科研动态

韩研究人员,首次成功实现将“CRISPR碱基编辑基因剪刀”应用于动物

/
    基础科学研究院金振秀(音译)研究员率领的基因编辑研究团队近日宣称,利用只改变一个碱基的基因编辑方法,即“CRISPR碱基编辑基因剪刀(Base Editor, targeted deaminase)”,成功置换了白鼠的特定基因碱基。这也是首次将碱基编辑基因剪刀应用于动物。相关研究成果刊登于2月28日发行的生命工学领域权威杂志《Nature Biotechnology》上面。    涵盖了生命体所有信息的DNA由4个碱基组成的,它们分别是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)。这4个碱基互相成双排成特定顺序组合成3个碱基,从而形成密码子(Codon)来储存遗传信息。DNA碱基排序之所以重要是因为只要一个碱基出问题就可能引发严重的疾病。囊肿性纤维化、镰刀型细胞贫血症等就是典型的因单一碱基出问题而引发的遗传疾病。    目前被广泛应用的CRISPR基因剪刀(CRISPR Cas9 或 CRISPR Cpf1)就是找到靶向DNA碱基序列并相互结合后,再剪切掉该部分或者替换成新的碱基序列。该基因剪刀是通过将两股DNA碱基序列剪除,而是实现基因编辑,但改变一个特定的碱基其实是非常困难的。    去年,学术界报告指出,碱基编辑基因剪刀的主要特征是可以替换一个碱基。此次研究证实了碱基编辑基因剪刀可以用于在动物,相关研究成果今后将有望被广泛应用于各种疑难遗传疾病研究。    碱基编辑基因剪刀是由分解胞嘧啶(C)的脱氨基酶和切割DNA的Nickase Cas9(nCas9)共同组成。胞嘧啶脱氨基酶在DNA排序中找出胞嘧啶(C)转换成尿嘧啶(U, DNA的遗传信息传递到RNA之前尿嘧啶替代胞嘧啶),之后伴随着DNA复原,尿嘧啶(U)会变成胞嘧啶(T)。    IBS研究团队利用电气穿孔法和微注射法将CRISPR碱基编辑基因剪刀转至白鼠胚胎。同时,研究团队尝试在负责维持肌肉细胞稳定的Dystropin(Dmd)基因与负责黑色素形成的Tyrosinase(Tyr)基因中进行碱基替换,结果显示培育基因变异白鼠获得成功。替换Dmd基因的碱基后,培育出肌肉退化白鼠;替换Tyr基因的碱基后,诞生了白化变种白鼠。研究团队通过对所有基因测序后,也确认了只在靶向位置发生基因变异这一事实。    金振秀负责人表示,“CRISPR碱基矫正基因剪刀与一般的基因剪刀不同,不会把DNA剪成2段,只需替换单一碱基,可以说一种精确的基因编辑工具”。同时,她也指出“这也显示了引发遗传疾病的突然变异在胚胎阶段可以精确编辑这一可能性”。

糖尿病药‘二甲双胍’可降低癌症患者复发及死亡率

/
    据韩国原子能医学院和保健医疗研究院大数据分析结果显示, 被广泛应用于糖尿病治疗的药物二甲双胍能够有效降低部分癌症复发及死亡率。     该研究是韩国原子能医学院的金美淑博士团队及韩国保健医疗研究院高敏静博士团队对国内各种大数据资料共同进行分析得出的结论。     二甲双胍具有让血糖及脂质代谢恢复正常的功效, 从而被广泛应用于治疗糖尿病。其具有抑制癌症功效相关报道出来后,各国相关研究非常活跃。但大多数研究都是在一个机构里以少数患者为对象进行的,所以具有很大的局限性。     此次韩国原子能医学院和保健医疗研究院研究组利用中央癌症登记资料、健康保险申请资料、体检资料和统计厅死亡原因资料等,对患有糖尿病的癌症患者在使用二甲双胍后的癌症复发率及死亡率的相关变化进行了分析。     结果显示,患有糖尿病的肝癌手术患者751人的死亡率及复发率全部降低。使用二甲双胍时死亡率为36.6%,复发率为41.3%,但是未使用41.3%时分别为56.9%及 66.8%。 患有糖尿病的结肠癌手术患者4503人,使用二甲双胍时死亡率与复发率分别是12.8%, 11.3%,未使用时分别为26.9%, 17.6%。直肠癌患者751人,使用二甲双胍时死亡率是14.6%,复发率是19.6%,相反,未使用时分别为24.2%, 30.8%。     同时,以患有糖尿病的胰腺癌手术患者764人为对象而进行死亡率分析,结果显示使用二甲双胍时为72.5%,未使用时为81.6%。     研究人员明确表示“二甲双胍用于肝癌,胰腺癌,结肠癌,直肠癌等消化器官癌症的治疗药是有可能性的”,同时表示‘目前只是通过大数据得出结论,有必要进行更进一步的论证’。    此次研究是保健福祉部“旨在探讨资料联动可能性的医疗技术评估研究”及未来创造科学部“放射性医学政策研发和信息支持”支持下进行的,相关研究成果已经分三次分别登载在2017年1月的《Cancer Research and Treatment》、《Oncotarget》以及 2016年4月的《Medicine-Baltimore》上面。

韩研究人员研发出尿液诊断癌症技术

/
   蔚山科学技术院(UNIST)生命科学部赵允静(音译)教授研究团队近日宣布,他们成功研发出从尿液中分离与检测纳米内质网(endoplasmic reticulum)的装置“Exodisc”。该成果刊登2月28日的国际学术期刊《ACS Nano》上面。    纳米内质网几乎存在于人体所有的体液中, 是一种在细胞活动中出现的40~100纳米(nm,1米的10亿分之1)大小的物质, 主要具有肿瘤生成与转移、细胞信号传递等功能。由于纳米内质网包含从哪些细胞出现的遗传信息, 因此也被看作找出病因的新标志,备受关注。    但是由于纳米内质网体积微小,没有适当的方法可以将其有效提取。虽然可以使用分离细胞的离心分离法,但需要超高速分离器。若要分离体积小且密度低的纳米内质网,需要有较大的离心力。准备样品的过程复杂,耗时也比较长。    研究团队在没有提高离心力的情况下,通过将可有效提取出微粒子的过滤器设置于‘Lab-on-a-disc’上,从而研发出了在没有超高速远心分离器情况下也能够提取出纳米内质网的Exodisc装置。    Lab-on-a-disc是在光盘状的芯片上,将各种活体组织一体化从而观测生物化学反应的生物芯片。将芯片与电机相连接,通过电机转动而产生离心力,从而实现简单的微流体流动调节,提取所需物质以及引起生化反应。    研究团队为了去除细菌及多余的蛋白质、有效分离纳米内质网能够达到最佳效果,将装置在Exodisc上的过滤片的孔径设置为 20nm和 600nm。作为本次研究论文的第一作者,吴贤庆(UNIST生命科学部研究院)指出“磁盘状芯片内部有两种过滤器(20nm, 600nm),可以根据大小分离粒子”,“将尿液放置于Exodisc,只能分离浓缩出20nm~600nm大小的粒子”。    另外,研究团队实际上也利用膀胱癌患者的小便,验证了Exodisc的性能。研究团队称,“在癌患者小便中, 发现大量纳米内质网标志物‘CD9’和 ‘CD81‘”,并指出“为了实现通过尿液等体液来简单方便判别疾病,研究团队还将继续努力”

韩国主导5G通信技术标准开发

/
          2016年 7月26~28日,亚太电信组织2019年世界无线电通信大会第一次筹备组会议(APG19-1)在中国成都召开。韩国情报通信技术协会(TTA)Gyu-Jin Wi博士当选为“APG-19总会主席”,韩国国立电波研究院(RRA)技术标准科科长金敬美(音)被选为“WP2(移动通信工作组)议长”。     与以往几个大国主导WRC不同的是,近来对于像APG这样的地区机构(目前6个),筹备会议议长被赋予了更强的地区代表性。考虑到APG议长的影响力逐步增大这一情况,此次APG主席团的当选也恰恰反映了韩国在WRC-19领域做出了积极贡献。值得一提的是,在决定5G标准更新换代的WRC-19和APG-19总会主席以及工作组(WP2)对5G通信技术的专业的详细的讨论中,韩国专家都发挥了重要作用,可以说韩国将会促进国际标准的更新换代。     此次当选的APG-19主席团(主席、副主席2人,6个工作组议长等)精心策划了此次的WRC-19会议,“到2019年为止,将会召开5次会议,其中4次会议(2018年)将在韩国召开”。 【6个地区机构:PT(亚太)、CEPT(欧盟)、CITEL(美洲)、ASMG(中东)、ATU(非洲)、RCC(独立国家联合体)】                    资料来源:韩国未来创造科学部

韩国,X射线自由电子激光成功出光

/
    继美国、日本之后,韩国成为世界上第三个利用第4代放射光加速器成功产生梦之光---X射线自由电子激光的国家。     韩国未来创造科学部和浦项工科大学近日表示,浦项第4代放射光加速器投入试运转不到2个月的时间,0.5纳米波长的X射线自由电子激光出光成功。     未来部强调:“从2011年开始到去年为止,在浦项工大投入了4298亿韩元建设第4代放射光加速器,获得辐射发生装置使用许可以后,从今年4月14日开始进入到综合试运转阶段。”     在综合试运转过程中,于6月14日凌晨,第一次观测到X射线激光。     专家验证委员会于29日到访现场,并对X射线激光的光谱能量、波长、脉冲等基本性能进行了检验,正式确认第4代放射光加速器的所有装置的正常运作。     从试运转开始到自由电子激光发光,美国(LCLS)历时2年,日本(SACLA)历时4个月,而浦项工大的 第4代反射光加速器(PAL-XFEL)仅用了2个月。     利用光的速度对电子加速,在波荡器(150米)中周期性地改变进行方向,产生强烈的X射线,在这个条件下,只有电子和X射线的轨道和波长的误差一并在0.005纳米以下才能增幅为X射线自由电子激光。                     资料来源:韩国未来创造科学部

韩国完成“气候技术路线图(CTR)"

/
   韩国未来创造科学部最近发布了综合13个部门、718项研发课题的“应对气候变化技术路线图(CTR : Climate Technology Roadmap,以下简称‘CTR’)"。     气候技术路线图大体分为减少二氧化碳排放、碳资源开发利用、适应气候变化三大部分,综合了50个研究团队对10大气候技术的718项具体课题的研究现状和计划,以及主要预期成果和应用计划。     10大气候技术分别是:太阳能电池、燃料电池、生物燃料、二次电池、合成气体转化、二氧化碳转化、二氧化碳矿物化、电力信息技术、CCS、联合平台开发。    政府相关人员表示:“这次制定的气候技术路线图将有利于促进支持R&D、最大限度利用R&D成果、战略宣传和指导等”。     未来部以减少温室气体排放为目标,计划至2030年将以气候技术路线图为指导,每年定期对新技术利用提供1~2次支持,同时,将以气候技术路线图为基础,适用新的技术管理方法。 资料来源:韩国未来创造科学部

韩国探明诱发抑郁狂躁型忧郁症的蛋白质核心原理

/
   韩国一研究团队探究了中心蛋白质在诱发脑神经细胞抑郁狂躁型忧郁症中的核心作用。    韩国研究财团(NRF)最近公布:首尔大学Seongho Jang 教授的研究表明对于精神疾病有重要影响的蛋白质'nArgBP2'的异常会导致兴奋、抑制神经传导的不平衡,从而诱发抑郁狂躁型忧郁症。    抑郁狂躁型忧郁症的临床表现是忧郁症和躁狂症状反复出现,属于心境障碍(mood disorder)的一种,主要是情感调节失常,对智力活动、日常生活造成影响的一种精神疾病。    曾有研究结果表明,如果神经系统内缺乏调节突触肌动蛋白细胞骨骼的蛋白质“nArgBP2”,就会诱发抑郁狂躁型忧郁症等精神疾病和类似症状的疾病。但是这种蛋白质是通过何种原理对突触肌动蛋白细胞骨骼产生影响,又是如何引发抑郁狂躁型忧郁症等精神疾病的原因并未明确。    基于此,Seongho Jang研究团队发现nArgBP2的表达有时影响兴奋性突触的形成,从而引发抑郁狂躁型忧郁症。    兴奋性突触是神经细胞的树状突起表面的刺状突起形成的。nArgBP2表达增加了抑制神经细胞中的肌动蛋白细胞骨骼的活跃度,形成了非正常状态下的刺状突起。    这在兴奋性突触形成的过程中导致了兴奋、抑制神经传导的不均衡,从而诱发了抑郁狂躁型忧郁症类型的精神疾病。 Seongho Jang教授表示 “从抑郁狂躁型忧郁症患者身上观察到的突触功能异常,依此为基础构建强迫症、自闭症等大脑疾病模型,有望研发出精神疾病的新诊断法和治疗法”。    此研究受到韩国未来科学创造部脑科学技术开发部的支持,研究结果刊载于多学科领域的世界级学术杂志《美国科学院院报》(PNAS)。 资料来源: 韩国未来创造科学部

韩国研发投入占GDP比重世界居首

/
根据韩国未来创造科学部的报道,2014年韩国研发(R&D)投入占GDP比重达4.29%,居世界首位。政府和民间的R&D投资规模居世界第6位,总额达605亿美元。最近未来部发表了包括上述内容的《一眼看韩国科学主要指标》报告。 [基础研究] 2015年韩国基础研究费用为49,000亿韩币(约合人民币274.4亿元)。研发投入中基础研究的比重从2006年的23.1% 上升到2016年的39.0%,(2017年目标:40%)。2008年起基础研究费用超过了应用研究费用。 [论文] 可以展现科学技术成果的论文,专利,技术出口等指标都有明显进步。30年来SCI论文数量增加,世界排名从1981年的第44位上升到2014年的第12位。而反映论文质量的“被引用次数前1%论文”的数量在过去10年中增加了3倍。 但是SCI论文的平均被引用次数(被引用总数/论文总数)停滞于世界第31位,这是因为论文总数递增迅速。 [专利] 在过去的34年中(1980~2014),韩国专利申请量增加了41.5倍,登记量增加79.5倍(年均增加率分别为12.0%、14.2%)。‘三极专利登记量’居世界第4位,‘标准专利保有量’居世界第5位。此外随着专利数量的增加其质量有提高,公共研究机构的技术转移数量、转移率、技术费等研发成果产业化也大幅进步。 资料来源:韩国未来创造科学部

韩国研究人员发现“决定肥胖的遗传基因”

/
    韩国研究团队通过调节抑制脂肪细胞分化的遗传基因,在克服肥胖和慢性代谢疾病历史上谱写了新的一页。     未来创造科学部14日报道称, 成均馆大学药学系 Jeung-Whan Han教授的研究团队通过观察S6K1物质的基因表现变化过程,在世界上首次发现了增加脂肪细胞数量会诱导肥胖的事实。     S6K1是通过细胞内的能量或营养成分得到活性,以致诱导蛋白质合成的重要的信号传递物质。     肥胖不仅是体内脂肪的堆积,而且会引发多种慢性疾病,因此世界卫生组织在1996年表示肥胖是“需要长期治疗的疾病”。     在脂肪堆积机制中脂肪组织内的干细胞分化成脂肪细胞,导致其脂肪细胞的数量增加,这个‘脂肪细胞的过度形成’就是肥胖的早期阶段,尤其在小儿肥胖中是非常重要的一个阶段。     在儿童时期过度形成的脂肪细胞,成年以后也不会消失,反而为多余脂肪提供了堆积空间,使人变成容易增肥的体质。为了解决这种问题,虽然对脂肪细胞分化进行了长时间的研究,但至今没有完全查明其原因。     Jeung-Whan Han教授带领的研究团队以脂肪堆积机制为基础比较分析了肥胖患者和非肥胖患者脂肪组织内S6K1的活性和表观遗传变形。     研究结果,他们确认了脂肪细胞分化过程中S6K1在干细胞内被活性化,发现了活性化的S6K1通过与组织蛋白结合的过程来减少抑制脂肪细胞分化的遗传基因--Wnt基因的表现进而促进脂肪细胞分化。     组织蛋白是通过与DNA结合程度来决定染色体的结构,进而调节基因表现的一种蛋白质。     研究团队通过实验发现人为注入S6K1的老鼠具有抗肥胖的特点,并且还发现有关各种代谢疾病的指标在下降。     根据研究团队的叙述,这次研究发现了S6K1的表观遗传学变化可以调节有关脂肪细胞分化的遗传基因表现,从而使脂肪细胞数增加的事实。此外还发现了S6K1在核内直接引起表观遗传学变型、调节遗传基因表现,在细胞核内发挥什么作用的世界上首例研究成果。     Jeung-Whan Han教授称“发现脂肪细胞分化原理对研发肥胖治疗药物有重要的作用。这次研究说明了S6K1分化脂肪细胞的事实,对治疗肥胖具有历史意义,尤其为儿童肥胖及相关慢性代谢疾病的预防治疗药物研发提供了重要线索。”     此研究受到韩国未来的资助,研究成果发表于2016年4月14日的《细胞分子(Molecular Cell)》上。资料来源:韩国未来创造科学部

高丽大学开发有助于阐明脑发育原理的3D诊断技术

/
    最近韩国高丽大学Sun Woong教授研究团队开发了可用于绘制脑发育地图的核心技术“超高速生物组织透明化及3维组织免疫染色技术(ACT-PRESTO)”。 * ACT(Active Clarity Technique) * PRESTO (Pressure Related Efficient and Stable Transfer of macromolecules into Organs)     研究团队自2015年起通过韩国未来创造科学部的支持开始研究“脑发育障碍诊断及调节技术开发”研究项目,此次研究成果发表于脑科学领域学术杂志《Scientific Reports》(线上版1月11日)。 * 论文名称: ACT-PRESTO: Rapid and consistent tissue clearing and labeling method for 3-dimensional (3D) imaging     原有生物组织透明化技术有透明速度慢、生物组织内的抗体渗透能力低导致观察3维结构受限的缺点,而ACT-PRESTO能使渗透能力提速3倍,极大限度增强的抗体渗透能力可实现3维组织观察。     此外,此技术有望促成2维的病理学诊断向3维的病理诊断变化。 资料来源:韩国未来创造科学部