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近期测序研究领域新成果!

来源:本站原创 2019-09-28 22:24

本文中,小编整理了多篇研究报道,共同聚焦科学家们在测序研究领域取得的新成就,与大家一起学习!

图片来源:Nature

【1】Nature:中国科学家使用单细胞测序来揭示人类胚胎植入的秘密

doi:10.1038/s41586-019-1500-0

近日,中国多家机构的一个研究团队利用单细胞测序技术,对植入子宫的人类胚胎进行了更多的研究。在这项发表于Nature杂志上的论文中,该小组描述了从植入前、植入中和植入后对数千个人类胚胎细胞进行测序的过程,以及他们从中学到的新知识。精子使卵子受精后不久,卵子就会附着在子宫内膜上。这使得胚胎能够从母体获得氧气和营养。在这项新的研究中,研究人员从细胞的角度观察了在人类繁殖的这一关键时期发生了什么。

为了进一步了解植入过程中发生了什么,研究人员让65个人类卵子受精,并让它们在体外培养系统中生长。这使得他们能够在植入前、植入中和植入后研究成千上万的细胞。研究人员在植入前(受精后6天)对大约2000个胚胎细胞进行了一种名为scTrio-seq的单细胞测序,从而开始了他们的研究。接下来,他们在植入后对另外9000个细胞进行了类似的测序。然后他们对3200个不同原始谱系的细胞进行了比较。

【2】Nature:史上最大测序研究表明罕见的DNA改变与2型糖尿病有关

doi:10.1038/s41586-019-1231-2

一个由科学家组成的国际联盟分析了近4.6万人的蛋白质编码基因,发现罕见的DNA改变与2型糖尿病有关。该研究是同类研究中已知规模最大的研究之一,包括来自欧洲、非洲裔美国人、拉美裔/拉丁裔、东亚和南亚祖先的数据。从这个庞大的群体--大约21,000名2型糖尿病患者和25,000名健康对照参与者--中,研究人员确定了四个可以影响糖尿病风险的罕见变异基因。这些数据表明,未来可能还会发现数百个基因。

这些基因和它们所编码的蛋白质是新药的潜在目标,并可能指导研究人员更好地理解和治疗糖尿病。研究者表示,这些结果表明了研究来自不同祖先的大量个体样本的重要性。大多数大型人口研究关注的都是欧洲血统的个体,这使得很难在全球范围内推广研究结果。群体越多样化,科学性就越高,信息也就越多。

【3】Nat Biotechnol:一种新型测序技术或能高效检测癌症相关的DNA修饰

doi:10.1038/s41587-019-0041-2

近日,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自美国路德维希癌症研究所的科学家们通过研究开发了一种新方法来检测细胞中DNA的化学修饰,这种表观遗传学标记的修饰方式或能帮助控制基因表达以及其在基因组中的异常分布;研究者将这种方法命名为TAPS(TET-assisted pyridine borane sequencing,TET辅助的吡啶硼烷测序法),这种方法的是一种破坏性较小,能有效替代亚硫酸氢盐测序法,后者是当前绘制DNA表观遗传学修饰的金标准。

研究者Chunxiao Song表示,TAPS能够直接替代标准的亚硫酸氢盐测序法,其能够使得DNA表观遗传测序变得更加便宜,而且更容易且更广泛地进行学术研究和临床应用。一种表观遗传学修饰会将化学基团吸附到DNA的四个碱基中的一个上面,这些标记并不会改变DNA序列,但却会影响基因的开启或关闭,其中最常见的两种修饰包括将甲基集团和羟甲基基团添加到胞嘧啶上产生5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5mC和5hmC的异常丰度都是癌症发生的典型标志。

【4】Nature:重磅!解码人体免疫系统!首次对人体免疫系统进行全面测序

doi:10.1038/s41586-019-0934-8

有史以来第一次,科学家们对人体免疫系统进行全面测序,人体免疫系统比人类基因组大数十亿倍。在一项新的研究中,来自美国范德堡大学的研究人员对这个庞大而又神秘的系统的一个关键部分---编码循环B细胞受体库的基因---进行了测序。通过对成年人和婴儿中的这些B细胞受体进行测序,他们发现了令人吃惊的抗体序列重叠,这些重叠可能为开发在不同人群中起作用的疫苗和疗法提供了潜在新的抗体靶标。作为一项大型的多年计划的一部分,这项研究旨在确定人们能够应对和适应各种各样疾病的遗传基础,相关研究结果发表在Nature杂志上。

这一进展之所以成为可能,是因为生物学研究与高性能前沿超级计算的结合。尽管人类基因组计划(Human Genome Project)对人类基因组进行了测序并导致了新型基因组学工具的开发,但是它没有解决人类免疫系统的规模和复杂性。研究者表示,人类免疫学和疫苗开发领域面临的一个持续存在的挑战是我们没有关于正常健康的人体免疫系统的完整参考数据。在当今时代之前,人们认为不可能开展这样的研究,这是因为免疫系统在理论上是非常大的,但是这篇新论文表明可以确定其中的很大一部分,这是因为每个人的B细胞受体库的规模出乎意料地小。”

【5】Science:便携式DNA测序仪在检测病毒疫情中大显身手

doi:10.1126/science.aau9343

在一项新的研究中,来自美国、尼日利亚、英国、德国、比利时、瑞士和新加坡的研究人员发现,随着病毒疫情的爆发,利用便携式DNA测序仪了解关于这种病毒疫情的更多信息是可能的。在他们发表在Science期刊上的一篇标题为“Metagenomic sequencing at the epicenter of the Nigeria 2018 Lassa fever outbreak”的论文中,他们描述了他们对在尼日利亚最近发生的一次病毒疫情期间受影响的患者中的拉沙病毒(Lassa virus)DNA的分析,以及他们取得的发现。

医学科学家们一直担心可能会出现一场大规模的流行病---一场可能导致全世界数百万人甚至数十亿人死亡的流行病。正因为如此,科学家们不断寻找新工具来识别潜在的大流行性病毒并阻止它们。这样的一个研究领域集中在快速识别病毒,更重要的是,发现它是否已进化为一种更危险的新毒株。目前,这个领域的主要技术是DNA测序,但是病毒疫情通常会在存在没有配备DNA测序功能的实验室的地方开始爆发。这导致人们开发小型便携式设备,这样就能够将这些设备快速部署到感兴趣的区域并立即加以使用。

图片来源:www.pixabay.com

【6】AJHG:新生儿基因组测序能够发现未知遗传风险

doi:10.1016/j.ajhg.2018.11.016

随着基因组测序在临床中变得越来越普遍,关于其在新生儿中的使用和作用仍存在疑问。测序可以提供可操作的见解吗?能够找到对孩子未来健康有重要意义的发现吗?测序对家庭有什么好处或后果?

最近一项研究揭示了这些问题的答案。在《American Journal of Human Genetics》杂志发表的一篇论文中,该研究小组报告说,基因组测序可以识别可能无法检测到的各种疾病的风险。重要的是,早期了解其中一些疾病可能会导致监测和干预,从而改善新生儿及其家人的健康状况。

【7】Science:我国科学家通过优化单细胞多组学测序技术分析结直肠癌异质性

doi:10.1126/science.aao3791

在一项新的研究中,来自中国北京大学第三医院、北京未来基因诊断高精尖创新中心和北大-清华生命科学联合中心和的研究人员发现利用优化的单细胞多组学测序能够更好地揭示结直肠癌异质性。相关研究结果发表在2018年11月30日的Science期刊上,论文标题为“Single-cell multiomics sequencing and analyses of human colorectal cancer”。在这项研究中,他们描述了他们的理解结直肠癌进展的独特方法。

这些研究人员指出,大多数关于结直肠癌进展的遗传学研究都涉及到探究基因表达。他们提出还需更多的研究来了解结直肠肿瘤是如何转移的。为了实现这一点,他们开发了一种允许在单个细胞中同时分析拷贝数变化、甲基化和基因表达的测序方法-这种方法将单细胞测序数据与来自染色体构象的信息、表观遗传数据和肿瘤细胞的其他特征相结合在一起。

【8】NEJM:DNA测序技术可有效预防感染的爆发

doi:10.1056/NEJMoa1714373

牛津大学医院的研究者们通过全基因组测序和电子患者数据,能够有助于阻断可能致命的真菌病原体的爆发性疫情。

该研究发表在新英格兰医学杂志上。首席研究员,大数据研究所传染病研究员David Eyre博士认为:“我们的研究有助于阻断念珠菌疫情的爆发。通过研究清楚它的传播机制,应该有助于控制它在世界范围内的传播。念珠菌是一种新兴的,多重耐药的真菌病原体,通常存在于重症监护病房。在一些患者中,念珠菌可以进入血液并在整个身体中传播,导致严重的感染。

研究人员调查了2015年至2017年期间约翰拉德克利夫医院神经科学ICU发生的大规模C. auris爆发情况。通过对患者和环境分离物样本进行全基因组测序,结合电子健康记录数据,他们研究了可能的传播途径,定植的风险因素和爆发的分子流行病学。“我们发现在一般环境中很少检测到念珠菌,16个空气样本中只有1个是阳性的,”Eyre博士解释说:“然而,我们在多用途患者设备上找到了念珠菌,特别是温度计。 因此,我们的研究清楚地表明,念珠菌在医疗保健环境中持续存在和传播。

【9】Genes Devel:对2万个心脏细胞进行RNA测序有望阐明心脏发育机制并开发新型心脏病疗法

doi:10.1101/gad.316802.118

近日,一项刊登在国际杂志Genes & Development上的研究报告中,来自费城儿童医院的科学家们利用一种强大的新型技术对2万个单一细胞核进行了RNA测序,从而揭开了心脏病发生背后的生物学事件,在动物研究中,研究人员在健康和疾病心脏中鉴别出了多种细胞类型,同时研究人员还详细研究了“转录蓝图”,即DNA将遗传信息转录成为RNA和蛋白质。

研究者Liming Pei博士表示,这项研究中我们首次将大量平行单核RNA测序技术应用到了出生后小鼠的心脏研究中,相关研究或能提供正常心脏发育和心脏疾病发生过程中所涉及的生物学事件,研究人员的目的就是寻找治疗心脏疾病的靶向性疗法,此外,这种类型的大规模测序也能应用到许多医学领域中。

【10】Cell:华大基因主导的最大规模中国人基因组测序结果揭示独特的病毒感染模式

doi:10.1016/j.cell.2018.08.016

在一项新的研究中,通过分析全球最大的涉及141431名来自中国各地的孕妇的基因组数据,来自中国深圳华大基因等研究机构的研究人员发现了基因与出生结果(包括双胎妊娠和女性第一次怀孕时的年龄)之间存在意想不到的关联。这种分析还允许这些研究人员重建中国不同种族群体在近代的人口流动和通婚,并有望有助于鉴定出让人们容易患上传染病的基因,相关研究结果发表在Cell杂志上。

这些孕妇提供了血液样本来测试胎儿染色体异常,主要是唐氏综合症。这种称为无细胞胎儿DNA测试的技术是一种非侵入性产前测试方法。鉴于孕妇的血液中漂浮着来自她们未出生的孩子的DNA,这种技术是可行的。通过快速鸟枪测序,实验室能够让血液中所有自由漂浮的DNA发生断裂,并对大小刚好的DNA片段进行测序以便诊断唐氏综合症。(生物谷miaobaku.com)

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