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基因组工程与干细胞技术相结合,为脑发展中断提供了见解

基因组工程与干细胞技术相结合,为脑发展中断提供了见解

发布:2020年4月23日
基因组工程与干细胞技术相结合,为脑发展中断提供了见解

故事突出了

研究人员已经开始将先进的基因工程技术与以干细胞为基础的技术结合起来,以获得以前无法获得的关于我们的基因变化如何影响大脑生物学的洞见,这些变化有时会导致自闭症和精神分裂症等疾病。

二十年前,科学家首次“拼写出”全序列为30亿对DNA“字母”,构成人类基因组。在此后,他们发现并验证了与精神疾病的风险增加相关的基因组中的数百种常见变化。

最近发表的一篇论文精神分裂症的研究,表明了尖端技术的进步是如何推动人们努力去理解特定的基因变异如何改变大脑的生物学,以及这反过来又如何可能导致各种精神疾病。

在人类DNA中大约有200种常见的“风险变异”与患乳腺癌的风险升高有关精神分裂症为例。现在人们认为,这些变异中的每一种对个人的总风险都有很小的影响。目前还没有人知道这些风险因素的组合是如何影响一个人的大脑功能的,也许是与不利的环境因素相结合。

新论文评论世界各地的途径一直试图解决这个神秘。其高级作者 -克里斯汀布伦德,博士。, 和Schahram Akbarian,医学博士、博士,Icahn Mount Mount Sinai医学院 - 均为BBRF Bonstees,获奖者和BBRF科学委员会的成员。

阿克巴利安博士是研究表观遗传因素的先驱:附着在DNA和染色质上的分子群,染色质将DNA紧密地包裹在每个细胞的细胞核中。这些因素有助于调节基因的活性。布伦南博士开创了大脑研究的另一个前沿,利用干细胞的力量。她的实验室帮助展示了从被诊断患有诸如自闭症而精神分裂症——两者都被认为有很强的遗传成分——可以在培养皿中生长,然后“重新编程”,回到标志着每个细胞生命开始的干细胞状态。

然后可以诱导重编程的细胞以重新发展为脑细胞。使用这种方法,Brennand的集团博士一直观察到这种“重生”脑细胞的复杂性,希望看到异常的发展何时以及如何发展。这是一个无法在生物中进行的实验。在表现出任何疾病之前,揭示了揭示随着自闭症或精神分裂症风险的进程所发生的进程的可能性。

博士讨论的令人兴奋的研究前沿。Akbarian,Brennand及其最近纸张的同事涉及使用其他革命性的技术。在一个值得注意的例子中,它们解决了称为CRISPR的基因编辑技术的力量,以潜在地使干细胞“重新编程”研究更强大。基于干细胞的研究中的一种难度是每种甚至是具有相同诊断的个体 - 具有稍微不同的基因组序列。当一个人在检查非常微妙的病理机制时,这些“个体间”遗传差异很多。

当试图准确弄清楚特定的“风险基因”影响特定类型的神经元时,以及以什么方式,科学家想要在关键区域中具有施主细胞的基因组,以消除混淆的影响个人间差异。使用该方法的基因编辑工具称为CRISPR-PROMISING,以帮助研究人员区分与细胞供体之间的存在或不存在的存在或不存在的特定生物学变化。

研究人员写道:“通过将基于crispr的基因组工程与基于干细胞的模型(如精神分裂症和自闭症等疾病)相结合,人们可以更好地评估罕见和常见基因变异的功能影响。”这使得他们所谓的“等基因比较”成为可能,这意味着工程细胞可以更精确地模拟特定患者群体的基因。

该方法,团队指出,现在用于研究遗传变异表明疾病因果关系的特定脑细胞中的一些生物学变化。这是在各种事物上脱落:突触的出现和成熟中的问题,神经元之间的连接点;神经祖细胞产生神经元的功能和行为;和表观遗传变化,影响细胞核中DNA的包装。所有这些都是通过过去的基因组研究而涉及的,但到目前为止,没有任何指示遗传变异如何改变这些过程背后的机制。

除了作为BBRF科学委员会的成员,Akbarian博士是2018年BBRF Lieber prize for Outstanding Achievement In Schizophrenia Research, 1997年Klerman prize for special Clinical Research, 2012年杰出研究员,2000年、1995年和1993年年轻研究员;布伦南博士是2018年BBRF Maltz创新和有前途精神分裂症研究奖得主;2016年独立调查员和2012年青年调查员。

基因组工程与干细胞技术相结合,为脑发展中断提供了见解2020年4月23日星期四

二十年前,科学家首次“拼写出”全序列为30亿对DNA“字母”,构成人类基因组。在此后,他们发现并验证了与精神疾病的风险增加相关的基因组中的数百种常见变化。

最近发表的一篇论文精神分裂症的研究,表明了尖端技术的进步是如何推动人们努力去理解特定的基因变异如何改变大脑的生物学,以及这反过来又如何可能导致各种精神疾病。

在人类DNA中大约有200种常见的“风险变异”与患乳腺癌的风险升高有关精神分裂症为例。现在人们认为,这些变异中的每一种对个人的总风险都有很小的影响。目前还没有人知道这些风险因素的组合是如何影响一个人的大脑功能的,也许是与不利的环境因素相结合。

新论文评论世界各地的途径一直试图解决这个神秘。其高级作者 -克里斯汀布伦德,博士。, 和Schahram Akbarian,医学博士、博士,Icahn Mount Mount Sinai医学院 - 均为BBRF Bonstees,获奖者和BBRF科学委员会的成员。

阿克巴利安博士是研究表观遗传因素的先驱:附着在DNA和染色质上的分子群,染色质将DNA紧密地包裹在每个细胞的细胞核中。这些因素有助于调节基因的活性。布伦南博士开创了大脑研究的另一个前沿,利用干细胞的力量。她的实验室帮助展示了从被诊断患有诸如自闭症而精神分裂症——两者都被认为有很强的遗传成分——可以在培养皿中生长,然后“重新编程”,回到标志着每个细胞生命开始的干细胞状态。

然后可以诱导重编程的细胞以重新发展为脑细胞。使用这种方法,Brennand的集团博士一直观察到这种“重生”脑细胞的复杂性,希望看到异常的发展何时以及如何发展。这是一个无法在生物中进行的实验。在表现出任何疾病之前,揭示了揭示随着自闭症或精神分裂症风险的进程所发生的进程的可能性。

博士讨论的令人兴奋的研究前沿。Akbarian,Brennand及其最近纸张的同事涉及使用其他革命性的技术。在一个值得注意的例子中,它们解决了称为CRISPR的基因编辑技术的力量,以潜在地使干细胞“重新编程”研究更强大。基于干细胞的研究中的一种难度是每种甚至是具有相同诊断的个体 - 具有稍微不同的基因组序列。当一个人在检查非常微妙的病理机制时,这些“个体间”遗传差异很多。

当试图准确弄清楚特定的“风险基因”影响特定类型的神经元时,以及以什么方式,科学家想要在关键区域中具有施主细胞的基因组,以消除混淆的影响个人间差异。使用该方法的基因编辑工具称为CRISPR-PROMISING,以帮助研究人员区分与细胞供体之间的存在或不存在的存在或不存在的特定生物学变化。

研究人员写道:“通过将基于crispr的基因组工程与基于干细胞的模型(如精神分裂症和自闭症等疾病)相结合,人们可以更好地评估罕见和常见基因变异的功能影响。”这使得他们所谓的“等基因比较”成为可能,这意味着工程细胞可以更精确地模拟特定患者群体的基因。

该方法,团队指出,现在用于研究遗传变异表明疾病因果关系的特定脑细胞中的一些生物学变化。这是在各种事物上脱落:突触的出现和成熟中的问题,神经元之间的连接点;神经祖细胞产生神经元的功能和行为;和表观遗传变化,影响细胞核中DNA的包装。所有这些都是通过过去的基因组研究而涉及的,但到目前为止,没有任何指示遗传变异如何改变这些过程背后的机制。

除了作为BBRF科学委员会的成员,Akbarian博士是2018年BBRF Lieber prize for Outstanding Achievement In Schizophrenia Research, 1997年Klerman prize for special Clinical Research, 2012年杰出研究员,2000年、1995年和1993年年轻研究员;布伦南博士是2018年BBRF Maltz创新和有前途精神分裂症研究奖得主;2016年独立调查员和2012年青年调查员。