更新于：2024-05-01

DNase I

脱氧核糖核酸酶1

更新于：2024-05-01

基本信息

别名

脱氧核糖核酸酶Ⅰ、deoxyribonuclease 1、Deoxyribonuclease I

+ [6]

简介

Serum endocuclease secreted into body fluids by a wide variety of exocrine and endocrine organs (PubMed:2251263, PubMed:11241278, PubMed:2277032). Expressed by non-hematopoietic tissues and preferentially cleaves protein-free DNA (By similarity). Among other functions, seems to be involved in cell death by apoptosis (PubMed:11241278). Binds specifically to G-actin and blocks actin polymerization (By similarity). Together with DNASE1L3, plays a key role in degrading neutrophil extracellular traps (NETs) (By similarity). NETs are mainly composed of DNA fibers and are released by neutrophils to bind pathogens during inflammation (By similarity). Degradation of intravascular NETs by DNASE1 and DNASE1L3 is required to prevent formation of clots that obstruct blood vessels and cause organ damage following inflammation (By similarity).

关联

项与 DNase I 相关的药物

Dornase alfa biosimilar(Generium Pharmaceuticals)

阿法链道酶生物类似药（Generium Pharma）

靶点

DNase I

作用机制

DNase I刺激剂

在研机构

原研机构

在研适应症

非在研适应症

最高研发阶段批准上市

首次获批国家/地区

俄罗斯

首次获批日期2019-03-05

Dornase Alfa

阿法链道酶

靶点

DNase I

作用机制

DNase I刺激剂

在研机构

Roche Products Pty Ltd. [+3]

原研机构

Genentech, Inc.

在研适应症

囊性纤维化

非在研适应症

胸腔积脓 [+2]

最高研发阶段批准上市

首次获批国家/地区

美国

首次获批日期1993-12-30

Streptokinase/streptodornase

靶点

DNase I x PLG

作用机制

DNase I刺激剂 [+1]

在研机构

Hanmi Pharmaceutical Co., Ltd.

原研机构

Hanmi Pharmaceutical Co., Ltd.

在研适应症

急性支气管炎 [+1]

非在研适应症-

最高研发阶段批准上市

首次获批国家/地区-

首次获批日期1800-01-20

项与 DNase I 相关的临床试验

NCT05880524 / Not yet recruiting临床2期IIT

Reduction of SystemiC Inflammation After Ischemic Stroke by Intravenous DNase Administration (ReSCInD)

The goal of this (monocentric, randomised, placebo-controlled single-blinded; phase 2) clinical trial is to test the hypothesis that DNase 1 administration leads to a reduction in systemic immune response measured in patients after acute ischaemic stroke compared to control treatment.
Participants will receive intravenous DNase 1 (500 µg/kg) or placebo (NaCl 0.9%) twice within 24±6 hours after symptom onset (last seen well). Blood samples will be taken at baseline, day 1 and 3. Personal visits will occur on baseline, day 1, 3 and discharge date. A telephone interview will be conducted on day 30±3.

开始日期2024-12-01

申办/合作机构

Ludwig-Maximilians-Universität München

[+2]

NCT05663255 / Not yet recruitingN/A

Is Effectiveness of CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) Modulators Impacted by Co-therapy? A Population-based Comparative Effectiveness Study Using Data From French Cystic Fibrosis Registry Linked to French National Healthcare Insurance Database

Unless CFTR modulators are highly effective, the introduction of CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) modulators could lead to concomitant reduction or discontinuation of respiratory co-therapies in real-life. Such reduction/discontinuation of respiratory co-therapies could lead to an overall decrease of the effectiveness of CF care.
MODUCO study aims: 1) to compare the clinical effectiveness on lung function and pulmonary exacerbation of CFTR modulator during the year of initiation, according to level of co-therapy among CF patients; 2) to describe the nature and level of respiratory co-therapies (azithromycin, RhDNase, inhaled antibiotics) in the year before the initiation of CFTR modulator; 3) to describe the changes in respiratory co-therapies during the first and the second year following the initiation of CFTR modulator and compare between the two CFTR modulators; 4) to describe adherence to CFTR modulator during the first and the second year following its initiation; 5) to study the association between the nature of respiratory co-therapies and adherence to CFTR modulator during the first and the second year following its initiation.
A national population-based comparative effectiveness study will be conducted, based on retrospective analysis of clinical and prescription data of the French CF registry linked with the French national health data system (SNDS).

开始日期2023-03-01

申办/合作机构

Hospices Civils de Lyon

NCT05203224 / Recruiting临床2期IIT

Improving Early Reperfusion With Adjuvant Dornase Alfa in Large Vessel Ischemic Stroke (EXTEND-IA DNase)

Patients presenting to the emergency department with acute ischemic stroke, who are are eligible for standard intravenous thrombolytic therapy within 4.5 hours of stroke onset will be assessed for major vessel occlusion to determine their eligibility for the trial. All participants will receive intravenous tenecteplase and endovascular thrombectomy as standard care. The trial is a Bayesian Optimised Phase 2 dose-finding umbrella trial (single arm versus objective performance criterion of 20% substantial reperfusion prior to endovascular thrombectomy based on the EXTEND-IA TNK trials NCT02388061, NCT03340493). The aim is to determine the optimal dose of intravenous dornase alfa (recombinant human DNase 1) with sufficient promise to take forward in a seamless phase 2b/3 design.

开始日期2022-02-18

申办/合作机构

University of Melbourne

100 项与 DNase I 相关的临床结果

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100 项与 DNase I 相关的转化医学

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0 项与 DNase I 相关的专利（医药）

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1,295

项与 DNase I 相关的文献（医药）

2024-01-31·Twin research and human genetics : the official journal of the International Society for Twin Studies

DNA Methylation Mediated the Association of Body Mass Index With Blood Pressure in Chinese Monozygotic Twins.

Article

作者: Jie Yao ; Feng Ning ; Weijing Wang ; Dongfeng Zhang

Obesity is an established risk factor for hypertension, but the mechanisms are only partially understood. We examined whether body mass index (BMI)-related DNA methylation (DNAm) variation would mediate the association of BMI with blood pressure (BP). We first conducted a genomewide DNA methylation analysis in monozygotic twin pairs to detect BMI-related DNAm variation and then evaluated the mediating effect of DNAm on the relationship between BMI and BP levels using the causal inference test (CIT) method and mediation analysis. Ontology enrichment analysis was performed for CpGs using the GREAT tool. A total of 60 twin pairs for BMI and systolic blood pressure (SBP) and 58 twin pairs for BMI and diastolic blood pressure (DBP) were included. BMI was positively associated with SBP (β = 1.86, p = .0004). The association between BMI and DNAm of 85 CpGs reached p < 1×10^-4 level. Eleven BMI-related differentially methylated regions (DMRs) within LNCPRESS1, OGDHL, RNU1-44P, NPHS1, ECEL1P2, LLGL2, RNY4P15, MOGAT3, PHACTR3, and BAI2 were found. Of the 85 CpGs, 9 mapped to C10orf71-AS1, NDUFB5P1, KRT80, BAI2, ABCA2, PEX11G and FGF4 were significantly associated with SBP levels. Of the 9 CpGs, 2 within ABCA2 negatively mediated the association between BMI and SBP, with a mediating effect of -0.24 (95% CI [-0.65, -0.01]). BMI was also positively associated with DBP (β = 0.60, p = .0495). The association between BMI and DNAm of 193 CpGs reached p < 1×10^-4 level. Twenty-five BMI-related DMRs within OGDHL, POU4F2, ECEL1P2, TTC6, SMPD4, EP400, TUBA1C and AGAP2 were found. Of the 193 CpGs, 33 mapped to ABCA2, ADORA2B, CTNNBIP1, KDM4B, NAA60, RSPH6A, SLC25A19 and STIL were significantly associated with DBP levels. Of the 33 CpGs, 12 within ABCA2, SLC25A19, KDM4B, PTPRN2, DNASE1, TFCP2L1, LMNB2 and C10orf71-AS1 negatively mediated the association between BMI and DBP, with a total mediation effect of -0.66 (95% CI [-1.07, -0.30]). Interestingly, BMI might also negatively mediate the association between the DNAm of most CpG mediators mentioned above and BP. The mediating effect of DNAm was also found when stratified by sex. In conclusion, DNAm variation may partially negatively mediate the association of BMI with BP. Our findings may provide new clues to further elucidate the pathogenesis of obesity to hypertension and identify new diagnostic biomarkers and therapeutic targets for hypertension.

2024-01-31·Nucleic acids research

Extracellular G-quadruplexes and Z-DNA protect biofilms from DNase I, and G-quadruplexes form a DNAzyme with peroxidase activity.

Article

作者: Gabriel Antonio Salvador Minero ; Andreas Møllebjerg ; Celine Thiesen ; Mikkel Illemann Johansen ; Nis Pedersen Jørgensen ; Victoria Birkedal ; Daniel Erik Otzen ; Rikke Louise Meyer

Many bacteria form biofilms to protect themselves from predators or stressful environmental conditions. In the biofilm, bacteria are embedded in a protective extracellular matrix composed of polysaccharides, proteins and extracellular DNA (eDNA). eDNA most often is released from lysed bacteria or host mammalian cells, and it is the only matrix component most biofilms appear to have in common. However, little is known about the form DNA takes in the extracellular space, and how different non-canonical DNA structures such as Z-DNA or G-quadruplexes might contribute to its function in the biofilm. The aim of this study was to determine if non-canonical DNA structures form in eDNA-rich staphylococcal biofilms, and if these structures protect the biofilm from degradation by nucleases. We grew Staphylococcus epidermidis biofilms in laboratory media supplemented with hemin and NaCl to stabilize secondary DNA structures and visualized their location by immunolabelling and fluorescence microscopy. We furthermore visualized the macroscopic biofilm structure by optical coherence tomography. We developed assays to quantify degradation of Z-DNA and G-quadruplex DNA oligos by different nucleases, and subsequently investigated how these enzymes affected eDNA in the biofilms. Z-DNA and G-quadruplex DNA were abundant in the biofilm matrix, and were often present in a web-like structures. In vitro, the structures did not form in the absence of NaCl or mechanical shaking during biofilm growth, or in bacterial strains deficient in eDNA or exopolysaccharide production. We thus infer that eDNA and polysaccharides interact, leading to non-canonical DNA structures under mechanical stress when stabilized by salt. We also confirmed that G-quadruplex DNA and Z-DNA was present in biofilms from infected implants in a murine implant-associated osteomyelitis model. Mammalian DNase I lacked activity against Z-DNA and G-quadruplex DNA, while Micrococcal nuclease could degrade G-quadruplex DNA and S1 Aspergillus nuclease could degrade Z-DNA. Micrococcal nuclease, which originates from Staphylococcus aureus, may thus be key for dispersal of biofilm in staphylococci. In addition to its structural role, we show for the first time that the eDNA in biofilms forms a DNAzyme with peroxidase-like activity in the presence of hemin. While peroxidases are part of host defenses against pathogens, we now show that biofilms can possess intrinsic peroxidase activity in the extracellular matrix.

2024-01-01·Xi bao yu fen zi mian yi xue za zhi = Chinese journal of cellular and molecular immunology

[Decreased DNase1L3 secretion and associated antibodies induce impaired degradation of NETs in patients with sporadic SLE].

Article

作者: Jianjun Huang ; Tongjun Mao ; Jun Zhang ; Zhi Li ; Qiwen Wu

Objective To evaluate the correlation between alterations in DNase1 and DNase1L3 enzyme activities and impairment of NET degradation in patients with sporadic SLE, and to investigate the underlying mechanism. Methods 46 sporadic SLE patients and 30 age- and sex-matched healthy individuals were recruited. Serum levels of DNase1, DNase1L3 and corresponding autoantibodies were detected by ELISA. DNase1 and DNase1L3 were isolated by immunoprecipitation; NETs and enzyme degradation activities were detected using a modified immunofluorescence. DNase1L3 secretion by PBMCs was analyzed by ELISPOT, Western blotting and reverse transcription PCR. Results Levels of H3-dsDNA and Ela-dsDNA complexes were significantly elevated in SLE patients. LDGs in SLE population was significantly higher than in the control group, and LDGs was positively correlated with H3-dsDNA and Ela-dsDNA NETs complexes. The ability of SLE patients to degrade NET in vitro was significantly lower than that of the control group. Degradation experiments of DNase1 and DNase1L3 in different proportions showed that the decrease in DNase1L3 activity was the primary contributor to the elevated NET residue level. The concentration of DNase1L3 autoantibodies in SLE patients was significantly elevated compared to the control group. In addition, the capacity of PBMCs to secrete DNase1L3 was significantly lower in the SLE patients compared to the control group. Conclusion Decreased secretion of DNase1L3 and the presence of relevant autoantibodies notably impede NET degradation in patients with SLE, offering new directions for the monitoring and treatment of SLE patients.

项与 DNase I 相关的新闻（医药）

2024-03-22

·生物探索

Nature Methods | 多中心协作揭示：非编码CRISPRi筛选的力量与潜能

引言在现代生物医学研究中，了解基因调控机制对于揭示生命过程和疾病发生的本质至关重要。尽管编码区（即基因）的研究已取得了显著进展，但非编码区域，占据了人类基因组大部分的区域，其功能和调控机制仍然是一个相对较少被理解的领域。非编码区域包含了大量的顺式调控元件(cis-regulatory elements, CREs)，如启动子、增强子和沉默子，它们在基因表达调控中扮演着不可或缺的角色。因此，精确地鉴定和功能性地验证这些元件是理解基因调控网络的关键一步。随着CRISPR技术的快速发展，CRISPR干扰(CRISPR interference, CRISPRi)已成为研究非编码区域功能的有力工具。CRISPRi利用dCas9蛋白质和引导RNA（sgRNA）的系统，通过靶向特定的DNA序列来抑制附近基因的表达，而不改变DNA序列。这种方法的优势在于其高度的特异性和可逆性，使其成为功能性基因组学研究中不可或缺的工具。非编码基因组的研究揭示了其在调节基因表达、维持细胞状态和参与疾病过程中的关键作用。通过CRISPRi筛选，研究人员可以系统地研究非编码区域如何影响特定基因的表达，进而揭示基因调控网络中的新机制和潜在的治疗靶点。ENCODE（Encyclopedia of DNA Elements）计划旨在编目和注释人类基因组中的所有功能性元素，特别是非编码区域。通过整合大规模的基因组学数据，ENCODE计划已经成功地标注了成千上万的顺式调控元件，为非编码区域的功能研究提供了宝贵的资源。ENCODE项目的多中心综合分析揭示了非编码CRISPRi筛选的潜力，为未来CRISPRi筛选设计和分析提供了实验指南，加速了非编码基因组功能特性的研究。（3月19日 Nature Methods “Multicenter integrated analysis of noncoding CRISPRi screens”）Highlights该研究通过多中心整合分析非编码CRISPR干扰筛选(noncoding CRISPRi screens)，推动了我们对基因调控景观的理解。ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements)联盟的努力在注释非编码顺式调控元件(cis-regulatory elements, CREs)方面取得了进展。研究使用超过540,000次的扰动(perturbations)，覆盖了近24.85兆碱基对的基因组，揭示了332个功能性确认的CRE-基因联系(CRE–gene links)。通过在K562细胞中进行的分析，研究确立了利用CRISPR干扰(CRISPR interference, CRISPRi)筛选内源性非编码元件的指南，包括准确检测显示变化且通常效应低的CREs的能力。此外，研究通过比较五种筛选分析工具(benchmarking five screen analysis tools)，发现CASA在CRE调用方面最为保守，且能有效抵御低特异性sgRNA引起的假象。研究还发现CRISPRi在转录区域(transcribed regions)存在微妙的DNA链偏见(strand bias)，这对筛选设计和分析具有重要意义。这项研究提供了一个易于访问的数据资源，预设计的sgRNA用于目标3,275,697个ENCODE SCREEN候选CREs的CRISPRi和筛选指南，加速了非编码基因组的功能特征研究。Strategies该研究利用了一种系统性方法，通过混合的非编码CRISPR筛选(pooled noncoding CRISPR screens)来研究顺式调控机制(cis-regulatory mechanisms)。ENCODE4 功能性特征中心(Functional Characterization Centers)执行了108次筛选，在人类细胞系中进行了超过540,000次的基因组扰动(perturbations)，涵盖了24.85兆碱基对。这些筛选依靠CRISPR干扰技术(CRISPR interference, CRISPRi)，一个利用CRISPR/Cas9系统定向抑制基因表达的方法。研究使用了332个在K562细胞中功能性确认的CRE-基因联系(CRE–gene links)，建立了筛选内源性非编码元素的准则。CRISPRi筛选设计: 利用CRISPRi系统，研究人员设计了针对特定非编码DNA区域的sgRNA，以系统性地探索这些区域对基因表达的调控作用。这些sgRNAs特定靶向被认为是可能的调控元件，如增强子(enhancers)或沉默子(silencers)。数据分析工具的基准测试: 研究比较了五种不同的筛选分析工具，包括CASA，来评估哪种工具在确定CRE时最为保守且能有效规避低特异性sgRNA带来的问题。功能性确认的CRE-基因联系: 通过在特定的细胞类型（如K562细胞）中进行大规模的CRISPRi筛选，研究人员能够识别并确认CRE与特定基因之间的直接联系。设计和分析的技术建议: 根据对不同CRISPR筛选方法的比较和分析，研究提供了针对如何设计和执行CRISPRi筛选的技术建议，以及如何解析结果以加速非编码基因组的功能性特征研究。提供数据资源和预设计sgRNAs: 研究提供了针对ENCODE SCREEN候选CREs的3,275,697个预设计的sgRNAs，这是一个为相关领域研究人员提供的重要资源，可以直接用于未来的功能性筛选实验。ENCODE 非编码 CRISPR 筛选数据库的概况。（Credit: Nature Methods）a. 非编码 CRISPR 筛选的五个主要策略：(1) 干预设计策略；(2) CRISPR 操作方式和干预策略；(3) 标准筛选的工作流程；(4) 表型策略；以及 (5) 分析方法。这部分还提到了使用的 CRISPR 系统，如 SpCas9 (来自 Streptococcus pyogenes 的 Cas9) 以及所引发的插入和缺失 (indels)。b. 概述了 2022 年 4 月 ENCODE 门户发布的人类细胞系/类型中进行的 CRISPR 筛选数据。这里列出了实验、细胞系/类型、操作方式、策略、基因/表型和干预措施等各项数据，并特别提到了 K562 细胞系中的 CREs (顺式调控元素) 和 CRE-基因联系，使用了配对的 sgRNA (pgRNA)。c. 提供了基因组注释与 CRISPR 筛选识别的调控元素之间重叠的比例 (OR，优势比) 数据，包括 210 个案例。这里区分了适用于所有细胞类型的特征（All）和特定于 K562 细胞类型的注释。所有的 OR 值在 P < 0.01 的水平上均显著，且为了便于查看，这些值被转换为了对数。d. 展示了 K562 细胞中 GATA1 位点的基因组浏览器快照，包括 H3K27ac (浅灰色) 和 DHS 信号 (深灰色)。同时显示了一次 CRISPR 筛选数据的信号对数变化 (log2(FC))，涵盖了 CRISPRi FlowFISH、CRISPRi HCR-FlowFISH、以及其他几种不同 CRISPR 策略的数据。之前验证的 GATA1 CREs 在图顶部以橙色标出。e. 显示在 CRISPR 筛选中具有显著性的 CREs 数量，这些 CREs 与通过 ATAC-seq 和 DNase-seq 定义的染色质可及性区域重叠，以及/或 H3K27ac ChIP-seq 峰值（深灰色）或在十个细胞线中不重叠这些特征。数据显示了不同细胞线中的重叠情况，如 A549、GM12878、HCT116 等，突出了 K562 细胞线中 200/210 的显著 CREs 与已知的染色质可及性区域重叠。Behind the Scenes非编码原件筛选的设计非编码原件在基因调控中扮演着至关重要的角色。为了准确揭示它们在基因表达和疾病发展中的作用，设计高效且精确的CRISPRi筛选实验至关重要。针对转录区域的CRISPRi筛选设计目标选择：选择合适的非编码区域是实验设计的第一步。建议优先考虑已知或预测与疾病相关性较高的区域，如转录起始位点附近的增强子或沉默子。sgRNA设计：设计针对目标非编码元素的sgRNA时，需确保其具有高特异性和高编辑效率。利用最新的算法和数据库进行设计，避免潜在的脱靶效应。实验验证：在正式筛选前，对一小部分sgRNA进行预实验，以验证其在细胞中的编辑效率和特异性。DNA链偏好性的考虑CRISPRi技术在特定区域的编辑效率可能会受到DNA链偏好性的影响。研究表明，针对模板链的sgRNA可能会因为RNA聚合酶的存在而导致编辑效率降低。因此，在设计实验时，以下几点值得注意：双链考虑：设计针对目标非编码元素的sgRNA时，应同时考虑针对正链和负链的设计，以比较不同链上sgRNA的编辑效率。实验设计：通过设置对照组来明确DNA链偏好性对CRISPRi编辑效率的影响。例如，可以将针对正负链的sgRNA在相同条件下对照实验，以评估其效率差异。数据分析：在分析筛选结果时，应考虑DNA链偏好性对数据的可能影响，合理解释实验结果，以避免偏差。数据资源和预设计sgRNA为目标ENCODE SCREEN候选CREs的sgRNAENCODE数据库的应用：ENCODE（Encyclopedia of DNA Elements）项目提供了一个全面的数据集，涵盖了人类基因组中的非编码区域。通过利用这些数据，研究人员可以筛选出与特定生物学过程或疾病状态相关的候选CREs。预设计sgRNA的选择：基于ENCODE项目数据，已经开发出了多个工具和资源库，提供预设计的针对特定非编码区域的sgRNA。这些资源使研究人员能够直接选择高效、特异性强的sgRNA，省去了设计和验证的时间。加速非编码基因组功能性特征研究的指南资源的整合应用：利用ENCODE项目和其他公开数据库（如UCSC Genome Browser, GTEx）识别功能性猜测较高的非编码区域。通过CRISPRi设计软件和数据库（如CRISPOR, Benchling）选择或验证sgRNA的特异性和效率。实验设计的优化：结合转录组学和表观遗传学数据，优先考虑那些在特定细胞类型或疾病条件下表达差异显著的非编码区域。应用机器学习方法对大量sgRNA效率数据进行分析，进一步优化sgRNA设计。数据分析与验证：利用高通量测序技术（如RNA-seq）分析CRISPRi编辑后的基因表达变化，确定非编码元素的功能。通过基因表达和表观遗传标记的改变，验证CREs对相应基因调控的影响。筛选分析工具的测试在这项多中心整合分析的非编码CRISPRi筛选研究中，研究人员基准测试了五种筛选分析工具，旨在确定哪种工具在鉴定cis-调控元件（CREs）时最为有效和可靠。经过比较，CASA（CRISPR Analytical Suite Application）被发现产生最保守的CRE调用。这意味着，与其他四种工具相比，CASA在确定一个给定的基因区域作为CRE时更加谨慎，减少了假阳性的产生，从而提高了CRE调用的准确性。此外，CASA对于低特异性sgRNA的人为误差表现出了较强的鲁棒性。低特异性sgRNA可能导致CRISPRi实验中的非特异性编辑，这些编辑可能会影响实验结果的解释。CASA能够有效识别并减少这类低特异性引导RNA带来的潜在误差，保证筛选结果的可靠性。CRE调用数量：与其他四种分析工具（aggrDESeq2, CRISPR-SURF, MAGeCK, 和 RELICS）相比，CASA鉴定出的CRE数量最少。这表明CASA在鉴定CRE时更为保守，只有信号最强、数据最为确凿的区域才会被识别为CRE，从而减少假阳性的产生。与已知注释的重叠：CASA调用的CRE与已知的ENCODE标注的CREs、H3K27ac峰和DHS（DNase I敏感位点）的重叠比例较高。这意味着CASA鉴定的CREs与已经通过其他生物学实验证实具有调控活性的区域有较高的一致性，进一步说明了其CRE调用的准确性和保守性。对低特异性sgRNA的鲁棒性：在包含低特异性sgRNA的CRISPRi筛选数据分析中，CASA与其它方法相比，其识别出的CRE数量不受低特异性sgRNA的影响，数量保持不变。这表明CASA能有效排除因低特异性sgRNA导致的非特异性编辑，从而避免了假阳性CRE的识别，保证了结果的鲁棒性。重复性实验的一致性：在使用CASA分析不同生物学重复实验的数据时，得到的CRE调用结果显示高度一致性。这种一致性说明CASA能够可靠地识别真正的CREs，即便在实验条件或操作过程中存在微小变化时也能保持稳定的结果输出。不同的 CRISPR 筛选分析工具在识别 CREs（顺式调控元素）时具有不同的选择性。（Credit: Nature Methods）a. 部分展示了在 GATA1 位点进行的 CRISPRi 生长筛选中，sgRNA介导的生长影响（蓝色）、H3K27ac ChIP信号（粉红色）和DHS（灰色）。为了减少可能导致混淆的非目标毒性，使用 GuideScan 聚合的 CFD 分数小于 0.2 的低特异性 sgRNAs 被过滤掉。不同的CRISPR筛选分析工具，如 CASA（橙色）、aggrDESeq2（绿色）、MAGeCK（红色）、CRISPR-SURF（紫色）和 RELICS（棕色），的峰值调用显示在密集的轨迹中。放大的区域展示了单个sgRNA效应的对数变化（log2(FC)），点代表两次重复实验的平均值，条形表示观察值的最小-最大范围。b. 展示了不同 CRISPR 筛选分析工具识别的峰内 sgRNAs 的平均引导效应分布。这里使用了箱形图和小提琴图来展示数据的分布情况，中心线代表中位数，凹口代表中位数的置信区间，盒子的界限代表第一和第三四分位数，而须线展示了所有数据点的范围。sgRNA 的数量从左到右分别是 204、1,218、715、623 和 71。显示了不同工具在鉴定 CREs 时的选择性和敏感性。c. 部分展示了 CRISPRi 筛选峰区与已注释的染色质特征（H3K27ac、DHS）和 ENCODE SCREEN cCREs 的重叠（黄色）与补充（蓝色）情况。着色和阴影表示用于比较的参考注释，而总条高度反映了各峰值调用工具标记为显著的总基因组区域。这部分强调了不同分析工具在定义 CREs 的显著性和其与已知染色质特征重叠度方面的差异，展现了不同工具在综合数据分析和解释基因调控复杂性方面的独特优势和局限。CRISPRi在转录区域展现出的微妙DNA链偏好性CRISPRi效应与DNA链的关系：在对GATA1基因体（gene body）进行CRISPRi筛选时，研究人员观察到，针对编码链（coding strand）的sgRNA对细胞生长的影响显著大于针对模板链（template strand）的sgRNA。这种差异表明，CRISPRi对基因表达的抑制作用在不同DNA链上有着不同的效力，其中针对编码链的sgRNA更能有效地抑制目标基因的表达。基因内sgRNA效应的分布：进一步的分析显示，在GATA1基因内，针对编码链的sgRNA在整个转录区域内均显示出较强的抑制效应，而这种效应在转录终止位点（TES）之后急剧下降。这种效应分布模式进一步证实了CRISPRi在转录区域的DNA链偏好性。CRISPRi与CRISPR激活（CRISPRa）效应的比较：研究中还比较了CRISPRi和CRISPRa（一种用于增强目标基因表达的CRISPR技术）在相同基因体区域的效应。结果显示，与CRISPRi显示出的链特异性不同，CRISPRa在编码链和模板链上的激活效果更为一致。这种对比进一步突出了CRISPRi特有的链偏好性。不同CRISPR技术的效应对比：通过对CRISPRi、CRISPRa和dCas9（一种不具切割活性的Cas9变体）的比较，发现CRISPRi在基因体内显示出的链偏好性是与KRAB（一种转录抑制因子）的耦合作用相关的。相比之下，单独使用dCas9时，这种链偏好性不显著，说明CRISPRi特有的链偏好性与其所用的抑制因子有关。功能性CRE–基因联系的确认在对非编码区域的研究中，CRE（顺式调控元件）与特定基因之间的功能性连接的确认，是理解基因表达调控机制的关键一步。通过ENCODE项目的深入研究与CRISPRi技术的应用，研究人员在K562细胞中成功确认了332个功能性的CRE–基因连接，这一成果标志着非编码基因组研究的一个重要进展。在K562细胞中确认的332个功能性CRE–基因联系K562细胞作为一种白血病细胞系，因其遗传背景的稳定性和易于操作的特点，成为非编码基因组研究的理想模型。通过对108次CRISPRi筛选实验的数据分析，研究团队不仅揭示了数百个先前未知的CREs，更重要的是，确认了它们与特定基因之间的直接功能性连接。这些功能性连接的确认，不仅加深了我们对基因调控网络的理解，也为后续的疾病机理研究和治疗目标的开发提供了宝贵的线索。CRISPRi筛选中CRE的准确检测CRISPRi技术在非编码区域研究中的应用，使得对CREs的功能性分析成为可能。通过设计特异性高的sgRNA靶向特定非编码区域，CRISPRi能够有效地抑制这些区域的活性，进而观察对应基因表达的变化。这一方法的高效性和精确性，为CRE的功能性验证提供了强有力的技术支持。非编码CRISPRi筛选在基因调控研究中的意义对基因调控机制理解的贡献非编码CRISPRi筛选技术使研究人员能够精确地靶向和调节基因组中的非编码区域，揭示了这些区域在基因表达调控中的重要作用。通过这一技术，研究人员已经能够识别出多个与特定生物学过程和疾病状态相关的功能性顺式调控元件（CREs），这对于解码生命复杂性提供了新的视角。未来方向和挑战尽管非编码CRISPRi筛选技术已取得显著成就，但在未来的研究中仍面临着若干挑战和发展方向：技术精确性的提升：随着研究的深入，提高CRISPRi系统的靶向精度和编辑效率成为迫切需要解决的问题。这包括开发新的靶向策略和优化现有系统，以减少非特异性编辑和提高编辑成功率。数据集的扩充与整合：建立更全面的非编码区域功能数据库，整合跨种属的数据资源，对于深入理解非编码区域在不同生物学背景下的功能至关重要。疾病模型的开发：利用非编码CRISPRi筛选技术构建更为精确的疾病模型，以模拟人类疾病的复杂性和多样性，为疾病机理研究和新药开发提供强大支持。伦理和安全性的考量：随着技术的应用越来越广泛，其伦理和安全性问题也越来越受到关注。确保科技发展的同时，保护个人隐私和生物伦理成为不可忽视的重要议题。Q&A非编码CRISPRi筛选是如何帮助识别功能性CREs的？非编码CRISPRi（CRISPR干扰）筛选技术，通过特异性地抑制基因组中的非编码区域表达，帮助研究人员识别那些对基因表达调控至关重要的功能性顺式调控元件（CREs）。这一过程包括选定目标非编码区域、设计特异性的CRISPRi系统，以及评估目标抑制对细胞表型或基因表达的影响。此方法能够揭示非编码区域与特定基因或生物学路径之间的直接关联，从而为理解基因调控网络提供了强有力的工具。在非编码CRISPRi筛选中，如何选择目标区域？选择非编码CRISPRi筛选的目标区域，通常依据生物信息学预测、已知的功能性元件数据库，以及与疾病相关性的研究结果。首先，研究人员会利用高通量测序技术，如ChIP-seq（染色质免疫沉淀测序）和ATAC-seq（染色质可及性测序），来识别潜在的调控元件。接着，通过比对相关疾病或生物学过程中的表达谱，筛选出具有潜在重要生物学功能的非编码区域。此外，考虑到非编码区域在不同细胞类型或生物学条件下可能具有不同的功能，选择时还需考虑实验背景和研究目标。筛选分析工具CASA与其他工具相比有何优势？CASA（CRISPRi筛选分析软件）是一款专为非编码CRISPRi筛选数据分析而设计的软件工具，它在多个方面显示出相对于其他分析工具的优势。首先，CASA能够处理大规模筛选数据，提供快速准确的分析结果。其次，CASA具有高度的灵活性，可以适应不同实验设计和数据类型，包括针对单个或多个基因的筛选。此外，CASA在识别功能性CREs方面显示出较高的特异性和灵敏度，尤其是在分析低特异性sgRNA数据时。这使得CASA成为在复杂基因组背景下进行精确功能性元件识别的强大工具。原文链接https://www.nature.com/articles/s41592-024-02216-7Yao D, Tycko J, Oh JW, et al. Multicenter integrated analysis of noncoding CRISPRi screens. Nat Methods. Published online March 19, 2024. doi:10.1038/s41592-024-02216-7责编|探索君排版|探索君转载请注明来源于【生物探索】End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell 综述

基因疗法

2024-03-20

·今日头条

12页高分综述解析：抗生素扰乱菌群，对宿主代谢有何影响？

03月20日的《热心肠日报》，我们解读了 15 篇文献，关注：抗生素，微生物生态学，心血管，噬菌体，口腔菌，耐药基因，菌群代谢，方法学，肠道去污，石药集团，信达生物，华昊中天，Natera，怡声微纳。该篇日报由R·AI辅助创作生成，人工审核校对。 Nature Reviews：抗生素与饮食-肠道微生物与宿主代谢的奥秘（综述） Nature Reviews Endocrinology——[40.5] ① 抗生素的使用会破坏菌群稳态和功能活性，且有可能进一步影响宿主本身的代谢健康，这篇综述旨在通过总结临床队列研究，揭示抗生素对肠道菌群、胆汁酸以及短链脂肪酸（SCFAs）等的代谢的影响；② 观察性研究显示，抗生素使得体重增加和2型糖尿病风险上升；③ 短期安慰剂对照研究未在人群水平上显示出抗生素使用对体重和胰岛素敏感性的一致性影响，而是表现出个体特异性或亚组特异性响应；④ 这一应答特质与肠道微生物组的抗性和恢复力等因素相关，相应地，个性化的营养策略如使用益生元可以改善收到破坏的肠道微生物组成、功能加快其恢复；⑤ 加深了解抗生素和饮食干预对肠道微生物与宿主代谢个体特异性互作的影响，有助于有效预防心血管代谢疾病。【原文信息】 The individual response to antibiotics and diet - insights into gut microbial resilience and host metabolism 2024-03-14 , doi: 10.1038/s41574-024-00966-0 戴磊+刘洋彧Nature子刊：机器学习模型预测外来细菌的定植结局 Nature Communications——[16.6] ① 复杂群落的外来细菌定植结局取决于复杂的种间相互作用，其中很多暂未被揭示，中国科学院深圳先进技术研究院戴磊、哈佛大学医学院刘洋彧与团队发表研究，基于数据驱动预测外来细菌的定植结局；② 通过使用复杂人类肠道菌群中前100名细菌的丰度信息，推断基线物种组成和定植结局之间的映射关系，并基于合成数据的系统验证，发现机器学习模型不仅能预测外源物种的二元定植结果，还能预测外来物种的稳态丰度；③ 在数百个来源于人粪便体外菌群中对屎肠球菌和Akk菌进行定殖实验验证，定植结果接近预测结果；④ 整体来说，基线群落物种多样性与定植抗性正相关，但大多数共生物种对外来物种的定殖影响较弱，强相互作用物种能显著改变定植结局，如屎肠球菌抑制粪肠球菌的定植。【原文信息】 Data-driven prediction of colonization outcomes for complex microbial communities 2024-03-16 , doi: 10.1038/s41467-024-46766-y 宋默识+王军：罗伊氏乳杆菌及其代谢物GABA可缓解急性缺血性心脏损伤 Advanced Science——[15.1] ① 中科院宋默识、王军与团队发表研究，揭示了预防性口服罗伊氏乳杆菌或其代谢产物γ-氨基丁酸（GABA）对急性缺血性心脏损伤具有预防性保护作用，为心脏病治疗提供了新的策略；② 罗伊氏乳杆菌可以在包括人类在内的哺乳动物中定植，具有降低胆固醇和抗炎作用，通过预防性灌胃给予罗伊氏乳杆菌或GABA，在心肌梗死后的缺血/再灌注（I/R）模型中通过抑制心脏炎症反应来实现对心脏的保护；③ 机制上，GABA灌胃通过抑制溶酶体泄漏和NLRP3炎症小体激活来阻止巨噬细胞向促炎M1型的极化，从而导致I/R心脏中促炎症细胞数量减少；④ 当清除了促炎细胞后，GABA灌胃不再对I/R心脏提供任何心脏保护。【原文信息】 Prophylactic Supplementation with Lactobacillus Reuteri or Its Metabolite GABA Protects Against Acute Ischemic Cardiac Injury 2024-03-15 , doi: 10.1002/advs.202307233 国内团队Lancet子刊：噬菌体在细菌去定植中的安全性和有效性（系统综述） Lancet Microbe——[38.2] ① 四川大学华西医院宗志勇团队系统性回顾评估了噬菌体用于细菌去定植中的体内有效性和安全性，发现噬菌体在大多数研究中能显著降低细菌载量，为治疗难治性细菌提供了一种潜在策略；② 研究涵盖了6694篇文章，最终纳入56项研究（包括51项动物研究和5项临床报告）；③ 研究中，是最关注的细菌定植部位为肠道（n=49，88%），其他部位包括中心静脉导管、肺部、鼻部、皮肤和泌尿道；④ 在纳入的研究中，45项（80%）报告称定植部位的细菌载量显著下降，其中5项研究发现目标细菌的根除；⑤ 15项研究中报告了噬菌体去定植的安全性，短期和长期观察期间均未报告明显不良事件。【原文信息】 Safety and efficacy of phage application in bacterial decolonisation: a systematic review 2024-03-04 , doi: 10.1016/S2666-5247(24)00002-8 第四军医大学Nature子刊：揭秘口腔细菌促进牙结石形成的机制 Nature Biomedical Engineering——[28.1] ① 第四军医大学的牛丽娜团队发表文章，揭示了牙结石形成的微观机制，发现局部成熟生物膜中的细菌能使中性粒细胞外陷阱(NETs)中的DNA从可被DNase I酶降解转变为难以降解的状态，促进磷灰石的成核与生长；② DNase I能够抑制体外和离体条件下NET诱导的矿化，但血浆中的DNase对口腔内异位矿化无效；③ 给啮齿动物使用含有诱导牙结石形成的饮食构建牙结石模型，局部应用DNA插入剂氯喹能够将NET DNA恢复到可降解形式，从而抑制牙结石的形成；④ 这些发现为减少口腔内细菌驱动的结石沉积提供了潜在的治疗策略。【原文信息】 Bacteria-mediated resistance of neutrophil extracellular traps to enzymatic degradation drives the formation of dental calculi 2024-03-15 , doi: 10.1038/s41551-024-01186-7 浙江大学：利奈唑胺耐药基因在人类、动物和环境中广泛分布 Microbiome——[15.5] ① 浙江大学的Zhang Rong和Cai Jiachang合作发表文章，揭示了利奈唑胺抗性基因在人类、动物和环境中的广泛分布，并强调水平转移在人-动物-环境界面抗性库循环中的关键作用；② 在人类和动物的肠道、肉样品以及水源等收集1538个非重复样本，共有796个细菌株被鉴定为至少携带一种利奈唑胺抗性基因，如optrA、poxtA、cfr和cfr(D)；③ 猪肠道中optrA基因的携带率达到100%，鱼、鸭、鸡、肉类和水样本的携带率分别为77.5%、62.0%、61.0%、80.0%和38.0%；④ cfr(D)基因在鸭和猪的粪便样本的携带率分别为13.0%和19.0%，肠球菌是所有基因的主要宿主，同时也鉴定了几种非肠球菌种类；⑤ 系统发育分析显示，同一生态位内的菌株呈现多克隆结构，不同背景的库之间共享含有多种插入序列或转座子的相似遗传阵列，但利奈唑胺抗性基因的遗传环境也显示出较大的多样性。【原文信息】 Mapping the widespread distribution and transmission dynamics of linezolid resistance in humans, animals, and the environment 2024-03-13 , doi: 10.1186/s40168-023-01744-2 于广利+尚庆森：人类肠道菌群如何强效降解硫酸软骨素？ Microbiome——[15.5] ① 中国海洋大学于广利、尚庆森与团队研究发现 Bacteroides salyersiae （Bs）是人类肠道菌群中一种强效的硫酸软骨素（CS）降解物种，为骨关节炎的医疗和营养疗法开发提供了新见解；② 通过分析586株从23个人类粪便样本中分离出的具有潜在CS降解能力的细菌株，发现Bs可最高效率地降解CS，并产生了大量的不饱和CS寡糖（CSOSs）；③ Bs基因组中拥有多种能够将CS降解为CSOSs的碳水化合物活性酶；④ Bs产生的不饱和四糖（udp4）可作为“公共物品”分子，有助于擅长发酵CSOSs而非CS的粪便拟杆菌生长。【原文信息】 Bacteroides salyersiae is a potent chondroitin sulfate-degrading species in the human gut microbiota 2024-02-29 , doi: 10.1186/s40168-024-01768-2 国内团队：地理位置、饮食习惯如何影响肠道菌群及其临床指标？ Advanced Science——[15.1] ① 山东大学冯强团队联合中国疾病预防控制中心营养与健康所张兵、王惠君团队通过分析3224名个体的肠道菌群和496名个体的血清代谢组，揭示了地理位置、饮食习惯对肠道菌群的影响及其与临床指标之间的关系；② 地理位置是影响肠道菌群差异的最大因素，个体间肠道菌群的相似性与他们的地理距离负相关；③ 主要食物成分是调节宿主栖息地对肠道菌群影响的最重要因素，饮食和肠道微生物共同影响血清代谢物的变化，进而与某些临床指标的增减相关；④ 蔬菜油通过增加Blautia丰度、降低血清中1-棕榈酰基-2-棕榈烯酰基-GPC（16:0/16:1）水平以降低收缩压，而水果摄入通过提高Blautia改善的硫酸盐水平以降低收缩压；⑤ 衰老相关的临床指标也与肠道微生物和血清代谢物的变化密切相关；⑥ 本研究证实了肠道微生物及其代谢物是影响人类健康外部因素的重要媒介。【原文信息】 Diet Mediate the Impact of Host Habitat on Gut Microbiome and Influence Clinical Indexes by Modulating Gut Microbes and Serum Metabolites 2024-03-13 , doi: 10.1002/advs.202310068 Nature子刊：用跨界网络分析推断宿主-菌群互作的因果关系 Nature Protocols——[14.8] ① 提出的跨界网络分析（TkNA），是一种独特的分析框架，通过整合来自多个队列和多种组学类型的数据，推断主宿–微生物群和其他多组学相互作用的因果因素；② TkNA通过重建代表生物系统中不同组学复杂关系的统计模型网络，可识别出稳定且可重复的变化趋势和相关性标志，从而选择差异特征及其每组相关性；③ 该框架利用因果敏感指标、统计阈值和拓扑标准确定形成跨界网络的最终边缘，进而通过网络的拓扑特征识别控制给定子网络或管理不同界和/或子网络间通信的节点；④ TkNA在处理数百万相关性所需的网络重建计算时间通常只需几分钟，且用户友好，仅需最基本的Unix知识，显著优于大多数仅能发现关联的多组学方法。【原文信息】 Transkingdom Network Analysis (TkNA): a systems framework for inferring causal factors underlying host–microbiota and other multi-omic interactions 2024-03-12 , doi: 10.1038/s41596-024-00960-w 选择性肠道去污或不影响肠道耐药基因谱 Gut——[24.5] ① 选择性肠道去污（SDD）治疗常用于院内感染控制，但儿科中SDD增强感染控制的安全性和有效性还有待确认；② 本研究通过多中心整群随机对照试验，组间和纵向比较SDD对重症患儿菌群和耐药组的影响；③ SDD并未增加抗生素耐药基因负荷，但导致肠道菌群结构变化，其中α多样性降低、β多样性与入院样本显著差异；④ 治疗停止时，SDD患儿的菌群结构被放线菌门（特别是双歧杆菌）主导，但肠道抗生素耐药谱未受影响；⑤ SDD治疗对口腔菌群组成没有影响，对口腔抗生素耐药谱也无影响。【原文信息】 Short-duration selective decontamination of the digestive tract infection control does not contribute to increased antimicrobial resistance burden in a pilot cluster randomised trial (the ARCTIC Study) 2024-01-22 , doi: 10.1136/gutjnl-2023-330851 石药集团1类新药SYH2039获批临床 ① 3月19日，石药集团发布公告称，旗下1类新药SYH2039获得国家药监局批准开展临床试验；② SYH2039是一种高选择性的MAT2A抑制剂，主要用于治疗MTAP缺失型恶性肿瘤；③ 该药物可单独使用或与PRMT5二代抑制剂联合使用，发挥协同增效作用；④ 临床前研究表明，SYH2039对多种MTAP缺失型肿瘤细胞具有抑制作用，包括胃食管癌、胰腺癌膀胱癌、非小细胞肺癌和胶质瘤。【原文信息】石药集团又一1类新药获批临床 2024-03-18 , 石药集团信达生物2款针对实体瘤创新药在中国获批临床 ① 3月19日，国家药监局药品审评中心官网显示，信达生物创新抗体偶联药物IBI130获批临床，而另一款创新药IBI129也在3月13日获批临床；② IBI130靶向TROP2，正在澳大利亚开展一项1/2期临床试验，TROP2在各种人类上皮癌中高度表达，包括乳腺癌、肺癌、胃癌和结直肠癌等；③ IBI129靶向B7-H3，已进入1期临床试验阶段，B7-H3在多种癌症中经常过度表达，包括肺癌、头颈部鳞状细胞癌和食管鳞状细胞癌等；④ 此外，针对B7-H3靶点，信达生物还开发了多款药物，包括IBI334和IBI3001。【原文信息】信达生物2款创新ADC在中国获批临床，针对实体瘤！ 2024-03-19 , 医药观澜华昊中天「优替德隆口服胶囊」治疗胃癌获孤儿药资格认定 ① 3月18日，华昊中天宣布，其治疗胃癌关键管线产品UTD2（优替德隆口服胶囊）获得FDA授予的孤儿药资格认定；② 优替德隆是一种基于合成生物学技术研发的新型化疗分子，具有活性强、抗癌谱广、无明显血液学毒性等优势；③ 临床试验显示，优替德隆联合PD-1和奥沙利铂治疗胃癌的临床获益率达到100%；④ 华昊中天计划在2024年下半年启动优替德隆胶囊在中国的胃癌适应证相关3期临床试验。【原文信息】临床获益率100%！FDA授予华昊中天优替德隆口服胶囊治疗胃癌孤儿药资格认定 2024-03-18 , E药经理人 Natera与法国医院合作开展结直肠癌精准治疗研究 ① 3月18日，Natera公司宣布与两家法国医院合作，开展结直肠癌患者精准治疗3期临床CIRCULATE-PRODIGE-70研究；② 试验旨在评估微小残留病灶（MRD）检测产品Signatera能否帮助II期结直肠癌患者术后从辅助化疗中获益；③ MRD阳性患者将接受辅助化疗或只进行观察，MRD阴性患者将接受观察治疗；④ Natera公司计划招募1600名受试者，并在2025年公布试验的初步结果。【原文信息】 Natera, French Hospitals Partner on Phase III Colorectal Cancer Precision Treatment Study 2024-03-18 , genomeweb 超声换能器供应商「怡声微纳」完成4500万元A轮融资 ① 近日，无锡怡声微纳医疗科技有限公司完成4500万元A轮融资，投资方包括无锡国联、乔景资本等多家机构；② 融资资金将用于怡声微纳技术研发、市场拓展和人才培养等方面的投入；③ 怡声微纳成立于2019年，专注于超声换能器的设计、研发和生产，主要生产微创介入类超声导管及换能器、体外常规影像探头、超声刀变幅杆、超声波药物输送装置等相关产品；④ 怡声微纳产品的影像质量对标进口，可应用于消化道、颅脑、泌尿等领域，涵盖超声导航、消融、康复、治疗等临床需求。【原文信息】怡声微纳：完成4500万元A轮融资，加速推动超声换能器技术的创新和应用 2024-03-15 , 药圈时汇感谢本期日报的审核者：好雨，Johnson，章台柳，圆圈儿，九卿臣，Richard 点击阅读过去10天的日报： 0319 | 今日Cell：国内团队发现新肠道激素，连起肠肝轴胆固醇代谢调控 0318 | NEJM双发：大肠癌无创检测取得新突破 0317 | Cell子刊：多组学+长追踪，深度解析人体菌群动态和与宿主的互作 0316 | 国内团队34页综述详解：用饮食干预对抗疾病 0315 | 顶刊小高潮：王良静等Cell重磅突破，Science三文聚焦肠菌 0314 | 今日Nature：抵御肠道感染，菌群色氨酸代谢物有新招 0313 | 朱书/潘文等Cell子刊新发现：肠菌胆汁酸代谢如何影响大肠癌抗肿瘤免疫？ 0312 | 65分综述详解ILC3：守护肠道健康的重要免疫细胞 0311 | 分析81万人数据：根除幽门螺杆菌，还能防肠癌？ 0310 | 癌症治疗中的饮食干预：评估252项临床试验有何发现？

微生物疗法

2024-03-10

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《癌细胞》：慢性压力设下癌症转移“陷阱”！科学家发现，慢性压力会促使中性粒细胞释放NET，塑造有利癌症转移的微环境

*仅供医学专业人士阅读参考生活中的压力无孔不入。要说如今人类所共同面对的压力，恐怕就是日益飞速进展的AI技术吧。哦对，还有前些天考研出分了，不管结果如何，祝同学们能够摆脱考研的压力。适当的压力促使人进步，而过度的慢性压力则是慢性毒药，危害记忆、认知、行为以及心血管、胃肠道、免疫系统，使人憔悴不堪。近日一篇发表在Cancer Cell期刊上的最新论文更是提出，慢性压力还会使得我们的免疫卫士中性粒细胞负能量满满，反倒打造出促进肿瘤转移的温床[1]。美国冷泉港实验室的Mikala Egeblad团队发现，慢性压力诱导机体释放的糖皮质激素，会改变中性粒细胞的正常昼夜节律，并促使其释放一种称为中性粒细胞胞外陷阱（NET）的结构，从而构成有助于肿瘤细胞转移的微环境。使用酶减少NET水平，能够减少乳腺癌细胞向小鼠肺部转移。论文首页截图已有的研究表明，慢性压力会激活下丘脑-垂体-肾上腺轴，导致糖皮质激素（人类皮质醇和小鼠皮质酮）的释放。糖皮质激素与其受体结合后通过调节基因表达，参与促进肿瘤转移，被证明与患者癌症转移风险增加和生存率低相关。果不其然，在这项研究中，Mikala Egeblad团队采用两种慢性压力小鼠模型发现，相较于对照组，慢性压力下，乳腺癌小鼠不仅皮质酮水平提高，且肿瘤大小明显增加约1倍，转移水平增加2-4倍。这些结果在肺癌、胰腺癌小鼠模型中得到验证。慢性压力诱发小鼠肿瘤转移进一步研究表明，注射皮质酮同样能够增加小鼠的肿瘤转移负担，说明慢性压力确实借糖皮质激素之手促进肿瘤转移。但是利用基因编辑敲除肿瘤细胞上的相应受体，研究者们发现，慢性压力能够促肿瘤转移，并非是直接作用于肿瘤细胞的结果。那么，慢性压力到底在迫害谁？研究者们将目光投向诸位免疫细胞。结合小鼠实验和RNA-seq技术，他们观察到，暴露于慢性压力或者补充糖皮质激素（地塞米松）会诱发乳腺癌小鼠的肺部免疫微环境发生变化，T细胞、自然杀伤细胞、活化巨噬细胞的浸润减少；相反，中性粒细胞浸润增加，招募中性粒细胞的趋化因子基因Cxcl2、Cxcl5表达水平提高。又借助糖皮质激素受体激动剂（GSK9027）和基因编辑技术，研究者们找到了慢性压力的真正受害者——中性粒细胞。具体来看，糖皮质激素与中性粒细胞上相应受体的结合，会诱导中性粒细胞中与昼夜节律以及氧化应激反应相关的基因失调，导致关键时钟基因Per1的表达上调。这一系列操作，致使中性粒细胞表型改变，表现出异常的衰老表型，细胞内活性氧化物（ROS）水平提高，从而倾向于形成一种名为中性粒细胞胞外陷阱（NET）的结构。慢性压力诱导中性粒细胞释放NET，敲除中性粒细胞的糖皮质激素受体可以消除这种效应NET是由中性粒细胞释放的网状结构，包含DNA、组蛋白和各种蛋白酶。NET本是中性粒细胞用来应对病原体感染的手段，但近年来的研究表明，对于肿瘤细胞来说，NET是个非常适合附着和生长的微环境，有助于促进肿瘤细胞迁移、侵袭。简而言之，慢性压力倒不是在敦促肿瘤细胞日思进取，而是压迫中性粒细胞“生物钟紊乱”，聚在肺部等部位释放出NET，为肿瘤细胞的到来铺好了床。机制不仅是荷瘤小鼠，研究者们发现，慢性压力也会导致健康小鼠的肺部和血浆中NET水平提高。如果使用能够消化NET的酶DNase I治疗，可有效降低慢性压力下健康小鼠的NET水平，减少肺部纤连蛋白沉积，而不影响中性粒细胞浸润。对于暴露于慢性压力的荷瘤小鼠，DNase I治疗可以显著减少乳腺癌向肺部转移或胰腺癌向脾脏转移，有效抑制转移部位的肿瘤细胞增殖。 DNase I治疗减少肺转移最后，研究者们将小鼠实验得到的结论转化到临床上。他们发现，肿瘤具有慢性压力相关基因表达特征的乳腺癌患者总生存率更低，尤其是ER+/PR+乳腺癌患者；与HER2+或三阴性乳腺癌患者的总体生存率之间的相关性未达到显著水平。 NET水平与患者预后相关相比于常人，癌症患者承担着更为严重的慢性压力，包括对疾病预后的担忧、长期的治疗过程以及与疾病相关的社会经济负担等。这项研究结果强调，减轻癌症患者的压力应该成为疗程重要组成部分。此外，当前糖皮质激素类药物被广泛用于缓解化疗的副作用以及晚期癌症的治疗，但此次小鼠实验提供充分证据表明，糖皮质激素能够促进肿瘤转移并降低治疗反应，应进一步评估其在癌症治疗中的应用。还是那句话，适当排解压力，莫要在不知不觉中陷于慢性压力中。不然，连中性粒细胞都要被摧残得不分昼夜，满脑子都是释放NET。参考文献：[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610824000370本文作者丨张艾迪