新的计算工具改进了基因识别

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就像在大海捞针一样,识别与特定疾病有关的基因可能是一个艰巨而耗时的过程。为了改善这一过程,由贝勒医学院的研究人员领导的团队开发了一种新的生物信息学工具,可以分析CRISPR合并的筛选数据,并以比其他现有方法更高的灵敏度和准确度确定潜在相关基因的候选基因。新的基于网络的分析工具也更快,更友好,因为它不需要生物信息学培训来使用它。该研究发表在基因组研究杂志上。

一些神经精神疾病可能归结为脑细胞相互沟通的程度。这可能受到许多因素的影响,包括在突触中起作用的蛋白质过多或过少

贝勒医学院,德克萨斯心脏研究所和德克萨斯儿童医院的一组研究人员开发了一种强有力的新方法来了解哺乳动物成年大脑中新神经元的形成。发表在Cell Reports杂志上,这项工作开启了令人兴奋的新途径,可以进一步发展以修复功能失常的大脑回路。

尽管通常是良性的,但尽管进行了完全的外科手术切除,但约有五分之一的脑膜瘤(最常见的原发性脑肿瘤)复发。当前的脑膜瘤分类不能始终如一地预测肿瘤是否会复发,但是贝勒医学院和德克萨斯儿童医院的扬丹邓肯神经科学研究所的研究人员今天在《美国国家科学院院刊》上报告说,使用分子谱可以可能更好地预测脑膜瘤复发。

bf9666.com ,这个项目源于与研究神经系统疾病的Huda Zoghbi博士实验室的合作。该实验室的目标之一是确定可以用药物靶向的修饰基因,相应的作者,Zhanndong Liu博士说。贝勒的儿科和神经学,以及德克萨斯儿童医院Jan和Dan Duncan神经学研究所的生物信息学核心主任。

  • 两个脑细胞之间的交流点。SHANK3是这些蛋白质之一。在他们的实验室中,Huda Zoghbi博士,Jimmy L. Holder Jr.博士及其同事一直在广泛研究SHANK3,他们和其他实验室已经发现了这种蛋白质的优点,缺点和希望。

哺乳动物的大脑是由不同细胞类型组成的复杂组织。然而,尽管在神经科学领域取得了快速进展,但大脑中只有有限数量的细胞类型是已知且具有良好特征的,主要作者Benjamin Arenkiel博士说。贝勒医学院分子与人类遗传学和神经科学副教授,德克萨斯儿童医院Jan and Dan Duncan神经学研究所研究员。识别所有细胞亚型对于揭示大脑回路如何发挥作用至关重要,并将在患病和受伤情况下产生对大脑活动的洞察力。

第一作者Akash J. Patel博士解释说:目前的脑膜瘤分类是世界卫生组织系统。它将脑膜瘤分为三类:世卫组织I级(良性),II级(非典型)和III级(恶性)。贝勒圣卢克医学中心的神经外科医生专门治疗脑膜瘤,贝勒的神经外科助理教授,扬丹邓肯神经科学研究所的研究人员。 WHO系统基于肿瘤组织病理学;即在显微镜下观察肿瘤细胞的外观。

修饰基因是影响另一基因表达的基因。识别修饰基因背后的想法是尝试治疗疾病,而不是直接影响实际引起疾病的基因,而是通过特定的修饰基因来减少导致疾病的基因的负面影响。

坏处:SHANK3太少会导致神经系统疾病

在这项研究中,Arenkiel及其同事描述了一种创新方法,该方法确定了成人出生神经元与现有脑回路相关的新细胞靶标和遗传途径。

尽管组织病理学系统在预测肿瘤复发方面取得了一些成功,但似乎仍有改善的空间。

为了确定修饰基因的候选者,Zoghbi实验室使用CRISPR技术筛选整个基因组。

SHANK3基因位于22号染色体的顶端,特别是在22q13区域。我们继承了两条22号染色体,一条来自我们的母亲,另一条来自我们的父亲。当一个包含SHANK3的22q13区域的一部分缺失两个22号染色体或当SHANK3的某些突变发生时,结果就是Phelan-McDermid综合症,贝勒医学院儿科,神经学和发育神经科学助理教授霍尔德说。人们缺少SHANK3基因的两个拷贝中的一个,在没有这种情况的人群中存在一半量的SHANK3蛋白。

研究人员现在知道,大脑不仅仅由四到五种细胞类型组成,而且还具有一般角色。Arenkiel解释说,大多数电路由独特的细胞亚型组成,其中许多细胞目前都没有特征。例如,在特定类别的神经元内可能存在数千种功能性亚型。

帕特尔说:例如,世卫组织的II级和III级肿瘤倾向于复发,但是我们也看到II级脑膜瘤患者的病程更加良性。另一方面,尽管完全切除并具有良性特征,但通常可以通过手术治愈的一部分I级肿瘤会复发,尽管我们对脑膜瘤的研究似乎可以从重新评估中受益,这促使我们进行了重新评估研究。

CRISPR屏幕可以生成数千个基因的数据集,因此研究人员需要一种工具来将列表缩小到可以在实验室中进行测试的许多候选者,刘说。虽然有几种可用的计算方法,但为了准确地分析CRISPR屏幕数据,使用尽可能精确地模拟数据自然特征的分析工具是很重要的。尽管可用的计算工具不符合这些标准。

SHANK3蛋白位于突触处。将其视为一个平台,许多其他蛋白质可以停靠,相互作用并影响神经元中的突触,Zoghbi说,他是贝勒的分子和人类遗传学以及儿科和神经科学教授和导演德克萨斯儿童医院的Jan和Dan Duncan神经学研究所。

因此,开始了解大脑回路的首要任务是识别所有细胞运动员,Arenkiel说,他也是贝勒医学院的McNair学者。这将允许我们通过基因探测它们来揭示它们的生物学功能,这是在出现问题时修复这些电路的必要知识。

已根据分子和遗传特征重新定义了其他脑肿瘤,例如髓母细胞瘤和神经胶质瘤,从而改善了预后和潜在的治疗靶标。帕特尔说:我们相信脑膜瘤也可能适用于这种分子谱分析。帕特尔也是丹邓肯综合癌症中心的成员。

CRISPR数据通常带有很多变异性,可能使数据解释变得困难,第一作者刘实焕博士说,他是刘实验室的博士后人员。我们开发了一种新的方法,考虑到CRISPR屏幕数据的可变性;它可以更好地捕获数据中的大小变化。与八种最常用的方法相比,我们的网络工具更灵敏,更准确,更快捷更加用户友好。

将一半蛋白质用作许多其他蛋白质的平台将影响突触的作用。结果是个体出现不同程度的智力残疾,言语延迟或缺席,孤独症谱系障碍的症状,低肌肉张力和运动迟缓和癫痫,霍尔德说,他也是Jan和Dan Duncan神经学研究所的成员。

在大多数成年哺乳动物中,只有大脑的两个区域,海马和嗅球(OB),已被证明可以将新神经元整合到现有的大脑回路中。Arenkiel与贝勒医学院再生医学教授和Vivian L. Smith教授兼德克萨斯心脏研究所心肌细胞更新实验室主任詹姆斯马丁博士联合。该团队应用了一种相对较新的技术,单细胞RNA测序,以识别OB中的新​​细胞亚型。

在这项研究的第一部分中,研究人员探索了鉴定脑膜瘤分子特征的可能性,这将使他们能够可靠地预测手术切除后最可能的肿瘤行为。他们研究了来自140例患者的160份WHO,I,II和III级脑膜瘤样品的所有蛋白质生产基因的序列(整个外显子组测序),基因表达和临床数据。

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