参与人类肠道宏基因组计划(MetaHIT)的一个法国小组研究发现,按照人类肠道微生物的主要类型,可将人群划分为3类,就像世上有4种主要血型一样。这有助于找到肥胖症和肠炎等病症的原因,也将带来个体化医疗。相关研究论文发表在近日出版的《自然》杂志上。
微生物细胞与人类细胞的比例约为10∶1,科研人员也越来越重视人类体表和体内的细菌细胞。在美国,人类微生物组计划旨在给我们鼻子、口腔、皮肤、肠道、尿道以及生殖道的所有活细菌分门别类;欧洲人类肠道宏基因组计划(MetaHIT)联盟中法国国家农业研究院微生物基因研究部负责人达斯科·欧利希所属的小组正致力于研究肠道。
欧立希领导的研究小组利用基因筛查来鉴别排泄物中的微生物。他们将来自22个欧洲人的样本和17个来自美国和日本的样本进行对比后发现,肠道微生物菌群只有3种类型,这些类型与年龄、性别、种族或饮食结构无关,这推翻了研究小组早期的分析。
他们按主导类型将这些微生物组命名为类杆菌属(Bacteroides)、普氏菌属(Prevotella)和瘤胃球菌属(Ruminococcus)。类杆菌属已知擅长于分解碳水化合物,所以这种类型的人可能会抵抗肥胖;普氏菌属擅长于分解肠道黏液,这种黏液会增加肠道疼痛;而某些瘤胃球菌属有助于细胞吸收糖分,使体重增加。
但研究小组对此给出3种可能的解释:一是人的肠道微生物构成取决于血型;二是认为这由新陈代谢所决定,人们清除结肠内由食物发酵而产生的过多氢气的化学路径有3种,肠道微生物可能与此有关;第三种解释是,由婴儿出生后接触的第一种微生物决定,这种微生物引发了免疫系统,由此形成了不同类型。研究小组正在测试第一种可能性。
此外,研究还能将特殊肠道菌种和某些个人特征联系起来。比如只需样本中6%的微生物菌种就能诊断出肥胖症,准确率达到80%—85%;或根据一份排泄物样本,判断出人的年龄。(常丽君)
美国科学家将从海藻中提取出的基因注入失明老鼠视网膜内的双极细胞中,让失明老鼠“重见天日”。科学家表示,人体临床试验将于两年内进行,新技术或将造福广大失明人士。研究将发表在《分子治疗》杂志上。
视网膜包含感光细胞、双极细胞和神经节细胞。感光细胞将光量子能量转换成电信号并传到双极细胞,双极细胞将信号处理后经化学突触传递到神经节细胞,神经节细胞再将视网膜处理后的视觉信息编码为神经脉冲传输到大脑。全球约有1500万名失明患者的视网膜内感光细胞受损,导致大脑无法接收图像信息。
南加州大学洛杉矶分校遗传医学研究所的神经学家阿兰·霍萨格团队所使用的方法基于基因疗法。在实验中,他们用一个“驯化”病毒将单细胞海藻的一种基因运送至失明老鼠的双极细胞内,让其制造出了第二型离子通道视紫质蛋白(ChR2,海藻使用该光敏蛋白帮助它们朝光移动)。修改后的双极细胞能感光并将信号传送给神经节细胞,让实验老鼠恢复了感知光和黑暗的能力。
霍萨格团队使用三组实验鼠测试了该技术:一组实验鼠视力正常,另两组实验鼠失明。科学家对其中一组失明实验鼠使用了基因疗法,向双极细胞注入了包含有海藻基因的病毒;另外两组实验鼠不使用任何疗法。10周后,研究团队发现,双极细胞制造出了ChR2蛋白。
实验中,科学家将失明老鼠放入一个水迷宫的中央,该水迷宫有六条可能的通道,其中一条通路内包含有一个有助于老鼠逃跑的突起物,一束引导光照耀在该通路的终点,最终,接受基因疗法的老鼠发现逃逸平台的速度是没有接受基因疗法的失明老鼠的2.5倍。重复该测试10个月后,该团队发现,接受基因疗法的老鼠视力明显有所改进。
科学家认为,随着全球老龄化趋势不断加剧,失明人士将与日俱增。科学家正着手治疗失明,其中包括研制电子植入设备、用干细胞培育新的视网膜组织等,但目前,这些方法在商业上都不太可行,霍萨格希望最新研究能改变这种状况。
以前,人们一直担心基因疗法的安全性,尤其是通过病毒运送基因的疗法。霍萨格表示,海藻基因仅在视网膜的双极细胞中表达,实验鼠没有出现免疫反应,这表明,外来基因仅被限于转运到双极细胞内。然而,科学家在老鼠的其他组织内发现了少量的ChR2基因,美国先进细胞科技公司的首席科学家罗伯特·兰萨表示:“监管机构会非常在意双极细胞外发现的ChR2基因。”
据英国《新科学家》杂志近日报道,美国科学家将从海藻中提取出的基因注入失明老鼠视网膜内的双极细胞中,让失明老鼠“重见天日”。科学家表示,人体临床试验将于两年内进行,新技术或将造福广大失明人士。研究将发表在《分子治疗》杂志上。
视网膜包含感光细胞、双极细胞和神经节细胞。感光细胞将光量子能量转换成电信号并传到双极细胞,双极细胞将信号处理后经化学突触传递到神经节细胞,神经节细胞再将视网膜处理后的视觉信息编码为神经脉冲传输到大脑。全球约有1500万名失明患者的视网膜内感光细胞受损,导致大脑无法接收图像信息。
南加州大学洛杉矶分校遗传医学研究所的神经学家阿兰·霍萨格团队所使用的方法基于基因疗法。在实验中,他们用一个“驯化”病毒将单细胞海藻的一种基因运送至失明老鼠的双极细胞内,让其制造出了第二型离子通道视紫质蛋白(ChR2,海藻使用该光敏蛋白帮助它们朝光移动)。修改后的双极细胞能感光并将信号传送给神经节细胞,让实验老鼠恢复了感知光和黑暗的能力。
霍萨格团队使用三组实验鼠测试了该技术:一组实验鼠视力正常,另两组实验鼠失明。科学家对其中一组失明实验鼠使用了基因疗法,向双极细胞注入了包含有海藻基因的病毒;另外两组实验鼠不使用任何疗法。10周后,研究团队发现,双极细胞制造出了ChR2蛋白。
实验中,科学家将失明老鼠放入一个水迷宫的中央,该水迷宫有六条可能的通道,其中一条通路内包含有一个有助于老鼠逃跑的突起物,一束引导光照耀在该通路的终点,最终,接受基因疗法的老鼠发现逃逸平台的速度是没有接受基因疗法的失明老鼠的2.5倍。重复该测试10个月后,该团队发现,接受基因疗法的老鼠视力明显有所改进。
科学家认为,随着全球老龄化趋势不断加剧,失明人士将与日俱增。科学家正着手治疗失明,其中包括研制电子植入设备、用干细胞培育新的视网膜组织等,但目前,这些方法在商业上都不太可行,霍萨格希望最新研究能改变这种状况。
以前,人们一直担心基因疗法的安全性,尤其是通过病毒运送基因的疗法。霍萨格表示,海藻基因仅在视网膜的双极细胞中表达,实验鼠没有出现免疫反应,这表明,外来基因仅被限于转运到双极细胞内。然而,科学家在老鼠的其他组织内发现了少量的ChR2基因,美国先进细胞科技公司的首席科学家罗伯特·兰萨表示:“监管机构会非常在意双极细胞外发现的ChR2基因。”(刘霞)
美国达纳-法伯癌症研究所研究人员在新一期美国《国家科学院学报》上报告说,他们在一些携带卵巢癌基因的女性输卵管组织中发现了“可能发展为严重癌症的细胞”,因此他们决定在实验室内模拟卵巢癌形成过程。
输卵管是从女性卵巢连通至阴道的管道,包括中输卵管和侧输卵管,卵子经此管道排出。研究人员提取一些输卵管细胞并改变它们的基因片段,使其能够像癌细胞那样分裂。实验显示,和真正的癌细胞一样,这些“人造”癌细胞可以迅速增殖,并离开原发组织,在其他组织内生长。如果把这些“人造”癌细胞植入动物体内,它们能够催生在结构、行为和基因构成上与人类严重卵巢癌极其类似的肿瘤。
报告作者之一龙尼·德拉普金说,这一研究表明卵巢癌可能来自输卵管细胞,它将有助于寻找新的卵巢癌生物标记物,为今后的卵巢癌治疗提供了新的思路。
麦克风形状南瓜。记者 李枝宏 摄
篮球一样大的茄子、近百斤重的“巨无霸”南瓜……记者昨日在旅顺口区小南村投资1200万元开发建设的“太空植物王国”里,看到了一个梦幻般的奥秘世界,这也是全国首家太空植物与高科技融为一体的专业展馆。更吸引眼球的是,太空植物的种子全部是“神舟”飞船的乘客。
即将开馆的“太空植物王国”占地面积两万平方米,是以太空植物为展示内容,以外太空为背景的大型科普园。展馆内各种太空植物颠覆了以往的植物概念,已长到近百斤的黄色南瓜,令人称奇;麦克风形状的南瓜,根部是金黄色的,头部是绿色的;突珠黑、突珠绿南瓜长得极像手雷;“香炉瓜”长得也的确似香炉。西红柿有黄、绿、橙等多个颜色,有的竟是长方形的。特别是一棵高4米的西红柿“树”,树冠直径可达6米,产量可达四五百斤。而园内栽种的“地瓜树”,藤蔓已爬满树架,等三四个月后再来看,地瓜是长在“树”上,而不是在地下。还有七种颜色的太空辣椒,形状各异的葫芦等。
“这是将普通的种子带入太空后,在太空特殊环境下使基因发生变异,经过农业专家几年的地面培育、筛选后,最后才种植成功的。太空南瓜可以长到四五百斤,茄子可以长到四五斤。”该馆负责人向记者介绍说。目前园内共引进瓜、葫芦、辣椒、西红柿、茄子五大类、36个品种太空植物。5月份,园内的太空植物就会结出更多五彩缤纷和形状各异的硕果。
记者了解到,该馆请上海世博园的设计师设计,并被中国科学院生命遗传研究院确定为太空植物研发基地。同时,该馆还将引种胳膊粗的黄瓜、半斤重的大蒜、4米长的线豆等特色“太空菜”。
美国的一组研究人员日前宣称,他们成功培育出了一种转基因家蚕,其能吐出含有蛛丝蛋白的蚕丝纤维,比天然蚕丝具有更好的强度和柔韧性,可在医疗、军事、纺织等领域发挥重要作用。
很早之前科学家们就注意到了蛛丝的优良性能:在力学强度上,蛛丝纤维能和用来制造防弹衣和轻型头盔的凯夫拉尔纤维相媲美,其所含牵丝蛋白的强度比钢还要高出十几倍;在柔韧性上,蛛丝可被拉伸到原来长度的1倍到1.5倍而不发生断裂,弹性极佳。可蜘蛛从来都不是一个勤奋的吐丝者,天然蛛丝主要用于结网,产量极低。此外,蜘蛛具有同类相食的特点,无法大规模养殖,而吐丝能手家蚕就能很好地解决这一问题。
美国圣母大学和怀俄明大学的研究人员正是看到了这一点,数年前就开始了转基因家蚕的研究。
负责该项研究的圣母大学生物学教授马尔科姆·弗雷泽发现,一个被称为piggyBac转座子的遗传因子可在转基因家蚕的培育中发挥重要作用。这种遗传因子能像计算机中的“剪切—粘贴”操作一样改变原有基因的结构和排序。配合使用锌指核酸酶(ZFN)技术,研究人员将蛛丝蛋白基因插入到了家蚕的基因中,从而使家蚕吐出与蛛丝类似的超级蚕丝。
据了解,这种新的纤维目前还尚未命名,与天然蚕丝相比,这种新纤维强度更大柔韧性也更好。研究人员称,如果在插入蜘蛛基因前将蚕的部分DNA敲除,生产出的超级蚕丝性能与蛛丝将更加接近。
由于该技术已经为量产进行了改进,可通过传统的方式大规模获取蚕丝。研究人员相信,随着技术的逐步完善,这种新材料或许能取代凯夫拉尔纤维生产出强度更好、更柔软、更贴身的防弹衣;同时还能为外科医生提供更为柔软、结实的手术缝合线;而在未来的某一天,或许这种超级蚕丝还能用来制成既柔软舒适又结实耐用的高级时装。(王小龙)
马萨诸塞大学医学院研究人员开发出一种新的突变基因筛查技术,该技术能在同一试管中检测出可能发生突变的每个氨基酸,并分析出每种突变对细胞造成的影响。新技术为检测遗传疾病、识别突变细菌和新疫苗开发开辟了一条捷径。该研究发表在近日的《美国国家科学院院刊》网站上。
人类染色体组中每个基因都由上千个DNA(脱氧核糖核酸)密码组成,其中一个密码改变就可能造成严重疾病,如癌症、囊性纤维化、肌肉萎缩或亨廷顿病等。同样,病毒或细菌中一个微小突变也能产生抗药性菌种,使常规药物失效。即使很小的基因片段都可能有上千种变化,要系统分析它们很难。
通常的DNA测序是阅读整个染色体组。而生化与分子制药副教授丹尼尔·玻仑领导的研究小组开发出名为EMPIRIC的新技术,能在同一个试管中,精确计算并记录细胞的上百种不同变异。
波尔他们使用新技术对活性面包酵母菌进行了检测,该酵母菌基因包含9个氨基酸,同时在同一试管中检测出这一小片基因中发生的500多种不同DNA突变。而之前的检测技术需要做几千次试验,花几年才能完成。新技术的关键突破在于,能在同一个试管中同时分析大量突变。
目前的抗药性筛查技术要依赖偶然的突变,所以效率低下,对那些可能发生却并未发生的突变更是无从下手。但由于病毒基因氨基酸相对较少,新技术可在同一试管中检测出某种病毒进化出抗药性的所有突变,将病毒整个基因组系统地筛查一遍。这为系统地鉴定抗药性突变、开发新型疗法和新疫苗提供了一条捷径。新方法还有助于深入理解生物寄主的问题,包括环境压力怎样在基因层面影响了进化过程,何种突变可能造成基因疾病,如何筛查可能产生抗药性的突变病毒等。
玻仑说:“虽然我们只用酵母菌细胞做了试验,但新技术很全面,能用于任何迅速生长的细胞,还能作为一种对癌症、病毒或细菌的基因控制手段。”(常丽君)
据美国物理学家组织网近日报道,马萨诸塞大学医学院研究人员开发出一种新的突变基因筛查技术,该技术能在同一试管中检测出可能发生突变的每个氨基酸,并分析出每种突变对细胞造成的影响。新技术为检测遗传疾病、识别突变细菌和新疫苗开发开辟了一条捷径。该研究发表在近日的《美国国家科学院院刊》网站上。
人类染色体组中每个基因都由上千个DNA(脱氧核糖核酸)密码组成,其中一个密码改变就可能造成严重疾病,如癌症、囊性纤维化、肌肉萎缩或亨廷顿病等。同样,病毒或细菌中一个微小突变也能产生抗药性菌种,使常规药物失效。即使很小的基因片段都可能有上千种变化,要系统分析它们很难。
通常的DNA测序是阅读整个染色体组。而生化与分子制药副教授丹尼尔·玻仑领导的研究小组开发出名为EMPIRIC的新技术,能在同一个试管中,精确计算并记录细胞的上百种不同变异。
波尔他们使用新技术对活性面包酵母菌进行了检测,该酵母菌基因包含9个氨基酸,同时在同一试管中检测出这一小片基因中发生的500多种不同DNA突变。而之前的检测技术需要做几千次试验,花几年才能完成。新技术的关键突破在于,能在同一个试管中同时分析大量突变。
目前的抗药性筛查技术要依赖偶然的突变,所以效率低下,对那些可能发生却并未发生的突变更是无从下手。但由于病毒基因氨基酸相对较少,新技术可在同一试管中检测出某种病毒进化出抗药性的所有突变,将病毒整个基因组系统地筛查一遍。这为系统地鉴定抗药性突变、开发新型疗法和新疫苗提供了一条捷径。新方法还有助于深入理解生物寄主的问题,包括环境压力怎样在基因层面影响了进化过程,何种突变可能造成基因疾病,如何筛查可能产生抗药性的突变病毒等。
玻仑说:“虽然我们只用酵母菌细胞做了试验,但新技术很全面,能用于任何迅速生长的细胞,还能作为一种对癌症、病毒或细菌的基因控制手段。”(常丽君)
英国一先天残疾的男孩被诊断患上了一种从未见过的基因异常疾病。
这名男孩现年2岁,名叫阿尔菲·克莱姆普,他一生下来时就双目失明,并且有严重的残疾。医生随即对他进行检查发现,他患上了从未见过的基因疾病——第7对染色体多了一条染色体臂。医学档案中从未记录这样的情况,也不知道这种病的名称,小克莱姆普也成为世界上第一个患上此病的人。医生们也不知道,这样的病是否会增加或者减少克莱姆普的寿命。
目前,克莱姆普经过治疗已经拥有了视力。本月,他还会接受一次手术,处理肠道问题。此前,克莱姆普因为消化系统不正常,需要借助药物才能吸收营养。另外,高温和新陈代谢问题还会导致他晕厥。最近几天,克莱姆普还曾因呼吸骤停被送往医院急救,他的嘴唇还曾出现发蓝的现象。
克莱姆普的父母表示,虽然他的身体存在各种各样的问题并且饱受病痛折磨,但这个孩子是他们的一切。
令人闻之色变的“超级细菌”其实并不是指某些特定种类的细菌。
事实上,超级细菌和一个叫做NDM-1(新德里金属蛋白酶-1)的耐药基因有关。凡是携带这个超级耐药基因的细菌就成为超级细菌,而且这个耐药基因会随超级细菌遗传、传播。
目前,已确定有11种细菌能够携带这种基因,其中包括能够引起严重传染病的痢疾杆菌和霍乱弧菌。
“超级细菌”从去年夏天开始进入公众的视线,日本、英国、美国、澳大利亚等国家相继出现NDM-1细菌感染的报道,其中很多感染者曾在印度接受过医疗服务。研究人员据此怀疑NDM-1耐药基因会在环境中传播。不过现在的研究结果已经证明:NDM-1通过粪口途径传播。
在此之前,人们还认为超级细菌局限在医院内,如在美国多家医院发现的“超级细菌之王”CRKP就是携带NDM-1基因的肺炎克雷伯杆菌。CRKP释放一种水解抗生素的酶,常用于治疗耐药细菌感染的“抗生素杀手”(碳青霉烯类抗生素)对它也束手无策。
最近,科学家们在印度新德里的饮用水里发现了携带NDM-1耐药基因的细菌,研究报告发表在最近的《柳叶刀传染病》杂志上。本文主要作者就是在2008年首次鉴定出NDM-1基因的提摩太·沃尔什博士。他说这次的新发现是一个公众卫生紧急事件。
研究人员从去年9月份开始对印度新德里自来水进行水质检查,结果显示:供新德里市民饮用、清洁和其他家庭用途的自来水里经常可以检出霍乱弧菌、痢疾杆菌和其他致病菌。研究人员同时发现部分细菌携带NDM-1基因。结论令人震惊:一旦这些细菌出现大规模感染,很难找到能够有效控制疫情的抗生素。
研究人员同时发现:NDM-1基因在30摄氏度时的传播速度最快,是25摄氏度和37摄氏度时传播速度的100万倍。而新德里一年中大部分时间的环境温度都是30摄氏度左右。也就是说,耐药基因比适应人体环境更加适应印度的自然环境,在自然界中能够生成更多的超级细菌。如果发生洪涝灾害,超级细菌将四处蔓延。
印度糟糕的卫生状况增大了这种危险———印度13亿人口中一半还在使用露天厕所,首都新德里的市政排污系统只能满足60%市民的要求。
而抗生素滥用、稠密的人口和肮脏的环境很可能成为滋生超级细菌的温床。然后这些超级细菌会通过交通工具和人群流动传播到世界各地。
世界卫生组织正致力于与耐药细菌的斗争,总干事陈冯富珍发表声明说:“因为缺乏行之有效的治疗手段和保护措施,世界正进入后抗生素时代。很多常见的感染将无药可治,很多人将会死于这些常见感染。”
也许,人类与细菌的生存之战才刚刚开始。