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美华裔科学家开发基因试纸:可检测肿瘤DNA

转载 来源: 新浪网 2018/2/18 11:39:30

美国布罗德研究所华裔专家张锋团队开发出一种“基因试纸”,在实验室中成功检测出一些病毒感染及肺癌患者的肿瘤标记物。

15日发表在美国《科学》杂志上的论文显示,只需将“基因试纸”浸入处理过的样品,一条线就会显示出是否检测到靶分子。CRISPR基因编辑技术发明人之一张锋说,这种工具可用于检测病毒、肿瘤DNA(脱氧核糖核酸)等核酸物质,便宜、方便且高效。

试纸基于张锋团队此前开发的基因检测工具“夏洛克”,名字取自小说人物侦探夏洛克·福尔摩斯,由“特异性高灵敏度酶促解锁”的英文部分字母缩合而成。

这种工具与当前基因研究领域的热点技术“基因剪刀”CRISPR-Cas9的结构类似,都由gRNA(向导核糖核酸)和基因剪切蛋白两部分组成,但“夏洛克”使用的剪切蛋白是Cas13。

研究人员解释说,Cas13剪开特定RNA(核糖核酸)后,会继续剪切其周围的RNA,他们利用这一“脱靶”缺陷,加入一种带有RNA的荧光标记物,当标记物被剪开时,会发出荧光信号而显示检测结果。

在最新发表的研究中,张锋团队提高了“夏洛克”的灵敏度。最初每微升血样可检出一个分子,而现在灵敏度是此前的100倍,可从肺癌患者血样中检出含量很低、来自肿瘤细胞的游离DNA。

此外,基因试纸最多可一次检测4个标靶,节约了样品用量。例如,寨卡病毒和登革病毒感染后的症状相似,使用“基因试纸”可一次检测出血样中究竟是哪种病毒。

“该技术在健康领域应用广泛,包括检测传染病及发现引起耐药性和导致癌症的基因变异。”张锋说。在先前研究中,“夏洛克”还能识别一些产生抗生素耐药性细菌的基因、区分大肠杆菌的一些菌株等。


(责编:家庭医生在线 )

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相关问答
Q:肿瘤的发病机制是什么?

肿瘤是机体在各种因素作用下,局部组织的细胞在基因水平上失去了对其生长的正常调控,导致细胞的异常增生而形成的新生物。它的发生、发展是一个多步骤、多因素过程。  (1)肿瘤发生的分子生物学基础。  1) 癌基因:包括:1原癌基因、癌基因及其产物。癌基因是具有潜在的转化细胞的能力的基因。由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在,称为原癌基因。原癌基因可被多种因素激活;2原癌基因的激活。原癌基因的激活有两种方式:A.发生结构改变(突变),产生具有异常功能的癌蛋白。B.基因表达调节的改变(过度表达),产生过量的结构正常的生长促进蛋白。基因水平的改变继而导致细胞生长刺激信号的过度或持续出现,使细胞发生转化。  2)肿瘤抑制基因:肿瘤抑制基因的产物能抑制细胞的生长,其功能的丧失可能促进细胞的肿瘤性转化。肿瘤抑制基因的失活多是通过等位基因的两次突变或缺失的方式实现的。常见的肿瘤抑制基因有RB基因,P53基因,神经纤维瘤病—1基因(NF-l),结肠腺瘤性息肉基因(DCC)和Wilms瘤基因(WT-1)等。RB基因的纯合性缺失见于所有的视网膜母细胞瘤及部分骨肉瘤、乳腺癌和小细胞肺癌等肿瘤,RB基因定位于染色体13ql4,RB基因的两个等位基因必须都发生突变或缺失才能产生肿瘤,因此RB基因是隐性癌基因。P53基因异常缺失包括纯合性缺失和点突变,超过50%的肿瘤有P53基因的突变。尤其是结肠癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌中突变更为多见。  3)凋亡调节基因和DNA修复调节基因。调节细胞进入程序性细胞死亡的基因及其产物在肿瘤的发生上起重要作用,如BCl-2可以抑制凋亡,BAx蛋白可以促进凋亡,DNA错配修复基因的缺失使DNA损害不能及时被修复,积累起来造成原癌基因和肿瘤抑制基因的突变,形成肿瘤,如遗传性非息肉性结肠癌综合征。  4)端粒和肿瘤:端粒随着细胞的复制而缩短,没有端粒酶的修复,体细胞只能复制50次。肿瘤细胞存在某种不会缩短的机制,几乎能够无限制的复制。实验表明,绝大多数的恶性肿瘤细胞都含有一定程度的端粒酶活性。5多步癌变的分子基础。恶性肿瘤的形成是一个长期的多因素形成的分阶段的过程,要使细胞完全恶性转化,需要多个基因的转变,包括几个癌基因的突变和两个或更多肿瘤抑制基因的失活,以及凋亡调节和DNA修复基因的改变。  (2)环境致癌因素及致癌机制。  1)化学致癌因素:包括:1间接作用的化学致癌物:多环芳烃,芳香胺类与氨基偶氮染料,亚硝胺类,真菌毒素;2直接作用的化学致癌物:这些致癌物不经体内活化就可致癌,如烷化剂与酰化剂:A.亚硝胺类,这是一类致癌性较强,能引起动物多种癌症的化学致癌物质。在变质的蔬菜及食品中含量较高,能引起消化系统、肾脏等多种器官的肿瘤;B.多环芳香烃类,这类致癌物以苯并芘为代表,将它涂抹在动物皮肤上,可引起皮肤癌,皮下注射则可诱发肉瘤。汽车废气、煤烟、香烟及熏制食品中;C.烷化剂类,如芥子气、环磷酰胺等,可引起白血病、肺癌、乳腺癌等;D.氯乙烯,目前应用最广的一种塑料聚氯乙烯,是由氯乙烯单体聚合而成。可诱发肺、皮肤及骨等处的肿瘤。通过塑料工厂工人流行病学调查已证实氯乙烯能引起肝血管肉瘤,潜伏期一般在15年以上;E.某些金属,如铬、镍、砷等也可致癌。化学致癌物引起人体肿瘤的作用机制很复杂。少数致癌物质进入人体后可以直接诱发肿瘤,这种物质称为直接致癌物;而大多数化学致癌物进入人体后,需要经过体内代谢活化或生物转化,成为具有致癌活性的最终致癌物,方可引起肿瘤发生,这种物质称为间接致癌物。放射线引起的肿瘤有:甲状腺肿瘤、肺癌、骨肿瘤、皮肤癌、多发性骨髓瘤、淋巴瘤等。  2)物理致癌因素:离子辐射引起各种癌症。长期的热辐射也有一定的致癌作用,金属元素镍、铬、镉、铍等对人类也有致癌的作用。临床上有一些肿瘤还与创伤有关,骨肉瘤、睾丸肉瘤、脑瘤患者常有创伤史。另一类与肿瘤有关的异物是寄生虫。  3)病毒和细菌致癌。A.RNA致瘤病毒:通过转导和插入突变将遗传物质整和到宿主细胞DNA中,并使宿主细胞发生转化,存在两种机制致癌:急性转化病毒和慢性转化病毒。B.DNA致瘤病毒:常见的有人类乳头状瘤病毒(HPV)与人类上皮性肿瘤尤其是子宫颈和肛门生殖器区域的鳞状细胞癌发生密切相关。EPstEin BArr病毒(EBV)与伯基特淋巴瘤和鼻咽癌密切相关。流行病学调查乙型肝炎与肝细胞性肝癌有密切的关系。幽门螺杆菌引起的慢性胃炎与胃低度恶性B细胞性淋巴瘤发生有关。  ⑶影响肿瘤发生、发展的内在因素及其作用机制。  1)遗传因素:包括:1呈常染色体显性遗传的肿瘤如视网膜母细胞瘤、肾母细胞瘤、肾上腺或神经节的神经母细胞瘤。一些癌前疾病,如结肠多发性腺瘤性息肉病、神经纤维瘤病等本身并不是恶性疾病,但恶变率很高。这些肿瘤和癌前病变都属于单基因遗传,以常染色体显性遗传的规律出现。其发病特点为早年(儿童期)发病,肿瘤呈多发性,常累及双侧器官;2呈常染色体隐性遗传的遗传综合征如Bloom综合征易发生白血病和其他恶性肿瘤。毛细血管扩张共济失调症患者易发生急性白血病和淋巴瘤。着色性干皮病患者经紫外线照射后易患皮肤基底细胞癌和鳞状细胞癌或黑色素瘤。这些肿瘤易感性高的人群常伴有某种遗传性缺陷,以上三种遗传综合征均累及DNA修复基因。  2)遗传因素与环境因素在肿瘤发生中起协同作用,而环境因素更为重要。决定这种肿瘤的遗传因素是属于多基因的。目前发现不少肿瘤有家族史,如乳腺癌、胃肠癌、食管癌、肝癌、鼻咽癌等。

Q:妇科,宫颈炎症

患者女,32岁,咨询宫颈DNA检测高出多少就要注意你好,根据位点的相关性,临床可行性,技术可行性,可干预性等原则选取6个基因位点检查宫颈癌,分别是P53(Arg72Pro),GSTM1(Null/Present),GS(Null/Present),IL-18(rs1946519),P21(Ser31Arg),MTHFR(C677T).1.肿瘤蛋白P53(P53)当携带风险基因型时,Arg/Arg基因型的P53蛋白的降解速度比Pro/Pro基因型的P53蛋白快,体内P53蛋白的减少,会导致由P53调控的基因损伤修复,细胞分裂,细胞凋亡过程出现异常,让正常的细胞转化为肿瘤细胞,从而增加了宫颈癌的遗传易感性.2.谷胱甘肽硫转移酶M1(GSTM1)当携带风险基因型时,宫颈上皮细胞内无GSTM1表达,因此也无GSTM1的解毒活性,对环境毒素和致癌物质的敏感性提高,不能有效地将致癌物转化为毒性低,水溶性强的代谢产物而及时地排出体外.这些未排除体外的致癌物可与机体内重要的肿瘤抑癌基因形成DNA加合物,导致DNA突变和染色体畸变,从而增加宫颈癌的发病风险.3.谷胱甘肽硫转移酶T1(GSTT1)当携带风险基因型时,宫颈上皮细胞内无GSTT1表达,因此也无GSTT1的解毒活性,对环境毒素和致癌物质的敏感性提高,不能有效地将致癌物转化为毒性低,水溶性强的代谢产物而及时地排出体外.这些未排除体外的致癌物可与机体内重要的肿瘤抑癌基因形成DNA加合物,导致DNA突变和染色体畸变,从而增加括宫颈癌的发病风险.4.5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)当携带风险基因型时,MTHFR耐热性及酶活性降低,使5,10-亚甲基四氢叶酸转化为5-甲基四氢叶酸的效率下降,影响甲基的传递,降低DNA的甲基化水平,使得DNA易于损伤,导致宫颈癌发生风险上升.5.细胞周期依赖性蛋白激酶抑制因子1A(P21)当携带风险基因型时,P21蛋白原有的G1期监控作用和结合PCNA,抑制细胞增殖的功能可能丧失,使DNA受损的细胞得以通过G1期检测点,增殖为肿瘤细胞,导致宫颈癌的发病风险上升.6.白细胞介素18(IL-18)当携带风险基因型时,IL-18蛋白功能异常,可能抗肿瘤免疫和抗细胞内病原体能力下降,导致患宫颈癌风险上升.

Q:肿瘤是啥,我刚刚把他拿出来了,让他不死

你好, 肿瘤 是机体在各种致癌因素作用下,局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致其克隆性异常增生而形成的异常病变。学界一般将肿瘤分为良性和恶性两大类。 意见建议:肿瘤在本质上是基因病。各种环境的和遗传的致癌因素以协同或序贯的方式引起DNA损害,从而激活原癌基因和(或)灭活肿瘤抑制基因,加上凋亡调节基因和(或)DNA修复基因的改变,继而引起表达水平的异常,使靶细胞发生转化。被转化的细胞先多呈克隆性的增生,经过一个漫长的多阶段的演进过程,其中一个克隆相对无限制的扩增,通过附加突变,选择性地形成具有不同特点的亚克隆(异质化),从而获得浸润和转移的能力(恶性转化),形成恶性肿瘤。

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