亨廷顿病的基因诊断

为了简单高效检测HD基因开放阅读框5’端(CAG)ｎ三核苷酸重复序列,建立快速准确的亨廷顿病(Huntington disease, HD)基因诊断方法,应用TaKaRa LA Taq DNA聚合酶配合GC buffer扩增HD基因包含(CAG)ｎ重复序列的目的片段,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测后回收(CAG)ｎ拷贝数异常增多的目的片段,再次PCR扩增后将产物连接至T载体,进行DNA测序确定CAG的拷贝数。应用该方法对一个HD家系的3名成员以及20名正常人进行基因诊断,结果显示该HD家系3名成员的一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数在正常范围内,而另一条染色体上的(CAG)ｎ拷贝数异常增多,分别为39、40、41,而20例正常人(CAG)ｎ拷贝数均在正常范围内,正常和HD等位基因之间的(CAG)ｎ拷贝数不相重叠。因此,应用该方法可以对HD进行准确的基因诊断,结果同时也证明HD基因的动态突变是导致中国人亨廷顿病的遗传基础。     

亨廷顿氏病的神经兴奋和线粒体毒性发病机理与动物模型

亨廷顿氏病(Huntington's disease,HD)作为一种显性遗传性神经退行疾病,表现为运动、智力、心理功能障碍.目前尚无有效的治疗或预防措施;针对各种HD症状的药物和控制措施效果不理想.1993年确认HD发病是由于HD基因(HTT)中CAG序列重复扩增超过36次或以上,翻译为突变的多聚谷氨酰胺,引起兴奋性神...     

亨廷顿舞蹈症发病机制的研究进展

亨廷顿舞蹈症是一种常染色体显性的神经退行性遗传病,由it-15基因外显子1发生CAG三核苷酸重复突变,引发其编码的亨廷顿蛋白多聚谷氨酰胺序列延长所致。突变亨廷顿蛋白导致大脑特定区域产生神经退行性病变的机制尚不明确。简要综述了亨廷顿舞蹈症发病机制的多种学说。     

DNA损伤修复与亨廷顿病的发生机制

亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病,是由于亨廷顿基因(Htt)发生突变而导致的,突变的亨廷顿蛋白(mutant huntingtin,m Htt)会在胞内产生聚集引起细胞功能异常并引发神经退行.亨廷顿病的具体分子机制有多种假说,例如氧化压力、线粒体功能异常等.2017年《自然》(Nature)杂志发文认为DNA损伤修复异常是神经退行性疾病发生的共同机制.大量证据显示,DNA损伤修复在HD的发生中扮演着重要角色,Htt突变会引发多种DNA损伤以及修复通路的过度激活,HD细胞对离子辐射敏感同时存在双链断裂修复缺陷,同时Htt突变会阻碍DNA修复关键因子共济失调毛细血管扩张突变(ATM)蛋白在DNA修复中正常功能的发挥.DNA修复通路还是HD发病年龄的重要影响因素.此外,将ATM做为治疗靶点能够减轻突变Htt引发的细胞毒性以及动物模型的疾病进程.ATM还在维持细胞稳态和线粒体信号中起着关键作用,鉴于线粒体异常与HD发病的相关性,ATM作为治疗靶点的分子机制也逐渐明朗.本文着重于介绍DNA损伤修复与亨廷顿病的发生机理的研究进展,为阐明HD的发病机理,开发有效的治疗手段提供思路.     

一种亨廷顿舞蹈症体外药物筛选细胞模型的建立

为建立以多聚谷氨酰胺（polyQ）为靶点的亨廷顿舞蹈症体外药物筛选细胞模型,以随机引物PCR法克隆了不同长度的 CAG片段,经序列测定正确后,分别融合到已经建立的氯霉素抗性融合蛋白表达系统pCAR中CAT的N端,重组质粒转化大肠杆菌,并在其中诱导表达,SDS-PAGE 和氯霉素抗性平板试验对目的蛋白可溶性与氯霉素活性进行测定。结果显示长度在40以上的polyQ为不溶性包涵体表达,表现为低水平的氯霉素抗性,40以下的polyQ则以可溶形式表达,表现为高水平氯霉素抗性,从而建立起能够模拟亨廷顿舞蹈症病理过程的体外细胞模型。通过检测模型细胞的氯霉素抗性,可以定性、定量地反映polyQ在体内的折叠状态和可溶性,故可以借助该模型对促溶药物或生物活性物质进行高通量筛选,为亨廷顿舞蹈症预防、诊断、治疗提供了新思路。     

亨廷顿舞蹈病致病蛋白氨基端出核序列的研究及其对聚集体的影响

亨廷顿舞蹈病是一种常染色体显性遗传的神经变性疾病.其致病基因为IT15,其编码的蛋白为亨廷顿蛋白.IT15基因1号外显子含有多态性三核苷酸（胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG））重复序列,当CAG重复拷贝数大于37时引起发病.亨廷顿蛋白羧基端存在一个明确的、经典的出核信号,而新近的报道指出该蛋白的氨基端也存在一个胞浆定位相关功能域.通过对亨廷顿蛋白氨基端的部分氨基酸缺失和点突变等方式来研究该功能域,继而用免疫荧光和Western等技术观察该蛋白表达、聚集物形成和细胞内定位.结果发现,4～17个氨基酸是亨廷顿蛋白胞浆定位所必需的.L4R和L7R（由疏水氨基酸变为亲水氨基酸）的突变方式会导致1～17个氨基酸胞浆定位功能的缺失,而L4M和M8L（均为疏水氨基酸）的突变方式并未影响1～17个氨基酸的胞浆定位功能,说明其胞浆定位功能的维系依赖于该段序列的空间结构.前3个氨基酸的缺失并未影响前17个氨基酸与线粒体的共定位.同时观察到,该胞浆定位序列的功能缺失将导致异常增多的CAG重复所致的聚集物总量减少、定位于核内的比例增高,表明亨廷顿蛋白在细胞内的分布一定程度上也影响了聚集物的形成过程.这些结果对进一步研究聚集物的分子机制有一定的启示作用.     

诱导性多潜能干细胞重编程机制探讨

根据近些年的报道,干细胞作为生命科学领域的一大研究热点,一直备受关注,而诱导性多潜能干细胞(inducedpluripotent stem cell,iPSC)的发现更被誉为是具有里程碑意义的创新之举。在短短几年的时间内,世界各国在iPSC的研究中不断取得突破。然而,对iPSC重编程的机制认识仍处在一个初级阶段,尚不存在一个公认的重编程机制的理论模式。现根据一些已有的文献报道,对iPSC重编程的机制进行初步探讨。     

《神经元》：研究找到预防亨廷顿舞蹈病方法

美国研究人员发表研究报告说,他们找到了预防亨廷顿舞蹈病的方法,并希望开发出能预防这一疾病的药物。     

两个亨廷顿舞蹈病家系IT15基因的研究

为了探讨亨廷顿舞蹈病家系患者的临床特征与IT15基因中(CAG)_n重复拷贝数之间的相互关系, 对两家系患者的临床、影像学特征、发病年龄及遗传方式等进行分析; 用聚合酶链反应技术、6%聚丙烯酰胺凝胶电泳及直接测序等方法, 对42名家系成员的IT15基因的(CAG)_n三核苷酸重复序列进行分析。结果显示家系1患者无典型的临床“三联症”及尾状核的萎缩, 18名家系成员中9名患者IT15基因的(CAG)_n拷贝数介于40~50次之间,拷贝数与发病年龄无明显相关; 而家系2患者具有典型的“三联症”和尾状核的萎缩, 24名家系成员中5例患者(CAG)_n拷贝数大于等于50次, 发病年龄与(CAG)_n拷贝数相关。因此亨廷顿舞蹈病患者的临床特征在一定程度上受IT15基因的(CAG)_n三核苷酸重复拷贝数的影响, 拷贝数大于50次, 发病年龄与(CAG)_n拷贝数相关, 并有经父系遗传的(CAG)_n拷贝数的扩展, 且存在遗传早现现象。     

诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)的研究进展

通过转染特定的基因组合可以将已分化的体细胞重编程为多潜能干细胞,这种干细胞称为诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells)。这是近年来干细胞研究领域最令人瞩目的一项新的干细胞制备技术。iPS细胞的出现不仅为体细胞重编程去分化机制的研究提供了新的模型,而且为疾病发生发展相关机制研究与特异的细胞治疗带来了新的希望。就当前获取iPS细胞的方法、影响iPS细胞转化率和多能性维持的一些因素及其研究进展进行综述。     

基于人多潜能干细胞的人类疾病研究与治疗

人多潜能干细胞(hPSC)包括人胚胎干细胞(hESC)和诱导性多潜能干细胞(hiPSC),理论上具有分化成为人类所有细胞类型的能力.基于hPSC的基因打靶技术,不但可以纠正人基因组中的遗传突变用于细胞治疗,还可以通过反向遗传学的方式向hPSC引入疾病特异的突变.将携带人类疾病遗传基因的hPSC分化为特定的细胞类型,在理论上可以在体外模拟人类疾病的发生,研究人类疾病发生的机理,并建立体外筛选平台寻找治疗性药物.基因编辑和干细胞技术的结合将为人类疾病的机制研究和再生医学治疗带来革命性的突破.     

诱导多能干细胞的研究进展

体细胞诱导成为多能性干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell)的研究成果被国际生命科学界誉为具有里程碑意义的创新之举.在短短3年多的时间里,这项研究已经在细胞重编程的机理研究、探索疾病的发生发展机制以及临床医学的应用等领域引发了很多突破性的进展,而且,这一非克隆干细胞技术的诞生,成功地避开了长期以来争论不休的伦理问题,极大地推动该领域和相关科学领域的发展.从iPS细胞的研究历程、iPS细胞的构建机理、iPS细胞研究的最新应用成果以及iPS细胞的发展前景和研究方向等方面进行了评.     

综述:基于人多潜能干细胞的人类疾病研究与治疗

人多潜能干细胞(hPSC)包括人胚胎干细胞(hESC)和诱导性多潜能干细胞(hiPSC),理论上具有分化成为人类所有细胞类型的能力.基于hPSC的基因打靶技术,不但可以纠正人基因组中的遗传突变用于细胞治疗,还可以通过反向遗传学的方式向hPSC引入疾病特异的突变.将携带人类疾病遗传基因的hPSC分化为特定的细胞类型,在理论上可以在体外模拟人类疾病的发生,研究人类疾病发生的机理,并建立体外筛选平台寻找治疗性药物.基因编辑和干细胞技术的结合将为人类疾病的机制研究和再生医学治疗带来革命性的突破.     

Germline Competent Pluripotent Mouse Stem Cells Generated by Plasmid Vectors

We developed nonintegrated methods to reprogram mouse embryonic fibroblast (MEF) cells into induced pluripotent stem cells (iPSCs) using pig pOct4, pSox2, and pc-Myc as well as human hKLF4, hAID, and hTDG that were carried by plasmid vectors. The 4F method employed pOct4, pSox2, pc-Myc, and hKLF4 to derive iPSC clones with naive embryonic stem cell (ESC)-like morphology. These 4F clones expressed endogenous mouse Nanog protein and could generate chimeras. In addition to the four conventional reprogramming factors used in the 4F method, hAID and hTDG were utilized in a 6F method to increase the conversion efficiency of reprogramming by approximately five-fold. One of the 6F plasmid derived iPSC (piPSC) clones was shown to be germline transmission competent.     

Factors from Human Embryonic Stem Cell-derived Fibroblast-like Cells Promote Topology-dependent Hepatic Differentiation in Primate Embryonic and Induced Pluripotent Stem Cells

The future clinical use of embryonic stem cell (ESC)-based hepatocyte replacement therapy depends on the development of an efficient procedure for differentiation of hepatocytes from ESCs. Here we report that a high density of human ESC-derived fibroblast-like cells (hESdFs) supported the efficient generation of hepatocyte-like cells with functional and mature hepatic phenotypes from primate ESCs and human induced pluripotent stem cells. Molecular and immunocytochemistry analyses revealed that hESdFs caused a rapid loss of pluripotency and induced a sequential endoderm-to-hepatocyte differentiation in the central area of ESC colonies. Knockdown experiments demonstrated that pluripotent stem cells were directed toward endodermal and hepatic lineages by FGF2 and activin A secreted from hESdFs. Furthermore, we found that the central region of ESC colonies was essential for the hepatic endoderm-specific differentiation, because its removal caused a complete disruption of endodermal differentiation. In conclusion, we describe a novel in vitro differentiation model and show that hESdF-secreted factors act in concert with regional features of ESC colonies to induce robust hepatic endoderm differentiation in primate pluripotent stem cells.     

Pluripotency of Induced Pluripotent Stem Cells

Induced pluripotent stem （iPS） cells can be generated by forced expression of four pluripotency factors in somatic cells. This has received much attention in recent years since it may offer us a promising donor cell source for cell transplantation therapy. There has been great progress in iPS cell research in the past few years. However, several issues need to be further addressed in the near future before the clinical application of iPS cells, like the immunogenieity of iPS cells, the variability of differentiation potential and most importantly tumor formation of the iPS derivative cells. Here, we review recent progress in research into the pluripotency of iPS cells.     

Special Issue on Induced Pluripotent Stem Cells

The journal Genomics Proteomics & Bioinformatics (GPB) is now inviting submissions for a special issue (to be published around summer in 2013) on the topic of Induced Pluripotent Stem Cells. The induced pluripotent stem cells (iPSCs) are a type of pluripotent stem cells artificially derived from non-pluripotent cells, typically adult somatic cells, by inducing a forced expression of specific genes. iPSCs are useful tools for drug     

Preclinical Studies for Induced Pluripotent Stem Cell-based Therapeutics

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) and their differentiated derivatives can potentially be applied to cell-based therapy for human diseases. The properties of iPSCs are being studied intensively both to understand the basic biology of pluripotency and cellular differentiation and to solve problems associated with therapeutic applications. Examples of specific preclinical applications summarized briefly in this minireview include the use of iPSCs to treat diseases of the liver, nervous system, eye, and heart and metabolic conditions such as diabetes. Early stage studies illustrate the potential of iPSC-derived cells and have identified several challenges that must be addressed before moving to clinical trials. These include rigorous quality control and efficient production of required cell populations, improvement of cell survival and engraftment, and development of technologies to monitor transplanted cell behavior for extended periods of time. Problems related to immune rejection, genetic instability, and tumorigenicity must be solved. Testing the efficacy of iPSC-based therapies requires further improvement of animal models precisely recapitulating human disease conditions.     

人诱导性多潜能干细胞(iPS细胞)系的建立

掌握建立人iPS细胞系(induced pluripotent stem cells,iPSCs)的技术,以便为人肿瘤细胞重编程为iPS细胞建立技术平台.在人胚胎干细胞的培养条件下,通过携带Oct4、Sox2、c-Myc、Klf44个混合因子的慢病毒感染人皮肤成纤维细胞(CCD-1079SK细胞),从而诱导成干细胞样的克隆.根据人胚胎干细胞的特性进行如下鉴定:克隆形态、碱性磷酸酶活性、核型和CCD-1079SK细胞来源的克隆拟胚体(embryoid bodies,EBs)形成及分化等.结果显示,在人胚胎干细胞的培养环境中,导入Oct4、Sox2、c-Myc、Klf44个因子的CCD-1079SK细胞产生了一株iPSC克隆,这株iPSC克隆在细胞形态、增殖能力、胚胎细胞特异性表面抗原以及基因表达与人胚胎干细胞相似,此外,iPSC克隆在体外悬浮培养中形成拟胚体并分化成3个胚层.人iPS细胞系的成功建立为利用iPS细胞技术开展肿瘤细胞重编程研究奠定了坚实基础.