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6月Nature雜志重磅級亮點研究,快看看對你的研究方向有沒有一點啟發或靈感

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時光總是匆匆而過,不知不覺6月份就快要結束了,在即將過去的6月里Nature雜志又有哪些亮點研究值得學習呢?小編對此進行了整理,與大家一起學習。

【1】Nature:突破!科學家成功解讀大腦構建的分子機制

doi:10.1038/s41586-018-0139-6

日前,一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中,來自倫敦大學國王學院的研究人員通過研究發現了大腦構建的基本過程,這或許能幫助理解諸如自閉癥和癲癇癥等神經發育障礙背后的分子機制。這項研究中,研究人員回答了長期以來的一項進化上的謎題,即如何在不同物種不同尺寸的大腦中維持不同類型腦細胞之間的精細平衡?

大腦皮層是大腦中最大的區域,其主要負責機體多種高級化功能的展現,比如學習、建議和極化未來行動的能力,大腦皮層中含有兩種主要的大腦細胞類型:興奮型和抑制型神經元細胞,其能被簡單地定義為“行動”和“不行動”神經元(no-go neurons)。興奮型的神經元能夠加工處理信息并提供指令告訴其它神經元該做什么,而抑制型的神經元則會限制興奮型神經元的活性,以便這些神經元無法同時發揮作用,過多的“行動”神經元常?;岬賈埋拆鎦⒎⑸討猩窬墓刃朔?,而過多的“不行動”神經元則會誘發大腦的認知問題。

研究人員闡明了,如何通過研究發育中小鼠的大腦組織來實現“行動”和“不行動”神經元之間的準確平衡,在所有哺乳動物中這兩類細胞的比率非常相似,這項研究發現或許也適用于人類。

【2】Nature:神操作!科學家能操控大腦使你對甜食的喜好轉變成為厭惡感!

doi:10.1038/s41586-018-0165-4

你是否曾經因為節食而希望菠菜能夠刺激你的味蕾?或者是巧克力讓你感到寒冷?近日,一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中,來自哥倫比亞大學Zuckerman研究所的科學家們通過研究闡明了如何操控大腦讓人一吃甜食就“倒胃口”(感覺不愉快),而吃苦的東西卻感覺享受。

目前研究人員通過對小鼠進行研究實現了上述目的;當討論未來肥胖治療前景時,研究人員已經學會如何開啟/關閉大腦杏仁核(amygdala)部分的功能了,即能將小鼠的甜味感覺轉化為厭惡感,并將苦味轉化成為一種滿意的味道;研究人員想通過研究尋找方法來理解并且治療一些飲食障礙,包括肥胖和神經厭食癥;然而研究人員所使用的方法尚未在人類機體中進行試驗。

這項研究中,研究人員重點對杏仁核進行了研究,在人類機體中,顳葉部位有一對杏仁大小的器官,其在機體情感(恐懼和高興)、動力、生存本能和壓力處理等方面扮演著關鍵角色,此前研究結果表明,杏仁核能直接與大腦中的味覺皮層相聯系,而本文研究則發現,杏仁核中有彼此分離的甜味和苦味區域,就好像味覺皮層一樣,因此研究人員就能對實驗室小鼠進行研究,獨立操控這些大腦區域,并且監測小鼠所出現的任何改變,研究者利用激光刺激來人工開啟杏仁核中甜味和苦味區域的神經元連接。

【3】Nature:科學家成功繪制出大腦神經細胞“地圖” 有望幫助開發治療神經變性等疾病的新型療法

doi:10.1038/s41586-018-0191-2

最近,一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中,來自弗萊堡大學的科學家們通過研究開發出了一種新型模型來解釋大腦如何儲存一些“有形事件”(tangible events)的記憶,這種模型的開發主要基于一項實驗,在實驗中研究人員讓小鼠置于虛擬環境中讓其尋找一個可以獲得獎勵的地方。

向前走幾步,停下來,環顧四周;在電子游戲的世界里,描繪四米長的走廊的墻壁是由綠色和藍色的圖案方塊所組成的,地板上有綠松石色的圓點。在不遠處,地板上有一個像餅干一樣的棕色圓盤,這就是獎勵地點的符號,小鼠的目標就是到達那里,隨后符號就會消失,而下一塊餅干會迅速出現在走廊的更遠處,小鼠通?;岜灰恍┘嗖庖撬?,如果其到達獎勵地點,研究者就會用吸管給它一滴豆漿,并刺激小鼠形成對虛擬世界的記憶,而如果小鼠要想知道何時以及在何地會獲得獎勵的話,它還必須學會如何在視頻中定位自身并且區分不同的走廊。

【4】Nature:重磅!單個CAR-T細胞讓癌癥患者5年內保持無癌狀態

doi:10.1038/s41586-018-0178-z

在一項新的研究中,來自美國賓夕法尼亞大學艾布拉姆森癌癥中心的研究人員報道一名慢性淋巴細胞白血病(CLL)患者在2013年接受嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor, CAR)T細胞(CAR-T細胞)治療后因單個CAR-T細胞及其增殖時產生的細胞而發生病情緩解,從那以后在5年內保持無癌癥狀態,并且這些CAR-T細胞仍然存在于他的免疫系統中。他們還證實這種治療反應與CAR編碼基因插入到這名患者的T細胞DNA中的位置相關聯,這可能是有助于提高這種治療反應率的一種關鍵因素。

作為一種癌癥,CLL起源自產生骨髓中的某些白細胞(即淋巴細胞)的細胞。這些癌細胞首先在骨髓中出現,隨后遷移到血液和淋巴結中。這些癌細胞增值得太快,將骨髓中的其他細胞擠出。它們并沒有正常地成熟,因而不能夠像它們應當的那樣抵抗感染。美國癌癥協會估計2018年將有約21000例新的CLL病例,并且大約有4500例死于這種疾病。這些患者中的許多人將接受骨髓移植,但是另一種可能的治療方法就是CAR-T細胞療法,它涉及收集患者自身的T細胞,對它們進行重編程而使得它們能夠識別和殺死癌癥,然后將它們灌注回到患者體內。這種方法已被美國食品藥物管理局(FDA)批準用于治療某些急性淋巴細胞白血?。ˋLL)患者以及一些非霍奇金淋巴瘤患者,但是當前尚未批準用于治療CLL。

【5】Nature重磅:科學家創造人血液蛋白基因圖譜

doi:10.1038/s41586-018-0175-2

盡管血漿蛋白在生物過程中具有重要角色,同時也是許多藥物的直接靶標,但是迄今為止我們并不清楚控制人體內血漿蛋白水平出現個體差異的遺傳學因素。

為了揭示血漿蛋白出現個體差異的原因,來自劍橋大學等機構的科學家們在John Danesh及Adam S. Butterworth博士的帶領下對來自INTERVAL研究中健康捐獻者血液中的血漿蛋白組的基因進行了深入分析。他們發現了1927個與1478種蛋白相關的基因,這是已知數量的5倍,相關研究于近日發表在《Nature》上,題為“Genomic atlas of the human plasma proteome”。

【6】Nature:科學家發現每天產生100億腸細胞的干細胞

doi:10.1038/s41586-018-0190-3

來自蘇黎世大學(UZH)的研究人員已經找到了結腸中的干細胞巢結構。這個結構由特殊的細胞組成,可以激活鄰近小腸上皮的干細胞,同時負責維持干細胞的持續更新。如果沒有這個激活信號,上皮會被破壞,但是如果持續激活,就會產生早期腫瘤,這項發現有助于提高我們對腸癌和炎癥的認識。

人類的小腸通?;嶙約焊?。僅僅是結腸——消化道最后的1.5米——中每天就有100億個上皮細胞被替換掉。腸道上皮細胞是一層形成小腸和大腸表皮的細胞,負責吸收營養。再生過程由干細胞驅使,這些干細胞位于上皮(隱窩)的小褶皺中,在這些地方干細胞與其他產生驅使再生需要的信號的細胞相互接觸。而這個維持干細胞的關鍵激活信號叫做Wnt信號。

這組來自UZH的研究人員現在找到了提供這些干細胞激活信號的細胞。這些所謂的Gli1陽性細胞圍繞在上皮的褶皺周圍,因此形成了干細胞巢??蒲Ъ頤竊諦∈笊砩轄械難芯糠⑾終廡┫赴諦〕ι掀ば緯珊托薷垂討蟹⒒幼毆丶饔?。“如果Gli1陽性細胞被清除或者無法分泌Wnt蛋白,那么激活信號就會消失,造成的結果就是結腸干細胞和上皮損壞,小鼠死亡。”Basler說道。

【7】Nature:破解脂肪酸代謝之謎

doi:10.1038/s41586-018-0201-4

所有身體脂肪的核心組分都是脂肪酸。它們的產生是由乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase, ACC)啟動的。如今,在一項新的研究中,來自瑞士巴塞爾大學生物中心的研究人員展示了ACC如何組裝成不同的細絲(filament)。他們所形成的細絲類型控制著這種酶的活性,因而控制著脂肪酸的產生。相關研究結果于2018年6月13日在線發表在Nature期刊上,論文標題為“Structural basis for regulation of human acetyl-CoA carboxylase”。

脂肪是高度多樣化的分子,用于燃料和能量儲存。它們是細胞膜的構成單元(building block),而且很多激素和信使分子都源自它們。盡管脂肪具有多樣性,但是所有的脂肪酸都來自相同的前體分子。ACC啟動這種前體分子的產生。因此,ACC是脂肪酸合成的關鍵,并且理解它的結構對治療許多疾病至關重要。

盡管已了解到這種酶及其在新陳代謝中的功能將近60年了,但科學家們對ACC的結構了解甚少。事實上,現代生物化學教科書繼續顯示關于ACC形成的細絲的模糊圖像,這就使得ACC細絲形成的方式和原因成為一個謎。如今,來自巴塞爾大學生物中心的Timm Maier教授領導的一個研究團隊解析出這種細絲的清晰圖片。Maier 報道,“我們解決了這個在代謝方面存在的長期謎團。闡明ACC細絲的詳細結構揭示了它們對酶活性的影響。”

【8】Nature:重大突破!揭示人體產生的蛋白viperin抑制HIV、HCV、寨卡病毒等多種病毒的作用機制

doi:10.1038/s41586-018-0238-4

抗病毒蛋白viperin是人類和其他哺乳動物體內的一種天然存在的酶。已知它對包括西尼羅河病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、狂犬病病毒和HIV在內的許多病毒具有抗病毒作用。在一項新的研究中,來自美國阿爾伯特-愛因斯坦醫學院、賓夕法尼亞州立大學和波士頓蛋白質創新研究所的研究人員鑒定出viperin的抗病毒作用機制。這種酶促進三磷酸胞苷(CTP)產生3’-脫氧-3’,4’-二脫氫-CTP(3?-deoxy-3′,4?-didehydro-CTP, ddhCTP)分子。ddhCTP阻止病毒復制它們的遺傳物質,因而阻止它們增殖。這一發現可能允許人們開發出誘導人體產生這種分子的藥物,并且這些藥物可能作為廣譜抗病毒療法加以使用。

論文共同作者、賓夕法尼亞州立大學的Craig Cameron教授說,“我們已知viperin通過某種酶活性具有廣泛的抗病毒作用,但是其他的抗病毒劑使用不同的方法來阻止病毒。由論文通信作者Tyler Grove和Steven Almo領導的阿爾伯特-愛因斯坦醫學院合作者們揭示出viperin催化一種重要的反應,從而導致ddhCTP分子產生。我們在賓夕法尼亞州立大學的團隊隨后證實了ddhCTP對病毒復制其遺傳物質的能力的抑制作用。令人吃驚的是,這種分子的作用方式類似于開發出的用于治療HIV和HCV等病毒的藥物。隨著更好地理解viperin如何阻斷病毒復制,我們希望能夠設計出更好的抗病毒劑。”

【9】Nature:為何我們的造血干細胞存在于骨髓中?免受紫外線傷害是關鍵!

doi:10.1038/s41586-018-0213-0

在人類和其他哺乳動物中,產生所有血細胞的造血干細胞位于骨髓中。但在魚類中,造血干細胞存在于腎臟中。在20世紀70年代后期,生物學家們首次意識到血液在身體的特定部位---造血干細胞壁龕(blood stem cell niche)---中產生。從那時起,他們就一直想知道為何不同的生物在不同的部位中執行這種功能。

四十年后,來自美國哈佛大學干細胞與再生生物學系、波士頓兒童醫院干細胞項目和哈佛干細胞研究所的研究人員在一項新的研究中發現了一條有價值的線索:這種造血干細胞壁龕經進化后?;ぴ煅上赴饈苧艄庵杏瀉ψ賢庀擼║V)的傷害。這種對造血干細胞壁龕的新認識將有助人們增強造血干細胞移植的安全性。相關研究結果于2018年6月13日在線發表在Nature期刊上,論文標題為“Protection from UV light is an evolutionarily conserved feature of the haematopoietic niche”。

【10】Nature:重磅!阻斷氧化磷脂的抗體有望阻止炎癥和動脈粥樣硬化!

doi:10.1038/s41586-018-0198-8

在一項新的研究中,來自美國加州大學圣地亞哥分校的研究人員發現他們能夠利用一種結合到氧化磷脂(oxidized phospholipid, OxPL,即發生氧化的磷脂)上的天然抗體阻斷小鼠中的炎癥。磷脂是一種位于細胞表面上的分子,炎癥會讓它們發生氧化。即便小鼠攝入高脂肪食物,這種抗體也會讓它們免受動脈斑塊形成、動脈硬化和肝臟疾病,從而延長它們的壽命。他們首次在一種生命系統中證實OxPL觸發炎癥和導致動脈斑塊形成。這些結果也提示著一種阻止或逆轉多種炎性疾病的新方法。相關研究結果發表在2018年6月14日的Nature期刊上。

論文通信作者、美國加州大學圣地亞哥分校醫學院醫學教授Joseph Witztum博士說,“不論你的哪個部位發生炎癥,你都會產生OxPL。這并不意味著OxPL是罪魁禍首,但它確實發揮著重要作用。”

一些磷脂---構成細胞膜的分子---易于被活性氧物質修飾,從而形成OxPL。這種事件在動脈粥樣硬化等炎性疾病中尤為常見,其中在動脈粥樣硬化中,阻塞動脈的斑塊會形成。在這項研究之前,科學家們并不能夠以一種允許他們研究磷脂氧化在炎癥和動脈粥樣硬化中作用的方式控制這種氧化。

Witztum、加州大學圣地亞哥分校醫學院資深科學家Xuchu Que及其團隊利用基因工程培育出具有兩種特殊性質的小鼠具:(1)它們具有基因突變,使其成為研究動脈粥樣硬化的一種良好模型;(2)它們產生一種被稱作E06的抗體的一個片段,這個片段剛好足以結合OxPL,從而阻止OxPL引起免疫細胞產生炎癥的能力,不過它本身并不足以導致炎癥。他們給這些小鼠喂食高脂肪食物。

 



(文章來源于生物谷Bioon.com)


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