利用人肠道细胞培养物成功地培养人诺如病毒

  8月份快要结束了,本月Science期刊又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位分享。

  1、Science:48年谜团终解决!利用人肠道细胞培养物成功地培养人诺如病毒

  人诺如病毒(norovirus)---全世界急性腹泻的主要病毒性病原---很难研究,这是因为科学家们没有发现一种方法在实验室中培养它们。如今,在Albert Kapikian博士鉴定出人诺如病毒是急性腹泻的一种病因40多年后,来自美国贝勒医学院的研究人员首次成功地在人肠道上皮细胞的实验室培养物中培养诺如病毒。这项成果代表着人胃肠炎病毒研究取得一项重大进展,这是因为它建立一种能够培养许多诺如病毒毒株的系统,这将允许科学家们探究和开发新的策略来预防和阻止感染,以及更好地理解诺如病毒的生物学特征。相关研究结果于2016年8月25日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Replication of human noroviruses in stem cell–derived human enteroids”。

  论文通信作者、贝勒医学院人类、分子病毒学和微生物学教授Mary Estes博士说,“我的想法是我们之所以没有成功地培养诺如病毒,是因为我们没有合适的细胞类型。我们首先证实在慢性诺如病毒感染的病人体内,这种病毒能够在被称作肠上皮细胞(enterocyte)的肠道细胞中检测出,但是在培养时,正常的人肠上皮细胞快速地死掉。当我们了解到荷兰的Hans Clevers团队已开发一种方法来制造一种新类型的人肠上皮细胞培养系统(包括肠上皮细胞)时,我们才取得突破。这些新的人多细胞培养物,被称作类肠道组织(enteroid),是由来自病人组织的成体肠道干细胞制作出来的。我们期待将这种病毒放入这些非转化的人细胞培养物中,应会让这种病毒生长。”

  研究人员通过将自然条件下存在于小肠上段中的物质加入到这些培养物中来试图改善诺如病毒的生长,其中小肠上段是这种病毒生长的自然环境。其他的肠道病毒,如轮状病毒,利用这些物质在体内生长。

  论文共同作者、贝勒医学院医学、分子生物学与微生物学教授David Y. Graham博士说,“人体通过分泌来自胰腺的酶和来自肝脏的胆汁到小肠中对摄取的食物作出反应。胰腺酶消化大分子和胆汁让脂肪溶解掉。导致胃肠道炎的病毒,如诺如病毒,利用胰腺酶触发它们复制,但是这些酶对诺如病毒没有影响。我们寻思,如果胰腺酶不重要的话,那么胆汁是允许诺如病毒识别它在哪里和进行复制的一种关键组分吗?”

  Estes说,“当我们将胆汁加入到这些培养物中时,之前不能生长的诺如病毒毒株如今大量地生长。”

  Estes说,“我们终解决了这个持续了48年的古老秘密。我们加入胆汁到这些培养物中,从而能够在模拟肠道环境的培养物中培养诺如病毒。胆汁对几种重要的细菌性致病原而言是至关重要的,但是这是第一次证实胆汁在人肠道病毒复制中起着重要作用。”

  2、Science:重磅!史上首次利用CRISPR-Cas9让人细胞变身为记忆存储系统

  在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院(MIT)的研究人员设计出一种方法在人细胞的DNA中记录复杂的历史事件,从而允许他们通过对这种DNA进行测序从中找回过去事件的“记忆”。相关研究结果于2016年8月18日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Continuous genetic recording with self-targeting CRISPR-Cas in human cells”。论文通信作者为MIT电学工程与计算机科学副教授和生物工程副教授Timothy Lu。论文第一作者为Samuel Perli博士和研究生Cheryl Cui。

  在当前的这项研究中,由MIT开发出的这种新方法是基于基因组编辑系统CRISPR-Cas9实现的,其中这种系统是由一种DNA切割酶Cas9和一种引导这种酶结合到基因组特定位点上并指导它在这个位点进行切割的短链RNA---也被称作向导RNA(gRNA)---组成的。

  CRISPR-Cas9被广泛地用于基因编辑,但是Lu团队决定对它进行改编用于记忆储存。在初进化出CRISPR-Cas9的细菌中,这种基因组编辑系统记录过去的病毒感染,这样细菌细胞就能够识别和抵抗再次入侵的病毒。

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