1月1日《科学》杂志精选
时间:2017-12-07

  1月1日,“科学”杂志精选 - 新闻 - 科学网

  研究人员通过应用能够引起蚂蚁表观遗传变化的化合物,可以改变蚂蚁的行为,表观遗传学是环境因素打开或关闭基因表达的过程,Daniel Simola等人的研究表明,它对行为有持久的影响。蚂蚁殖民地是一个结构化的工作组,个人有专门的职责,使他们成为学习表观遗传学的优秀模式。本研究集中在两组佛罗里达州背侧(也称佛罗里达州蚂蚁)。次要蚂蚁种类较小,它们往往负责饲养,而主要的蚂蚁有较大的体型,它们作为一个强大的战斗机。以前的证据表明,这两种蚂蚁共享许多相同的基因,但他们的表观遗传过程有助于他们的分化。具体而言,组蛋白H3(H3K27ac)的化学修饰已知增加D.dorsalis的觅食行为。为了测试H3K27ac的作用,Simola和他的同事给第二个化合物提供了一种增加H3K27ac乙酰化的化合物;他们注意到这些蚂蚁随后的觅食行为有所增加。研究小组随后测试了改变主要蚂蚁的表观遗传变化的能力,使用更有效的化合物如曲古霉素A(TSA)来增加H3K27ac的乙酰化。

  新技术生产出坚韧,无瑕疵的3D印刷陶瓷

  研究人员已经开发出了一种使用3D打印技术制造陶瓷的方法,该方法生产出坚韧的材料,几乎没有断裂的倾向,可以模制成复杂的,弯曲的,多孔的形状。陶瓷材料具有耐高温性,耐环境性和高强度等诸多优点,但为陶瓷开发的少量3D打印技术生产速度慢,并且涉及材料的添加,这增加了材料断裂的趋势。在紫外线照射之前,每一层必须逐一加入,而添加剂有助于吸收紫外线。 Zak Eckel及其同事通过使用硅和氧基聚合物,能够改善这些先前的工艺,因为这些聚合物在被多元化时保留了紫外光,因此添加剂不需要UV固化步骤。一旦聚合物被印刷,零件被加热到高温氧化氧原子,留下高密度和坚韧碳化硅产品。当用电子显微镜分析最终产品时,研究人员没有发现孔隙度或表面破裂的迹象。进一步的测试表明,这些陶瓷材料在破裂和收缩之前可以承受1400摄氏度的温度。

  通过基因改正肌肉疾病

  理论上,新的基因编辑技术可以提供治疗遗传疾病的方法。现在有三个独立的研究小组,他们通过编辑参与肌肉功能的基因,提供初步证据,证明某些肌肉萎缩症小鼠的一些肌肉功能可以恢复。虽然围绕着编辑生殖细胞纠正遗传疾病的争议很多,但这些结果表明了在出生后纠正某些遗传疾病的可能性。 Duchenne型肌营养不良症(DMD)是一种致残的遗传疾病,发生在约3500名男性中;它会导致肌肉恶化,流动性丧失和过早死亡。 DMD中的突变通常涉及肌细胞增强因子基因中一个或多个外显子的缺失,这导致DNA编码框架移动,导致肌细胞增强因子完全丧失;肌细胞增强因子是肌肉功能必需蛋白质的功能。为了恢复肌细胞增强蛋白的表达,克里斯托弗·纳尔逊等。使用CRISPR-Cas9基因编辑系统删除外显子23,引起编码基因的额外运动,导致肌细胞增强因子蛋白的表达。在这个例子中,他们使用腺病毒相关病毒8(AAV8)将基因编辑系统传递给小鼠的肌肉细胞。这种方法导致在注射区域的所有肌细胞中除去大约2%的外显子23,并将肌细胞增强蛋白水平恢复到正常的约8%(先前的报道表明仅有4%的正常水平足以恢复DMD中足够的肌肉功能)。对6周龄小鼠进行的其他测试发现,与心脏和肺健康相关的肌肉得到改善,并且这些肌肉在DMD患者中被严重削弱并且与早亡有关。

  在第二项研究中,Chengzu Long及其同事使用腺伴随病毒-9(AAV9)将相同的DMD小鼠模型的CRISPR-Cas9编辑组件交付给了对肌肉具有高亲和力的AAV9。他们首先在生殖细胞修饰设置中优化了他们的基因编辑策略,并且发现它是高效的:80%的后代小鼠显示了外显子23的缺失,从而促进了肌细胞增强蛋白的表达。然后,研究小组使用他们的策略进行更多临床相关的体细胞基因编辑设置。通过腹膜内,肌内或眼球后注射,他们在出生后几天将编辑系统的AAV9传递给小鼠。

  (本专栏文章由美国科学促进会专门提供)

  “中国科学”(2016-01-05国际第二版)