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Richard Maas:基因测序可早期预警和诊断人类疾病

2018年07月27日 17:01   来源:经济日报-中国经济网   

    7月27日,2018生物科技与转化医学国际高峰论坛在京举办。图为哈佛大学医学院遗传学教授Richard Maas作主题演讲,题目为《基因组医学:未诊断疾病的测序和基因发现》。 经济日报-中国经济网记者张相成/摄

  经济日报-中国经济网北京7月27日讯  由中国产学研合作促进会主办,赛尔集团等承办的“2018生物科技与转化医学国际高峰论坛”今日在京举办。

  哈佛大学医学院遗传学教授Richard Maas在主题演讲中分享了对于基因组医学包括未诊断疾病的测序和基因发现等内容。他表示,干细胞和人类疾病密切相关,具有长效的治疗作用,而单一基因的紊乱将带来许多疾病,对基因进行测序将实现早期预警和诊断。

  以下为演讲全文:

  大家下午好,从我的角度进行研究,而不是分享太多技术的内容。像干细胞和我们疾病有很多的关系,有很长的治疗作用。由单一基因的紊乱会带来很多的疾病。我跟大家分享我们如何处理这种基因的紊乱。设想一下,我们都有这种基因的测序,这样的话可以实现更好的健康。能够实现一种早期的预警、可以实现早期的诊断。在开始之前,我想感谢主办方,感谢你们的盛情邀请。我们的模式非常简单,看下这张幻灯片,我们谈论有一些患者他们有这种疾病是由单一的基因所导致的。另外的部分,如何能够通过基因测序进行追踪,进行身体更好的剖析,了解我们的机理。

  在波斯顿儿童医院找到了一些好的案例进行分享,包括像斯坦福、费勒贝克这些都是非常好的医院,假设说有一些患者有脸部的畸形都可以来这里进行诊断和治疗。这是美国比较著名的医院分布。可以有这样的通道找到这些独特的基因。事实上我们需要找到这些不同的案例,哪些基因导致了哪些疾病。另外还要考虑到在老鼠身上的这些基因研究对于人的借鉴意义。

  这张幻灯片不是为了展现我们的这些人,是想告诉大家我们是有跨学科的团队,有临床医师、有生物医学的专家、有实验医学的专家、我们都有协调的努力解决这些医学难题,五年前开始合作,超过300多个案例的研究,有一些案例是在中国高校也进行总结,我们希望在这个患者实时正确的诊断,了解他们的挑战。比如说他们患有这些挑战性的疾病,一些单一基因导致的疾病。另外优化出这种基因测序分析的通道,有一些基因他们是比较新的,或者说是新发现的,而且我们可以利用这种新的基因治疗这些不同的疾病。另外基于这个基因诊断和分析找到最佳疗法的推荐。

  左边这张图谱,从母亲到孩子,是家谱一样的图。我们可以看到他们后台有50种不同的编码的变量。也就是说每一个案例里面我们都会有超过十几个不同的变体去进行研究,我希望强调的一点是:还有另外两种不同类型的家谱。这种情况下大部分临床医师他们也不明白单一基因能够导致哪些患者遭受疾病,甚至是在家族里面是不是只有某些基因会导致只有一个家人会患这种疾病。看到父母以及这些孩子之间的关系,通常让父母和孩子都患病的基因数量是比较少的,因为要考虑一般家庭里面有的是有一个孩子,有的是有两个孩子,所以很多的医生认为这些问题并不是基因紊乱的问题。像遗传的因素,我们需要找到最普遍的变体,编码以及基因的解读简单进行总结。看一下这些不同的案例。我们总共找到了286个不同的案例进行分析,事实上我们想要研究的案例数量是超过这样一个总体的数目,但是我们在取样的时候找到一些具体的案例,而且利用了人工智能来搜集不同的基因数据。跟大家分享一下找到的一些案例,让大家更好地思考不同的疾病类型和特征,哪些基因导致哪些疾病,包括这些疾病的原因,像STXBP-3这里所谓的VEOIBD相关的基因段。通过这些幻灯片可以看到这些基因序列都是和这些具体的疾病相关,这张幻灯片上可以看到一种新的疾病的路径是感染性的肠胃疾病,胃肠炎。因此,可以通过不同的信息搜集了解这种疾病的路径,是和我们常见的这些疾病应该是有一些不同的地方。

  我们可以看到黑色的部分是在波斯顿儿童医院找到的案例,是面临着严重的脱水。它患了这些病状在左边所列出来了,包括像免疫功能退化,包括像患的VEOIBD胃肠炎,我们在思考它的疾病类型可能原因是基因,有可能是免疫疾病。其中基因XTXBP-3是否出现了框架了转换,这是我们在进行测算的非常重要的聚焦点。我们用了众包的形式,看看其他相关的基因是否变异,看看相关的临床表现是否出现听力损伤或者一些流血,或者疾病早期呈现出来的时候一些严重的复写情况。如果说在家人身上也看到了这种类似的症状,尤其是腹泻的情况就是很合适的受试者。在联邦数据库当中寻找,我们希望可以找到一些类似的案例,这样的努力也得到了回报。对于家人来说,因为这里一共有四个家庭,这四个家庭他们来自于不同的地方,包括有赖斯与多伦多,也有来自于其他地区的。事实上我们发现家庭一、家庭二、家庭四在研究的过程中出现了一些类似之处,与此同时他们也会有自己各自的变异情况,包括我们会发现在整个蛋白方面会有相似之处。我们在实验当中做了测试,在研究当中这是我们关注的点,对于家庭三号来说,因为我们看了STXBP-1以及STXBP-3这个父母是有一定蛋白质基因的表达,这其实也在它的下一代基因当中有类似的情况。但是这样的表达并不稳定,我们需要思考到底在家庭一、家庭二和家庭四当中,跟家庭三的巨大差异表现在哪儿?这是一个非常有意思了。可以告诉大家STXBP-3到底是什么。这是我们在2012年的时候发表论文当中的摘要,刚才已经讲了STXBP是与突出融合的蛋白而结合的蛋白,而这两类蛋白会相互作用,这也是为什么家庭三与STXBP-3发生反应,突出融合会显示出来,最后会跟大家看一下结果是什么,我会跟大家展示一下我们只有之前的描述。我们可以看到在18-1等于是STXBP-1,18-3等于STXBP-3,这也是从我们的Sudhof文件当中截取的。这是主要显示了突出融合的囊状融合,包括STXBP-3和STXBP相互的作用,这个过程中就会有一个细胞膜融合或者是穿透。这里主要想说明:在免疫以及疾病当中是有这个基因方面的表现。序列的分析,我们更加仔细地进行比较,每一个表展示的就是我们的基因,基因有自己的序列,比如说IB-27A还有PIF1以及在我们的这个细胞膜当中有自己的靶向。通过这个列表就可以知道每一个组分从比较完整的功能性到出现了变化是具有相关性的,疾病有IBD的病人,会出现在同样路径的额外变异情况。在这一页当中主要展示了变异的淋巴细胞是怎样的,主要是从病理学的角度来展示的内容,我们可以看到这是非常显著的。在它目标细胞当中确实出现淋巴细胞会有抑制作用,在病人的CDA当中,这个抑制作用还是比较明显的。病人的淋巴细胞可以说是没有办法发挥正常的作用,主要是因为可以控制整个的免疫细胞的进出、流动情况。当然,具体机理我们还不是特别明晰,这可以影响病人在这个区域当中的微生物的环境。我们从这里可以得到更多的启发。STXBP-3的变异其实引起VEO-IBD,也就是我们所说的消化道以及肠道方面的疾病。在我们的与其他的病种进行共同的作用,即使不是一个传统的基因的作用,也会出现进一步的影响。

  这个案例是病人来到急诊室,出现了一些远端关节弯曲或者挛缩的情况。这个病人左手意识到关节蜷缩的问题,蓝色的部分是我们测量出来有这个情况发生。当然第二个病人也引起了我们的注意,她的女儿也出现了类似的情况发生,就是关节挛缩,可以看到小孩的左腿很明显,我们需要看一下母亲和孩子之间的类似地方到底是什么,我们可以看一下通过用我们的仪器进行测量,我们发现他们出现了非常明显的,在测量方面变异方面的情况。我们可以看一下激活通道里面会有我们所说的压力的变化。这就是在功能性方面已经出现了一些障碍,而且如果你按压细胞,按了之后你会发现有更加明显的血浆膜的表现,而且会很快适应IMA的流动情况。

  因此,我们想看一下这些基因他们到底是怎样引起了刚才所说的关节挛缩情况。我认为跟神经元的变异是息息相关的,但是我们可以看到这个组织其实在骨骼支撑之下,同时会有慢慢移的骨头肌肉变化,在这里我们有相应的标识展现出来他们之间的差异,包括不同的组分之间的差异。所以,我们依然没有解决的问题就是到底Piezo2b到底在骨骼当中发生了什么样的变化,他们在八天之后就死掉了,他们是患病非常严重了。可以看到这个鱼,有两种类型,一个是野性,另外一个是Piezo2b。我们有专门标识,标识出来这个鱼发生的情况,这个肌节发生了变化,下一页也会给大家展现出来。这是Piezo2b的变异体,主要是在细胞膜已经有了缺陷。是生理学启膜的缺陷。在这个表形中,EM的细胞当中有小范围的Sr,在细胞不同的间隔当中我们可以看到有具体的现象表现,这是非常有意思的迹象,但是并没有得到完全的证实。

  另外,对于沉积细胞如果出现了萎缩同时也会出现有色分裂的现象,从GE到AM有这样的现象,我们可以看一下这个基本的变化是什么。这一页基因表达,我们不用了解整个过程当中的每一个细胞的步骤变化,可以通过这个图象了解到细胞胞质分裂产生的效果,尤其是在这个过程中会影响到细胞膜的具体功能以及密度和级质。

  在这里可以看到稀薄开始分裂,这是它的表达区,有标记物。最后,它的衰减以及最后的消失。关于这些消除的细胞,我们把它的部分进行减少,在下一页在CF之处分享它的异常之处。α-Tubulin在这里有一定的限制,在这里没有发生突变,因为它有一定的整合,在这个地方它的这种突变也是没有那么强。这两个区域是白色标记出来的,在这个过程有一系列的异常地方。有一个短片,这里有两个点,在身体每一边有一个细胞形成的类似于桥梁的管道,我们是利用了GAP来进行研究,一般来说是看不到这样的点。在根据时间的效果来看到这些点的效果,这是逐渐衰减的过程。通过GAP的变化把这些点进行标记,这是发生它的界质分裂的变化,包括细胞的胞质分离,很难抓住这样一个微妙的变化过程。

  我们可以看到胞质分裂的缺点有哪些,它不能够按照具体的时间发生。不能够影响这个细胞之间形态细胞连接和细胞桥的话,就形成一种后面一种混合在一起的消除现象。

  这是所有GAP的标记物,在这里有三个不同的细胞现象,他们都是有了细胞的表达,与此同时我们可以看到它和钙GAP之间的关系,它可以影响到其他几个下游物质的生成这个过程中有一定的反馈,并且从最后回到开始的源头,这是整个细胞的循环。为什么选择这样一个案例,它能够显示出从人的角度来看,如何可以把这些基因测序进行应用。把新的生物科学进行使用。

  利用这种基因测序优化技术可以实现基因医学的新的分析方法,根据生物技术的发展我们可以利用细胞学以及不同的模型更好地分析这些变体的功能,而且可以帮助我们找到一些新的解决问题的方法,用治疗的方法解决这也问题,之前所说的诊断。还有一些案例是跟精准医疗、精准治疗、量体裁衣的方式,另外这些项目可以利用临床医师以及研究人员的专长能够让我们朝着同一个方向前进,实现共同的目标。

  这是我的演讲!感谢我的团队!我很高兴跟这些同事一起工作,谢谢!

  主持人:非常感谢,接下来很快又要到茶歇时间了,今天各位教授分享都相当的精彩,无论是从基因学、包括细胞学,包括代谢学,大家的目标是非常一致的,都是来至于让我们的生活变的更好、更加健康和长寿,让我们预防了很多疾病,和赛尔的理念是非常相似的。我们也是立志于让大家都能够健康快乐美丽活到150岁,在这里赛尔集团再一次感谢大家,现在是茶歇时间,请各位专家移步到VIP室进行休息,大家可以在室外进行茶点和饮料的分享,一会儿再一次见。

  

(责任编辑:刘潇潇)

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Richard Maas:基因测序可早期预警和诊断人类疾病

2018-07-27 17:01 来源:经济日报-中国经济网
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