10月Nature雜志不得不看的重磅級(jí)亮點(diǎn)研究

時(shí)光總是會(huì)在不經(jīng)意間匆匆劃過，不知不覺10月份即將結(jié)束，在即將過去的10月里Nature雜志又有哪些亮點(diǎn)研究值得學(xué)習(xí)呢？小編對(duì)此進(jìn)行了整理，與大家一起學(xué)習(xí)。

【1】Nature：重大進(jìn)展！組合使用TLR7激動(dòng)劑和廣泛中和抗體可殺死潛伏的HIV病毒庫

doi：10.1038/s41586-018-0600-6

鑒于有超過3500萬人感染上HIV病毒和每年有近200萬新增HIV感染病例，這種病毒仍然是一種主要的流行病?，F(xiàn)有的*感染，這是因?yàn)檫@種病毒能夠進(jìn)入休眠狀態(tài)，一直潛伏地存在于免疫細(xì)胞中。這些被感染的免疫細(xì)胞（稱為潛伏病毒庫）---盡管采用ART藥物治療，HIV仍然保持潛伏狀態(tài)---能夠隨時(shí)再次活躍起來。

美國貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心病毒學(xué)與疫苗研究中心主任Dan H. Barouch博士說，&l*感染的關(guān)鍵障礙。有一種假設(shè)認(rèn)為激活這些潛伏的病毒庫細(xì)胞可能讓它們更容易遭受破壞。”

在一項(xiàng)新的研究中，Barouch及其同事們證實(shí)組合使用旨在靶向HIV的廣泛中和抗體（bNAb）和刺激先天免疫系統(tǒng)的Toll樣受體7（TLR7）激動(dòng)劑能夠延緩HIV在停止服用ART藥物的猴子體內(nèi)反彈。這些發(fā)現(xiàn)提示著這種雙管齊下的方法代表著一種潛在的靶向這種病毒庫的策略。

【2】Nature：胚胎干細(xì)胞在體外自我組裝成胚胎樣結(jié)構(gòu)

doi：10.1038/s41586-018-0578-0

哺乳動(dòng)物身體的結(jié)構(gòu)在胚胎植入子宮后不久就已建立。身體的前后軸、背腹軸和中間外側(cè)軸在協(xié)調(diào)胚胎的各個(gè)區(qū)域中的DNA轉(zhuǎn)錄的基因網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)下便已確定了。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和英國劍橋大學(xué)的研究人員報(bào)道了小鼠胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生表現(xiàn)出類似能力的偽胚胎（pseudo-embryo， 即胚胎樣結(jié)構(gòu)）。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月3日在線發(fā)表在Nature期刊上。

這些被稱作類原腸胚（gastruloid）的結(jié)構(gòu)僅由大約300個(gè)胚胎干細(xì)胞組成，表現(xiàn)出具有與6至10天齡胚胎后部相似的發(fā)育特征。這項(xiàng)研究表明，三個(gè)主要的胚胎軸是根據(jù)類似于胚胎的基因表達(dá)程序形成的。因此，類原腸胚有重大的潛力用于研究哺乳動(dòng)物正?；虿±硇耘咛グl(fā)育的早期階段。

因難以獲得早期哺乳動(dòng)物胚胎，對(duì)協(xié)調(diào)它們形成的過程進(jìn)行研究是很難開展的。英國劍橋大學(xué)遺傳學(xué)系教授Alfonso Martinez Arias及其團(tuán)隊(duì)近期發(fā)現(xiàn)，在某些條件下，小鼠胚胎干細(xì)胞能夠組裝成三維聚集體，這種三維聚集體在體外培養(yǎng)時(shí)持續(xù)伸長。這些被稱為“類原腸胚”的實(shí)體顯示出胚胎發(fā)育早期階段的不同特征。

【3】Nature：揭示蛋白OTX2在生殖細(xì)胞發(fā)育中起著至為關(guān)鍵的作用

doi：10.1038/s41586-018-0581-5

在一項(xiàng)新的研究中，來自蘇格蘭愛丁堡大學(xué)、中國山東大學(xué)和意大利那不勒斯遺傳學(xué)與生物物理學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了關(guān)于精細(xì)胞（即精子）和卵細(xì)胞（卵子）是如何形成的關(guān)鍵見解，從而有助于揭示它們的早發(fā)育階段。這項(xiàng)研究表明蛋白如何影響這些決定著后代DNA圖譜（DNA profile）的細(xì)胞的命運(yùn)。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月3日在線發(fā)表在Nature期刊上。

這些研究結(jié)果集中在生殖細(xì)胞的發(fā)育上，這些生殖細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生精子和卵子。在繁殖期間，來自不同性別的生殖細(xì)胞融合在一起而形成新的個(gè)體。

這些研究人員以小鼠為研究對(duì)象，探究了生殖細(xì)胞形成的個(gè)階段。他們著重關(guān)注一種名為BMP4的分子，發(fā)現(xiàn)它阻斷Otx2的活性，其中Otx2是指導(dǎo)非生殖細(xì)胞（稱為體細(xì)胞）發(fā)育的基因調(diào)節(jié)因子。他們證實(shí)通過BMP4降低Otx2活性對(duì)生殖細(xì)胞的發(fā)育是至關(guān)重要的。

【4】Nature：重大突破！揭示細(xì)胞通過葡萄糖代謝觸發(fā)排毒機(jī)制

doi：10.1038/s41586-018-0622-0

當(dāng)我們攝入食物時(shí)，我們的身體會(huì)降解食物產(chǎn)生葡萄糖以便從中獲取能量。在體內(nèi)如何處理葡萄糖對(duì)幾乎所有生命都是至關(guān)重要的，因而也在糖尿病等許多疾病中起著重要的作用。鑒于葡萄糖代謝是如此古老和重要的，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)它進(jìn)行操縱也是非常困難的。與人體細(xì)胞中的許多基因或途徑不同的是，人們不能僅關(guān)閉參與葡萄糖代謝的過程來觀察它與其他途徑如何存在關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)槿绻@樣做，細(xì)胞會(huì)死掉，這些關(guān)聯(lián)也就喪失了。

當(dāng)細(xì)胞中發(fā)生差錯(cuò)時(shí)，一種觸發(fā)細(xì)胞解毒過程的途徑會(huì)移除有毒物質(zhì)和堆積物。當(dāng)人們?cè)谘芯扛鞣N類型的疾病---比如癌癥、糖尿病、炎癥性疾病和諸如阿爾茨海默病之類的神經(jīng)退行性疾病---時(shí)，這種途徑就會(huì)處于活躍狀態(tài)。觸發(fā)這個(gè)途徑的一種關(guān)鍵蛋白是KEAP1。

【5】Nature：利用CRISPR/Cas系統(tǒng)開發(fā)出一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)錄事件的細(xì)胞記錄設(shè)備

doi：10.1038/s41586-018-0569-1

在一項(xiàng)新的研究中，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和巴塞爾大學(xué)的研究人員利用CRISPR-Cas系統(tǒng)開發(fā)出一種新的記錄設(shè)備：它產(chǎn)生的DNA片段能夠提供關(guān)于某些細(xì)胞過程的信息。在未來，這種細(xì)胞存儲(chǔ)設(shè)備甚至可能用于診斷中。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月3日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Transcriptional recording by CRISPR spacer acquisition from RNA”。

諸如病毒感染以及暴露于環(huán)境毒素或遭受其他形式的應(yīng)激等事件會(huì)改變基因的活性，從而在細(xì)胞內(nèi)留下分子痕跡。這些變化主要發(fā)生在信使RNA（mRNA）水平上。mRNA是當(dāng)基因被激活和讀取時(shí)產(chǎn)生的編碼遺傳信息的分子，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄。科學(xué)家們能夠通過測量細(xì)胞中存在的mRNA分子來準(zhǔn)確地研究基因的活性。然而，基因轉(zhuǎn)錄的痕跡快速地消失---mRNA是高度不穩(wěn)定的，而且細(xì)胞經(jīng)常在短時(shí)間后降解它。

【6】Nature：重大突破！揭示益生菌芽孢桿菌清除*機(jī)制

doi：10.1038/s41586-018-0616-y

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國過敏與感染性疾病研究所（NIAID）、泰國姊妹?；蔶ia科技大學(xué)和瑪希隆大學(xué)的研究人員證實(shí)在益生菌消化補(bǔ)充劑中常見的一種“有益的”細(xì)菌有助清除*，即一種可引起嚴(yán)重的抗生素耐藥性感染的細(xì)菌。他們意外地發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌（Bacillus）阻止*在健康個(gè)體的腸道和鼻子中生長。隨后，他們利用一種小鼠研究模型，地確定了這是如何發(fā)生的。 相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月10日在線發(fā)表在Nature期刊上。

NIAID主任Anthony S. Fauci說，“益生菌常被*作為改善消化系統(tǒng)健康的膳食補(bǔ)充劑。這是*準(zhǔn)確描述它們?nèi)绾翁峁┙】狄嫣幍难芯恐?。?duì)某些疾病而言，作為抗生素治療的一種有效的替代方案，口服芽孢桿菌可能在科學(xué)上是吸引人的，這值得進(jìn)一步探索。”

【7】Nature：揭示細(xì)胞中蛋白復(fù)合體形成的分子機(jī)制

doi：10.1038/s41586-018-0462-y

蛋白復(fù)合體的形成是一種高度復(fù)雜的過程，其并不以“完成”蛋白質(zhì)為開端；近日，一項(xiàng)刊登在雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自海德堡大學(xué)的科學(xué)家們通過研究闡明了細(xì)胞中蛋白復(fù)合體形成的分子機(jī)制。

文章中，研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鞍讈喕缓铣蓵r(shí)其會(huì)以一種協(xié)調(diào)的方式來形成，相關(guān)研究或能改變研究人員對(duì)于細(xì)胞中蛋白復(fù)合體活性發(fā)揮機(jī)制的理解。

細(xì)胞中的生物學(xué)過程常常是由數(shù)千種不同的蛋白質(zhì)所驅(qū)動(dòng)的，這些蛋白質(zhì)能夠裝配形成功能性的活性蛋白復(fù)合體；蛋白質(zhì)實(shí)際上是由所謂的核糖體來制造的，核糖體能夠催化蛋白質(zhì)的生物合成，在這一過程中，氨基酸被裝配成鏈并且折疊形成蛋白質(zhì)，截至目前為止，研究者推測，蛋白復(fù)合體亞單位或許能通過擴(kuò)散和隨機(jī)相遇的方式來尋找其它亞單位。

【8】Nature：利用胚胎干細(xì)胞從頭構(gòu)建定制的大腦區(qū)域

doi：10.1038/s41586-018-0586-0

研究遺傳學(xué)如何影響腦部疾病的科學(xué)家們*以來尋求一種更好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?jīng)過基因修飾的細(xì)胞系的體外培養(yǎng)物能夠揭示某些基因如何影響精神疾病和腦癌產(chǎn)生的一些線索。但是這樣的模型不能夠提供可由經(jīng)過基因修飾的小鼠提供的大腦功能的真實(shí)形式。

即便這樣，精心培育的用于研究基因如何影響大腦的小鼠也有幾個(gè)缺點(diǎn)。培育周期冗長且成本高，并且所需的基因特異性僅在小鼠幼仔出生時(shí)才能驗(yàn)證，但是不能保這種基因特異性一定會(huì)出現(xiàn)。

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國波士頓兒童醫(yī)院和加州大學(xué)舊金山分校的研究人員描述了一種新方法來構(gòu)建定制的小鼠模型來研究大腦。首先，一種天然的毒素可用于在小鼠胚胎中殺死通常生長在前腦中的年輕腦細(xì)胞。

【9】Nature：癌癥出現(xiàn)治療抵抗效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制

doi：10.1038/s41586-018-0603-3

癌癥的治療耐受性是癌癥患者出現(xiàn)的主要問題，這是由于耐藥細(xì)胞是腫瘤復(fù)發(fā)的根源，并且與高發(fā)病率和死亡率相關(guān)。因此，更好地了解與抗藥性相關(guān)的機(jī)制對(duì)于制定明確*癌癥和預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)的策略至關(guān)重要。

在近發(fā)表在《NATURE》雜志上的一項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞群在藥物治療后持續(xù)存在，導(dǎo)致基底細(xì)胞癌停止治療后出現(xiàn)復(fù)發(fā)。該研究還確定了可以消除這種存在耐受性的腫瘤群體的藥物組合，從而預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)。

基底細(xì)胞癌是常見的人類癌癥，每年影響*數(shù)百萬新患者。 Vismodegib是一種FDA批準(zhǔn)的藥物，用于治療人類局部晚期和轉(zhuǎn)移性基底細(xì)胞癌。許多接受vismodegib治療的患者在治療之后腫瘤細(xì)胞會(huì)得到清除，但很多時(shí)候，這些腫瘤在治療中止后仍會(huì)復(fù)發(fā)，其內(nèi)在的機(jī)制并沒有得到揭示。

【10】Nature：不對(duì)稱的氨基酸α-芳基化修飾是開發(fā)新藥物的起點(diǎn)

doi：10.1038/s41586-018-0553-9

氨基酸是蛋白的構(gòu)成單元（building block）。對(duì)氨基酸進(jìn)行化學(xué)修飾允許科學(xué)家們能夠開發(fā)新的分子，這就為開發(fā)抗生素等新的醫(yī)學(xué)藥物提供起點(diǎn)。

在一項(xiàng)新的研究中，來自英國布里斯托大學(xué)化學(xué)學(xué)院的研究人員如今開發(fā)出一種新的修飾氨基酸的方法：將一個(gè)碳原子環(huán)連接到氨基酸分子的正中心。引入這種碳原子環(huán)的不同尋常的化學(xué)反應(yīng)在此之前具有有限的應(yīng)用，但是這項(xiàng)新的研究表明引入這種新的分子結(jié)構(gòu)特征能夠與一系列比之前更加廣泛的化學(xué)結(jié)構(gòu)兼容。

這種化學(xué)反應(yīng)涉及將這個(gè)碳原子環(huán)從氨基酸的氮原子遷移到它的碳原子上，這是因?yàn)榘被嵋詢煞N鏡像形式存在，重要的是它在反應(yīng)產(chǎn)物中保留著對(duì)起始鏡像結(jié)構(gòu)的記憶。（生物谷）