1月Science不得不看的亮点研究
2017-02-23 MedSci MedSci原创
1月匆匆而过，除了1月9号奥巴马发文在Science，题为The Irreversible Momentum of Clean Energy之外，有哪些精彩研究成果呢？让小编一一道来。【1】Science：科学家找到让伤口愈合不留疤的方法 科学家们最近找到一种让伤口愈合为再生的皮肤而非疤痕组织的新方法，这种方法可以将伤口处最常见的细胞类型转变成脂肪细胞，在该研究之前这种转变在人体上被
1月匆匆而过，除了1月9号奥巴马发文在Science，题为The Irreversible Momentum of Clean Energy之外，有哪些精彩研究成果呢？让小编一一道来。
科学家们最近找到一种让伤口愈合为再生的皮肤而非疤痕组织的新方法，这种方法可以将伤口处最常见的细胞类型转变成脂肪细胞，在该研究之前这种转变在人体上被认为不可能发生。相关研究结果发表在1月5日的Science上。
该研究显示毛发和脂肪各自发育，但是发育过程并非完全独立进行。首先形成毛囊，然后Cotsarelis实验室的研究人员发现了毛囊形成所必需的一些因子，现在他们又发现一些由再生毛囊产生的因子可以将周围的肌成纤维细胞转变成脂肪细胞而非形成疤痕。没有新的毛发形成脂肪细胞也不会形成，一旦形成毛发就会随之形成脂肪细胞，并且与已经存在的脂肪细胞没有区别，愈合的伤口就会看起来非常自然而不会留下疤痕。
这些发现在皮肤病领域具有革命性的潜力。第一和最明显的用途是开发一种治疗方法将肌成纤维细胞转变成脂肪细胞，帮助伤口愈合并且不会形成疤痕。
皮肤组织中的脂肪细胞增加不仅对伤口愈合有帮助，脂肪细胞损失也是其他一些疾病的常见并发症，特别是HIV的治疗，目前还没有有效的解决办法。除此之外，随着衰老过程的发生，皮肤中的脂肪细胞也会逐渐损失（尤其是在脸上），导致永久的、深深的皱纹形成，这是抗衰老治疗无法很好解决的问题。
随着生活圈子的变迁和扩大，我们会遇见、结识越来越多的人，对于人脸的识别和记忆能力也会随着年龄增长而增强。已有研究表明，我们对于人脸的辨识能力会在30岁达到一个“顶峰”。近期，《Science》期刊最新发表一篇文章表明，人脸识别能力的增强与大脑特定区域持续发育有关。
斯坦福大学的心理学家Grill-Spector认为，梭状回区域之所以会持续增殖，与树突有关。这些由神经元细胞延伸出来的分支通过扩张增加大脑区域的体积。他们将这一过程比喻树林的繁衍：虽然总体规模不会发生大变化（神经元数量不变），但是“树木”会开枝散叶。
Grill-Spector推测，这一特质与人类群居生活有关联，因为人脸识别在社交中至关重要。幼儿时期，你可能只需要记住父母家人的面孔。随着成长，社会圈子变大，你需要识别并记住的人越来越多。
此外，这一研究的深入将有望解析包括脸盲症、自闭症等神经类疾病的致病机理。
免疫疗法对临床癌症治疗的影响正在迅速攀升。然而，不同的免疫疗法解决的是癌症-免疫系统交互作用中的不同问题。那么，对每个病人而言，究竟哪种疗法最有效呢？5月6日，在线发表于Science上的题为“The cancer immunogram”的文章中，作者们提出了个体中癌症与免疫系统不同互相作用的框架。他们的目标是聚焦生物标志物研究，帮助指导治疗选择。
癌症免疫交互作用的结果依赖于大量的参数，如T细胞抑制机制等；这些参数的“值”在不同的患者之间差异很大。基于癌症-免疫交互作用的多因子特性，生物标志物检测的联合使用成为一种必然的需要。
这篇文章中提出的Cancer Immunogram假定了T细胞活性是人类肿瘤中的最终效应机制。这绝不意味着肿瘤相关巨噬细胞的抑制、微生物组的调节等没有价值。作者们假设癌症免疫疗法的疗效最终与增强的T细胞活性相关。未来的研究将验证这一假设是否正确。
同时作者们也承认，他们对癌症-免疫交互作用的理解依然是不完整的。未来，新的生物标志物可能会添加进来，而一些已有的标志物可能被移除。
来自第二军医大学和中国医学科学院的研究人员证实，在病毒感染后，酪氨酸激酶Src可促进激酶TBK1的磷酸化，以帮助I型干扰素的产生。相关研究结果发表在1月3日的Science子刊《Science Signaling》。我国著名的免疫学家曹雪涛（Xuetao Cao）院士及第二军医大学的陈涛涌（Taoyong Chen）教授是这篇论文的共同通讯作者。
细胞都具有多个可探测病毒感染的模式识别受体（PRRs）。虽然PRRs通过不同的适配器蛋白介导信号传导，但它们大多聚集在激酶TBK1的激活，TBK1可磷酸化和激活转录因子IRF3来促进I型干扰素（IFNs）编码基因的表达。有研究发现，TBK1——经历了丝氨酸自身磷酸化以被激活——也被酪氨酸磷酸化，这依赖于激酶Src。虽然Src没有直接结合和磷酸化TBK1，但它被招募到多个PRR相关的包含TBK1的复合物。此外，Src的缺失及其活性抑制，可影响由病毒感染的巨噬细胞的I型干扰素生产，从而表明Src可作为病毒先天免疫反应的一个重要调节因子。
为了响应病毒感染，各种模式识别受体（PRRs）被激活，来刺激I型干扰素（IFNs）的生产。然而，所有这些受体的反应，关键在于激酶TBK1的激活，其通过干扰素调节因子3（IRF3）刺激转录。在这项研究中，研究人员调查了“TBK1激酶活性被刺激以应对病毒感染”的机制。他们发现，一旦RAW264.7巨噬细胞感染病毒后，酪氨酸激酶Src就能促进Tyr179上的TBK1磷酸化。Tyr179的突变可损害Ser172上的TBK1自身磷酸化，这是TBK1激活所必需的。TBK1 Y179A突变未能恢复病毒感染的TBK1缺陷型巨噬细胞的I型干扰素生产。用药物AZD0530抑制Src以及CRISPR/ Cas9介导的Src敲除，研究人员证实，Src对于TBK1-IRF3通路激活和刺激I型干扰素的生产，是至关重要的。
然而，Src在体外并不是与重组体TRK1直接结合，而是结合关键PRR接头蛋白内的脯氨酸-X-X-脯氨酸基序，如TRIF、MAVS和STING，在PRR解除后它们与TBK1形成复合物。总而言之，这些数据表明，Src是让TBK1准备好自身磷酸化和激活的主要酪氨酸激酶，从而对于“各种PRRs对TBK1活性的调节，作为先天抗病毒反应的一部分”提供了新的机制性见解。
【5】Science：突破性成果！科学家重编程胚胎干细胞成功扩展其潜在的细胞命运
近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的研究人员通过联合研究开发出了一种新方法，该方法能够对小鼠胚胎干细胞进行重编程使其能够表现出颇似受精卵一样的发育特性。研究者指出，这些全能样的干细胞不仅能够产生发育胚胎中所有的细胞类型，还能够产生一些特殊类型的细胞，这些细胞能够促进胚胎和母体之间的营养交换。
这项研究或将帮助研究人员理解早期胚胎发育过程中的分子决策，同时也将扩展干细胞所产生的组织类型的“目录”，对于后期再生医学研究以及基于干细胞疗法的开发也至关重要。一个受精卵拥有完全的发育潜能，其能够产生所需的所有细胞类型，包括发育中的胚胎以及额外的胚胎组织，胎盘哺乳动物、胚外组织比如胎盘以及卵黄囊的特性对于胎儿和母亲之间进行营养和废物交换非常重要。
本文研究不仅及时了调节全能样干细胞状态的分子机制，同时也为研究干细胞全能性提供了一种强大的细胞培养实验系统。胚胎干细胞被认为具有多潜能性，因为其能够转变成为机体中任何类型的细胞，同时在过去几十年的研究中胚胎干细胞也给科学家们带来了很多惊喜，研究人员能够在实验室对其研究来阐明控制胚胎和胎儿机体特殊组织发育的遗传开关，同时胚胎干细胞还能够替换掉机体中损坏的组织，比如糖尿病患者的胰腺细胞或充血性心力衰竭患者心脏中的心肌细胞等，当然这些干细胞还能够帮助科学家们对早期阶段的遗传病进行研究探索。
发表在国际学术期刊Science上的一项新研究中，罗斯威尔帕克癌症研究所的科学家们发现两个重要基因能够帮助前列腺癌进展促进治疗抵抗的发生。他们的工作阐述了前列腺癌对治疗产生适应性的新机制，为干扰甚至逆转这一致命过程提供了新的可能。
“雄激素剥夺治疗是治疗发生转移的前列腺癌病人的常用方法。虽然大多数病人会在开始治疗的时候产生应答，但是癌症几乎总会复发并且变得侵袭性更强也更致命。我们发现了导致前列腺癌进一步进展的新机制，为预防和治疗这种致死性更强的前列腺癌提供了新机会。”来自罗斯威尔帕克癌症研究所的David Goodrich教授这样说道。
“重要的是，这些发现帮助我们进一步理解了前列腺癌是如何对治疗产生了适应性，癌细胞如何从依赖一个特定的治疗靶点变得对靶点的功能不再依赖。这一发现为延缓甚至逆转这种适应性提供了可能，从而延长目前治疗方法的有效作用时间。对前列腺癌的了解或可适用于其它类型的癌症。”文章共同作者Leigh Ellis教授这样说道。
在这项研究中，研究人员借助临床前模型发现抑癌基因Rb1的缺失会诱导前列腺癌对治疗产生适应性并促进前列腺癌的转移进展。他们还发现另外一个基因EZH2表达增加也与前列腺癌对治疗产生的适应性有关，或可用作治疗这种前列腺癌的靶点。通过EZH2抑制剂药物治疗产生抵抗的肿瘤可以增加前列腺癌对雄激素剥夺治疗的敏感性。该研究团队希望能够在临床研究中进一步验证这些发现。
朊病毒（Prions）是一种被认为能够引发诸如疯牛病等大脑退行性疾病的感染性因子，如今研究人员在细菌中或许也发现了朊病毒的踪迹。肉毒杆菌是一种能够诱发中毒的细菌，研究者发现，当肉毒杆菌中的一部分蛋白插入到酵母和大肠杆菌的细胞中时，该蛋白的行为类似于朊病毒，相关研究发表于Science杂志上。
在最新的研究中，研究人员利用能够识别酵母细胞中产生朊病毒蛋白的软件对大约6万个细菌基因组进行了分析，最后他们发现了一种细菌分泌性的蛋白—Rho，在诸如肉毒杆菌和大肠杆菌等很多细菌中，Rho都是一种基因表达的主要调节子，因此该蛋白能够控制许多基因的活性。
当将将从肉毒杆菌中取出的Rho朊病毒蛋白形成部分注入到大肠杆菌中时，就会出现畸形蛋白质的聚集形成，此外，当小段蛋白质被插入到酵母细胞时，其就会替代酵母细胞中一种已知的朊病毒形成蛋白的功能。研究人员发现，尽管在大肠杆菌中正常版本的Rho能够抑制基因活性，但当该蛋白处于朊病毒形式下时很多基因都会活性表达，这就表明，朊病毒或许会促进细菌适应多种类型的环境压力，比如研究者还发现，大肠杆菌能够对Rho的朊病毒形式进行修饰，使其对乙醇能够更加耐受。
相关研究结果表明，大约在23亿年前，在真核生物和细菌间，朊病毒就已经表现出了进化上的分裂；研究者Hochschild说道，在自然界中朊病毒要比我们此前假设的分布要更广泛一些，当然我们认为在细菌中或许还存在其它形式的形成朊病毒的蛋白。
在这项新研究中，研究人员使用了单颗粒低温电子显微镜，这种技术能够帮助科学家们对比较大的复杂动态分子进行图像捕捉。他们在病毒整合体上添加了一个特殊蛋白促进整合体在甘油中的溶解性，并加入了一些盐离子防止蛋白聚集成块。
所有逆转录病毒的整合体都有核心结构成分来执行整合功能。研究人员将HIV整合体的核心成分与PFV的进行对比发现两者存在一些差别。研究人员表示，虽然只是很小的差别，但是对于药物开发和理解药物抵抗机制来说可能非常重要。
令研究人员感到惊讶的是，HIV的整合体比其他逆转录病毒更加复杂。之前已经知道HIV整合体的核心由四部分组成，但是新研究发现HIV整合体还有更多的组成部分。研究证据表明更加复杂的整合体可以更好地帮助HIV将自身整合到宿主基因组中。
研究人员表示，HIV整合体的复杂性提示了自然如何塑造逆转录病毒的进化。HIV 病毒可以完成其他病毒不能完成的功能，比如通过活跃的转运过程进入细胞核而不需要等待细胞分裂。研究人员打了个比方：HIV就像是奢侈品汽车，而其他逆转录病毒则是经济型汽车，虽然它们都是汽车但是HIV的整合体进行了更加重要的升级来完成不同工作。
研究人员推测，HIV的整合体采用多种途径进行组装。目前这项研究主要聚焦在宿主DNA上完成组装的整合体，未来还需要对结合宿主基因组之前以及结合了药物的整合体结构进行研究。
直到现在，海马体仍然被认为是与形成和唤醒记忆有关的最重要脑部区域，其他区域只起到次要作用。但是发表在国际学术期刊Science上的一项新研究发现脑部的内嗅皮质区域在其中发挥着新的独立作用。奥地利科学技术研究所的科学家们发现大鼠的内嗅皮质能够进行运动记忆的重放不需要经过海马体。
在这项研究中，研究人员对大鼠的记忆唤醒过程进行了研究。他们发现位于内嗅皮质外表层的神经元会在记忆任务中发生激活，并进行路径编码，这部分神经元中包括网格细胞，可以向海马体输入信号。令人意外的是，研究人员发现内嗅皮质表面区域神经元的重新激活不会伴随海马体神经元的重新激活。无论是在睡眠时间还是清醒阶段，内嗅皮质表面区域神经元都只会触发自身的重新激活，独立于海马体进行记忆的唤醒和巩固。
文章第一作者Joseph O`Neill对上述结果如何改变我们对记忆形成过程的认识进行了解释：“单靠海马体本身并不能完全决定记忆的形成和唤醒。内嗅皮质和海马体可能是负责记忆形成和唤醒的两套系统。尽管两者存在关联，这两个区域仍然可能独立工作。它们可能通过不同途径发挥不同作用。”
科学家们最近找到一种让伤口愈合为再生皮肤而非疤痕组织的新方法，这种方法可以将伤口处最常见的细胞类型转变成脂肪细胞，在该研究之前一直认为这种转变在人体上不可能发生。相关研究结果发表在国际学术期刊Science上。
在正常情况下皮肤中有脂肪细胞存在，但是当伤口愈合为疤痕脂肪细胞就会消失。肌成纤维细胞是处于愈合过程的伤口中最常见的一类细胞，被认为只能形成疤痕组织。疤痕组织中也没有任何毛囊因此看起来与正常皮肤不同。研究人员以这些特性为基础进行了他们的研究。
该研究发现毛发和脂肪各自发育但是发育过程并非完全独立进行。研究人员曾经发现了毛囊形成所必需的一些因子，现在他们又发现一些由再生毛囊产生的因子可以将周围的肌成纤维细胞转变成脂肪细胞而非形成疤痕。没有毛发形成的时候也不会形成脂肪细胞，一旦形成毛发就会随之形成脂肪细胞，并且与已经存在的脂肪细胞没有区别，这样愈合形成的伤口就会看起来非常自然而不会留下疤痕。
到底毛囊产生了什么信号诱导了脂肪细胞的形成呢？研究人员发现一种叫做BMP的因子发挥了重要作用，引导肌成纤维细胞变成脂肪细胞。“通常来说，肌成纤维细胞无法变成另外一种类型的细胞。但是我们的工作表明我们可以影响这些细胞使其高效稳定地转变成脂肪细胞，并且在小鼠和培养的人类细胞模型上都可以发生该过程。”文章作者George Cotsarelis这样说道。
未来或可开发一种治疗方法将肌成纤维细胞转变成脂肪细胞，帮助伤口愈合并且不会形成疤痕。皮肤组织中的脂肪细胞增加不仅对伤口愈合有帮助，脂肪细胞损失也是其他一些疾病的常见并发症，特别是HIV的治疗，目前还没有有效的解决办法。除此之外，随着衰老过程的发生，皮肤中的脂肪细胞也会逐渐损失导致皱纹形成，这是抗衰老治疗无法很好解决的问题。因此这些发现在皮肤领域或具有革命性意义。
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