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[学术文献 ] 瑞士洛桑联邦理工开发BindCraft设计功能蛋白质结合剂研究 进入全文
Nature
2025年8月27日，来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）等单位的研究团队在《Nature》发表题为《One-shot design of functional protein binders with BindCraft》的研究论文，介绍了一种名为BindCraft的开源自动化流程，用于从头设计功能性蛋白质结合剂，其实验成功率在10%至100%之间。BindCraft利用AlphaFold2（AF2）的权重直接通过反向传播在AF2网络中“幻觉化”生成结合剂，无需高通量筛选或实验优化即可产生纳摩尔级亲和力的结合剂，即使在没有已知结合位点的情况下也能有效工作。研究团队成功针对12类具有挑战性的靶点设计了结合剂，包括细胞表面受体（如PD-1、PD-L1、CD45）、常见过敏原（如Der f7、Der f21、Bet v1）、从头设计的蛋白质（如BBF-14）以及多结构域核酸酶（如CRISPR-Cas9和CbAgo）。实验验证表明，设计的结合剂能够有效抑制桦树过敏原Bet v1与患者血清中IgE的结合、调节Cas9的基因编辑活性、降低细菌肠毒素CpE的细胞毒性，并能通过靶向细胞表面受体（如HER2和PD-L1）实现腺相关病毒（AAV）的定向基因递送。该方法的平均成功率达46.3%，结构预测与实验结构高度一致（Cα RMSD低至1.7 Å），且设计的结合剂在序列和结构上具有高度新颖性。BindCraft的出现显著推动了“一次设计即得结合剂”的计算蛋白质设计范式，在治疗、诊断和生物技术领域具有广阔应用前景。
[学术文献 ] 复旦大学等推出针对MERSr-CoV的创新型抗病毒策略 进入全文
Cell Discovery
2025年8月26日，来自复旦大学和中国科学院生物物理研究所的研究团队在《Cell Discovery》发表题为“Dual-targeting strategy enables extremely potent and broad inhibition of emerging MERS-related coronaviruses”的研究论文。该研究针对多种新兴MERS相关冠状病毒（MERSr-CoV-2）开发了一种双价融合抑制剂GREK1，该分子通过同时靶向病毒刺突蛋白（S蛋白）上的糖基化位点和高度保守的HR1结构域，实现了对多种MERS相关冠状病毒的极强效和广谱抑制。研究发现，这些病毒的HR1区域序列保守性高（>80%），且与广谱融合抑制剂EK1能稳定结合形成异源六螺旋束（6-HB），从而阻断病毒与宿主细胞的膜融合过程。进一步结构分析表明，EK1通过竞争性结合HR1区域，阻止病毒天然HR2的结合，进而抑制病毒入侵。在此基础上，研究团队将EK1与凝集素GRFT（靶向病毒表面糖基）融合构建了双价抑制剂GREK1。实验结果显示，GREK1在细胞-细胞融合实验和假病毒感染模型中均表现出皮摩尔级别的抑制活性（IC50低至0.01–0.35 nM），其效力显著优于单独使用EK1或GRFT，且在具有复制能力的重组病毒模型中也完全抑制了病毒复制。该研究为应对当前和未来可能出现的MERS相关冠状病毒及其他人类冠状病毒的跨种传播提供了强有力的候选治疗策略，具有重要的临床转化潜力。
[学术文献 ] 国家生物学信息中心发布甘蔗多组学整合数据平台SugarcaneOmics 进入全文
Plant Communications
2025年8月22日，国家生物信息中心在Plant Communications在线发表题为“SugarcaneOmics: An integrative multi-omics platform for sugarcane research”的研究论文，发布甘蔗多组学数据整合资源平台SugarcaneOmics，旨在为全球甘蔗研究者提供一站式多组学数据查询、分析与可视化服务，支撑甘蔗功能基因组学研究及分子育种，为开启甘蔗"组学驱动育种"新时代助力。SugarcaneOmics平台整合甘蔗及其近缘属种的基因组、转录组、变异组、特征基因、种质资源等五大核心数据模块，突破传统单组学分析壁垒。在基因组模块，平台汇集了包括甘蔗、蔗茅、芒及高粱在内的多个物种染色体级别的基因组组装，并提供了全面的基因功能注释和泛基因组结果查询。在转录组模块，本平台基于标准化的转录组定量流程，刻画了1256个甘蔗样本（涵盖14种组织和6个发育阶段）的全景式基因表达图谱，首次实现甘蔗全生育期基因调控网络的系统性解码。用户可检索目标基因在不同组织、发育时期及多种种质群体中的表达模式，获取不同处理条件下的差异表达信息。在变异组模块，SugarcaneOmics 鉴定了来自322份甘蔗种质的大约1.45亿个单核苷酸多态性（SNPs）和3000万个短插入/缺失（InDels），构建了目前为止全球最大的甘蔗群体遗传变异图谱库，并支持选择清除信号的可视化，为破解甘蔗复杂种群动态历史和驯化育种背景难题提供关键支持。特征基因模块，则系统注释了甘蔗转录因子家族，并通过文献审编和比较基因组学方法鉴定了参与关键农艺性状调控网络的候选功能基因，为甘蔗基因功能研究提供线索。此外，在种质资源模块，平台还整合了1096 份甘蔗种质的育种信息和基本统计数据，以支持种质筛选。此外，SugarcaneOmics 还搭载 CRISPR脱靶预测、引物设计、蛋白互作网络分析、BLAST、序列提取、基因组浏览器、GO/KEGG富集分析等七大高效易用的在线工具，显著提升了数据挖掘与功能研究的效率，为甘蔗“两高三抗”育种目标提供候选基因筛选和育种靶点筛查能力。该平台通过一体化、交互式的多组学数据与工具集成，预期能为甘蔗遗传学及育种研究提供基础数据支撑和全新的观察视角。
[学术文献 ] 甘肃农业大学构建创新性作物病毒快速检测平台ALERT 进入全文
Journal of Advanced Research
2025年8月22日，甘肃农业大学植物保护学院青年教师牛二波作为通讯作者，在国际权威期刊 Journal of Advanced Research发表题为“Field-parallel six-sample microfluidic detection of plant viruses via raffinose-assisted one-pot LAMP-CRISPR/Cas12b”的研究论文。该论文针对作物病毒田间检测中核酸提取繁琐、两步法易污染、缺乏便携高灵敏工具等关键问题，提出并构建了一种创新性作物病毒快速检测平台ALERT。该平台集成LAMP扩增、CRISPR/Cas12b系统、微流控芯片及便携式温控设备，能够实现六个样品的平行检测，兼具高灵敏度（媲美RT-PCR）与便携性，特别适合在资源有限的田间条件下开展作物病毒检测。论文提出的raffinose助推单管LAMP-CRISPR策略，结合简便核酸提取方法，不仅避免了传统两步法的气溶胶污染风险，还显著提升了检测体系的准确性、稳定性和田间适用性，为作物病毒的快速诊断和防控提供了技术支撑。
[学术文献 ] 河北大学构建燕麦超级泛基因组 进入全文
Nature Genetics
2025年8月20日，来自河北大学、中国农业大学等机构的杜会龙、何强、龚志忠等研究团队在《Nature Genetics》上发表题为《Super-pangenome analyses across 35 accessions of 23 Avena species highlight their complex evolutionary history and extensive genomic diversity》的研究论文。该研究构建了包含23个燕麦属物种、35个高质量基因组的属级超级泛基因组，其中包括14个栽培燕麦和21个野生燕麦材料，全面解析了燕麦属的进化历史、基因组多样性和结构变异（SVs）对逆境适应的调控机制。通过系统发育分析，研究明确了多倍体燕麦亚基因组的起源与演化路径，尤其是澄清了B亚基因组的早期分化地位，并修正了Avena agadiriana的分类（实为AcAcAsAs型而非AABB型）。超级泛基因组分析揭示野生燕麦贡献了26.63%的新基因家族和59.93%的新单倍型，显著丰富了遗传资源。研究还整合了1,401个RNA-seq样本，发现SVs广泛影响基因表达，尤其在逆境响应中起关键作用；通过SV-GWAS鉴定出13个与抗旱相关的候选基因（如AsARF7），并利用转基因燕麦株系验证了其功能。该研究为燕麦基因组学、进化研究和分子育种提供了宝贵的资源与理论基础。
[学术文献 ] 美国哥伦比亚大学开发细菌-病毒协作平台实现溶瘤病毒递送与可控 进入全文
Nature Biomedical Engineering
2025年8月15日，美国纽约州哥伦比亚大学生物医学工程系的Tal Danino教授团队在《Nature Biomedical Engineering》上发表题为《Engineered bacteria launch and control an oncolytic virus》的研究论文。该研究设计了一个名为CAPPSID（原核生物与小核糖核酸病毒协同作用实现安全细胞内递送）的平台，由一种合成的细菌-病毒伙伴关系组成，通过全身递送将一种溶瘤性小核糖核酸病毒递送至肿瘤内，其中细菌可以保护病毒免受循环中抗病毒抗体的攻击。然后，一旦进入肿瘤内部，细菌便可以启动病毒并扩散。具体而言，CAPPSID依赖于一种工程改造的鼠伤寒沙门氏菌作为动态且合成的“衣壳”，在癌细胞内转录并递送病毒RNA，启动一种可直接裂解周围细胞的病毒。进一步对病毒进行工程改造，使其需要细菌提供的辅助酶才能完成病毒成熟和后续传播，从而将病毒复制限制在原始含细菌细胞之外的一个额外感染周期内。这种细菌-病毒协同作用共同实现了肿瘤抑制，并延长了工程病毒的复制时间。该研究探索了设计两种具有临床相关性的微生物——鼠伤寒沙门氏菌和塞内加谷病毒（SVA）之间不同合作水平的合成策略。通过将细菌作为一种动态且可工程改造的“合成衣壳”，将复制子和全长病毒RNA递送至宿主细胞质中。利用CAPPSID技术，在完全免疫功能正常的小鼠中通过静脉注射，彻底清除了皮下小细胞肺癌（SCLC）肿瘤，并克服了系统性中和抗体的作用。此外，细菌将复制子递送至多种小鼠和人类细胞系中的实验表明，该技术能够突破病毒自然趋向性，递送非传播性自扩增病毒RNA。鉴于细菌可同时递送蛋白质和核酸，通过工程改造一种病毒，使其蛋白质成熟依赖于细菌提供的蛋白酶（通过替换合成切割位点实现），从而设计了微生物间的相互作用。总之，作者团队开发了一种多层工程方法，用于协调两种微生物系统以应用于溶瘤治疗。该平台还进一步展示了，与单纯递送复制子相比，当补充一种对病毒传播而言必需的工程化辅助酶时，通过微生物间的协调可显著提高病毒的持久性。虽然SVA对小鼠无毒性，但实现靶向复制和克服系统性中和作用仍是开发新型病毒疗法面临的核心挑战。通过这些努力，CAPPSID系统证明了病毒能够延长细菌的抗肿瘤效应。细菌递送核酸（即细菌介导的基因转移，bactofection）此前已有应用，例如，利用根癌农杆菌在小麦中进行CRISPR/Cas9基因编辑，以及利用单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌递送小干扰RNA、含短开放阅读框的RNA和质粒。与之前通过工程化鼠伤寒沙门氏菌递送核酸的报道相比，利用鼠伤寒沙门氏菌中灵活可用的遗传工程工具，成功将大型病毒RNA递送至更广泛的细胞类型。基于先前细胞内递送的研究，病毒RNA的主动复制可在初始宿主细胞中引起细胞病变效应，同时还能扩散至未被细菌感染的周围细胞，从而扩大治疗范围。这种合作微生物联合体可能通过多种机制产生上述效果，包括直接细胞病变效应、通过微生物病原体相关分子模式和损伤相关分子模式激活先天免疫，以及在完整适应性免疫系统背景下的新抗原交叉呈递。作者团队在病毒中插入正交切割位点的努力凸显了解决RNA病毒变异性的重要性。RNA依赖的RNA聚合酶以约万分之一的错误率掺入错误碱基。通过首先确定体内最常见的逃逸机制，并要求同时发生两种独立突变来降低这种逆转的可能性，从而将逃逸概率呈几何级数降低，以此减轻突变逃逸。然而，也可能发生其他类型的突变，如正交序列的整体缺失，尽管本研究中未观察到此类情况。插入额外的烟草蚀刻病毒（TEV）切割位点，甚至额外的蛋白酶/切割位点对，可进一步提高该系统的稳健性，并实现逻辑门控的病毒复制和传播。
