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Nature杂志不得不看的亮点研究
作者: 来源:生物谷 2017-12-25

 【1】Nature:“母亲”的年龄或会影响双胞胎的机体遗传相似性

DOI:10.1038/nature25012

母亲的年龄真的会影响后代的机体特征吗?到底是如何影响的呢?近日,一篇刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自巴塞罗那基因组研究中心的研究人员通过对秀丽隐杆线虫进行研究就回答了上述问题。

研究者Ben Lehner教授表示,我们实验室长期以来一直致力于研究为何遗传特征相同的个体共享相同的环境,仍然会在机体特征上表现出很大的不同,通过进行一种特殊的迂回研究,我们在模式动物中鉴别出了诱发这些差异不同的主要原因。研究者发现,母亲的年龄或许对后代的生理学影响巨大,令人惊讶的是,他们发现,年轻母亲所生的后代往往会在很多特性方面受影响,比如机体尺寸、生长率和耐饥性等;而年轻母亲所生的后代在其成年时往往后代数量也较少。

【2】Nature:重磅!科学家在免疫细胞中鉴别出重要的肿瘤抑制子!

DOI:10.1038/nature24649

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自慕尼黑工业大学的研究人员通过研究在免疫系统T细胞中发现了一种“紧急关闭开关”(emergency shut-off switch),相关研究结果或有望帮助研究人员开发新型疗法抵御因免疫细胞缺陷而诱发的T细胞非霍奇金淋巴瘤。

在人类机体中,T细胞通常负责帮助检测并且杀灭癌细胞,然而但T细胞的基因组出现缺陷时问题就接踵而至了,如果这种缺陷影响了负责细胞生长的基因组区域(癌基因区域),那么T细胞就会转化成为一种失控的分裂肿瘤细胞,而且,机体抵御癌症的重要组成部分—T细胞就会失去功能。

这就是T细胞非霍奇金淋巴瘤患者机体中所发生的事件,这种恶性淋巴瘤成功治疗的概率非常低,目前在德国大约每10万人中就有1人会患上这种顽疾,这项研究中,研究者Jurgen Ruland等人通力合作阐明了T细胞非霍奇金淋巴瘤的发病机制,从而为后期开发有效治疗这类恶性淋巴瘤的新型疗法提供了新的希望。

【3】Nature:惊人发现!戒酒药物“双硫仑”或能有效杀灭癌细胞!

DOI:10.1038/nature25016

近日,一篇刊登在国际著名杂志Nature上的研究报告中,来自瑞典卡罗琳学院等多个机构的研究人员通过研究发现,一种用于治疗酒精上瘾的药物戒酒硫 (安塔布司或双硫仑)或许能有效抵御癌症,这项研究中研究人员鉴别出了药物戒酒硫发挥抗肿瘤效应的潜在分子机制。

目前进行新型癌症药物的开发非常昂贵且耗时,对已经批准用于治疗其它疾病的药物进行重新定位或许有望治疗其它类型的疾病,戒酒硫就是一种便宜、安全且具有悠久历史的戒酒药物,当结合酒精时该药物会诱发一些症状,比如呕吐、湿疹、头痛及心跳过速等。这项研究中,研究人员通过联合研究对戒酒硫的潜在抗癌特性进行了研究。文章中,研究人员对丹麦癌症患者的病例记录进行流行病学分析,同时将其与多项抗肿瘤效应机制的实验研究进行结合。

【4】Nature:突破!科学家发现能有效编程癌症免疫疗法的关键开关蛋白!

DOI:10.1038/nature24993

在机体感染或肿瘤生长期间,一类名为CD8+ T细胞的特殊类型白细胞会在脾脏和淋巴结中快速增殖,并且获取杀灭疾病细胞的能力;随后某些杀伤性T细胞就会迁移到机体患处来消灭细菌或癌细胞。

那么这些杀伤性T细胞如何学会离开“巢穴”后在特殊的组织部位(比如皮肤、倡导、实体瘤部位)积累的?长期以来研究人员并没有有效阐明到底是哪种因素能促进T细胞超越淋巴系统的功能,以及在感染或癌症部位发挥作用,阐明这一点对于有效开发抗癌免疫新疗法或许至关重要。

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自Scripps研究所和加利福尼亚大学的研究人员通过联合研究发现,一种名为Runx3的特殊蛋白或能对杀伤性T细胞进行“编程”来帮其在肿瘤和感染位点建立“住所”。 Matthew Pipkin博士说道,在杀伤性T细胞中Runx3蛋白能对染色体发挥作用来以特殊方式编程基因,从而帮助T细胞在实体瘤中不断积累。

【5】Nature:重磅!揭示记忆CD8 T细胞几十年后仍记住感染之谜

doi:10.1038/nature24633

记忆CD8 T细胞(memory CD8 T cell)因让免疫系统获得记忆而赢得它们的名字---它们有助人体记住某人之前的感染或疫苗接种。记忆CD8 T细胞能够在体内持续存在几十年。记忆CD8 T细胞在血液中循环,并存在于淋巴器官中,是长期存在的T细胞免疫的重要组成部分。记忆CD8 T细胞与未经训练的初始CD8 T细胞之间的区别在于它们仍然准备好一旦再次接触病原体时就能够在几分钟或几小时内快速地发挥杀伤性功能,不过它们也与初始CD8 T细胞(na?ve CD8 T cell)之间具有很多相同的性质,包括多能性和迁移到淋巴结和脾脏中的能力。因此,这就引发了长期以来的争论,争论点集中在记忆CD8 T细胞是由效应CD8 T细胞(effector CD8 T cell)产生,还是直接由初始CD8 T细胞产生。

在一项新的研究中,来自美国埃默里大学的Rafi Ahmed博士、Rama Akondy博士及其同事们以来自接种黄热病病毒疫苗的人类志愿者的CD8 T细胞为研究对象,利用重水标记(heavy water labeling)技术追踪这些CD8 T细胞随着时间的变化。这种重水研究是与美国加州大学伯克利分校营养科学与毒理学系Marc Hellerstein博士实验室和埃默里疫苗中心的希望诊所(Hope Clinic)合作开展的。相关研究结果于2017年12月13日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Origin and differentiation of human memory CD8 T cells after vaccination”。

【6】Nature:逃避衰老的癌细胞促进肿瘤生长

doi:10.1038/nature25167     doi:10.1038/d41586-017-08652-0

在一项新的研究中,来自德国、美国、奥地利和法国的研究人员发现在化疗中逃避衰老的癌细胞具有增强的促进肿瘤生长的能力。相关研究结果于2017年12月20日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Senescence-associated reprogramming promotes cancer stemness”。在这篇论文中,他们的研究涉及小鼠模型和在接触化疗药物后逃避细胞分裂停滞的癌细胞。荷兰阿姆斯特丹癌症中心的Jan Paul Medema针对这项研究在同期的Nature期刊上发表了一篇标题为“Escape from senescence boosts tumour growth”的新闻与观点类型文章。

为了阻止受损的细胞进行分裂从而阻止异常组织生长,细胞具有一种内在的被称作衰老的机制---细胞分裂停滞,阻止细胞发生问题。在过去几年中,人们已利用这种机制抵抗肿瘤细胞---阻止衰老的肿瘤细胞发生分裂,从而阻止肿瘤生长。药物已被开发出来,并且作为化疗方案的一部分来治疗癌症。但是如今看来,这似乎表明这些药物可能存在副作用---这些研究人员报道逃避衰老的细胞生长得更快。

【7】Nature:开创肠道微生物组研究新时代!新方法鉴定出导致结肠炎的肠道细菌

doi:10.1038/nature25019

在一项新的研究中,来自美国哈佛医学院的研究人员清除了微生物研究领域的一个重大的障碍:他们设计出并成功地使用一种方法来梳理肠道细菌与疾病之间的因果关系。他们说,这种被称作微生物组三角测量(microbial triangulation)的方法可能并不仅仅是推动微生物组和疾病之间的关联性研究,而且也可能会阐明这两者之间真正的因果关系。相关研究结果于2017年12月6日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Moving beyond microbiome-wide associations to causal microbe identification”。

通过小鼠中开展实验,这些研究人员鉴定出一种之前未知的肠道微生物,它能够抑制肠道炎症并阻止严重的结肠炎。他们说,这一发现为在炎症性肠病患者中对这种新鉴定出的肠道微生物作为一种益生菌疗法进行测试提供了强有力的证据。炎症性肠病的特征是肠道慢性炎症。据美国疾病控制预防中心(CDC)的统计数据,在美国,有高达130万人患上这种疾病。

【8】Nature:科学家成功揭示TRPM4蛋白冠状样原子结构  有望开发高血压等疾病的新型疗法

DOI:10.1038/nature24674

近日,来自美国文安德尔研究所(Van Andel Research Institute,VARI )的科学家通过研究首次揭示了潜在药物靶点的原子水平结构,有望帮助开发治疗中风和外伤性脑损伤等疾病的新型疗法,相关研究刊登于国际杂志Nature上。

TRPM4蛋白在机体所有组织中都存在,包括大脑、心脏、肾脏、结肠和肠道组织等;其在很多方面扮演着关键角色,比如通过血管收缩来调节机体血流,设定心脏的节奏以及调节机体免疫反应。研究者Wei Lu教授表示,理解TRPM4蛋白在调节机体循环过程中的关键角色非常重要,很多年以来我们一直未能成功观测到该蛋白的分子架构,本文研究不仅为我们提供了该蛋白的精细化原子水平图谱,还揭示了一些完全意想不到的细节信息。

【9】Nature:重大突破!开发出具有进化能力的人工核衣壳运送mRNA

doi:10.1038/nature25157

在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学的研究人员构建出用于包装遗传物质的微观组装体,他们称之为合成核衣壳(synthetic nucleocapsid)。他们希望这些微观组装体有朝一日能够被用来通过运送合适的药物到细胞中来治疗具有细胞水平问题的患者。相关研究结果于2017年12月13日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Evolution of a designed protein assembly encapsulating its own RNA genome”。在这篇论文中,他们描述了他们的微观组装体,以及他们利用它们迄今为止所开展的工作。

开发这些微观组装体是一个专门用于运动mRNA的整个项目的一部分。这些研究人员解释道,mRNA是细胞用来在DNA(蓝图)和驻留在细胞中的蛋白之间发生信息的分子。他们进一步解释道,核衣壳的想法来自病毒,病毒利用核衣壳将它们的载物(DNA或RNA)包装起来,从而保护它们的核酸。在设计他们自己的运送系统时,他们利用蛋白构建含有它们自己的RNA基因组的微观组装体。他们指出这些微观组装体能够间接地进化---微观组装体被构建出来,随后被注射到试验小鼠体内。经过一段时间后,从这些试验小鼠体内抽取血液并进行测试以便观察微观组装体如何好地运送它们的载物到靶细胞中。他们随后对微观组装体进行更改以便改进所需的特征。

【10】Nature:利用CRISPR/Cas9让小鼠恢复听力

doi:10.1038/nature25164

Tmc1基因是内耳中检测声波的毛细胞发挥正常功能所必需的。携带着Tmc1基因的某种显性突变的人和小鼠经历着渐进性听力丧失。在一项新的研究中,研究人员利用CRISPR-Cas9基因组编辑策略让这个基因的突变版本失活,从而降低贝多芬小鼠模型中的这种听力丧失。相关研究结果于2017年12月20日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Treatment of autosomal dominant hearing loss by in vivo delivery of genome editing agents”。

美国俄勒冈健康与科学大学感觉生物学家Peter Barr-Gillespie(未参与这项研究)说,“这是一项非常重要的研究。这表明CRISPR介导的基因编辑能够导致体内的听力丧失真正地改善。”

这种贝多芬小鼠模型在人Tmc1基因的小鼠版本中具有相同的点突变。大约3周后,这些小鼠开始失去一些听力,到8周时它们因它们的毛细胞死亡而变得极度耳聋。

在这项新的研究中,美国哈佛大学化学生物学家David Liu和同事们设计出一种向导RNA(gRNA)来特异性地靶向这个基因的常染色体显性的致病性拷贝。他们不是利用一种基于病毒的系统来运送Cas9和gRNA序列,而是将以一种被称作Cas9-gRNA复合体的核糖核蛋白(ribonucleotide protein, RNP)封装在脂质中并进行运送。这种策略改善了这种突变等位基因的编辑选择性,因此相比于小鼠成纤维细胞培养物中的野生型等位基因,它靶向这种突变等位基因的频率增加了20倍