6月Nature雜志不得不看的重磅級(jí)亮點(diǎn)研究

時(shí)光總是匆匆而過(guò)，不知不覺6月份就快要結(jié)束了，在即將過(guò)去的6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：突破！科學(xué)家成功解讀大腦構(gòu)建的分子機(jī)制

doi：10.1038/s41586-018-0139-6

日前，一項(xiàng)刊登在雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了大腦構(gòu)建的基本過(guò)程，這或許能幫助理解諸如自閉癥和癲癇癥等神經(jīng)發(fā)育障礙背后的分子機(jī)制。這項(xiàng)研究中，研究人員回答了*以來(lái)的一項(xiàng)進(jìn)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(xì)胞之間的精細(xì)平衡？

大腦皮層是大腦中大的區(qū)域，其主要負(fù)責(zé)機(jī)體多種化功能的展現(xiàn)，比如學(xué)習(xí)、建議和極化未來(lái)行動(dòng)的能力，大腦皮層中含有兩種主要的大腦細(xì)胞類型：興奮型和抑制型神經(jīng)元細(xì)胞，其能被簡(jiǎn)單地定義為“行動(dòng)”和“不行動(dòng)”神經(jīng)元（no-go neurons）。興奮型的神經(jīng)元能夠加工處理信息并提供指令告訴其它神經(jīng)元該做什么，而抑制型的神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)限制興奮型神經(jīng)元的活性，以便這些神經(jīng)元無(wú)法同時(shí)發(fā)揮作用，過(guò)多的“行動(dòng)”神經(jīng)元常常會(huì)導(dǎo)致癲癇癥發(fā)生過(guò)程中神經(jīng)元的過(guò)度興奮，而過(guò)多的“不行動(dòng)”神經(jīng)元?jiǎng)t會(huì)誘發(fā)大腦的認(rèn)知問(wèn)題。

研究人員闡明了，如何通過(guò)研究發(fā)育中小鼠的大腦組織來(lái)實(shí)現(xiàn)“行動(dòng)”和“不行動(dòng)”神經(jīng)元之間的準(zhǔn)確平衡，在所有哺乳動(dòng)物中這兩類細(xì)胞的比率非常相似，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)或許也適用于人類。

【2】Nature：神操作！科學(xué)家能操控大腦使你對(duì)甜食的喜好轉(zhuǎn)變成為厭惡感！

doi：10.1038/s41586-018-0165-4

你是否曾經(jīng)因?yàn)楣?jié)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(xiàng)刊登在雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自哥倫比亞大學(xué)Zuckerman研究所的科學(xué)家們通過(guò)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(guò)對(duì)小鼠進(jìn)行研究實(shí)現(xiàn)了上述目的；當(dāng)討論未來(lái)肥胖治療前景時(shí)，研究人員已經(jīng)學(xué)會(huì)如何開啟/關(guān)閉大腦杏仁核（amygdala）部分的功能了，即能將小鼠的甜味感覺轉(zhuǎn)化為厭惡感，并將苦味轉(zhuǎn)化成為一種滿意的味道；研究人員想通過(guò)研究尋找方法來(lái)理解并且治療一些飲食障礙，包括肥胖和神經(jīng)厭食癥；然而研究人員所使用的方法尚未在人類機(jī)體中進(jìn)行試驗(yàn)。

這項(xiàng)研究中，研究人員重點(diǎn)對(duì)杏仁核進(jìn)行了研究，在人類機(jī)體中，顳葉部位有一對(duì)杏仁大小的器官，其在機(jī)體情感（恐懼和高興）、動(dòng)力、生存本能和壓力處理等方面扮演著關(guān)鍵角色，此前研究結(jié)果表明，杏仁核能直接與大腦中的味覺皮層相，而本文研究則發(fā)現(xiàn)，杏仁核中有彼此分離的甜味和苦味區(qū)域，就好像味覺皮層一樣，因此研究人員就能對(duì)實(shí)驗(yàn)室小鼠進(jìn)行研究，獨(dú)立操控這些大腦區(qū)域，并且監(jiān)測(cè)小鼠所出現(xiàn)的任何改變，研究者利用激光刺激來(lái)人工開啟杏仁核中甜味和苦味區(qū)域的神經(jīng)元連接。

【3】Nature：科學(xué)家成功繪制出大腦神經(jīng)細(xì)胞“地圖” 有望幫助開發(fā)治療神經(jīng)變性等疾病的新型療法

doi：10.1038/s41586-018-0191-2

近，一項(xiàng)刊登在雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自弗萊堡大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)研究開發(fā)出了一種新型模型來(lái)解釋大腦如何儲(chǔ)存一些“有形事件”（tangible events）的記憶，這種模型的開發(fā)主要基于一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中研究人員讓小鼠置于虛擬環(huán)境中讓其尋找一個(gè)可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)的地方。

向前走幾步，停下來(lái)，環(huán)顧四周；在電子游戲的世界里，描繪四米長(zhǎng)的走廊的墻壁是由綠色和藍(lán)色的圖案方塊所組成的，地板上有綠松石色的圓點(diǎn)。在不遠(yuǎn)處，地板上有一個(gè)像餅干一樣的棕色圓盤，這就是獎(jiǎng)勵(lì)地點(diǎn)的符號(hào)，小鼠的目標(biāo)就是到達(dá)那里，隨后符號(hào)就會(huì)消失，而下一塊餅干會(huì)迅速出現(xiàn)在走廊的更遠(yuǎn)處，小鼠通常會(huì)被一些監(jiān)測(cè)儀所包圍，如果其到達(dá)獎(jiǎng)勵(lì)地點(diǎn)，研究者就會(huì)用吸管給它一滴豆?jié){，并刺激小鼠形成對(duì)虛擬世界的記憶，而如果小鼠要想知道何時(shí)以及在何地會(huì)獲得獎(jiǎng)勵(lì)的話，它還必須學(xué)會(huì)如何在視頻中定位自身并且區(qū)分不同的走廊。

【4】Nature：重磅！單個(gè)CAR-T細(xì)胞讓癌癥患者5年內(nèi)保持無(wú)癌狀態(tài)

doi：10.1038/s41586-018-0178-z

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)艾布拉姆森癌癥中心的研究人員報(bào)道一名慢性淋巴細(xì)胞白血?。–LL）患者在2013年接受嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor， CAR）T細(xì)胞（CAR-T細(xì)胞）治療后因單個(gè)CAR-T細(xì)胞及其增殖時(shí)產(chǎn)生的細(xì)胞而發(fā)生病情緩解，從那以后在5年內(nèi)保持無(wú)癌癥狀態(tài)，并且這些CAR-T細(xì)胞仍然存在于他的免疫系統(tǒng)中。他們還證實(shí)這種治療反應(yīng)與CAR編碼基因插入到這名患者的T細(xì)胞DNA中的位置相關(guān)聯(lián)，這可能是有助于提高這種治療反應(yīng)率的一種關(guān)鍵因素。

作為一種癌癥，CLL起源自產(chǎn)生骨髓中的某些白細(xì)胞（即淋巴細(xì)胞）的細(xì)胞。這些癌細(xì)胞首先在骨髓中出現(xiàn)，隨后遷移到血液和淋巴結(jié)中。這些癌細(xì)胞增值得太快，將骨髓中的其他細(xì)胞擠出。它們并沒有正常地成熟，因而不能夠像它們應(yīng)當(dāng)?shù)哪菢拥挚垢腥?。美?guó)癌癥協(xié)會(huì)估計(jì)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(xì)胞療法，它涉及收集患者自身的T細(xì)胞，對(duì)它們進(jìn)行重編程而使得它們能夠識(shí)別和殺死癌癥，然后將它們灌注回到患者體內(nèi)。這種方法已被美國(guó)食品藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療某些急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL）患者以及一些非霍奇金淋巴瘤患者，但是當(dāng)前尚未批準(zhǔn)用于治療CLL。

【5】Nature重磅：科學(xué)家創(chuàng)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(guò)程中具有重要角色，同時(shí)也是許多藥物的直接靶標(biāo)，但是迄今為止我們并不清楚控制人體內(nèi)血漿蛋白水平出現(xiàn)個(gè)體差異的遺傳學(xué)因素。

為了揭示血漿蛋白出現(xiàn)個(gè)體差異的原因，來(lái)自劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們?cè)贘ohn Danesh及Adam S. Butterworth博士的帶領(lǐng)下對(duì)來(lái)自INTERVAL研究中健康捐獻(xiàn)者血液中的血漿蛋白組的基因進(jìn)行了深入分析。他們發(fā)現(xiàn)了1927個(gè)與1478種蛋白相關(guān)的基因，這是已知數(shù)量的5倍，相關(guān)研究于近日發(fā)表在《Nature》上，題為“Genomic atlas of the human plasma proteome”。

【6】Nature：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)每天產(chǎn)生100億腸細(xì)胞的干細(xì)胞巢

doi：10.1038/s41586-018-0190-3

來(lái)自蘇黎世大學(xué)（UZH）的研究人員已經(jīng)找到了結(jié)腸中的干細(xì)胞巢結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)由特殊的細(xì)胞組成，可以激活鄰近小腸上皮的干細(xì)胞，同時(shí)負(fù)責(zé)維持干細(xì)胞的持續(xù)更新。如果沒有這個(gè)激活信號(hào)，上皮會(huì)被破壞，但是如果持續(xù)激活，就會(huì)產(chǎn)生早期腫瘤，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有助于提高我們對(duì)腸癌和炎癥的認(rèn)識(shí)。

人類的小腸通常會(huì)自己更新。僅僅是結(jié)腸——消化道后的1.5米——中每天就有100億個(gè)上皮細(xì)胞被替換掉。腸道上皮細(xì)胞是一層形成小腸和大腸表皮的細(xì)胞，負(fù)責(zé)吸收營(yíng)養(yǎng)。再生過(guò)程由干細(xì)胞驅(qū)使，這些干細(xì)胞位于上皮（隱窩）的小褶皺中，在這些地方干細(xì)胞與其他產(chǎn)生驅(qū)使再生需要的信號(hào)的細(xì)胞相互接觸。而這個(gè)維持干細(xì)胞的關(guān)鍵激活信號(hào)叫做Wnt信號(hào)。

這組來(lái)自UZH的研究人員現(xiàn)在找到了提供這些干細(xì)胞激活信號(hào)的細(xì)胞。這些所謂的Gli1陽(yáng)性細(xì)胞圍繞在上皮的褶皺周圍，因此形成了干細(xì)胞巢?？茖W(xué)家們?cè)谛∈笊砩线M(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞在小腸上皮形成和修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。“如果Gli1陽(yáng)性細(xì)胞被清除或者無(wú)法分泌Wnt蛋白，那么激活信號(hào)就會(huì)消失，造成的結(jié)果就是結(jié)腸干細(xì)胞和上皮損壞，小鼠死亡。”Basler說(shuō)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(chǎn)生是由乙酰*羧化酶（acetyl-CoA carboxylase， ACC）啟動(dòng)的。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自瑞士巴塞爾大學(xué)生物中心的研究人員展示了ACC如何組裝成不同的細(xì)絲（filament）。他們所形成的細(xì)絲類型控制著這種酶的活性，因而控制著脂肪酸的產(chǎn)生。相關(guān)研究結(jié)果于2018年6月13日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)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?jī)?chǔ)存。它們是細(xì)胞膜的構(gòu)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(lái)自相同的前體分子。ACC啟動(dòng)這種前體分子的產(chǎn)生。因此，ACC是脂肪酸合成的關(guān)鍵，并且理解它的結(jié)構(gòu)對(duì)治療許多疾病至關(guān)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(xué)家們對(duì)ACC的結(jié)構(gòu)了解甚少。事實(shí)上，現(xiàn)代生物化學(xué)教科書繼續(xù)顯示關(guān)于ACC形成的細(xì)絲的模糊圖像，這就使得ACC細(xì)絲形成的方式和原因成為一個(gè)謎。如今，來(lái)自巴塞爾大學(xué)生物中心的Timm Maier教授*的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)解析出這種細(xì)絲的清晰圖片。Maier 報(bào)道，“我們解決了這個(gè)在代謝方面存在的*謎團(tuán)。闡明ACC細(xì)絲的詳細(xì)結(jié)構(gòu)揭示了它們對(duì)酶活性的影響。”

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

doi：10.1038/s41586-018-0238-4

抗病毒蛋白viperin是人類和其他哺乳動(dòng)物體內(nèi)的一種天然存在的酶。已知它對(duì)包括西尼羅河病毒、丙型肝炎病毒（HCV）、狂犬病病毒和HIV在內(nèi)的許多病毒具有抗病毒作用。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)阿爾伯特-愛因斯坦醫(yī)學(xué)院、賓夕法尼亞州立大學(xué)和波士頓蛋白質(zhì)創(chuàng)新研究所的研究人員鑒定出viperin的抗病毒作用機(jī)制。這種酶促進(jìn)三磷酸胞苷（CTP）產(chǎn)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(fù)制它們的遺傳物質(zhì)，因而阻止它們?cè)鲋场＿@一發(fā)現(xiàn)可能允許人們開發(fā)出誘導(dǎo)人體產(chǎn)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(xué)的Craig Cameron教授說(shuō)，“我們已知viperin通過(guò)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(lái)阻止病毒。由論文通信作者Tyler Grove和Steven Almo*的阿爾伯特-愛因斯坦醫(yī)學(xué)院合作者們揭示出viperin催化一種重要的反應(yīng)，從而導(dǎo)致ddhCTP分子產(chǎn)生。我們?cè)谫e夕法尼亞州立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)隨后證實(shí)了ddhCTP對(duì)病毒復(fù)制其遺傳物質(zhì)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(fā)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(fù)制，我們希望能夠設(shè)計(jì)出更好的抗病毒劑。”

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

doi：10.1038/s41586-018-0213-0

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

四十年后，來(lái)自美國(guó)哈佛大學(xué)干細(xì)胞與再生生物學(xué)系、波士頓兒童醫(yī)院干細(xì)胞項(xiàng)目和哈佛干細(xì)胞研究所的研究人員在一項(xiàng)新的研究中發(fā)現(xiàn)了一條有價(jià)值的線索：這種造血干細(xì)胞壁龕經(jīng)進(jìn)化后保護(hù)造血干細(xì)胞免受陽(yáng)光中有害紫外線（UV）的傷害。這種對(duì)造血干細(xì)胞壁龕的新認(rèn)識(shí)將有助人們?cè)鰪?qiáng)造血干細(xì)胞移植的安全性。相關(guān)研究結(jié)果于2018年6月13日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)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(dòng)脈粥樣硬化！

doi：10.1038/s41586-018-0198-8

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn)他們能夠利用一種結(jié)合到氧化磷脂（oxidized phospholipid， OxPL，即發(fā)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(xì)胞表面上的分子，炎癥會(huì)讓它們發(fā)生氧化。即便小鼠攝入高脂肪食物，這種抗體也會(huì)讓它們免受動(dòng)脈斑塊形成、動(dòng)脈硬化和肝臟疾病，從而延長(zhǎng)它們的壽命。他們?cè)谝环N生命系統(tǒng)中證實(shí)OxPL觸發(fā)炎癥和導(dǎo)致動(dòng)脈斑塊形成。這些結(jié)果也提示著一種阻止或逆轉(zhuǎn)多種炎性疾病的新方法。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年6月14日的Nature期刊上。

論文通信作者、美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)教授Joseph Witztum博士說(shuō)，“不論你的哪個(gè)部位發(fā)生炎癥，你都會(huì)產(chǎn)生OxPL。這并不意味著OxPL是罪魁禍?zhǔn)?，但它確實(shí)發(fā)揮著重要作用。”

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

Witztum、加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院*科學(xué)家Xuchu Que及其團(tuán)隊(duì)利用基因工程培育出具有兩種特殊性質(zhì)的小鼠具：（1）它們具有基因突變，使其成為研究動(dòng)脈粥樣硬化的一種良好模型；（2）它們產(chǎn)生一種被稱作E06的抗體的一個(gè)片段，這個(gè)片段剛好足以結(jié)合OxPL，從而阻止OxPL引起免疫細(xì)胞產(chǎn)生炎癥的能力，不過(guò)它本身并不足以導(dǎo)致炎癥。他們給這些小鼠喂食高脂肪食物。（生物谷）