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DNA研究向3D时代迈进

DNA研究向3D时代迈进

  对于DNA的比喻在不断增加。它是一串代码、一段螺旋梯,而如今又变成近似折纸的东西。正如将一张平整的纸折叠,能将其变成一只鹤或一朵荷花,研究人员开始意识到,通过成环和折叠形成的复杂模式能帮助*基因组转变为一些有意义的东西。这种弯曲和旋转可让特定基因同那些距离遥远但调控这些基因活动的DNA片段保持密切联系,激活产生骨头、肌肉或脑细胞的基因表达,亦或刺激癌症的发生。

  该想法的精妙和潜力令众多生物学家神魂颠倒,但他们仍在努力获取足够好的数据来确切地理解这些错综复杂的模式。去年12月,一项发表于《细胞》杂志网络版的报告,揭示了迄今为止关于被塞入细胞核的两米长的DNA,也就是所谓的核小体是如何折叠的最精细图谱。“一项具有里程碑意义的研究。”对此,美国国立卫生研究院(NIH)院长Francis Collins在一篇博客文章中评价道。

  不过,4天后,一篇发表于《基因与发育》杂志的文章报道称,不同的DNA图谱制作技术有时会产生截然不同的模式,从而带来关于这些图谱到底显示的是什么的疑问。如今,通过一个NIH最新资助的、被称为4D核小体的项目,研究人员将开发出更加可靠、精确且经济的方式绘制并诠释基因组的精细折叠图。该项目“正邀请人们提出不同和更好的想法”,马萨诸塞大学医学院生物学家Job Dekker表示。

  在过去的20年里,Dekker、来自得克萨斯州贝勒医学院的Erez Lieberman Aiden和其他人已经利用诸如染色体构象捕获等技术研究了三维状态下的基因组。研究人员能够通过化学手段“冻结”DNA链上不同片段相互联系的任何位置。随后,他们将所有DNA剪切,并将相互联系的DNA黏在一起。基于两个区域联系的次数多少,研究人员便可估算出三维状态下这两个区域相隔多远。

  起初,研究人员能够一次性观察一个基因及其搭档,但很快更加复杂的方法出现了。2009年,一项被称为Hi-C的测序技术揭示了一个基因组中每个DNA片段是如何同所有其他片段相互作用的。当时,来自贝勒医学院的Suhas Rao和哈佛大学研究生Miriam Huntley都在Aiden的实验室作研究。他们和同事通过弄清楚如何处理还在细胞核中的DNA然后改进分析技术,将分辨率从大于一个基因的100万个碱基缩小到小于一个基因的1000个碱基。

  这项发表于《细胞》杂志、花费300万美元的实验产生了超过5万亿个经过测序的碱基,并且分析了来自8个细胞系的几百万个人类细胞以及一个老鼠细胞系的细胞。数据揭示了1万个环和拥有相似化学修饰和基因活动水平的DNA聚集在一起的6个区域。一些结构对于所有被测试的细胞类型来说都很常见,但有些对每种细胞来说都是独一无二的。“这开辟了一种看待生物学的新方式。”得州大学分子生物学家Vishy Iyer表示。

  不过,正如《基因与发育》杂志上那篇论文所展示的,这里面也有一个难题:基于对DNA直接观察而非计算机建模的不同核小体图谱制作技术能产生相互冲突的结果。来自英国爱丁堡大学的Iain Williamson、Wendy Bickmore及其同事将荧光标记应用到各种DNA片段中,在每个片段用上不同的荧光探针,使他们能很容易分辨出互相靠近的片段。研究人员观察了老鼠2号染色体上一个拥有100万碱基长度的区域,其包含一组在发育中起关键作用的Hox同源框蛋白基因。为了对照,他们利用和Hi-C类似的计算技术分析了相同的DNA区域。对于Hox基因簇的某些部分,两种技术有时得出的结果是一致的。但在有些情况下,一种会显示DNA是伸直的,而另一种显示DNA相互纠缠形成一个紧凑的球。“我们不知道为何会这样,也不知道哪种方法是正确的。”德国柏林医学系统生物学研究所细胞生物学家Ana Pombo表示,“我们需要仔细研究这些方法正在告诉我们什么。”

  Aiden介绍说,其实验室利用Hi-C技术得到的最新结果同显微镜下的发现一致。不过,“我们也不会自欺欺人,认为Hi-C数据就是终极目的”。“你会想开展很多种试验,无论它们能相互印证还是相互矛盾。”Aiden表示。

  NIH开展4D核小体项目的目的便在于此。2014年,NIH宣布了这个为期5年、每年耗资2400万美元的项目。其将改善现有技术,而且有望提出一些新技术。之所以被称为4D,是因为核小体的结构随着细胞老化、分化及分裂而发生改变。研究人员希望弄清楚其中的方式和原因。“目标是让这些技术广泛普及。”位于马里兰州的国立关节炎及肌肉骨骼和皮肤病研究所分子生物学家Rafael Casellas表示。Dekker也认为,研究人员强烈需要这些技术。正如折纸只有被折叠起来才会有生命力,“我们的基因组中没有任何东西是有意义的,除了在三维状态下。”Dekker说。

  国家卫生计生委今天召开例行新闻发布会,宣传司司长、新闻发言人毛群安就公众关心的问题回答了记者提问。

  大病患者实际报销比例提高10—15个百分点

  毛群安介绍,截至2014年底,我国所有省份都开展了大病保险试点工作,其中10个省已全面推开。2014年筹资155亿元,243万人受益,大病患者实际报销比例提高10—15个百分点。

  毛群安说,我国基本医保还处于广覆盖、低水平的阶段。通过开展大病保险试点,大病患者得到了较高比例的经济补偿。目前,财政对新农合和城镇居民医保的人均补助标准提高到320元。新农合政策范围内门诊和住院费用报销比例分别保持在50%和75%以上。国家信息平台已与16个省级平台互联互通。制定了204个病种付费规范,57%的试点县探索实施了按病种付费。

  此外,我国已经建立了疾病应急救助制度。截至2014年12月底,全国各地医疗机构共救助患者32.9万人,申请的资金是16亿元。国家规定的救助对象是,在我国境内发生的急重危伤病需要急救、但身份不明确或者无力支付相应费用的患者。江西、吉林、黑龙江、四川、天津、河南、海南等省(市)已经明确了基金申请、患者身份确认等程序,细化了救助对象的条件,增强了可操作性。

  申请生二孩夫妇数量,估计2015年比2014年多

  毛群安说,目前,各地均已启动实施单独两孩政策。截止到2014年底,近100万对单独夫妇提出再生育申请。专家的总体判断是,这个数量符合当时的预期,预期峰值是一年度不超过200万孩子出生。因为如果出现了出生堆积,可能会对妇幼服务以及这批孩子将来的就学、工作都造成压力。因为各个省是陆续出台的政策,所以估计2015年会比2014年的数额增加。

  国家卫生计生委要求各地研究改进服务措施,尽量减轻办理手续的负担,解决怀孕和保健以及孩子出生前后可能遇到的一些困难。

  今年所有血站采取核酸检测,可更早检测出艾滋病病毒感染

  针对福建女童手术感染艾滋病病毒事件,毛群安指出,该女童可能因为手术过程输血造成感染艾滋病病毒。这件事对孩子和家庭来说是灾难性的事件,我们感到很痛心。

  根据福建调查的情况,女童在窗口期感染的可能性比较大。艾滋病窗口期大概有20天左右,供血的人感染了艾滋病,但在20天之内,在血液中检测不到抗体成分,这个血液在使用过程中就可能给受血者感染上艾滋病病毒。输血窗口期感染确实是一个难题。虽然说发生的几率很低,但是这个风险又存在,国内外都有这方面的报道。

  我国的科研人员一直在致力于研究降低窗口期感染风险,研发了核酸检测的方法。从理论上讲核酸检测的方法,可以使窗口期大大的缩短,比如说艾滋病,按照过去传统的方法可能20天内检测不到,但是用现在的核酸检测的办法,可能10天之后就能够检测到。2015年全国所有的血站都要采取核酸检测的方法,以降低窗口期感染的风险。

  输血感染疾病在医疗上是一种意外,属于一种无过错的意外事件,但是对患者造成了健康上的损害。我们呼吁通过保险和基金的方式建立医疗意外补偿机制,给患者进行合理的补偿。这个问题的解决需要全社会共同的关注和努力。否则一旦发生,对个人和家庭来说都是灾难性的事件,如果没有能够得到合理的救助,于情于理都讲不过去。