精确修改植物基因组(例如在预定位点无缝插入、删除或替换 DNA 序列)是一项具有挑战性的任务。基因靶向和主要编辑是目前实现此目的的最佳方法。然而,这些技术在植物中效率低下,这限制了它们在作物育种计划中的应用。最近,人们取得了重大进展,以提高这些技术在植物中的效率。RNA 供体模板、化学修饰的供体 DNA 模板和串联重复同源定向修复等几种策略旨在改善基因靶向。此外,改进的主要编辑 gRNA 设计、使用工程逆转录酶和分裂主要编辑组件提高了植物中主要编辑的效率。本文回顾了这些新兴策略和现有技术,并对其未来改进和开发强大的植物精确基因组编辑技术进行了各种展望。关键词:CRISPR/Cas、精确基因组编辑、基因靶向、主要编辑、植物
向可持续社会的过渡正在推动绿色电子解决方案的开发,旨在产生最小的环境影响。实现此目标的一种有希望的途径是从纤维素(碳纤维中性,无毒且可回收)等生物基材料(例如纤维素)中构造电子产品。对于The Internet设备的数量迅速增长,并且已经嵌入我们生活的各个方面。在这里,展示了基于纸张的传感器电路,它们使用Triboelectric压力传感器帮助老年人使用以电子“书”形式与数字世界进行交流,这对它们更为直观。使用内部开发的基于纤维素的油墨,具有非危害溶剂的纤维素墨水,通过丝网印刷在浮动纸基板上制造。由Finger和化学修饰的纤维素之间的接触产生的Triboelectric传感器信号可以到达几伏,可以通过便携式微控制器卡并通过蓝牙传输到任何具有Internet连接的设备。除了微控制器(很容易删除)外,整个系统可以在生命的尽头进行回收。
DNA 编辑酶对 DNA 核碱基进行化学反应。这些反应可以改变修饰碱基的遗传特性或导致基因表达调节。近年来,由于 CRISPR-Cas 系统的出现,人们对 DNA 编辑酶的兴趣日益浓厚,该系统可用于将其 DNA 编辑活动引导至特定的目标基因组位点。在这篇综述中,我们展示了已被重新利用或重新设计并开发为可编程碱基编辑器的 DNA 编辑酶。这包括胞苷和腺苷脱氨酶、糖基化酶、甲基转移酶和脱甲基酶。我们强调了这些酶被重新设计、进化和改进的惊人程度,并将这些集体工程努力作为未来重新利用和设计其他酶家族的典范。总的来说,从这些 DNA 编辑酶衍生的碱基编辑器通过对核碱基的靶向化学修饰促进可编程点突变的引入和基因表达调节。
精神障碍是常见的,复杂的,高病态的疾病,基本的潜在机制对此知之甚少。尽管有许多现有治疗方法,但仍然需要更加有效,更安全的治疗方法。大多数用于精神疾病的药物是基于偶然发现的二十世纪原型的化学修饰,并且广泛使用的诊断手册仍然是现象学和概念上的混乱。在停滞数十年后,关于精神障碍的研究已经达到了一个拐点。公正的大规模遗传学提供了信息,如果解释了谨慎并与Neurobiology进行了融合,则为因果生物学机制提供了“寻找工具”,可以提高发现生物标志物,预防性干预和更好的治疗方法。然而,非严格应用的预测基因组技术可以产生宿命论并加剧污名。此外,已经为胚胎施肥而商业地提供了认知能力和精神疾病风险的多基因风险评分,这是一种藏在自由主义(非毛皮)伪装中的优生学。
在19世纪后期产生了染色质作为DNA(当时核素)和真核细胞核中的蛋白质的概念。自20世纪后期以来,起源于1970年代的DNA甲基化和染色质研究的研究也被标记为表观遗传学,该术语起源于1940年代的发育生物学。表观遗传学现在包括与基因活性调节有关的许多不同的研究链,例如组蛋白和DNA的化学修饰,染色质组织,基因组结构,不同类型的RNA分子等。展示了表观遗传学研究的各种途径,我介绍了两个先驱者的研究和反映,后来被称为表观遗传学,Gary Felsenfeld和Adrian Bird。他们在非常不同的科学背景下开始了科学职业,他们俩分别有助于现代染色质研究和对DNA甲基化的理解至关重要。本文基于我与这些研究人员进行的访谈的授权成绩单,重点关注与染色质研究和表观遗传学有关的部分,以及对表观遗传学和生物学的一般反映。
与葛兰素史克在广泛传染病疫苗计划中合作开发的流感候选疫苗 德国图宾根/美国波士顿——2022 年 2 月 10 日——CureVac NV(纳斯达克股票代码:CVAC)是一家全球生物制药公司,正在开发基于信使核糖核酸(“mRNA”)的新型变革性药物,该公司今天宣布,它已经对与葛兰素史克合作开发的季节性流感第二代 mRNA 候选疫苗 CVSQIV 的 1 期研究中的第一位参与者进行了给药。这种差异化的多价候选疫苗具有多种非化学修饰的 mRNA 构建体,可诱导针对四种不同流感毒株相关靶标的免疫反应。使用可定制且快速生产的 mRNA 来治疗流感可以更快地开发和交付可能改进的候选疫苗,甚至可以为即将到来的流感季节提供短期毒株更新。
CRISPR/Cas9 已成为斑马鱼基因组编辑的有力工具,它允许使用 DNA 模板和同源定向修复 (HDR) 快速产生功能丧失突变和特定等位基因的敲入。我们检查了合成的、化学修饰的 gRNA 的效率,并证明与重组 Cas9 蛋白结合可诱导插入缺失和大型基因组缺失。我们开发了一种体内遗传检测方法来测量 HDR 效率,并利用该检测方法来测试改变模板设计对 HDR 的影响。利用合成的 gRNA 和线性 dsDNA 模板,我们成功地在多个基因组位点进行了荧光团的敲入,并证明了以高效率通过种系传递。我们证明合成的 HDR 模板可用于敲入细菌硝基还原酶 (ntr),以促进特定细胞类型的谱系消融。总的来说,我们的数据证明了结合合成 gRNA 和 dsDNA 模板在体内进行同源定向修复和基因组编辑的实用性。
替代剪接(AS)是一种在基因组中产生翻译多样性的机制。同样重要的是剪接机械的动态适应性,它可以优先于一种同工型,而不是由单个基因编码的其他同工型。这些同工型偏好会响应细胞的状态和功能而变化。尤其重要的是生理替代剪接在T淋巴细胞中的影响,其中特异性同工型可以增强或降低细胞对刺激的反应性。此过程使剪接同工型定义细胞态特征,以CD45剪接同工型为例,这表征了从天真到内存状态的过渡。两个发展加速了将AS动力学用于治疗干预措施:长阅读RNA测序的进步和核酸化学修饰的进展。改进的寡核苷酸稳定性已使其在将剪接引导到特定位点或修改序列以增强或沉默特定的剪接事件时使用。本综述强调了具有潜在意义的免疫调节剪接模式,以增强抗癌免疫疗法。
Terahertz(THZ)技术提供了从卫星和望远镜的校准目标到通信设备和生物医学成像系统的机会。一个主组件将是具有切换性的宽带THZ吸收器。然而,稀缺的具有光学切换的材料,它们的调制大多在狭窄的带宽下可用。在吸收或传播中实现具有大型和宽带调制的材料构成了关键的挑战。这项研究表明,进行聚合物 - 纤维素气凝胶可以提供宽带THZ光的调制,其调制范围很大,概率为≈13%至91%,同时保持镜面反射损失<-30 dB。特殊的THZ调制与导电聚合物的异常光学电导率峰有关,从而增强其氧化态的吸收。这项研究还证明了通过简单的化学修饰降低表面亲水性的可能性,并表明在光学频率下宽带吸收气凝剂可以通过太阳能诱导的加热来降低质量。这些低成本,水溶液可加工,可持续和生物友好的气凝胶可能会在下一代智能THZ设备中使用。
