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Francis Collins博士

庆祝NIH科学、博客和博客读者!

发布时间:通过Francis Collins博士

祝大家节日快乐!正如你可能听说的那样,这是我担任美国国立卫生研究院院长的最后一个假期,过去12年零4个月,我在三位美国总统的领导下任职。哇,我真的好像是昨天才开始写这个博客!

在博客一开始,我就说我的目标是“突出生物学和医学领域的新发现,我认为这些新发现可以改变游戏规则,值得注意,或者说非常酷。”超过1100篇帖子,1000万独立访问者,以及1370万次后的浏览量,我希望你会同意这一目标已经实现。我还发现写博客非常有趣,也是一种拓展自己视野的好方法,可以与全国各地和世界各地的人们分享我所学到的关于生物医学进步的一些知识。

因此,当我结束NIH主任的职务,回到NIH国家人类基因组研究所(NHGRI)的实验室时,我想感谢所有访问过这个博客的人,从高中生到健康问题人士,从生物医学研究人员到决策者。我希望我所提供的基于证据的信息能够在某种程度上帮助并告知我的读者。

在我的最后一篇帖子中,我分享了一段简短的视频(见上文),其中只着重介绍了博客上许多壮观的图片中的一小部分,其中许多图片是由NIH资助的科学家在研究过程中制作的。在视频中,你会看到一些奇怪的条目,但希望你能感受到我对生物医学研究潜力的热情,生物医学研究可以通过创新来对抗人类疾病和改善人类健康癌症的免疫治疗mRNA疫苗的礼物与大流行作斗争。

多年来,我在博客上发表了许多大胆的、新的生物医学前沿领域的文章,这些领域目前正由NIH支持的研究团队进行探索。谁会想到,在十几年的时间里,精确医学将从一个有趣的想法变成有史以来规模最大的NIH队列寻求个性化的常见疾病预防和治疗?或者今天我们将深入调查人类大脑是如何工作的以及人类健康如何从中受益数以万亿计的微生物将我们的身体称为家?

我的帖子还深入探讨了一些令人惊叹的技术进步,这些技术进步正在广泛的科学领域实现突破。这些创新技术包括强大的新方法绘制蛋白质的原子结构,编辑遗传材料、和设计改良基因疗法.

那么,美国国立卫生研究院的下一步是什么?让我向你保证,NIH在迈向生物医学研究的光明前景之际,将保持稳定。和你们一样,我期待着发现,这些发现将使我们更接近我们都想要和需要的拯救生命的答案。

当我们等待总统任命新的NIH主任时,劳伦斯·塔巴克(Lawrence Tabak)将担任NIH代理主任,他过去十年一直是NIH的首席副主任,也是我的右膀右臂。所以,请留意他在一月初的第一篇帖子!

至于我,我可能会花一点时间来补上一些急需的睡眠,读点书,写点东西,希望能和我的妻子黛安一起出去玩几次哈雷。但在我的实验室里还有很多工作要做,重点是2型糖尿病和一种罕见的早衰疾病,称为Hutchinson-Gilford早衰综合征。我很高兴能抓住这些研究机会,看看他们的发展方向。

最后,我要衷心感谢你们每一个人,感谢你们有兴趣听取NIH主管的意见,并在过去12年里支持NIH的研究。能在这个通常被称为国家希望研究院的伟大机构的领导下为您服务,我感到无比荣幸。现在,我和黛安娜最后一次非常高兴地向你和你的亲人致以最衷心的祝福,祝他们节日快乐,新年健康!


以3D颜色捕获细胞外基质

发布时间:通过Francis Collins博士

图片来源:普渡大学莎拉·利普和科罗拉多大学博尔德分校莎拉·卡夫

对于经验丰富、志向远大的摄影爱好者来说,有时最好的照片是练习拍摄。在实验室里拍摄细胞和组织的图像时,偶尔也会出现这种情况,这是这张展示哺乳动物发育过程中皮肤和肌肉界面的壮观图像背后的故事。

在这里你可以看到老鼠前肢的一个区域,位于肱骨附近。这个特殊的样本被标记为层粘连蛋白,层粘连蛋白质是一种存在于细胞外基质(ECM)中的蛋白质,是细胞和组织的基础,为细胞和组织提供机械和生化支持。使用计算机算法将原始的2D共焦扫描转换为3D图像,并添加彩色处理,以使不同组织层变得更清晰。

皮肤组织(鲜红色和黄色)位于图像顶部附近;血管(浅红色、橙色和黄色)位于中间,向下分支;肌肉(绿色、蓝色和紫色)构成底层。

这张图片是由萨拉·利普(Sarah Lipp)创作的,她是美国国立卫生研究院支持的萨拉·卡夫组织工程实验室的研究生。该团队专注于组织界面,以更好地理解ECM,并帮助制定策略来设计肌肉骨骼组织,如肌腱和软骨。

2020年2月,利普正在使用一些新的组织成像软件工具。在瞄准她的主要目标——老鼠的肌腱连接处(肌肉将力量转移到肌腱上)之前,Lipp拍下了这张皮肤与肌肉相遇的练习照片。在用名为斐济的图像处理工具中的彩色投影宏处理完练习镜头后,她立即喜欢上了所看到的内容。

因此,利普稍稍调整了一下颜色,参加了由马里兰州贝塞斯达的美国实验生物学学会联合会主办的2020年生物艺术科学图像与视频比赛。去年12月,这位研究生收到了一个好消息,即她的练习镜头夺得了这项著名比赛的最高奖项之一。

但她并没有就此止步。Lipp继续在科罗拉多大学博尔德分校追求她的研究兴趣,Calve实验室最近从印第安纳州西拉斐特的普渡大学搬来。祝她在职业生涯中充满更多伟大的图像和伟大的科学!

链接:

肌肉和骨骼疾病(国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所/NIH)

肌肉骨骼细胞外基质实验室(科罗拉多大学博尔德分校)

生物艺术科学图像与视频竞赛(美国实验生物学学会联合会,马里兰州贝塞斯达)

NIH支持:国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所


Omicron变异与新型冠状病毒疫苗保护的最新研究进展

发布时间:通过Francis Collins博士

图表。有两枪和助推器的人。Omicron提供了25倍的保护
信贷:改编自辉瑞,2021年12月8日

引起新冠肺炎的冠状病毒SARS-CoV-2的新Omicron变种备受关注。一个主要原因是Omicron已经积累了50多个突变,包括在穗蛋白,信使核糖核酸疫苗教会我们免疫系统攻击的冠状病毒部分。所有这些基因变化都增加了Omicron可能导致已经接受辉瑞或Moderna mRNA疫苗的人发生突破性感染的可能性。

那么,科学表明了什么?首次出现的数据显示了一些令人鼓舞的结果。虽然我们现有的mRNA疫苗仍能对Omicron提供一些保护,但在接受两次mRNA疫苗注射的人群中,针对这种变体的中和抗体似乎显著下降。

然而,实验室和现实世界中进行的初步研究结果表明,接受强化注射或第三剂疫苗的人可能会得到更好的保护。虽然这些数据只是初步的,但他们认为,接种疫苗将有助于保护已经接种过疫苗的人在冬季月份免受奥米隆的突破性感染或可能的严重感染。

虽然Omicron上个月才在南非被发现,但研究人员一直在夜以继日地工作,以进一步了解这种变体。上周,Omicron上出现了第一批科学数据,其中包括南非德班非洲健康研究所Alex Sigal领导的研究团队的有趣工作[1]。

在对活的奥密克戎病毒进行的实验室研究中,研究人员表明,这种变体仍然依赖于ACE2受体感染人类肺细胞。这真是个好消息。这意味着已经开发的治疗工具,包括疫苗,通常应该对对抗这种新变种仍然有用。

Sigal及其同事还测试了12名完全接种疫苗的人血浆中抗体中和Omicron的能力。其中6人没有新冠肺炎病史。其他六名患者在南非的第一波感染中感染了原始变异体。

正如预期的那样,样品对原始SARS-CoV-2变异体表现出很强的中和作用。然而,先前接种过两剂辉瑞疫苗的人的抗体对Omicron产生了显著影响,显示中和能力下降了约40倍。

这种逃避免疫的行为还没有完成。事实上,五个人的血液样本显示出相对良好的抗Omicron抗体水平。除接种疫苗外,这五名患者之前都感染过SARS-CoV-2。这些发现进一步证明了全面接种疫苗对预防先前感染过新冠肺炎的人再次感染的价值。

同样令人感兴趣的是辉瑞公司在新闻发布会上发布的第一份研究结果[2]。辉瑞公司的研究人员还进行了实验室研究,以测试第二次注射一个月后19名患者的血液样本的中和能力,而另20名患者在一次强化注射后一个月的血液样本则是如此。

这些研究表明,与原始病毒相比,接受过两次注射的样本的中和能力下降了25倍以上。再加上南非的数据,这表明两个剂量的系列可能不足以防止Omicron变异体的突破性感染。

更令人鼓舞的消息是,他们的研究继续表明,辉瑞疫苗的强化剂量提高了针对Omicron的抗体水平,与针对原始变体的两剂方案相当(如上图所示)。虽然已经在努力开发Omicron特异性新型冠状病毒疫苗,但这些发现表明,通过加强注射,已经有可能获得对这种新变种的良好保护。

最近,来自英国的真实数据为助推器如何发挥作用提供了更多证据,而英国的Omicron案件正在迅速上升。在预印本[3]中,安德鲁斯等人显示,两次注射辉瑞mRNA疫苗的有效性在四个月后呈下降趋势,约为40%。这不太好,但请注意,40%比零要好得多。因此,显然提供了一些保护。

图中显示辉瑞助推器在对抗Omicron 2周后约80%有效
信贷:Andrews N等人,KHub.net 2021

最令人印象深刻(如图所示Andrews N等人。)一种助推器将疫苗的有效性大大提高到了80%左右。这并没有德尔塔那么高,但肯定是一个令人鼓舞的结果。这些数据再次表明,即使助推器是由原始病毒设计的,但在暂停后增强免疫系统会增强对新病毒变体的免疫力。你的免疫系统非常聪明。您可以获得定量和定性的好处。

值得注意的是,Omicron变异体的基因组大部分没有突变,而这些突变是疫苗诱导免疫的其他方面的目标,包括T细胞这些细胞是人体第二道防线的一部分,通常病毒很难逃脱。虽然T细胞不能预防感染,但它们有助于预防更严重的疾病和死亡。

值得注意的是,世界各地的科学家也在密切监测Omicron的严重程度。虽然这种变异似乎具有很高的传播性,而且得出严格结论还为时过早,但初步研究表明,这种变异实际上可能比Delta产生的疾病轻,这是目前美国的主要菌株。

但仍有大量研究要做,这可能会改变我们对奥密克戎的看法。这项研究需要时间和耐心。

然而,不会改变的是,疫苗是保护自己和他人免受新型冠状病毒感染的最佳方式。(这些最新数据提供了一个更有力的理由,如果你符合条件,现在就可以获得助推器。)戴口罩,特别是在公共室内环境中,可以很好地防止所有SARS-CoV-2变种的传播。如果你有症状或认为自己可能接触过病毒,请接受检测,如果结果呈阳性,请呆在家里。在我们等待更多答案的同时,使用所有可用的工具让自己、亲人和社区在这个假期保持快乐和健康,这一点与以往一样重要。

工具书类:

[1]SARS-CoV-2 Omicron广泛但不完全地逃逸辉瑞BNT162b2诱导的中和作用,并需要ACE2进行感染Sandile C等人。Sandile C.等人。medRxiv预印本。2021年12月9日。

[2]辉瑞和BioNTech提供Omicron变体的更新.辉瑞。2021年12月8日。

[3]针对Omicron(B.1.1.529)关注变种的新型冠状病毒疫苗的效力Andrews N等人,KHub.net预印本,2021年12月10日。

链接:

新冠肺炎研究(国家卫生研究院)

西格尔实验室(南非德班非洲卫生研究所)


开创性研究绘制关键脑回路图

发布时间:通过Francis Collins博士

生物学家长期以来一直想知道,来自大脑不同区域的神经元实际上是如何相互连接成集成的神经网络或电路的。一个典型的例子是一个复杂的主电路投射到脊椎动物大脑中称为基底神经节的几个区域。它涉及许多基本的大脑过程,如控制运动、思维和情绪。

在该杂志最近发表的一篇论文中自然美国国立卫生研究院支持的一个研究小组在老鼠身上创建了一个电路图或连通图,该电路是控制自愿运动的主电路的关键部件。这张具有开创性的地图将为未来研究基底神经节与丘脑的直接联系指明方向,丘脑是脊髓进出信息的中枢,也是大脑前部运动皮层的联系,大脑皮层控制着自主运动。

这幅3D动画取材于论文的发现,捕捉到了这些复杂联系的生物美。它开始围绕运动皮层六个水平层中的四个进行缩放。大约6秒钟后,视频聚焦于丘脑(蓝色)与皮质神经细胞之间的神经细胞投射,皮质神经细胞为基底神经节(绿色)提供输入。它还显示了与输入丘脑的皮层神经细胞的连接(红色)。

大约25秒时,视频会扫描回来,提供细胞体(绿色和红色凸起)的快速特写。然后放大显示皮质层内神经细胞的更广泛分布,以及皮质顶部边缘的皮质丘脑神经细胞(红色)的分支边缘。

这段视频来自科学动画师吉姆·斯坦尼斯(Jim Stanis)、南加州大学马克(University of Southern California Mark)和玛丽·史蒂文斯(Mary Stevens)神经成像与信息研究所(Los Angeles)。他与Nick Foster合作,Nick Foster是自然这篇论文是美国国家卫生研究院(NIH)支持的洛杉矶加州大学董洪伟实验室的一名研究科学家。

两人共同努力,使数百张该电路的显微图像栩栩如生,该电路以其超长的连字符名称而闻名:皮质基底神经节-丘脑环。它由一系列子电路组成,这些子电路馈入一个更大的信号环路。

回路中的子电路可以将思维与运动联系起来,帮助大脑学习有用的运动序列。环路还允许大脑执行非常复杂的任务,例如实现目标(完成马拉松)和适应不断变化的环境(上坡或下坡)。

尽管科学家们长期以来一直假设皮质-基底神经节-丘脑环存在并形成一个紧密的闭合环,但他们没有真正的证据。这项由美国国立卫生研究院(NIH)的“通过推进创新神经技术®(Brain)的大脑研究计划”(Brain research through Advanced Innovative Neurotechnologies®,Brain Initiative)资助的新研究提供了证据,从解剖学上证明了神经细胞的物理连接,正如本视频中所强调的那样。这项研究还通过测试提供了电学证据,测试表明刺激单个片段会激活其他片段。

神经电路的详细地图需求量很大。这就是为什么这样的结果如此令人兴奋。研究人员现在不仅可以在老鼠身上,而且可以在包括人类在内的其他脊椎动物身上更好地导航这个关键回路。事实上,皮质-基底神经节-丘脑环路可能参与许多神经和神经精神疾病,包括亨廷顿病、帕金森病、精神分裂症和成瘾。与此同时,斯坦尼斯、福斯特和同事给我们留下了一段非常酷的视频。

参考:

[1]小鼠皮质-基底神经节-丘脑网络Foster NN、Barry J、Korobkova L、Garcia L、Gao L、Becerra M、Sherafat Y、Peng B、Li X、Choi JH、Gou L、Zingg B、Azam S、Lo D、Khanjani N、Zhang B、Stanis J、Bowman I、Cotter K、Cao C、Yamashita S、Tugangui A、Li A、Jiang T、Jia X、Feng Z、Aquino S、Mun HS、Zhu M、Santarelli A、Benavidez NL、Song M、Dan G、Fayzullina M、Ustrell S、Boesen T,Johnson DL、Xu H、Bienkowski MS、Yang XW、Gong H、Levine MS、Wickersham I、Luo Q、Hahn JD、Lim BK、Zhang LI、Cepeda C、Hintiryan H、Dong HW。自然。2021;598(7879):188-194.

链接:

大脑基础:了解你的大脑(国家神经疾病和中风研究所/NIH)

Dong实验室(加州大学洛杉矶分校)

Mark and Mary Stevens神经成像和信息研究所(洛杉矶南加州大学)

通过推进创新神经技术®(Brain)倡议(NIH)开展的大脑研究)

美国国立卫生研究院支持:尤妮丝·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康与人类发展研究所;国家耳聋和其他沟通障碍研究所;国家心理健康研究所


利用“保护相关性”加快新冠肺炎疫苗检测

发布时间:通过Francis Collins博士

女性走路时,两个插图显示1。少数抗体标记为“疫苗效力78%”,2、许多抗体标记为:“疫苗效力98%”

随着Omicron现在在这么多人的脑海中浮现,世界各地的公共卫生官员和病毒学家都在密切关注SARS-CoV-2变异病毒的传播,并使用一切可能的手段来确定我们的新型冠状病毒疫苗对其的有效性。最终,答案将取决于现实世界中发生的事情。但它也将有助于建立一个现成的实验室手段来衡量疫苗的效果,而无需等待数月的现场结果。

考虑到后一个想法,我很高兴与大家分享NIH资助的一项研究成果,以了解与SARS-CoV-2疫苗获得保护相关的免疫反应[1]。根据对接受Moderna mRNA疫苗的1000多人的血样分析,研究结果表明,抗体水平确实与疫苗预防感染的效果相关,尽管有些不完善。

这种被称为“保护相关物”的免疫措施有可能支持更快批准新疫苗或更新疫苗。它们也有助于显示疫苗在未参与疫苗初始测试的人群中的效果,如儿童、孕妇和有特定健康状况的人群。

发表在杂志上的最新研究科学类来自西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心彼得·吉尔伯特领导的研究团队;David Montefiori,北卡罗来纳州达勒姆杜克大学;国家过敏和传染病研究所NIH疫苗研究中心Adrian McDermott。

该团队从冠状病毒疗效(COVE)试验的现有数据开始。这项在30000名美国成年人中进行的第三阶段研究发现,Moderna疫苗是安全的,约94%的疫苗能有效保护人们免受SARS-CoV-2症状感染[2]。

研究人员想了解提供如此高水平的新型冠状病毒保护的潜在免疫反应。他们还试图开发一种方法,在实验室中测量这些反应,并快速显示疫苗的效果。

为了了解更多信息,吉尔伯特的团队对COVE参与者第二次接种疫苗时的血样进行了测试,四周后再次进行了测试。其中两项测试测量了结合抗体(bAbs)的浓度棘突蛋白冠状病毒表面的装饰物。另外两人测量了更广泛的保护性中和抗体(nAbs)的浓度,该抗体通过表面的ACE2受体阻断严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型感染人类细胞。

四项测试中的每一项都显示,未感染新冠肺炎的疫苗接种者的抗体水平始终高于感染者。这与预期相符。但这些数据也使研究人员能够确定与各种疾病防护水平相关的特定抗体水平。

对于抗体水平最高的人群,该疫苗提供了98%的保护。那些水平低1000倍左右的人仍然得到了很好的保护,但他们的疫苗效力降低到了78%左右。

根据检测的任何抗体,抗体水平在前10%的疫苗接种者与抗体检测不到的接种者相比,估计的新冠肺炎风险大约低10倍。总的来说,研究结果表明抗体水平测试可用于预测mRNA疫苗的疗效,并可用于指导对当前疫苗方案的修改。

为了理解这一发现的重要性,考虑到对于像Moderna或Pfizer这样的两剂量疫苗,使用这种保护相关性的试验可能在短短两个月内产生足够的数据[3]。因此,这样的试验可能会显示疫苗是否在3到5个月内达到其基准。相比之下,即使是以标准方式进行的快速临床试验也至少需要7个月才能完成。同样重要的是,依赖于这种保护相关性的试验需要更少的参与者。

由于所有四项测试都表现得同样好,研究人员表示,可以想象,一次抗体检测可能足以预测疫苗在临床试验中的效果。当然,此类试验需要随后的现实世界研究来验证预测的疫苗效力是否与实际的免疫保护相匹配。

应该注意的是,食品和药物管理局(FDA)需要批准在任何疫苗试验中使用此类保护相关物。但是,到目前为止,关于中和抗体反应与保护作用相关的全部证据是COVE试验数据的主要贡献者,这一点令人印象深刻。

中和抗体水平也正在考虑用于未来的冠状病毒疫苗试验。事实上,对于辉瑞公司针对5-11岁儿童的mRNA疫苗EUA,FDA接受了预先规定的成功标准,其依据是该年龄组中和抗体反应与16-25岁儿童一样好[4]。

抗体水平也被考虑在内,以决定是否需要注射助推器。然而,值得注意的是,抗体水平不够精确,无法帮助决定是否有任何特定的人需要新冠肺炎疫苗。这些建议是基于自最初免疫以来经过的时间。

在假期到来之前,获得助推器是一个非常好的主意。Delta变种仍然是美国的主要变种,我们需要减缓其传播速度。大多数专家认为,疫苗和助推器也将对Omicron变异提供一些保护——尽管我们需要的证据还有一两周的时间。美国疾病控制与预防中心(CDC)建议,在第二次接种mRNA疫苗后至少六个月,或在单次接种强生疫苗后两个月,对18岁及以上的所有人使用新型冠状病毒肺炎增强剂[5]。你可以选择接种相同或不同的疫苗。而且,有一个靠近你的地方那就是提供机会。

工具书类:

[1]mRNA-1273新型冠状病毒肺炎疫苗疗效临床试验的免疫相关分析.
Gilbert PB、Montefiori DC、McDermott AB、Fong Y、Benkeser D、Deng W、Zhou H、Houchens CR、Martins K、Jayashankar L、Castellino F、Flach B、Lin BC、O’Connell S、McDanal C、Eaton A、Sarzotti-Kelsoe M、Lu Y、Yu C、Borate B、van der Laan LWP、Hejazi NS、Huynh C、Miller J、El Sahly HM、Baden LR、Baron M、De La Cruz L、Gay C、Kalams S、Kelley CF、,Andrasik议员、Kublin JG、Corey L、Neuzil KM、Carpp LN、Pajon R、Follmann D、Donis RO、Koup RA;免疫检测小组§;Moderna,Inc.团队§;冠状病毒疫苗预防网络(CoVPN)/冠状病毒效力(COVE)团队§;美国政府(USG)/CoVPN生物统计学团队§。科学。2021年11月23日:eab3435。

[2]mRNA-1273 SARS-CoV-2疫苗的疗效和安全性Baden LR、El Sahly HM、Essink B、Kotloff K、Frey S、Novak R、Diemert D、Spector SA、Rouphael N、Creech CB、McGettigan J、Khetan S、Segall N、Solis J、Brosz A、Fierro C、Schwartz H、Neuzil K、Corey L、Gilbert P、Janes H、Follmann D、Marovich M、Mascola J、Polakowski L、Ledgerwood J、Graham BS、Bennett H、Pajon R、Knightly C、Leav B、Deng W,周H、韩S、Ivarsson M、Miller J、Zaks T;COVE研究小组。《新英格兰医学杂志》,2021年2月4日;384(5):403-416.

[3]由政府领导的努力,以确定新冠肺炎疫苗保护的相关因素Koup RA、Donis RO、Gilbert PB、Li AW、Shah NA、Houchens CR.Nat Med.2021年9月;27(9):1493-1494.

[4]对5-11岁儿童接种BNT162b2 Covid-19疫苗的评估Walter EB、Talaat KR、Sabharwal C、Gurtman A、Lockhart S、Paulsen GC、Barnett ED、Muñoz FM、Maldonado Y、Pahud BA、Domachowski JB、Simões EAF、Sarwar UN、Kitchin N、Cunlife L、Rojo P、Kuchar E、Rämet M、Munjal I、Perez JL、Frenck RW Jr、Lagkadinou E、Swanson KA、Ma H、Xu X、Koury K、Mather S、Belanger TJ、Cooper D、TüreciÖ、Dormitzer PR、,⑩ahin U、Jansen KU、Gruber WC;C4591007临床试验组。《新英格兰医学杂志》,2021年11月9日:NEJMoa2116298。

[5]新冠肺炎疫苗加强针疾病控制和预防中心。2021年11月29日。

链接:

新冠肺炎研究(国家卫生研究院)

新冠肺炎预防网络

战斗冠(美国卫生与公共服务部)

彼特·吉尔伯托(弗雷德·哈奇森癌症研究中心)

大卫·蒙地菲罗利(北卡罗来纳州达勒姆杜克大学)

阿德里安·麦克德莫特(国家过敏和传染病研究所/NIH)

NIH支持:国家过敏和传染病研究所


欢迎拜登总统

发布时间:通过Francis Collins博士

12月2日,美国总统乔·拜登(Joe Biden)访问了美国国立卫生院(NIH),听取了关于疫苗和加强注射重要性的简报。在这个假日季节,它们对减缓SARS-CoV-2冠状病毒(新冠肺炎的病因)的传播和挽救生命至关重要。我很荣幸能向总统致意,尽管我小心地捶了一下拳头。在他发表有关白宫今年冬天抗击新冠肺炎战略的讲话之前,我与他进行了简短的交谈。学分:NIH

挖掘大脑的初级运动皮层

发布时间:通过Francis Collins博士

如果你像我一样,你可能会发现自己白天在电脑屏幕前漫不经心地敲打手指。(我总是先检查一下,确保我的静音按钮打开了!)但所有这些敲击并不像你想象的那么愚蠢。

当一名研究参与者执行一项简单的运动任务,将手指敲击在一起时,这段视频显示了她大脑初级运动皮层(灰色和白色)褶皱内的血液流动,初级运动皮层控制着自主运动。大脑高活动区域(黄色和红色)出现在欧米伽形的“把手”区域,这是大脑控制手运动的部分(中央偏右),然后进一步回到初级躯体皮层内(运动皮层朝向头部后部)。

大约38秒后,视频屏幕的右半部分显示,手指敲击激活了初级运动皮层的表层和深层。相反,手被刷洗的感觉(感觉任务)主要激活初级感觉皮层所在的表层。这与我们所知的把手区域的表层和深层相吻合,因为它们分别负责接收感官输入和产生运动输出以控制手指运动[1]。

视频展示了一种新技术,称为缩放7T灌注功能MRI(fMRI)。这是最近《向我们展示你的大脑!照片和视频竞赛,由NIH的“通过推进创新神经技术®(Brain)倡议进行大脑研究”提供支持。

该技术由美国国立卫生研究院资助的一个团队开发,该团队由南加州大学马克分校的丹尼·J.J.王(Danny J.J.Wang)和洛杉矶的玛丽·史蒂文斯(Mary Stevens)神经成像和信息研究所(Neuroimaging and Informatics Institute,Los Angeles)领导。Zoomed 7T灌注功能磁共振成像由邵兴峰开发,并由该团队的医学动画师吉姆·斯坦尼斯(Jim Stanis)激活。

使用功能磁共振成像跟踪灌注来测量大脑活动并不是什么新鲜事。大脑需要大量氧气,通过流经头部的动脉输送到大脑中,以执行其许多复杂的功能。考虑到氧气对大脑的重要性,你可以把功能磁共振成像(fMRI)测量的灌注水平看作是对神经活动的一种备用测量。

缩放7T灌注功能磁共振成像有两个新特性第一台超高磁场成像扫描仪经食品和药物管理局批准。该技术还具有很高的灵敏度,可以检测大脑皮层许多层的微小动脉和毛细血管中的血流变化[2]。

与以前使用弱磁的MRI方法相比,新技术可以在细粒度范围内测量血流,使科学家能够消除不需要的信号(“噪音”),例如表面动脉和静脉的信号。获得跨皮层各区域活动的准确读数可以帮助科学家更详细地了解人类大脑在健康和疾病方面的功能。

王和他的团队已经证明,这项技术在相对平淡的手部运动中如预期般有效,现在他们正在开发一种方法,用于在大脑的许多层精细绘制大脑活动的3D地图。这种被称为中尺度映射的分析,是理解跨皮质层和大脑区域连接脑细胞的神经回路动态活动的关键。

解码电路并最终重新布线是NIH脑倡议的主要目标。缩放的7T灌注功能磁共振成像为我们提供了一个了解4D生物学的窗口,这是一种能够在生命发生的时间尺度上观察3D物体的能力,无论它是在演奏复杂的鼓点滚动,还是仅仅敲击手指。

工具书类:

[1]中央前球的CT定位Park MC、Goldman MA、Park MJ、Friehs GM。立体功能神经外科。2007年;85(4):158-61。

[2].7特斯拉放大动脉自旋标记层流灌注成像.Shao X,Guo F,Shou Q,Wang K,Jann K,Yan L,Toga AW,Zhang P,Wang D.J.J bioRxiv 2021.04.13.439689。

链接:

大脑基础:了解你的大脑(国家神经疾病和中风研究所)

功能MRI技术实验室(南加州大学马克和玛丽·史蒂文斯神经成像和信息研究所)

通过推进创新神经技术®(Brain)倡议进行的大脑研究(国家卫生研究院)

让我们看看你的内衣!照片和视频比赛(脑倡议)

NIH支持:国家神经疾病和中风研究所;国家生物医学成像和生物工程研究所;董事办公室


血友病A基因治疗令人鼓舞的消息

发布时间:通过Francis Collins博士

携带因子VIII基因的AAV载体与免疫抑制剂;血友病A患者;因子VIII的血液显微镜观察

美国约有2万人患有血友病A。这是一种罕见的X染色体连锁遗传病,主要影响男性,在伤口愈合时会导致血液凝结不良。对一些人来说,日常活动可能会变成痛苦的紧急医疗事件来阻止内出血,这一切都是因为一个基因的变化使一种重要的凝血蛋白失效。

现在,一项早期临床试验的结果,最近发表在新英格兰医学杂志,表明基因治疗可以在血友病A患者中产生必需的凝血因子。结果表明,在18名成年参与者中,大多数人的精细基因治疗策略能够持续表达凝血因子VIII(FVIII),即血友病A[1]中缺失的凝血因子[1]。事实上,基因治疗帮助大多数参与者减少或在某些情况下完全消除了出血事件。

目前,男性血友病A患者最常见的治疗选择是静脉输注FVIII浓缩物。虽然注入的FVIII可以立即进入血液,但这些治疗并不是一种治愈方法,必须经常每周或每隔一天重复一次,以防止或控制出血。

然而,基因治疗是血友病a的一种可能的治疗方法。早期的临床试验报告,使用良性腺相关病毒(AAV)作为载体,将治疗性FVIII基因传递到肝脏中的细胞,在那里产生凝血蛋白。但一年后,这些试验参与者的FVIII表达显著下降。随后的后续研究发现,随着时间的推移,病毒数量持续下降,这被认为至少部分是由于对AAV载体的免疫反应。

在这项新的研究中,由费城儿童医院和宾夕法尼亚大学的Lindsey George和Katherine High领导的美国国立卫生研究院资助的团队测试了他们的精细输送系统。High目前也在北卡罗来纳州Chapel Hill的Asklepios BioPharmaceutical,Inc.工作。(早在20世纪70年代,她和我在北卡罗莱纳大学的同一个班上学习医学。)该研究也得到了费城Spark Therapeutics的支持。

试验参与者接受了名为SPK-8011的新型重组AAV基因治疗的单次输注。它是专门设计用于在肝脏中产生FVIII表达的。在这项评估治疗安全性和初始疗效的1/2期临床试验中,参与者接受了四种不同剂量的SPK-8011中的一种。大多数患者还接受类固醇治疗,以防止或治疗对该疗法产生反作用的免疫反应。

研究人员在实验治疗后对参与者进行了为期一年的跟踪调查,所有参与者都参加了后续试验以进行持续观察。在此期间,研究人员没有发现主要的安全问题,尽管一些患者的血液中肝酶水平有所升高。

好消息是所有参与者在基因治疗后都产生了缺失的FVIII。对16名参与者中的12名进行了两年多的随访,凝血因子活性没有明显下降。这一点尤其值得注意,因为它首次证明了基因转移后血友病A患者体内FVIII的多年稳定和持久表达。

更令人鼓舞的是,试验中的男性平均出血次数减少了92%以上。治疗前,大多数男性每年发生8.5次出血。治疗后,这些事件下降到平均每年不到一次。然而,两名研究参与者在治疗一年内失去了FVIII表达,可能是由于对治疗性AAV的免疫反应。这一发现表明,虽然类固醇有帮助,但它们并不总能阻止治疗基因的表达缺失。

总的来说,研究结果表明,基于AAV的基因治疗可以在数年内持续产生FVIII,并显著减少出血事件。研究人员目前正在探索更有效的方法来控制对AAV的免疫反应,在进行更大规模的第三阶段试验之前,扩大这一1/2阶段的研究。他们将继续密切监测参与者,以确定未来数月和数年的安全性和有效性。

另一方面,最近宣布定制基因治疗联盟(BGTC)是NIH和工业界的合作伙伴,将把这里展示的精细基因治疗方法扩展到更罕见和超罕见的疾病。这将使这些最新发现对数百万天生患有其他罕见遗传病的人来说,成为极为鼓舞人心的消息。

参考:

[1]AAV基因转染血友病A后多年因子VIII的表达George LA、Monahan PE、Eyster ME、Sullivan SK、Ragni MV、Croteau SE、Rasko JEJ、Recht M、Samelson-Jones BJ、MacDougall A、Jaworski K、Noble R、Curran M、Kuranda K、Mingozzi F、Chang T、Reape KZ、Angela XM、High KA。《新英格兰医学杂志》,2021年11月18日;385(21):1961-1973.

链接:

血友病A(国家翻译科学促进中心/NIH)

罕见疾病常见问题解答(美国国立转化科学促进中心/NIH)

定制基因治疗联盟(BGTC)(国家卫生研究院)

加速药物伙伴关系®(AMP®)(国家卫生研究院)

林赛·乔治(宾夕法尼亚大学,费城)

凯瑟琳高中(宾夕法尼亚大学)

美国国立卫生研究院支持:国家心肺血液研究所


感恩节特别音乐会

发布时间:通过Francis Collins博士

我在NIH临床中心度过了一个多么鼓舞人心的下午。凯撒·桑特,一位13岁的小提琴手神童他的家人现在住在孟菲斯地区,举办了一场特别的感恩节音乐会。我用吉他伴奏,但这一刻属于他惊人的天赋。凯撒于2008年8月出生镰状细胞病作为NIH临床试验的参与者,凯撒最近接受了骨髓移植,希望能治愈他的疾病。到现在为止,一直都还不错。


感谢生物医学研究感恩节

发布时间:通过Francis Collins博士

信用:Lucky Business/Shutterstock

是的,我们都同意2021年是艰难的一年。尽管如此,感恩节是停下来数一数我们的祝福的好时机。我的清单从我亲爱的妻子黛安娜和家人开始,他们都是在这个艰难时期鼓励我的源泉。但在今年感恩节的名单上,排在首位的是我对科学界的极度感谢,感谢他们在过去23个月里为抗击疫情和使我们的生活更接近正常而取得的所有研究进展。

去年,我们忙于学习如何庆祝虚拟感恩节今年,我们中的大多数人都对再次举行面对面的聚会感到鼓舞,但要小心-协调年度盛宴的菜肴。

科学在创纪录的时间内研制出的新型冠状病毒疫苗,具有令人印象深刻的安全性和有效性,使这成为可能。近2.3亿选择至少接种一剂新冠肺炎疫苗的美国人已经采取了保护自己和他人的关键步骤。与一年前相比,他们已经让这个赛季对自己和周围的人来说更加安全。这包括几乎所有65岁及以上的成年人。虽然疫苗接种率还没有达到年轻人群所需的水平,但在12岁及以上的美国人中,约有70%的人已经完全接种了疫苗。

但有证据表明,随着时间的推移,疫苗的有效性可能会减弱,而且Delta变异体的威胁仍在继续,我很高兴看到FDA和CDC最近批准,所有18岁以上的成年人现在都有资格接受强化治疗。也就是说,如果您现在比Moderna或辉瑞的初始免疫接种时间晚了6个月以上,或者比强生疫苗的免疫接种时间早了2个月以上。我最近拿了我的摩德纳助推器我很高兴能得到额外的保护。不要等待——助推器是抵御冬季可能出现的浪涌的最佳方法。

5岁及以上的儿童现在也有资格接种辉瑞疫苗,我知道这一进展给许多在家有学龄儿童的家长带来了宽慰和感激之情。对这个年龄段的人进行全面疫苗接种需要一些时间。但全国已有250多万儿童卷起袖子,对新冠肺炎有一定免疫力。这些孩子有望在圣诞节前接种疫苗。

我也非常感谢在治疗新冠肺炎方面取得的所有进展。开发新的治疗方法通常需要很多年,甚至几十年。但NIH加速新冠肺炎治疗干预和疫苗(ACTIV)该倡议是一个由20家生物制药公司、学术专家和多个联邦机构组成的公私合作伙伴关系,帮助引领了这一快速进展。

我们在单克隆抗体的使用和现有药物的重新利用方面取得了成功,例如血液稀释治疗,以防止新冠肺炎住院患者病情严重并需要某种形式的器官支持。现在看来我们希望安全有效口服抗病毒药物降低新冠肺炎患者患严重疾病的风险可能很快就会实现也是。

为了对抗新型冠状病毒肺炎,快速、方便的检测也是关键,而国家卫生研究院诊断的快速加速(RADx®)该倡议继续加快新冠肺炎测试的创新。RADx®最近还推出了一个简单的在线计算器工具,帮助个人就何时考试做出关键决定[1]。与此同时,一项新的倡议称说“是”!冠状病毒检测(SYCT)正在探索如何最好地在我们的社区实施家庭测试项目。

更多的研究进展正在进行中。但是,在疫情成为历史之前,请记住在这个节日期间保持安全。最好的方法是接种疫苗[2]。正如我上文所述,今年早些时候接种疫苗的大多数成年人现在有资格接受强化注射,以确保他们得到良好的保护。vaccines.gov公司找到离你最近的可以提供射击的地点。

保护尚未接种或未完全接种疫苗的幼儿以及其他可能面临较高风险的儿童的最佳方法是确保你和他们周围的其他人都接种了疫苗。在公共室内环境中,尤其是当新冠肺炎在你的社区中传播很大时,仍然强烈建议在你的鼻子和嘴上戴上一个合适的口罩。

如果您与来自全国不同地区的多户家庭或人群聚会,请考虑提前进行新冠肺炎检测,并在旅行前采取额外预防措施。通过充分利用我们在过去一年取得的诸多科学进步,我们现在可以在这个假日季节再次欢庆了。感恩节快乐!

工具书类:

[1]When to Test提供免费在线工具,帮助个人做出知情的新冠肺炎测试决策美国国立卫生研究院。2021年11月3日。

[2]庆祝节日的更安全方式疾病控制和预防中心。2021年10月15日。

链接:

新冠肺炎研究(国家卫生研究院)

加速新冠肺炎治疗干预和疫苗(ACTIV)(国家卫生研究院)

诊断的快速加速(RADx®)(国家卫生研究院)

何时测试(创新与技术促进医学联合会,波士顿)


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