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树木育种项目中先进标记辅助选择与基因组选择的比较模拟研究
DNA 测序技术的进步使得对数千个个体的全基因组进行测序成为可能，并为每个个体提供数百万个单核苷酸多态性 (SNP)。这些数据与精确和高通量的表型分析相结合，使全基因组关联研究 (GWAS) 和识别具有复杂遗传结构特征的 SNP 成为可能。识别出的因果 SNP 和估计的等位基因效应随后可用于育种计划中的高级标记辅助选择 (MAS)。但这种 MAS 能否与广泛使用的基因组选择 (GS) 相媲美？这个问题对于冗长的树木育种策略尤其有意义。在这里，我们使用新软件“SNPscan breeder”，模拟了一个简单的树木育种计划，并比较了不同选择标准对遗传增益和近亲繁殖的影响。此外，我们评估了育种种群中个体之间的不同遗传结构和不同亲缘关系水平。有趣的是，除了后代测试外，使用 gBLUP 的 GS 在几乎所有模拟场景下都表现最佳。仅当在大量无亲缘关系的个体（约 10,000 个个体）中估计等位基因效应时，基于 GWAS 结果的 MAS 才优于 GS。值得注意的是，使用 3,000 种极端表型的 GWAS 表现与使用 10,000 种表型一样好。与子代测试和基于 GWAS 的选择相比，GS 增加了近亲繁殖，因此更强烈地降低了遗传多样性。我们讨论了对树木育种计划的实际意义。总之，我们的分析进一步支持了 GS 在林木育种和改良方面的潜力，尽管 MAS 在未来可能会随着测序成本的降低而变得更加重要。
集成电阻抗生物传感器的微流体细胞培养装置中单个芽殖酵母解剖事件的实时监测
微流控装置与荧光显微镜相结合，提供了高分辨率和高内涵的平台，用于研究芽殖酵母酿酒酵母的单细胞形态、行为和复制衰老的动态过程。然而，大量记录的图像使得数据处理工作非常耗费人力和时间，而酵母复制寿命 (RLS) 是酵母衰老的主要标准。为了解决这一限制并进行无标记的 RLS 分析，引入了可通过微流控装置中的微电极轻松功能化的电阻抗谱 (EIS) 来监测芽殖酵母的细胞生长和分裂。在此，提出了一种集成 EIS 生物传感器的微流控装置，以单细胞分辨率进行酵母增殖的原位阻抗测量，从而识别子代从母代分离的瞬时事件。单个酵母细胞被可靠地固定在瓶颈状陷阱中以进行连续培养，在此过程中子细胞在水力剪切力的作用下有效地从母细胞中分离出来。每 2 分钟进行一次延时阻抗测量以监测细胞过程，包括出芽、分裂和解剖。通过使用 K 均值聚类算法首次分析自定义参数“解剖指标”，从 EIS 信号中准确提取了子细胞脱离母细胞的瞬时事件。从而验证了基于阻抗传感技术识别子细胞解剖事件。随着进一步的发展，这种集成电阻抗生物传感器的微流控装置在高通量、实时、无标记分析出芽酵母的衰老和 RLS 方面具有良好的应用前景。
阿诺德·J·莱文出版物
纤维抗原抑制5型腺病毒的增殖。病毒学杂志1:747-757。2. Ginsberg HS, Bello LJ, Levine A, 1967. 腺病毒感染细胞中宿主大分子生物合成的控制。在《病毒分子生物学》中，（编辑）J. Colter 和 W. Paranchych，Academic Press，第 577 页。3. Levine AJ, Ginsberg HS, 1968. 腺病毒结构蛋白在停止宿主细胞生物合成功能中的作用。病毒学杂志2:430-439。4. Levine AJ, Sinsheimer RL, 1968. 噬菌体 øX174 感染的过程。XIX. 从 14ul5X174 感染细胞中分离和鉴定氯霉素抗性蛋白。 J. Mol. Biol. 32:567-578。5. Levine AJ, Sinsheimer RL, 1969. 感染噬菌体 øX174 的过程。XXV. 用噬菌体 øX174 突变体研究子代复制型 DNA 合成受阻。J. Mol. Biol. 39:619。6. Levine AJ, Sinsheimer RL, 1969. 感染噬菌体 øX174 的过程。XXVII. 在 øX174 感染的细胞中合成病毒特异性氯霉素抗性蛋白。J. Mol. Biol. 39:655。7. Levine AJ, Sinsheimer, RL, 1969. 从 lambda 感染的细胞中分离氯霉素抗性蛋白。Proc. Natl. Acad. Sci. USA 62:1226-1228。8. Levine AJ、Kang HS、Billheimer FE，1970。SV40 感染细胞中的 DNA 复制。I. 复制 SV40 DNA 的分析。J. Mol. Biol. 50:549-568。9. Levine AJ、Teresky AK，1970，SV40 感染细胞中的 DNA 复制。II. SV40 假病毒体的检测和表征。J. Virol. 5:451-457。10. Ritzi E、Levine, AJ，1970。SV40 感染细胞中的 DNA 复制。III. 三种不同猴肾细胞系中 SV40 裂解感染的比较。J. Virol. 5:686-692。 11. Kang HS、Eshback TB、White DA、Levine AJ，1971. SV40 感染的 DNA 复制
癌症中的 DNA 缺失及其可能的治疗用途
图 1 RBSD（针对缺失的复制阻滞）的概念。（A）复制解旋酶、复制叉和复制体，后者是含有至少 50 种动态相关蛋白质的复合体，可介导 DNA 复制和相关过程。图中仅显示 DNA 解旋酶。在真核生物中，主要的复制解旋酶从 3′ 转移到 5′。另一种复制酶从 5′ 转移到 3′。冈崎 DNA 片段的合成方向用虚线箭头表示。序列特异性复制阻滞（参见正文）用红色星号表示。（B）在 RBSD 中，两个序列特异性复制阻滞分别位于癌细胞特有的两个缺失位点，位于两个汇聚的复制叉前方。如图 2A 和正文所述，由于两个纯合 DNA 缺失，存在用于结合两个障碍的癌症特异性 DNA 位点，这两个纯合 DNA 缺失仅限于癌细胞，并被选为放置障碍的位置。在早期阶段，如图 (B) 所示，两个相邻复制子中的两个复制起点启动四个复制叉的移动，其中两个开始接近两个序列特异性的障碍。 (C) 两个汇聚的复制叉（图中的四个）与两个障碍相撞的阶段。 (D) 四个复制叉中的两个继续移动，复制 DNA，而其他两个复制叉被两个障碍阻止，导致路障之间出现一段未复制的亲本 DNA（蓝色）。 (E) 如果一段未复制的亲本 DNA 持续存在直到有丝分裂期间，则会导致染色体不分离。后者会导致非整倍性或细胞死亡，具体取决于细胞类型和其他条件。如正文所述，RBSD 可以通过在几条不同的染色体上放置序列特异性、癌症限制的复制障碍对来扩展。这些染色体在癌细胞中同时不分离会进一步增加 RBSD 的癌症特异性毒性。复制体用绿色椭圆表示。箭头对表示叉运动的方向。单链亲本和子代 DNA 分别用黑色和橙色表示。未复制的亲本 DNA 用蓝色表示。
针对 TGFβ 的造血干细胞基因治疗可增强临床前胶质母细胞瘤模型中放射治疗的疗效
摘要 胶质母细胞瘤 (GBM) 患者的预后较差，而药物向肿瘤的低效输送是治疗的主要障碍。造血干细胞 (HSC) 衍生的髓系细胞能有效地归巢至 GBM 并占肿瘤内细胞的 50%，使其成为非常合适的治疗输送载体。由于髓系细胞在体内普遍存在，我们最近建立了一种含有基质金属蛋白酶 14 (MMP14) 启动子的慢病毒载体，该启动子在肿瘤浸润性髓系细胞中特异性活跃，而不是在其他组织中的髓系细胞中活跃，并导致在 HSC 基因治疗中将转基因特异性地输送到脑转移瘤。在这里，我们使用这种新方法将转化生长因子 β (TGF β ) 作为 GBM 中的关键肿瘤促进因子进行靶向治疗。将转导了表达绿色荧光蛋白 (GFP) 的慢病毒载体的 HSC 移植到接受致死性辐射的受体小鼠体内，随后将 GBM 细胞植入颅内。通过流式细胞术鉴定肿瘤浸润性 HSC 子代。在治疗研究中，将转导了表达可溶性 TGF β 受体 II-Fc 融合蛋白的慢病毒载体的 HSC 移植到小鼠体内，该载体在 MMP14 启动子下启动。将这种 TGF β 阻断疗法与靶向肿瘤辐射、两种疗法的组合和对照进行了比较。量化了肿瘤生长和存活率（通过 t 检验和对数秩检验确定统计学意义）。通过重复肿瘤攻击探测 T 细胞记忆反应。髓系细胞是浸润 GBM 的最丰富的 HSC 衍生群体。 TGF β 阻断性 HSC 基因疗法与放射疗法相结合，与单一疗法和对照组相比，显著降低了肿瘤负担，与对照组和 TGF β 阻断性单一疗法相比，显著延长了生存期。只有联合治疗（25% 的小鼠）才能实现对 GBM 的长期保护，并且肿瘤再次攻击后肿瘤植入部位的 CD8+ T 细胞显著增加。我们展示了针对 GBM 的肿瘤髓系细胞特异性 HSC 基因治疗的临床前原理验证。在临床上，HSC 基因疗法已成功用于非癌性脑部疾病，并且在骨髓保护的背景下，已证明了 HSC 基因疗法对胶质瘤患者的可行性。这表明