生物评论周报198期:Science揭示人类卵母细胞纺锤体极组织与不稳定性的机制

1、Science:揭示人类卵母细胞纺锤体极组织与不稳定性的机制

2022年2月11日,来自德国马克斯·普朗克多学科科学研究所Melina Schuh及其小组在学术期刊《科学》发表了题为“Mechanism of spindle pole organization and instability in human oocytes.”的研究成果,揭示人类卵母细胞纺锤体极组织与不稳定性的机制。

 

Fig 1|纺锤体演变

研究人员发现,NUMA(核有丝分裂器蛋白)介导的微管负极聚集使人类、牛和猪的卵母细胞以及去除了尖顶微管组织中心(aMTOC)的小鼠卵母细胞的主轴极集中。然而,与人类的卵母细胞不同,牛、猪和不含aMTOC的小鼠卵母细胞具有稳定的主轴。

研究人员发现分子马达KIFC1(驱动蛋白超家族蛋白C1)是人类卵母细胞中缺乏的一种稳定主轴的蛋白。KIFC1的耗竭重现了牛和不含aMTOC的小鼠卵母细胞中的纺锤体不稳定,而引入外源KIFC1则挽救了人类卵母细胞中的纺锤体不稳定。因此,KIFC1的缺乏导致了人类卵母细胞的纺锤体不稳定。

据悉,人类卵母细胞容易组装出具有不稳定两极的减数分裂主轴,这可能有利于人类卵子的非整倍体。纺锤体不稳定的根本原因尚不清楚。

 

(评论:该工作确定了哺乳类动物卵母细胞纺锤体组装的分子基础 ,并且为减少人类卵母细胞染色体数目异常首次提供了治疗方向。

文章来源:

Chun So, Katerina Menelaou et al,Mechanism of spindle pole organization and instability in human oocytes. DOI: abj3944, Science最新IF:41.037

 

2、Science:一条自主游泳的生物杂交鱼

2022年2月10日,美国哈佛大学Kevin Kit Parker团队在学术期刊《科学》发表了题为“An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics.”的研究结果,其设计出一条自主游泳的生物杂交鱼。

Fig 2| 自主游泳的生物杂交鱼

 

研究人员考虑心脏的两个功能调节特征(机械电信号和自动性)是否可以转移到另一个流体运输系统的合成类似物:游泳的鱼。通过利用心脏的机械电信号,研究人员在一个肌肉双层结构中重新创建了相互收缩和放松,其中每个收缩都是作为对拮抗肌肉对拉伸的反应而自动发生的。

此外,为了诱导这个闭环驱动循环,研究人员设计了一个电自主起搏节点,这增强了自发收缩。配备内在控制策略的生物杂交鱼展示了自我维持的身体——尾鳍游泳,这突出了反馈机制在肌肉泵(如心脏和肌肉)中的作用。

据了解,为了更好地理解生物系统的设计原理和协调机制,生物杂交系统已经被开发出来。

 

研究人员发现,NUMA(核有丝分裂器蛋白)介导的微管负极聚集使人类、牛和猪的卵母细胞以及去除了尖顶微管组织中心(aMTOC)的小鼠卵母细胞的主轴极集中。然而,与人类的卵母细胞不同,牛、猪和不含aMTOC的小鼠卵母细胞具有稳定的主轴。

研究人员发现分子马达KIFC1(驱动蛋白超家族蛋白C1)是人类卵母细胞中缺乏的一种稳定主轴的蛋白。KIFC1的耗竭重现了牛和不含aMTOC的小鼠卵母细胞中的纺锤体不稳定,而引入外源KIFC1则挽救了人类卵母细胞中的纺锤体不稳定。因此,KIFC1的缺乏导致了人类卵母细胞的纺锤体不稳定。

据悉,人类卵母细胞容易组装出具有不稳定两极的减数分裂主轴,这可能有利于人类卵子的非整倍体。纺锤体不稳定的根本原因尚不清楚。

 

(评论:这项新研究登上Science,用人类心脏细胞造机器鱼,游泳速度比真鱼还快。)

文章来源:

Keel Yong Lee, Sung-Jin Park et al, An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics. DOI: abh0474, 最新IF:41.037

 

3、Nature Medicine:实现Tay-Sachs病AAV基因治疗

2022年2月10日,来自美国麻省大学Miguel Sena-Esteves、Terence R. Flotte等研究人员合作在学术期刊《自然—医学》上发表了题为“AAV gene therapy for Tay-Sachs disease.”的研究论文,实现Tay-Sachs病的AAV基因治疗。

研究人员表示,Tay-Sachs病(TSD)是一种遗传性的神经系统疾病,由己糖胺酸酶A(HexA)的缺乏引起。

 

研究人员报道了一项在两名婴儿TSD患者中进行的腺相关病毒(AAV)基因治疗扩大准入试验(IND 18225),以安全性为主要终点,没有次要终点。患者TSD-001在30个月时接受了AAVrh8-HEXA和AAVrh8-HEXB的等摩尔混合物的治疗,总剂量的75%(1×1014个载体基因组(vg))在胸腔内,25%在胸腰椎交界处。患者TSD-002在7个月时接受了双侧丘脑(每个丘脑1.5×1012 vg)和静脉输注(3.9×1013 vg)的联合治疗。两名患者都有免疫抑制。注射过程耐受性良好,至今没有发生与载体相关的不良事件(AE)。

 

两名患者的脑脊液(CSF)HexA活性从基线上升并保持稳定。TSD-002在注射后3个月显示疾病稳定,并有持续的髓鞘化,暂时偏离了婴儿TSD的自然历史,但在治疗后6个月,疾病进展明显。TSD-001在5岁时仍然没有发作,接受与治疗前相同的抗惊厥治疗。TSD-002在2岁时出现抗惊厥剂反应性发作。这项研究为通过AAV基因疗法治疗TSD患者提供了早期的安全性和人类中的概念验证数据。

 

(评论:学习了)

文章来源:

Flotte, Terence R., Cataltepe et al, AAV gene therapy for Tay-Sachs disease. DOI: 10.1038/s41591-021-01664-4, Nature Medicine:,最新IF:30.641

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