质性;而现有荧光成像技术又受限于通量和可及性。这种技术缺口严重阻碍了AA在免疫细胞分化、感染防御等过程中的机制研究。针对这一挑战,俄亥俄州立大学团队在《Redox Biology》发表突破性研究,巧妙改造常用一氧化氮(NO)探针4,5-二氨基荧光素(DAF-2),开发出单细胞抗坏血酸检测技术SALSA。该技术利用TEMPOL将AA氧化为脱氢抗坏血酸(DHA),后者与DAF-2形成具有独特红移荧光特性
来源:Redox Biology
时间:2025-08-20
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冷诱导RNA结合蛋白(CIRBP)在乳腺癌亚型中的预后价值及分子机制研究
乳腺癌预后预测的"双面分子"——CIRBP的亚型特异性调控机制在乳腺癌治疗领域,一个长期存在的谜题是:为什么同一分子在不同亚型肿瘤中会表现出截然相反的预后价值?冷诱导RNA结合蛋白(CIRBP)正是这样一个充满矛盾的调控因子。既往研究表明,CIRBP在肝癌、垂体腺瘤等恶性肿瘤中促进进展,却在结肠癌等类型中发挥抑癌作用。更令人困惑的是,在乳腺癌中,CIRBP既能促进MDA-MB-231等TNBC细胞系的增殖,又在MMTV-PyVmT转基因小鼠模型中抑制乳腺肿瘤形成。这种"双面性"使CIRBP的临床价值长期存在争议,也暗示其可能通过亚型特异性机制调控肿瘤进展。为破解这一难题,Matthew Dan
来源:Breast Cancer Research
时间:2025-08-20
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番茄开花调控新机制:AP1/FUL类转录因子在生殖分生组织命运决定中的功能冗余与协同作用
【番茄开花调控的分子机制】番茄(Solanum lycopersicum)作为典型的光周期敏感作物,其开花过程受到复杂的基因调控网络控制。最新研究发现,AP1/FUL类MADS-box转录因子在番茄生殖发育过程中展现出独特的功能冗余模式,这一发现为理解作物开花调控的进化机制提供了新视角。【AP1/FUL类基因的功能重叠】研究团队通过系统发育分析发现,番茄中AP1直系同源基因MACROCALYX(MC)与FUL-like基因FRUITFULL2(FUL2)、MADS-BOX PROTEIN 20(MBP20)在蛋白互作谱上高度相似。酵母双杂交实验证实,MC能与J、J2、TM3等关键MADS-do
来源:New Phytologist
时间:2025-08-20
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CRISPR/Cas9联合流式分选技术高效编辑猫疱疹病毒1型基因组及其在疫苗开发中的应用
引言猫疱疹病毒1型(FHV-1)作为α疱疹病毒亚科成员,是全球猫科动物病毒性上呼吸道疾病和眼部病变的主要病原体。其134 kb的双链DNA基因组包含高GC含量(约60%),传统同源重组方法效率低下,需耗时3-4周进行噬斑纯化。尽管细菌人工染色体(BAC)技术曾改进大基因组病毒编辑,但仍面临克隆不稳定和转染效率低等问题。材料与方法研究采用猫肾上皮细胞(CRFK)培养FHV-1 GD19毒株。设计靶向tk和gI/gE基因的双sgRNA(如TK-sgRNA-1: 5’-AGACTACGCCAGTATAGCAT-3’),克隆至pX330载体表达化脓链球菌Cas9。通过重叠PCR构建含mCherry/G
来源:Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
时间:2025-08-20
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CsLOX通过茉莉酸合成途径调控黄瓜腺毛发育的分子机制研究
在植物与环境的长期博弈中,表皮特化结构——毛状体(trichome)进化出了精妙的防御策略。其中具有分泌功能的腺毛(glandular trichomes, GTs)如同微型化工厂,能合成芸香苷、青蒿素等次生代谢物,直接影响作物的经济价值和抗逆性。黄瓜作为全球重要蔬菜作物,其果实表面的GTs密度与商品性密切相关,然而调控GTs发育的关键基因网络仍存在大量空白。更令人困惑的是,尽管已知脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)家族参与芳香物质合成,但其在GTs发育中的功能始终成谜。中国农业大学园艺学院的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究
来源:Plant Physiology and Biochemistry
时间:2025-08-20
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基于PCR-CRISPR/Cas12a系统的大西洋鲑加工食品灵敏可视化检测技术
12345678978854321大西洋鲑作为全球年产量超270万吨的高端水产品,其市场价值与健康属性使其成为食品掺假的重灾区。常见的欺诈手段包括用虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)、粉红鲑(O. gorbuscha)等外观相似但价格低廉的鱼类进行替换,这不仅损害消费者权益,还可能因替代物种携带寄生虫而引发食品安全风险。传统形态学鉴定对加工食品失效,而ELISA等蛋白检测方法无法耐受高温处理。虽然DNA条形码和qPCR等技术具有可靠性,但前者耗时、后者依赖精密仪器。在此背景下,亟需开发兼具高特异性、操作简便且适用于现场检测的新方法。研究人员从中国、澳大利亚等6国采集19份大西洋鲑
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东方果蝇Bactrocera dorsalis中IR25a基因对电生理及繁殖行为的调控机制研究
这项突破性研究揭示了东方果蝇(Bactrocera dorsalis)中离子型受体共受体IR25a的多维调控网络。通过精密的CRISPR/Cas9基因编辑技术,研究者成功构建了BdorIR25a-/-纯合突变体品系。令人惊叹的是,这个看似普通的受体分子竟在果蝇生命过程中扮演着"行为指挥家"的角色。发育表达谱显示,BdorIR25a在蛹期和成虫期高度活跃,尤其在触角和口器等化学感受器官富集。当这个"分子天线"被敲除后,果蝇对特定化合物(特别是二甲胺等胺类物质)的响应能力显著下降。更引人入胜的是在繁殖行为层面的发现。突变体雄蝇表现出求偶舞蹈(翅膀振动)频率降低、性信息素响应迟钝等"社交障碍",直接
来源:Insect Molecular Biology
时间:2025-08-20
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βB3-晶状体蛋白启动子缺失导致小鼠晶状体形态和蛋白质组异常的分析
晶状体透明度的守护者:βB3-晶状体蛋白的缺失如何引发发育异常眼睛是心灵的窗户,而晶状体的透明度则是这扇窗户保持清晰的关键。晶状体由高度特化的细胞组成,其中晶状体蛋白(crystallins)占据了细胞蛋白质总量的60%以上,是维持其光学特性的核心成分。在众多晶状体蛋白中,β/γ-晶状体蛋白家族因其独特的结构和功能备受关注。然而,尽管βB3-晶状体蛋白(βB3-crystallin)基因CRYBB3的突变与人类先天性白内障密切相关,其在哺乳动物晶状体发育中的具体功能仍不清楚。这一科学空白促使Danielle Rayêe、Aleš Cvekl等研究者开展了一项开创性研究。团队首次通过CRISPR
来源:Experimental Eye Research
时间:2025-08-20
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综述:柔性传感:探索用于无机材料缺陷检测和性能评估的柔性超声技术
这项研究提出了一种新颖的荧光/比色双模式检测平台,用于超敏感和高特异性检测miRNA-33,这一生物标志物在冠状动脉疾病(CAD)的早期诊断中具有重要价值。通过将滚动环扩增(RCA)技术与CRISPR/Cas12a的转切割活性相结合,并引入机器学习辅助的信号分析,该平台在保持检测准确性的同时,显著提升了灵敏度和实用性。这一创新性的检测方法不仅简化了实验流程,还减少了背景干扰,使得在复杂生物样本中的检测更加可靠。miRNA-33作为一种重要的调控因子,在多种生理过程中发挥关键作用,尤其是在调控胆固醇稳态、高密度脂蛋白的生物合成、脂肪酸氧化以及胰岛素信号通路方面。然而,miRNA-33的临床转化面
来源:Sensors and Actuators A: Physical
时间:2025-08-20
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李斯特菌中三种CRISPR-Cas系统的跨界协作驱动VI-A型适应性免疫记忆形成机制
这项突破性研究揭示了李斯特菌(Listeria seeligeri)中三种CRISPR-Cas系统的精妙协作机制。RNA靶向的VI-A型系统竟能通过"借用"II-C型系统的Cas1-2整合酶,直接从DNA底物获取间隔序列(spacer),且该过程完全不需要转录参与。更令人惊叹的是,当I-B型CRISPR系统中预存的、与噬菌体靶标部分匹配的间隔序列,会像"引火线"般显著激活VI-C型Cas1-2的整合活性,进而促进VI-A型系统的适应性免疫记忆形成。这种跨类型的"三重奏"协作模式,刷新了人们对原核生物免疫系统复杂度的认知,为CRISPR工具箱的工程化改造提供了全新思路。研究还发现,VI型系统常与
来源:Cell Host & Microbe
时间:2025-08-19
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I型CRISPR-Cas系统通过启动机制促进III型间隔序列获取的协同免疫防御
这项突破性研究揭示了微生物界精妙的免疫防御策略。在携带I-E、I-F和III-A型CRISPR-Cas系统的Prodigiosinella中,研究人员观察到:当I型系统通过DNA靶向干扰产生降解片段时,这些片段竟成为III型系统获取新间隔序列(spacer)的"原材料"。尽管III型间隔获取会降低I型干扰效率,但这种"接力式"防御展现出独特优势——I型系统清除入侵DNA的行为,恰好解决了III型间隔序列可能引发的细胞毒性问题。更精妙的是,I型启动(priming)会显著影响III型间隔序列的特征:不仅新获取的间隔序列长度发生改变,其来源也倾向于I型靶位点附近区域。当DNA靶向系统失效时,具有R
来源:Cell Host & Microbe
时间:2025-08-19
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细菌抗噬菌体防御中的核苷酸免疫信号机制:CBASS、Pycsar、Thoeris与III型CRISPR系统的比较研究
CBASS作为细菌中最普遍的抗噬菌体防御系统之一,CBASS(cyclic oligonucleotide–based antiphage signaling system)通过CD-NTase(cGAS/DncV-like nucleotidyltransferase)感知噬菌体感染后合成多样化的环状二/三核苷酸信号(如3′3′-cGAMP)。这些信号激活Cap效应蛋白(如膜穿孔蛋白或NAD+水解酶),引发细胞死亡。研究发现,噬菌体通过Acb1核酸酶和Acb2分子海绵机制逃逸防御,而CBASS与人类cGAS-STING通路的进化关联揭示了跨域免疫的保守性。PycsarPycsar系统依赖Py
来源:Annual Review of Microbiology
时间:2025-08-19
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单步标记技术:通过同步递送试剂实现高效位点特异性整合的通用基因组编辑方法
在基因组编辑领域,精确高效地实现大片段DNA的位点特异性整合一直是重大挑战。传统方法如同源定向修复(HDR)存在插入片段大小受限、效率低下等问题,而非同源末端连接(NHEJ)则缺乏方向控制且易产生随机整合。这些技术瓶颈严重制约了基因治疗和基础研究的进展,特别是在需要多重基因编辑或大片段插入的应用场景中。Wellcome Sanger Institute的研究团队在《Nucleic Acids Research》发表了突破性解决方案。他们开发的ONE-STEP tagging技术巧妙地将CRISPR-Cas9的靶向能力与Bxb1整合酶的特异性相结合,通过单步递送实现高效基因组编辑。该技术不仅能插
来源:Nucleic Acids Research
时间:2025-08-19
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光遗传学操控内源性RhoGEF揭示上皮组织皱褶形成的生物物理机制
在胚胎发育过程中,上皮组织如同可塑的薄片,通过复杂的重塑过程塑造胚胎形态。然而,科学家们一直困惑于:为什么不同发育环境会采用不同的皱褶形成机制?这些机制如何精确控制组织三维形态?传统转基因光遗传学工具因表达量变异和过度表达干扰,难以定量研究这些问题。哥伦比亚大学生物工程系的研究团队在《Nature Communications》发表重要成果。他们创新性地采用CRISPR/Cas9技术,将光敏异源二聚体iLID/SspB系统精准标记到果蝇内源性RhoGEF2和Cysts基因上,开发出OptoGEF2和OptoCysts工具。通过定量光遗传学扰动技术,结合双光子激活和三维成像,揭示了上皮组织形态发
来源:Nature Communications
时间:2025-08-19