5月Nature雜志不得不看的重磅級亮點研究

時光總是匆匆而過，不知不覺5月份就快要結束了，在即將過去的5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：肝臟細胞如何轉化身份來進行組織損傷修復？

doi：10.1038/s41586-018-0075-5

通過對一種名為阿拉吉歐綜合癥（Alagille syndrome）的罕見肝臟疾病進行研究，近日，來自加利福尼亞大學辛辛那提兒童醫(yī)院的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)了一種不尋常組織再生背后的分子機制，相關研究刊登于雜志Nature上，該研究或未來有望幫助減少器官yi植所需的費用及器官無法獲取等問題。

研究者表示，當疾病或損傷導致一種關鍵類型肝細胞的缺失時，器官就會指導另外一種類型的肝細胞來改變身份作為替代，這一研究發(fā)現(xiàn)是在老鼠機體中進行的，未來其有望成為治療多種人類疾病的一種可行性手段。如果后續(xù)研究成功的話，醫(yī)學界很有可能會獲得另外一種修復組織損傷的方法，而這種方法并不需要通過操控培養(yǎng)皿中的干細胞來生長成為器官。

研究者Stacey Huppert說道，*以來我們一直知道相比其它器官而言，肝臟更有能力進行再生，而zui近我們又利用特殊工具對肝臟再生的能力進行了深度研究；本文研究結果表明，肝細胞的形成和功能實際上具有更大的靈活性，其能夠提供大部分肝臟功能，這種靈活性就能為研究人員提供機會開發(fā)治療多種肝臟疾病的新型療法。

【2】Nature：沒有精子或卵細胞 科學家在實驗室成功開發(fā)出小鼠的原型胚胎組織

doi：10.1038/s41586-018-0051-0

近日，一項刊登在雜志Nature上的研究報告中，來自荷蘭馬斯特里赫特大學等機構的研究人員通過研究在實驗室中利用干細胞開發(fā)出了一種胚胎樣的結構，研究人員在研究中并未使用卵細胞或精子；文章中，研究人員對一組與胎盤相對應的小鼠干細胞進行研究，使其自組裝成為原型胚胎結構（proto-embryos），當其被植入到小鼠子宮內(nèi)時就能夠開始妊娠。

研究者Nicolas Rivron表示，目前該步驟無法制造出一種有活力的胚胎組織，但卻能幫助研究人員理解機體的生育力以及早期生命階段的產(chǎn)生過程；這項突破性的研究或能開啟關于早期懷孕的“黑匣子”；胚胎發(fā)育的zui早期階段是從人類頭發(fā)寬度大小開始的，隨后其會扎根到子宮內(nèi)，因此這就限制了科學家們進行體內(nèi)研究，至少在人類機體中是如此的的。

這些早期的胚胎擁有所有能形成一個完整機體的細胞類型，研究者表示，相關研究結果或能幫助有效理解生命開始時的一些隱藏的過程，從而就能找到解決生育問題的方法，并且研究人員能在不實用實驗室動物模型研究的基礎之下開發(fā)新型藥物。目前大約三分之二的體外受精治療都以失敗而告終，大部分都是在胚胎移植到子宮的過程中發(fā)生了失敗，然而科學家們并不清楚其中的原因。

【3】Nature：人類大腦研究引發(fā)的倫理爭議

doi：10.1038/d41586-018-04813-x

美國研究人員近期成功地讓斷頭的豬的腦細胞存活了36個小時，這引發(fā)了對這類前沿研究所涉及的倫理問題的擔憂。

麻省理工學院技術評論（MIT Technology Review）說，耶魯大學神經(jīng)科學家Nenad Sestan*的一個研究團隊已經(jīng)對來自屠宰場的100～200頭豬開展了實驗。

今年3月下旬，Sestan在美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）組織的會議上介紹了這些實驗的結果：他的團隊恢復了死豬的大腦中的血液供應。

麻省理工學院技術評論說，這些研究人員表示他們已成功地通過一套泵系統(tǒng)給這些腦細胞運送氧氣和維持在體溫下的血液。

由于這個被稱作BrainEx的系統(tǒng)，數(shù)百萬個腦細胞保持良好的健康狀態(tài)，并且能夠正常地發(fā)揮功能。

【4】Nature：重磅！構建出將皮膚細胞轉化為神經(jīng)元的重編程配方

doi：10.1038/s41586-018-0103-5

大腦是非常復雜的，有數(shù)千種不同類型的細胞，而且每種細胞參與不同的疾病。理解和治療許多大腦疾病的問題在于我們不能可重復性地產(chǎn)生正確類型的腦細胞。

在一項新的研究中，美國斯克里普斯研究所的Kristin Baldwin教授及其團隊想要知道簡化和擴展讓利用皮膚細胞直接制造出神經(jīng)元的編碼工具盒（coding toolbox）是否是可能的。Baldwin實驗室成員Rachel Tsunemoto博士在之前的一項研究中已提示著一次僅利用兩種轉錄因子產(chǎn)生特定類型的神經(jīng)元是可能的（Nature Neuroscience， 2015， doi：10.1038/nn.3887）。因此，她和其他的實驗室成員設計和測試了大量的雙轉錄因子編碼以便觀察它們是否能夠將皮膚細胞轉化為具有神經(jīng)元基本核心特征（比如它們的形狀和電興奮性）的細胞。

盡管這些研究人員預計會發(fā)現(xiàn)一些新的轉錄因子，或者可能根本就不會有所發(fā)現(xiàn)，但是他們的大規(guī)模篩選結果是極其令人吃驚的。在利用傳統(tǒng)的電記錄方法和新型高靈敏的測序方法測試的將近600種轉錄因子中，它們中的12％以上zui終將皮膚細胞轉化為神經(jīng)元---發(fā)現(xiàn)70多個新的配方或編碼可用于神經(jīng)元產(chǎn)生。相關研究結果于2018年5月9日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Diverse reprogramming codes for neuronal identity”。這些發(fā)現(xiàn)為在培養(yǎng)皿中在可重復的條件下研究自閉癥、精神分裂癥、成癮和阿爾茨海默病等常見的大腦疾病打開大門。

【5】Nature：什么？腸道細菌竟影響神經(jīng)系統(tǒng)疾?。?/p>

doi：10.1038/s41586-018-0119-x

一項新的研究揭示了腸道與大腦之間的關聯(lián)性，解開了允許生活在腸道中的微生物的副產(chǎn)物影響神經(jīng)退行性疾病進展的復雜相互作用。來自美國布萊根婦女醫(yī)院（BWH）的研究人員一直利用動物模型和來自患者的人細胞來找出參與腸道-大腦連接以及免疫細胞和腦細胞之間交談的關鍵參與者。他們確定了一個可能有助于指導多發(fā)性硬化癥和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的通路。

論文通信作者、布萊根婦女醫(yī)院安-羅姆尼神經(jīng)系統(tǒng)疾病中心研究員Francisco Quintana博士說，“這些研究結果清楚地表明了腸道對大腦中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留細胞的影響。鑒于我們對其中的參與者有了一個想法，我們能夠開始去尋找它們以便開發(fā)出新的療法。”

這項新研究著重關注腸道細菌對兩種在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中起主要作用的細胞---小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞---的影響。小膠質(zhì)細胞是身體免疫系統(tǒng)的一個組成部分，負責清除中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的斑塊、受損細胞和其他需要清除的物質(zhì)。但是小膠質(zhì)細胞也能夠將誘導神經(jīng)毒性的化合物分泌到星形膠質(zhì)細胞表面上。這種損傷被認為會導致許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病，包括多發(fā)性硬化癥。

【6】Nature：多種帕金森相關的大腦障礙或許源于相同α-突觸核蛋白的不同品系

doi：10.1038/s41586-018-0104-4

近日，一項刊登在雜志Nature上的研究報告中，來自賓夕法尼亞大學的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，不同帕金森相關的腦部障礙（synucleionpathies）的主要特征或許都是細胞內(nèi)錯誤折疊的蛋白質(zhì)；研究者發(fā)現(xiàn)，α-突觸核蛋白（α-syn）的病理學形式或是誘發(fā)多種疾病的罪魁禍首。

研究者Chao Peng博士說道，細胞類型對于不同α-突觸核蛋白變種的影響或許就能夠解決神經(jīng)退化疾病研究中zui重要的一個謎團，如今研究人員并未在多種神經(jīng)變性腦部腦部疾病中描述細胞類型和多種疾病蛋白之間的關聯(lián)，然而到目前為止他們的希望就是，和多系統(tǒng)萎縮癥（MSA）相關的一種蛋白或許有望幫助開發(fā)神經(jīng)變性疾病的新型療法。

研究者表示，在患或不患癡呆癥的帕金森疾病、攜帶路易體（lewy小體，LBs）的癡呆癥以及大約50%的阿爾茲海默病患者中，α-突觸核蛋白都會在神經(jīng)元中積累，就好像軸突和樹突中的路易體和營養(yǎng)障礙性神經(jīng)突（lewy neurites）一樣；MSA是一種非常罕見的神經(jīng)變性疾病，其會對患者大腦和機體產(chǎn)生廣泛的影響，而α-突觸核蛋白的行為卻并不一樣，其主要會在少突神經(jīng)膠質(zhì)細胞的細胞核外部積累形成神經(jīng)膠質(zhì)細胞質(zhì)內(nèi)含物（GCIs），少突神經(jīng)膠質(zhì)細胞是一種重要的腦部結構細胞，其對于髓磷脂的產(chǎn)生非常重要。

【7】Nature：好可怕！一種特殊的細菌蛋白就能讓果蠅*！

doi：10.1038/s41586-018-0086-2

近日，一項刊登在雜志Nature上的研究報告中，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的科學家通過研究闡明了一種特殊的細菌蛋白殺死雄性果蠅的分子機制；在50年代，很多遺傳學家面臨著一個謎題，即當兩種果蠅雜交時，zui后只會產(chǎn)生雌性果蠅，而并不是預期的1：1性別比，zui初科學家們認為這背后或許隱藏著一種特殊的遺傳突變，但后來他們發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)這種現(xiàn)象的原因或許是一種名為Spiroplasma poulsonii的特殊細菌。

螺原體屬細菌（Spiroplasma）是一種生存在果蠅機體血液中的內(nèi)共生菌，其能夠隨著雌性果蠅的卵母細胞傳遞到后代機體中，這種果蠅在很大程度上能夠隱藏在宿主體內(nèi)，同時還會誘導一種讓研究人員著迷的生殖控制過程，即對雄性胚胎具有特殊的殺傷力。雄性殺手細菌的存在乍一看令人費解，但很多研究都表明，其會通過增加能將這種細菌傳遞給后代的雌性果蠅的感染頻率，來促進這種內(nèi)共生菌在果蠅體內(nèi)*的繁殖狀態(tài)。

具有雄性殺傷的特性并不局限于螺原體屬細菌，研究人員還在其它多種內(nèi)共生細菌中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，然而目前他們并未闡明隱藏在背后的特殊分子機制，zui初研究人員認為螺原體屬細菌能產(chǎn)生一種名為androcidin的毒素蛋白，其能夠殺死雄性果蠅，但盡管他們嘗試了多次研究也并未發(fā)現(xiàn)殺滅雄性果蠅背后的殺手。

【8】Nature：新研究揭示帕金森疾病的動態(tài)過程，指出藥物研發(fā)新方向

doi：10.1038/s41586-018-0090-6

傳統(tǒng)觀點認為，帕金森疾病中缺失多巴胺會阻礙運動，主要通過誘發(fā)基底核直接(dSPNs)或者非直接(iSPNs)通路中紋狀體棘突投射神經(jīng)元(striatal spiny projection neurons，SPNs)分別發(fā)生活動減退或者過度活動來完成。這種對立的不平衡可能會導致超動力學異常（hyperkinetic abnormalities），例如使用多巴胺前體*（L-DOPA）治療帕金森疾病造成的運動障礙。

在一項發(fā)表在《Nature》上的研究中，來自哈佛大學、斯坦福大學等機構的研究人員在Michael D. Ehlers教授和Mark J. Schnitzer教授的帶領下對小鼠體內(nèi)運行的數(shù)千個SPNs進行了監(jiān)控，他們記錄了小鼠在清除多巴胺前后以及L-DOPA誘導運動障礙過程中SPNs的活動。他們發(fā)現(xiàn)dSPNs和iSPNs摻雜在一起形成的團簇會在運動之前一起被激活。清除多巴胺會使SPN活動速度失去平衡，并擾亂編碼行動的iSPN團簇。

【9】Nature：在某些情形下，腸道細菌竟促進白血病產(chǎn)生

doi：10.1038/s41586-018-0125-z

超過15％的60歲以上的人在造血干細胞中發(fā)生TET2（tet methylcytosine dioxygenase 2）突變。這些突變被稱為體細胞突變，這是因為它們并不是遺傳的，而是隨著年齡的增加偶然發(fā)生的。這些突變在細胞分裂過程中傳遞給突變細胞的后代，從而讓這些患者有患上血癌的風險。

發(fā)生TET2突變的造血干細胞相比于其他的造血干細胞具有競爭優(yōu)勢，因此它們開始增殖并使得產(chǎn)生白細胞的細胞所占的比例增加。這種情形被稱為不確定潛能的克隆性造血（clonal hematopoiesis of indeterminate potential， CHIP）。然而，導致從CHIP進展為白血病前體狀態(tài)（即白血病前期骨髓增生）的觸發(fā)因素仍是未知的。

在一項新的研究中，來自美國芝加哥大學的研究人員從CHIP進展為白血病前期骨髓增生依賴于來自擴散到外周器官的腸道細菌（在正常情形下，它們存在于腸道中）的信號。他們研究了缺乏Tet2的小鼠，經(jīng)證實隨著年齡的增加，它們會患上白血病。然而，仍不清楚的是，為何僅這些小鼠中的一部分患上白血病。

【10】Nature：利用食用海藻操縱腸道細菌！

doi：10.1038/s41586-018-0092-4

腸道細菌依賴于我們吃的食物茁壯成長。反過來，它們提供必要的營養(yǎng)物讓我們保持健康、擊退病原體，甚至有助于指導我們的免疫反應。

了解我們攝入的某些細菌菌株如何和為何能夠成功地在大腸中站穩(wěn)腳跟而其他的細菌菌株被快速地驅逐，可能有助于科學家們了解如何以增強我們的健康或協(xié)助抵抗疾病的方式操縱在那里存在的上千種細菌種類的組成。但腸道微生態(tài)的極度復雜性阻礙了這一任務。

作為一個新興領域，益生菌---活的大概是健康的細菌培養(yǎng)物，它們本身就存在于諸如酸奶之類的食物中，或者包含在非處方口服補充劑中---是公眾對腸道細菌重要性的認識日益增加的一個例子。然而，即使不服用益生菌或喝酸奶，我們每個人都會不知不覺地在我們的一生當中攝入低水平的腸道適應性細菌。但是，不管來源如何，人們并不知道是什么導致一種菌株勝過另一種菌株。許多細菌很快通過我們的消化道而不會在我們的腸道中立足。（生物谷）