学科服务

11月Nature杂志不得不看的重磅级亮点研究

【1】Nature:重大发现!肠道菌群或能控制机体的运动方式!

doi:10.1038/s41586-018-0634-9

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自加州理工学院的科学家们通过研究对“跟着直觉走”的含义进行了新的诠释,文章中,研究者发现,肠道菌群能够控制果蝇的运动,同时他们还鉴别出了参与整个过程的特殊神经元,相关研究结果或能阐明机体肠道和大脑之间的关联,尤其是能够阐明肠道菌群影响机体行为(包括运动)的分子机制。

研究者Sarkis K. Mazmanian教授表示,我们观察到不携带细菌的无菌果蝇常常会异常活跃,相比携带正常水平微生物的果蝇而言,这些果蝇会走得更快,更远,而且休息的时间也更短;文章中,研究人员调查了肠道菌群影响果蝇行为的通路;运动对于机体的一系列活动都非常重要,比如交配、寻找食物等,研究结果表明,肠道菌群或许对于动物机体的基础行为非常重要。

【2】Nature:打破传统认知!科学家首次在机体中发现特殊类型的骨骼干细胞

doi:10.1038/s41586-018-0662-5

骨骼干细胞非常有价值,因为其能愈合很多类型的骨骼损伤,但研究人员却很多发现骨骼干细胞,因为他们并不知道骨骼干细胞的样子或者其存在的未知;近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自密歇根大学的科学家们通过研究在骨骺生长板(epiphyseal growth plate)的(resting zone)鉴别出了一类骨骼干细胞,骨骺生长板是一类特殊的软骨组织,其是骨骼生长的重要驱动子。

研究者Noriaki Ono表示,在静止区域发现骨骼干细胞非常有意义,因为研究人员普遍认为干细胞常常处于静息状态,直到其被需要时才会激活。为了寻找这种特殊类型的干细胞,研究者利用荧光蛋白来标记小鼠机体中的特殊细胞群体,随后随着时间延续来追踪这些细胞的命运变化,以这种方式,研究人员就能够研究这些细胞在天然状态下整个生命周期中的行为变化(并不仅仅是在培养皿中)。

研究者发现的这些特殊细胞能够满足骨骼干细胞的标准,因为其具有一些重要特性,即能够转变成为制造软骨和骨骼的细胞,还能够转化成为特殊细胞来支持血细胞的产生。研究者认为这种细胞可能只是其中一种骨骼干细胞;理解这些干细胞在生长板中发挥的重要功能或许能够帮助研究人员阐明为何某些患者会患上特殊类型的骨骼畸形或其它骨骼疾病等。

【3】Nature:世界上最强核磁共振成像仪正在将人类成像研究推向新的极限

新闻阅读:The world’s strongest MRI machines are pushing human imaging to new limits

2017年12月在美国明尼阿波里斯市一个寒冷的早晨,一名男性走进了一个研究中心(该研究中心此前只有猪进去过),随后他冒险进入了全球最强的一台核磁共振成像仪中来对其全身进行扫描。

首先他换上了医院的长袍,同时研究人员确保其身上没有任何金属物质,包括戒指、金属植入物或者心脏起搏器等,任何金属可能都会被强大的10.5特斯拉核磁共振成像仪所撕裂,这台全球最强的核磁共振成像仪的质量约是波音737飞机的3倍,而且其磁场强度比当今临床使用的高强成像仪要高出50%;就在几天前,这名男子通过了一系列检查,包括对其平衡感的基准测试,以确保能够恰当地评估其因接触磁铁而产生的眩晕程度。在明尼苏达大学的磁共振研究中心,这名男子躺进了4米长的检查仓中,周围被110吨磁铁和600吨铁所屏蔽隔离,随后研究人员对该名男子的臀部进行了长达1小时的成像,对其薄软骨组织的成像质量将会展示这台核磁共振成像仪的分辨率。

【4】Nature:毒性淀粉样蛋白或有益于机体健康肌肉组织的发育

doi:10.1038/s41586-018-0665-2

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自科罗拉多大学的科学家们通过研究发现,被认为是多种神经肌肉疾病驱动因素的毒性蛋白—淀粉样蛋白或许在健康肌肉组织的发育上扮演的非常有益的角色。

研究者Thomas Vogler说道,这项研究中我们首次发现,淀粉样蛋白样结构不仅会存在于再生期间的健康骨骼肌中,而且其对于骨骼肌的形成也非常重要。本文研究结果或能帮助阐明一系列难以治愈人类疾病的发病根源,包括肌萎缩性侧索硬化症 (ALS)、包涵体肌病及特定形式的肌营养不良症等。研究者认为,这最终或有望帮助开发治疗肌肉骨骼疾病的新型疗法,同时也能帮助科学家们理解相关神经变性疾病的发病机制,比如帕金森疾病和阿尔兹海默病等。

【5】Nature:科学家鉴别出控制T细胞增殖的关键分子 有望开发治疗癌症等多种疾病的靶向性疗法

doi:10.1038/s41586-018-0701-2

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自哈佛医学院等机构的研究人员通过研究描述了对T细胞生物学特性的新理解,文章中,研究者阐明了T细胞如何被激活来增强机体抵御癌症或阻断自身免疫性疾病,相关研究结果或有望帮助研究人员开发治疗上述两种疾病的新型靶向性疗法。

研究者Josef Penninger表示,我们发现在神经生物学中已经存在几十年的一种系统或许在T细胞的生物学特性中扮演着关键的角色,作为一名免疫学家我主要参与研究解析T细胞关键信号通路的工作,同时我们也很感兴趣寻找T细胞生物学中扮演关键作用的新角色,这种新角色不仅能够调节早期T细胞的激活,还能够影响T细胞的生长,这或许对于后期开发有效控制自身免疫性疾病、哮喘症以及过敏症的新型疗法具有重要的意义。

【6】Nature:突破!科学家有望开发出治疗多种常见癌症的新型免疫疗法药物

doi:10.1038/s41586-018-0705-y

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自葛兰素史克公司的科学家们通过研究开发了一类新型免疫疗法药物来治疗某些常见的癌症,文章中,研究者揭示了这些药物的工作机制以及其对于后期开发新型癌症疗法的重要性。

免疫系统是一种非常复杂的细胞网络,其中的细胞能互相合作来抵御感染、疾病的发生;组成免疫系统的细胞能检测到数千种来自病原体的威胁,更重要的是,免疫细胞能够有效区分机体自身细胞和外源性细胞或物质,一旦免疫细胞锁定靶点,其就会调整机体免疫反应来破坏入侵的病原体。

科学家们一直在寻找新方法来利用机体免疫系统抵御癌症,并且回答一些问题,比如我们是否能够训练机体免疫系统来识别癌细胞,并对其进行标记用于破坏。

【7】Nature:重磅!日本科学家在全球首次利用iPS细胞治疗帕金森病患者

doi:10.1038/d41586-018-07407-9

将来自皮肤等身体组织的细胞进行重编程可让它们返回到一种多能的胚胎样状态,因而能够分化为其他的细胞类型。所产生的重编程细胞称为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPS细胞, iPSC)。日本神经外科医生首次将iPS细胞植入到帕金森病患者的大脑中。这只是利用ips细胞开展临床试验所要治疗的第二种疾病。

日本京都大学的科学家们利用一种技术将ips细胞转化为产生神经递质多巴胺的神经元的前体细胞,即多巴胺前体细胞(dopamine precursor cell)。在帕金森病患者中,产生多巴胺的神经元短缺会导致颤抖和行走困难。

【8】Nature:构建出首个人类早期妊娠细胞图谱,揭示母体免疫系统在早期妊娠发生的变化

doi:10.1038/s41586-018-0698-6

维持健康的妊娠有时是困难的:许多妇女遭受流产或死产,而其他妇女出现先兆子痫等问题。许多这些问题的根源发生在妊娠的最初几周,这也是胎盘形成的时候。胎儿着床到母体中称为蜕膜(decidua)的子宫内膜上,从而为胎盘提供良好的血液供应。研究母体和胎儿之间的界面可能有助于解答许多重要问题,包括母体的免疫系统如何发生变化从而允许母体和发育中的胎儿共同存在。 然而,在此之前这个领域还没有得到很好的研究。

在一项新的研究中,来自英国威康基金会桑格研究所、纽卡斯尔大学和剑桥大学的研究人员研究了妊娠前三个月的7万多个细胞。利用单细胞RNA测序和单细胞DNA测序,他们鉴定出蜕膜和胎盘中的母体细胞和胎儿细胞,并发现这些细胞如何相互作用。他们发现胎儿细胞和母体细胞利用信号相互交谈,这种交谈使得母体免疫系统支持胎儿生长。这项研究也是首次构建出关于人类早期妊娠的人类细胞图谱(Human Cell Atlas)。

【9】Nature:中科院潘巍峻课题组揭示一类巨噬细胞引导造血干细胞归巢机制

doi:10.1038/s41586-018-0709-7

造血干细胞(hemapoietic stem cell, HSC)一直被认为是所有血细胞的祖先。在我们出生后,这些多能性干细胞产生了我们的所有血细胞谱系:淋巴系细胞(lymphoid cell)、髓系细胞(myeloid)和红系细胞(erythroid cell),从而在一生当中维持着我们的生命。

在人类中,造血干细胞在人胚胎2周时可出现于卵黄囊,妊娠5个月后,骨髓开始造血,出生后骨髓成为干细胞的主要来源。在造血组织中,造血干细胞所占比例甚少。

造血干细胞的来源主要包括骨髓、外周血和脐带血。在现代医学中,造血干细胞移植已逐渐取代骨髓移植,用于治疗急、慢性白血病和某些恶性肿瘤等多种重大疾病。

【10】Nature:重磅!开发出cfMeDIP–seq技术,最低仅需1ng血浆cfDNA就可检测早期癌症

doi:10.1038/s41586-018-0703-0

在一项新的研究中,在加拿大玛嘉烈公主癌症中心研究员Daniel De Carvalho博士的领导下,一个研究团队以血液样本作为测试对象,将“液体活检”、甲基化分析和机器学习相结合,开发出一种灵敏的基于免疫沉淀的测试方法来分析少量血浆循环游离DNA(cell-free DNA, cfDNA)中的甲基化组(methylome),从而能够在癌症的最早阶段检测它,并对它进行分类。这种测试方法称为游离甲基化DNA免疫沉淀高通量测序(cell-free methylated DNA immunoprecipitation and high-throughput sequencing, cfMeDIP–seq),用于在不使用亚硫酸盐的情形下对血浆cfDNA进行全基因组甲基化分析。相关研究结果于2018年11月14日在线发表在Nature期刊上。

de Carvalho说,这些研究人员不仅描述了一种检测癌症的方法,而且还有望能够早在症状出现之前,也是癌症更容易被治疗的时候,更早地发现它。

de Carvalho说,“我们对这个阶段的发现感到非常兴奋。癌症的一个主要问题是如何尽早地发现它。如何在血液中找到十亿分之一的癌症特异性突变,尤其是在早期阶段,简直是'大海捞针'。这是因为早期阶段,血液中的肿瘤DNA含量是最低的。”

 学科馆员

吴慧

E-mail: hwu@shsmu.edu.cn

778045

在线咨询