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Wes助力基因ZLDMD,结果再发Nature Medicine

ProteinSimple, a biotechne brand 2020-04-27 10:26:49 336  浏览
  • 德国慕尼黑理工大学和心血管研究ZX科学家,利用Wes全自动定量western blot技术,在Nature Medicine(IF: 30.641)发表文章:Somatic gene editing ameliorates skeletal and cardiac muscle failure in pig and human models of Duchenne muscular dystrophy, Nat Med. 2020 Feb;26(2):207-214.阐述其基于基因编辑技术开发杜氏肌营养不良基因ZL方法。


    --研究背景--


    杜氏肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy, DMD):是一种X染色体隐性遗传疾病,主要发生于男孩。据统计,平均每3500个新生男 婴中就有一人罹患此病。患者一般在3-5岁开始发病,Z早表现出进行性腿部肌无力(爬楼梯困难),导致不便行走。12岁时失去行走能力,常年与轮椅为伴,20岁-30岁因呼吸衰竭而死亡。


    抗肌萎缩蛋白(Dystrophin):由X染色体短臂Xp21基因编码,分布于骨骼肌和心肌细胞膜的质膜面,起细胞支架作用,维持肌纤维完整性和抗牵拉功能。由于基因变异引起的Dystrophin缺乏是进行性肌营养不良的主要病因。

    --研究内容--


    编码抗肌萎缩蛋白(Dystrophin)的基因产生移码突变会导致杜氏肌营养不良(DMD),从而导致患者出现终末肌肉和心力衰竭。通过序列特异性核酸酶进行的体细胞基因编辑为恢复DMD阅读框提供了新的选择,表达缩短的但功能强的抗肌萎缩蛋白。本文在缺少DMD外显子52(DMDΔ52)的DMD猪模型以及相应的患者诱发的多能干细胞模型中验证了这种方法。在DMDΔ52猪中,肌内注射腺相关病毒载体(AAV9),该载体携带intein-split Cas9和一对靶向于外显子51(AAV9-Cas9-gE51)的导向RNA,诱导了缩短的抗肌萎缩蛋白(DMDΔ51-52)的表达,以及改善骨骼肌功能。此外,AAV9-Cas9-gE51的全身应用使抗肌萎缩蛋白(DMDΔ51–52)在肌肉(包括隔膜和心脏)中广泛表达,延长了存活时间并减少了心律失常的易感性。类似地,在缺乏DMDΔ52的患者的诱导性多能干细胞来源的成肌细胞和心肌细胞中,AAV6-Cas9-g51介导的外显子51的切除可恢复抗肌萎缩蛋白的表达并减轻骨骼肌肌管的形成,以及异常的心肌Ca2+处理和心律失常的易感性。在这些转化模型中,Cas9介导的外显子切除改善了DMD病理学的能力,为DMD患者的ZL方法提供了新方向。


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Wes助力基因ZLDMD,结果再发Nature Medicine

德国慕尼黑理工大学和心血管研究ZX科学家,利用Wes全自动定量western blot技术,在Nature Medicine(IF: 30.641)发表文章:Somatic gene editing ameliorates skeletal and cardiac muscle failure in pig and human models of Duchenne muscular dystrophy, Nat Med. 2020 Feb;26(2):207-214.阐述其基于基因编辑技术开发杜氏肌营养不良基因ZL方法。


--研究背景--


杜氏肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy, DMD):是一种X染色体隐性遗传疾病,主要发生于男孩。据统计,平均每3500个新生男 婴中就有一人罹患此病。患者一般在3-5岁开始发病,Z早表现出进行性腿部肌无力(爬楼梯困难),导致不便行走。12岁时失去行走能力,常年与轮椅为伴,20岁-30岁因呼吸衰竭而死亡。


抗肌萎缩蛋白(Dystrophin):由X染色体短臂Xp21基因编码,分布于骨骼肌和心肌细胞膜的质膜面,起细胞支架作用,维持肌纤维完整性和抗牵拉功能。由于基因变异引起的Dystrophin缺乏是进行性肌营养不良的主要病因。

--研究内容--


编码抗肌萎缩蛋白(Dystrophin)的基因产生移码突变会导致杜氏肌营养不良(DMD),从而导致患者出现终末肌肉和心力衰竭。通过序列特异性核酸酶进行的体细胞基因编辑为恢复DMD阅读框提供了新的选择,表达缩短的但功能强的抗肌萎缩蛋白。本文在缺少DMD外显子52(DMDΔ52)的DMD猪模型以及相应的患者诱发的多能干细胞模型中验证了这种方法。在DMDΔ52猪中,肌内注射腺相关病毒载体(AAV9),该载体携带intein-split Cas9和一对靶向于外显子51(AAV9-Cas9-gE51)的导向RNA,诱导了缩短的抗肌萎缩蛋白(DMDΔ51-52)的表达,以及改善骨骼肌功能。此外,AAV9-Cas9-gE51的全身应用使抗肌萎缩蛋白(DMDΔ51–52)在肌肉(包括隔膜和心脏)中广泛表达,延长了存活时间并减少了心律失常的易感性。类似地,在缺乏DMDΔ52的患者的诱导性多能干细胞来源的成肌细胞和心肌细胞中,AAV6-Cas9-g51介导的外显子51的切除可恢复抗肌萎缩蛋白的表达并减轻骨骼肌肌管的形成,以及异常的心肌Ca2+处理和心律失常的易感性。在这些转化模型中,Cas9介导的外显子切除改善了DMD病理学的能力,为DMD患者的ZL方法提供了新方向。


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Milo助力急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)新型机制研究结果发Nature!!

近日,由希望之城综合癌症ZX系统生物学系、波士顿达纳法伯癌症研究所、哈佛医学院、加州大学旧金山分校检验医学系、剑桥大学血液学系、匹兹堡大学药物发现研究所及东芬兰大学分子科学研究所等多ZX研究所,利用Milo,探讨ZL急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)的新型抑癌机制,并在Nature(IF:42.778)上发表:Signalling input from divergent pathways subverts B cell transformation, Nature. 2020 Jul;583(7818):845-851.

--研究内容--

细胞的恶性转化通常涉及一些基因的病变,其综合活性会导致癌症。本研究分析了1,148例患者来源的急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)的样本,发现单个基因的突变不会促进白血病的发生,除非它们在表征B细胞分化阶段的单一致癌途径。与主要致癌驱动因子不一致的突变则会激活不同的信号通路,从而直接破坏B细胞的转化。B-ALL中的致癌病变通常模仿前B细胞阶段的细胞因子受体(通过激活信号转导蛋白STAT5)或更成熟细胞中的前B细胞受体中(通过激活蛋白激酶ERK)的信号传导。STAT5和ERK激活性病变很常见,但二者仅在约3%的病例中同时发生。单细胞突变和磷酸化蛋白分析显示致癌的STAT5和ERK激活与竞争性克隆分离。STAT5和ERK参与相反的生化和转录过程,且分别由转录因子MYC和BCL6调控。当不同的信号通路被重激活时,主要致癌驱动因子受到YZ,从而逆转了B细胞转化。相反,不同途径组分的缺失会加速白细胞生成。因此,不同信号通路的持久性成为了B细胞转化的强大障碍,而在一个主要驱动因素上的趋同则促使了白血病发作。不同信号通路的药理学重激活,可以与YZ主要致癌驱动因子产生协同作用。因此,差异信号通路的重新激活可以作为先前未被认可的策略来增强B-ALLZL反应。

--Milo实验方法--

实验目的:

为了测试在同一细胞中是否同时发生STAT5和ERK双通路激活的罕见情况

实验条件:

细胞密度: 25万个细胞/ml

试剂盒: K500

多细胞落空率<2%

沉降时间: 7-10 min

裂解时间: 10s

电泳分离时间: 60s

检测靶点: STAT5 phosphorylation (Y694) and ERK phosphorylation (T202/Y204),同一荧光通道,不同分子量大小进行区分

一抗孵育条件:1:15, 4度过夜

二抗孵育条件: 1:20,室温1hr

定义“阳性孔”的方法: 内参Histone H3和TOTO DNA staining

--实验结论--

Milo检测结果发现,STAT5和ERK双通路激活的概率为2%,与双细胞落空率相当,故在同一个细胞中发生双通路激活几乎不可能,STAT5和ERK激活信号通路互不兼容。

结论:

未转化的B细胞不断与周围的环境交换信息,这取决于参与几种不同的信号途径(例如细胞因子受体和BCR途径)。因此,多种多样的信号输入反映了正常细胞与其环境的相互作用,而在一个ZX途径上的融合则是B细胞转化的标志。与主要致癌驱动因子不一致的趋异途径的失活是B细胞转化过程中的关键步骤。分歧和潜在冲突的信号通路的重新激活是B细胞恶性转化的强大障碍。因此,从ZL的角度来看,有针对性的重新激活发散途径以干扰主要的致癌驱动因子可能是扩大ZL反应的一种有前途的策略。



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Nature Materials: 低温共聚焦显微镜助力设计光电子器件的范德瓦尔斯界面

       基于二维材料的范德瓦尔斯界面在光电子器件领域具有广泛的发展前景,不同材料组成的界面可以在很大程度上调控器件的发光光谱范围。然而,层间堆叠方式不同带来的晶格失配以及错位都会YZ电子与声子耦合作用,影响光电器件的工作效率。近期,瑞士日内瓦大学的的Alberto F. Morpurgo 教授课题组在《自然-材料》杂志上发表了低温光致发光光谱研究设计范德瓦尔斯界面的工作。通过组合导带底部与价带顶部都在Γ点(倒格矢空间)的二维晶体材料,形成范德瓦尔斯界面,避免了动量失配。这样的范德瓦尔斯界面将不受光学跃迁与晶格常数、两层材料之间旋转角或者晶格错位的影响,为基于二维原子晶体的光电子器件的发展打下了重要的基础。


       双层或者多层过渡金属硫化物(例如WS2,MoS2, MoSe2 )的价带顶部在Γ点,可以与导带底部在Γ点的多层InSe材料形成范德瓦尔斯界面,该界面允许直接跃迁。通过分析光致发光光谱(PL光谱)对双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的测量结果(见图1),可以判定双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的直接跃迁存在且能量为1.55eV。


图1. (a)双层InSe与双层WS2的结构示意图。 (b)双层InSe与双层WS2的能带图。(c)温度5K时双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的光致发光光谱, 内置图:2L-InSe/2L-WS2光学照片。比例尺:10微米。

 

       通过分析发光光谱随温度变化的数据(图2a-b),研究者发现双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的直接跃迁发光光谱随温度降低强度增加。该界面发光光谱随激光强度增加的变化(图2c)也表明其发光机制是直接跃迁。图2d为6层InSe与双层WS2界面切面SEM电镜图。通过分析该6层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面的切面发光光谱的旋光数据(图2e)可直接证实该界面是直接跃迁的机制。



图2. (a-b): 双层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱随温度变化数据图。(c):光谱随激发激光强度的变化。(d):6层InSe与双层WS2界面切面的SEM电镜图。(e)6层InSe与双层WS2界面切面处发光光谱的旋光数据图。

 

       研究者也分析了多层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱(图3a-b)以及四层InSe与多层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱。综合分析以上不同层数二维材料组成的范德瓦尔斯界面PL光谱的能带图以及实验数据,表明该不同层数二维材料组成的范德瓦尔斯界面未受到两层材料之间旋转角或者晶格错位的影响而存在层间发光光谱。



图3.  (a) 多层InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱数据,温度为5K。(b): InSe与双层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱能量与InSe层数关系图。(c): 四层InSe与多层WS2范德瓦尔斯界面PL光谱能量与WS2层数关系图。

 

       文章中,作者使用了德国attocube公司的attoDRY系列低温恒温器来实现器件在极低温条件下使用荧光光谱分析二维材料中的范德瓦尔斯界面。文章实验结果表明通过合理的选择二维材料组合成范德瓦尔斯界面,可以设计出具有很宽广发光范围的光电器件。

图4:低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列,超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。


attoDRY2100+CFM I主要技术特点:

+ 应用范围广泛:  PL/EL/ Raman等光谱测量

+ 变温范围:1.8K - 300K

+ 空间分辨率:< 1 mm

+ 无液氦闭环恒温器

+ 工作磁场范围:0...9T (12T, 9T-3T,9T-1T-1T矢量磁体可选)

+ 低温消色差物镜NA=0.82

+ 精细定位范围: 5mm X 5mm X 5mm @ 4K

+ 精细扫描范围:30 mm X 30 mm@4K

+ 可进行电学测量,配备标准chip carrier

+ 可升级到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能

 

参考文献:

[1]. Nicolas Ubrig  et al, Design of van der Waals interfaces for broad spectrum optoelectronics, Nature Materials,19,299–304 (2020) 



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