CRISPR/Cas9系统在疾病研究和治疗中的应用

基因组编辑技术(Genomeeditingtechnology)是一种通过人工手段在基因组水平对DNA序列进行改造的遗传操作技术,包括特定DNA片段的插入、敲除、替换和点突变。其中,依赖核酸酶的基因组编辑技术的基本原理是在基因组的特定位置产生双链DNA断裂(Double-strandedbreak,DSB)后通过非同源末端连接(Non-homologous end joining,NHEJ)或同源重组(Homologous recombination,HR)的方式进行修复。随着对核酸酶更深入的研究,基因组编辑技术也得到了快速发展,其中最常使用的核酸酶主要包括巨型核酸酶、锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶以及成簇的规律间隔的短回文重复序列相关蛋白(Clusteredregularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-associated proteins (Cas)。文中在介绍上述基因组编辑技术的发展及作用原理的基础上,主要综述了CRISPR/Cas9系统在基因功能鉴定、疾病模型建立、基因治疗和免疫治疗等应用领域的研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

鄱阳湖流域极端降水时空分布和非平稳性特征

全球变暖背景下的极端天气气候事件显著增加。本研究基于PreWhitening Mann-Kendall(PWMK)、极点对称模态分解法和广义可加模型,利用鄱阳湖流域1959—2019年16个国家级气象站点的逐日降水数据,从极端降水的强度、频率和持续性3个维度系统检测和分析流域极端降水的时空分布和非平稳性特征。结果表明: 研究期间,鄱阳湖流域极端降水强度和频率呈显著增加趋势,持续性呈下降趋势,极端降水整体表现出强度大、频率高、持续时间短的特点;极端降水存在明显的汛期和非汛期时间分异规律,汛期极端降水集中在流域北部和中部,而非汛期多集中于中部,子流域中信江流域降水量增加趋势最显著,达到2.10 mm·a^-1;汛期极端降水的持续时间越长,强度和范围越小,非汛期极端降水则相反;鄱阳湖流域的极端降水强度和频率以平稳性特征为主,持续性表现出非平稳性特征。随着鄱阳湖流域极端降水量的不断增加,其可能引发的灾害风险将进一步增大。     

黄土高原林区生态系统服务价值与景观生态风险时空变化及其关联性——以子午岭区为例

当前,人们对自然景观提供的生态系统服务保护意识正在加强,但将生态系统服务价值纳入生态风险管控的研究和实践相对较少。本研究以子午岭区为例,基于2.5 km×2.5 km的评价小区,开展了1980、1990、2000、2010和2017年黄土高原林区——子午岭区景观格局类型格网化和重采样,定量评价了生态系统服务价值和景观生态风险,揭示了二者时空变化及其关联性。结果表明: 1980—2017年,子午岭区生态系统服务价值从其中心地带向外缘递减,总量由123.45亿元增长为126.33亿元;子午岭区景观生态风险从其中心地带向外缘递增,子午岭区的景观生态风险有所降低,生态状况总体好转。子午岭区生态系统服务价值与景观生态风险之间存在显著的负相关关系及明显的负向空间关联性;高价值-低风险区主要为子午岭林区,未来其生态系统服务价值可能会保持不变。     

川滇生态屏障区景观生态风险评价及影响因素

探究重点生态功能区景观生态风险时空演变特征,揭示人类活动对景观生态风险恶化的潜在影响,对防范和化解景观生态风险、促进区域可持续发展具有重要意义。以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用ArcGIS 10.8和Fragstats 4.2等软件,基于景观格局指数和脆弱度指数构建景观生态风险评价模型,借助空间分析方法,揭示川滇生态屏障区景观生态风险时空演变特征,采用地理探测器测度不同区域范围的自然和社会经济因素对景观生态风险的影响。结果表明: 2000—2020年间,研究区人造地表、水体、灌木地面积总体呈上升趋势,林地、耕地、草地、湿地、裸地、冰川永久积雪面积总体呈下降趋势,景观类型转移以林地、草地、耕地间转移为主,其中,耕地转人造地表最显著;景观生态风险平均值有所下降,景观生态风险等级分布与景观类型变化及转移特征较为一致;研究区整体上以低生态风险、较低生态风险和较高生态风险等级为主;景观生态风险的时空演化特征总体受高程、降水等自然因素影响,经济社会及区域可达性对局部风险恶化区的影响较为突出。     

基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术研究进展*

基于CRISPR/Cas系统出现的单碱基编辑技术可以实现高效且简便的单个碱基的替换编辑,其原理是将胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase)或腺苷脱氨酶(adenosine deaminase)与Cas9n(D10A)形成融合蛋白,通过CRISPR/Cas精准识别和定位DNA上的靶位点后,利用胞嘧啶脱氨酶或腺苷脱氨酶将靶点距离sgRNA位点基序(protospacer adjacent motif,PAM)序列端的4~7位的单个碱基发生单碱基转换或颠换。对基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术发现的历史、组成和分类、工作原理进行了概述,并总结了该系统最新进展及应用。     

不稳定EGFP细胞模型的构建及其在基因编辑体系评价中的应用*

目的:为了更好地评价基因编辑效率,满足高通量筛选应用中快速、高效的检测要求,在细胞上建立一个原位检测方法具有重要的意义。通过检测荧光蛋白信号强度的变化可以评价CRISPR系统在细胞中的基因编辑情况,然而这一方法的效率受限于荧光蛋白较长的半衰期。方法:将鸟氨酸脱羧酶降解结构域(含PEST序列)与EGFP融合,通过慢病毒系统感染HEK-293T细胞,获得了表达单拷贝、EGFP-PEST报告基因的稳转细胞系。结果:与EGFP相比,EGFP-PEST在细胞内的降解速度明显加快,荧光水平在4 h内显著降低。利用该模型比较了3种商品化脂质体介导的CRISPR/Cas9基因编辑效率,能够在2~4 d实现定性和定量评价。结论:这一模型能够快速、灵敏地指示基因编辑效果,可以用于不同CRISPR系统或新递送工具的高通量筛选和评价。     

阴道分泌物乳杆菌密度与宫颈癌患者手术联合同步放化疗后复发风险的关联性

目的研究阴道分泌物中乳杆菌的定植密度与宫颈癌患者手术联合同步放化疗后复发风险的关联性。方法选取2016年1月至2016年12月于我院进行治疗的80例宫颈癌患者,初诊时均经宫颈活检或阴道镜检查确诊,所有患者入院后均给予手术联合同步放化疗治疗,治疗后随访3年,根据患者复发情况分为对照组(n=65)和复发组(n=15),检测两组患者阴道黏膜分泌物中真菌、乳杆菌、细菌性阴道病(BV)相关菌、滴虫及人乳头瘤病毒(HPV)感染情况,对复发组患者阴道分泌物中乳杆菌定植密度与患者复发风险的相关性进行分析。结果复发组患者阴道分泌物中滴虫、BV相关菌、真菌和HPV检出率显著高于对照组,而乳杆菌阳性率和乳杆菌定植密度显著低于对照组(均P<0.05)。宫颈癌患者手术联合同步放化疗后复发与阴道分泌物中乳杆菌定植密度呈负相关(r=-0.785,P<0.001)。结论宫颈癌患者手术联合同步放化疗后的复发可能与阴道菌群失调及乳杆菌减少相关。     

中国外来动物物种组成及跨境风险

[目的] 明确全球变化背景下我国外来动物物种的发生规律,进一步掌握我国生物入侵现状及发生动态。[方法] 利用公开数据库等系统收集和整理我国外来动物的物种组成、可利用性、原产地及国内分布地等信息。[结果] 截至2020年,我国已有外来动物844种,隶属8门22纲87目291科591属,脊索动物门、节肢动物门、软体动物门是我国外来动物物种组成数量最多的3大类群。我国外来动物中,有益物种的数量多于有害物种的数量,还有少部分中性物种。不同分类阶元外来动物的可利用性不同,脊索动物门中有益物种的数量更多,节肢动物门中有害物种的数量更多。我国外来动物主要来源于亚洲、北美洲、欧洲,外来动物的国内分布与区域经济发展水平及对外交流程度相关,东南沿海地区数量多,西北内陆地区数量少,与他国相邻的广西和云南也有数量较多的外来动物。2010—2020年间记录的典型外来动物也符合此分布模式。[结论] 我国外来动物数量众多,组成多样,表现出不同的可利用性,其来源及分布表现出明显的空间格局,在全球变化背景下,应警惕外来物种的跨境入侵风险。     

铜川汉族人群38个Y-STR基因座多态性调查

Y染色体上的短串联重复序列（Y chromosome short tandem repeats, Y-STRs）在法医鉴定,尤其是混合斑中男性成分的检测分析和家系排查中具有重要作用。随着Y-STR试剂盒的不断推出和数据库的建立,国内外针对不同地区和群体的Y-STR多态性研究日益增多,而有关铜川汉族Y-STR研究鲜有报道。基于此,采用YfilerTM Platinum复合扩增试剂盒对陕西铜川汉族669名无关男性个体进行38个Y-STR基因座遗传多态性调查,并探索铜川地区汉族与其他群体之间的遗传关系。调查共检出657种单倍型,单倍型多样性和识别能力分别为0.999 937 345和0.982 1。38个Y-STR基因座共检出428个等位基因,基因多样性值在0.108 9（DYS645）~0.969 9（DYS385）。群体遗传分析中,多维尺度分析（multi-dimensional scaling, MDS）和系统发育树分析结果显示铜川汉族与其他地区的汉族群体遗传距离更近。综上,研究结果中38个Y-STR基因座在铜川汉族群体中具有较高的遗传多态性,适合铜川地区法庭科学应用。     

怀念汤彦承——一位难得的良师益友

汤彦承教授离开我们已经四年多了。他离世时我正好不在北京,今天依然为未能最后送他一程而感到十分遗憾。我是上世纪五十年代后期来中国科学院植物研究所的,和他接触大多是在他留苏归国以后。他当时风华正茂:出身名校(西南联大,即清华、北大西迁时校名)、留苏,后来还担任研究室主任一职。更重要的是他出众的人品和学识,令同辈人钦佩。当时,大多数人都叫他“小汤”,但我更多的称“汤公”。由于他是我们单子叶组的人,在上世纪八十年代以后我们又成了邻居,因此有较多的接触机会。