•传统方法调节疾病的进程,但不能提供治疗方法。•传统方法在治疗单基因疾病,由一个人天生的单个基因突变引起的疾病时受到限制。•估计有6,000种此类疾病影响了全世界超过3.5亿人。•细胞和基因工程细胞具有与药物和手术的根本不同的特性 - “活药”•目标:治愈和替代受损的组织或患病器官。•显示出为目前无法治愈的一系列疾病提供治疗疗法的潜力。
摘要:群集定期间隔短的短膜重复序列(CRISPR)/CAS(CRISPR相关蛋白质)9工具已经彻底改变了生物学 - 已经构建了几个高效的高效工具,这些工具已导致能够快速设计模型细菌,例如,Escherichia coli。但是,CRISPR/CAS9工具的使用已落后于非模型细菌,阻碍了工程工作。在这里,我们开发了改进的CRISPR/CAS9工具,以实现与工业相关细菌丙梭菌的有效快速代谢工程。以前的努力在C. actobutylicum中实施CRISPR/CAS9系统已受到缺乏严格控制的诱导系统以及大质粒的影响,从而阻碍了较低的转化效率。我们从艰难梭菌的木糖诱导系统控制下成功地将Cas9基因从链球菌诱导的系统控制到了基因组,然后我们表明,这导致了一个紧密控制的系统。然后,我们优化了编辑盒的长度,从而产生了一个小的编辑质粒,该质粒还包含UPP基因,以便使用UPP /5-氟尿嘧啶的反式系统快速失去质粒。我们使用该系统执行LDHA和PTB-BUK操纵子的单独和顺序缺失。
骨稳态通过破骨细胞介导的骨吸收和成骨细胞介导的骨形成保持。绝经后妇女雌激素水平的急剧下降会导致破骨细胞过度活化,骨稳态受损和随后的骨质流失。肠道微生物组的变化会影响骨矿物质密度。但是,肠道微生物组在雌激素缺乏引起的骨质流失及其潜在机制中的作用仍然未知。在这项研究中,我们发现孢子菌的丰度(C. spor。) 及其衍生的代谢产物,吲哚丙酸(IPA)在卵巢切除(OVX)小鼠中降低。 体外测定法表明IPA抑制了破骨细胞的分化和功能。 在分子水平上,IPA抑制了核因子Kappa-配体(RANKL)诱导的妊娠X受体(PXR)泛素化和降解的受体激活剂,从而导致PXR与P65的持续结合增加。 在体内每日IPA给药或重复的C. spor。 定殖侵害了OVX诱导的骨质流失。 保护活细菌免受严峻的胃环境,并延迟口服孢子孢子的排空。 从肠道,一个C. spor。 - 封装的丝纤维蛋白(SF)水凝胶系统,在OVX小鼠中获得了与重复的细菌移植或每日给药相当的OVX小鼠的骨骼保护。 总体而言,我们发现肠道孢子 - 衍生的IPA通过调节PXR/p65复合物来参与雌激素缺乏诱导的破骨细胞过度活化。在这项研究中,我们发现孢子菌的丰度(C. spor。)及其衍生的代谢产物,吲哚丙酸(IPA)在卵巢切除(OVX)小鼠中降低。体外测定法表明IPA抑制了破骨细胞的分化和功能。在分子水平上,IPA抑制了核因子Kappa-配体(RANKL)诱导的妊娠X受体(PXR)泛素化和降解的受体激活剂,从而导致PXR与P65的持续结合增加。在体内每日IPA给药或重复的C. spor。 定殖侵害了OVX诱导的骨质流失。 保护活细菌免受严峻的胃环境,并延迟口服孢子孢子的排空。 从肠道,一个C. spor。 - 封装的丝纤维蛋白(SF)水凝胶系统,在OVX小鼠中获得了与重复的细菌移植或每日给药相当的OVX小鼠的骨骼保护。 总体而言,我们发现肠道孢子 - 衍生的IPA通过调节PXR/p65复合物来参与雌激素缺乏诱导的破骨细胞过度活化。在体内每日IPA给药或重复的C. spor。定殖侵害了OVX诱导的骨质流失。保护活细菌免受严峻的胃环境,并延迟口服孢子孢子的排空。从肠道,一个C. spor。- 封装的丝纤维蛋白(SF)水凝胶系统,在OVX小鼠中获得了与重复的细菌移植或每日给药相当的OVX小鼠的骨骼保护。总体而言,我们发现肠道孢子 - 衍生的IPA通过调节PXR/p65复合物来参与雌激素缺乏诱导的破骨细胞过度活化。C.孢子。包含的SF水凝胶系统是一种有前途的工具,可打击绝经后骨质疏松症,而无需重复的细菌移植。
这项研究得到了日本科学技术振兴机构 (JST) 战略基础研究促进计划 CREST“用于长 DNA 合成和自主人工细胞创建的人工细胞反应器系统”研究领域 (编号 JPMJCR19S4)、GteX“大规模并行蛋白质打印机系统的开发”研究领域 (编号 JPMJGX23B1)、ASPIRE“日英合作开发人工光合细胞系统”(编号 JPMJAP24B5) 和科学研究补助金“Kikagaku S”(编号 JP19H05624) 的支持。 术语表(注1) 真核生物:具有细胞核并被核膜包围,且含有线粒体等细胞器的生物的统称。它们包括动物、植物和真菌,具有比原核生物更复杂的细胞结构。 (注2)内在无序蛋白质是在生理条件下不能形成三维结构的蛋白质,与酶等折叠成特定的三维结构才能发挥功能的蛋白质不同。分子间多样化的相互作用网络推动液-液相分离,形成称为凝聚层的液滴。 (注3)液-液相分离:均质液体混合物自发分离成两个具有不同成分的液相的现象。单一聚合物(如天然存在的变性蛋白质)可发生相分离,形成致密相和稀相,或者两种不同组成的致密相(如葡聚糖和聚乙二醇)。 (注4)肽标签:一种用于连接特定蛋白质的短氨基酸序列。通过将DNA序列遗传整合到蛋白质中,可以很容易地将其添加到蛋白质中。本研究中使用的肽标签具有拉链式结构,使得它们能够相互互锁并进行特定结合。另一方面,由于它几乎不与其他分子或蛋白质结合,因此可以利用这一特性选择性地将特定蛋白质结合在一起。在该系统中,一个肽标签附着在IDP上,另一个肽标签附着在要掺入IDP相的蛋白质上。 (注5)分子信标:用于检测特定DNA或RNA序列的核酸探针,具有包含荧光染料和猝灭剂的环状结构。在没有目标序列的情况下,荧光就不会出现,但一旦与序列结合,分子的形状就会发生变化,发出荧光并变得可检测。这可以实时确认样本中特定基因或 RNA 的存在。
附录1关于干细胞标准表征附录2命名标准的建议2附录3细胞培养物中卫生任务的标准标准,用于鉴定未分化的人类多能干细胞的标记4标记,并监视多发性系统差异的监测多种系统差异化附录附录5基因分析方法的研究<人工分析方法是在人类的分析方法中披露的词组<人类的分析<人类词组<
参考文献1。en ISO 11133:2014+AMD1:2018+AMD2:2020。 食物,动物饲料和水的微生物学 - 制备,生产,存储和性能测试。 2。 ISO 14189:2013。 水质 - 灌注梭菌的枚举 - 使用膜过滤的方法。 3。 ISO 7937:2004。 食物和动物喂养物质的微生物学 - 检测梭状芽胞杆菌的水平方法 - 菌落计数技术。 4。 Rapporti Istisan 07/5 ISSA 005B Rev.00。 确定性DI梭状芽胞杆菌(Sucque provenienti o污染da acque浅表表)。 5。 downes F.P.和K. Ito(2001)食品微生物学检查的纲要。 第4版。 美国公共卫生协会,华盛顿特区6。 Haushild,A.H.W。和A. Hilsheimer(1974)对perfrigens枚举的评估和修改。 应用。 微生物。 27:78。 7。 Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。en ISO 11133:2014+AMD1:2018+AMD2:2020。食物,动物饲料和水的微生物学 - 制备,生产,存储和性能测试。2。ISO 14189:2013。 水质 - 灌注梭菌的枚举 - 使用膜过滤的方法。 3。 ISO 7937:2004。 食物和动物喂养物质的微生物学 - 检测梭状芽胞杆菌的水平方法 - 菌落计数技术。 4。 Rapporti Istisan 07/5 ISSA 005B Rev.00。 确定性DI梭状芽胞杆菌(Sucque provenienti o污染da acque浅表表)。 5。 downes F.P.和K. Ito(2001)食品微生物学检查的纲要。 第4版。 美国公共卫生协会,华盛顿特区6。 Haushild,A.H.W。和A. Hilsheimer(1974)对perfrigens枚举的评估和修改。 应用。 微生物。 27:78。 7。 Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。ISO 14189:2013。水质 - 灌注梭菌的枚举 - 使用膜过滤的方法。3。ISO 7937:2004。 食物和动物喂养物质的微生物学 - 检测梭状芽胞杆菌的水平方法 - 菌落计数技术。 4。 Rapporti Istisan 07/5 ISSA 005B Rev.00。 确定性DI梭状芽胞杆菌(Sucque provenienti o污染da acque浅表表)。 5。 downes F.P.和K. Ito(2001)食品微生物学检查的纲要。 第4版。 美国公共卫生协会,华盛顿特区6。 Haushild,A.H.W。和A. Hilsheimer(1974)对perfrigens枚举的评估和修改。 应用。 微生物。 27:78。 7。 Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。ISO 7937:2004。食物和动物喂养物质的微生物学 - 检测梭状芽胞杆菌的水平方法 - 菌落计数技术。4。Rapporti Istisan 07/5 ISSA 005B Rev.00。确定性DI梭状芽胞杆菌(Sucque provenienti o污染da acque浅表表)。5。downes F.P.和K. Ito(2001)食品微生物学检查的纲要。第4版。 美国公共卫生协会,华盛顿特区6。 Haushild,A.H.W。和A. Hilsheimer(1974)对perfrigens枚举的评估和修改。 应用。 微生物。 27:78。 7。 Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。第4版。美国公共卫生协会,华盛顿特区6。Haushild,A.H.W。和A. Hilsheimer(1974)对perfrigens枚举的评估和修改。应用。微生物。27:78。 7。 Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。27:78。7。Harmon,S.M.,O.A。 Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。Harmon,S.M.,O.A。Kautler和J.T. Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。 应用。 微生物。 22:688。 8。 Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。Kautler和J.T.Peeler(1971)改进了灌注梭状芽胞杆菌的枚举。应用。微生物。22:688。8。Shahidi,SA。 和AR Ferguson(1971)App。 微生物。 21:500-606。Shahidi,SA。和AR Ferguson(1971)App。微生物。21:500-606。
梭状芽胞杆菌艰难梭菌感染(CDI)每年在美国约30万住院,相关的货币成本为数十亿美元。肠道微生物组营养不良对CDI很重要。据我们所知,元文字组合(MT)仅用于表征肠道微生物组组成和功能,在一项涉及CDI患者的先前研究中。因此,我们利用MT研究了CDI+(n = 20)和CDI-(n = 19)样品在微生物类群和表达基因方面的活性群落多样性和组成的差异。根据CDI状态,未检测到有关丰富性或偶数的显着(Kruskal-Wallis,p> 0.05)的显着差异。但是,基于CDI状态的聚类对于活性微生物分类群和表达的基因数据集都很重要(Permanova,P≤0.05)。此外,与CDI-样品相比,CDI+中的差异特征分析表明,机会性病原体的肠球菌病原体和Ruminococcus gnavus的表达更大。仅考虑真菌序列时,糖霉菌科在CDI-中表达了更多的基因,而其他31种真菌分类群则被确定为显着(Kruskal-Wallisp≤0.05,log(LDA)≥2)与CDI+相关。我们还检测到基于CDI状态的各种基因和途径(Kruskal-Wallisp≤0.05,log(LDA)≥2)显着差异。值得注意的是,与生物膜形成相关的差异基因通过艰难梭菌表达。这为艰难梭菌对抗生素的抵抗和体内频繁复发提供了另一个可能的贡献。此外,更多的CDI+相关真菌分类群构成了额外的证据,表明该分枝杆菌对CDI发病机理很重要。未来的工作将集中于确定艰难梭菌在感染过程中是否积极产生生物膜,以及任何特定的真菌分类群在CDI中是否特别有影响力。
这是技术集合。 DCAS9是CAS9的变体,没有DNA裂解活性,而是与GRNA结合,在这项研究中,我们将其用作GRNA的RNA结合蛋白。 (注3)下一代序列:一个可以同时将数百万到数亿个核酸序列序列序列序列的测序仪,本研究使用它同时分析了GRNA条形码的组成。 (注4)生物信息学:融合领域之一,例如生命科学,信息学和统计学。这项研究通过对通过CIBER筛选获得的大量信息以及有关已知蛋白质到基因网络获得的大量信息探讨了SEV释放重要的生物学过程。联系(请联系演讲者有关研究的详细信息)Kojima Ryosuke,东京大学医学研究生院副教授,电子邮件:kojima [at] M.U-tokyo.ac.ac.ac.ac.jp通用事务团队,东京大学医学院研究生院,电话:03-5841-3304 Email:ISHOMU:ISHOMU [at M.ACACPOK] M.UAC。 Pharmaceutical Sciences, University of Tokyo Tel: 03-5841-4702 Email: shomu[at]mol.f.u-tokyo.ac.jp Public Relations Division, Japan Science and Technology Agency Tel: 03-5214-8404 Email: jstkoho[at]jst.go.jp Higashide Takanobu, Emerging Research Promotion Department, Japan Science and Technology Agency电话:03-5214-7276电子邮件:souhatsu inquiry [at] jst.go.jp
图2 利用基因组编辑技术建立疾病模型的研究a:利用源自患有遗传性疾病患者的疾病特异性iPS细胞株,利用基因组编辑技术建立基因修复型iPS细胞株。通过比较两种菌株的受影响细胞类型,我们将分析病理并发现治疗药物。将来,还有望进行通过移植修复型iPS细胞系诱导分化的细胞的基因治疗(细胞治疗)。 b:利用基因组编辑技术将基因突变引入来自健康个体的iPS细胞系,以建立针对疾病的iPS细胞系。通过比较两种菌株的受影响细胞类型,我们将分析病理并发现治疗药物。