重磅学术期刊封面论文一周盘点(4.9)

《科学》:古老基因组揭示家马与普氏野马的祖先

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对马的驯化是人类发展历史上的重要一页,但是现代马的祖先和它们出现的时间和地点仍然未被澄清。丹麦自然历史博物馆 (Natural History Museum of Denmark) 的研究人员对从包括哈萨克斯坦 (Kazakhstan) 北部的博泰 (Botai) 文化考古遗址在内的不同地点发现的 42 种古老马 (ancient horse) 的基因组进行了测序,并且将这些基因序列与 46 个已经发表的古老马和现代马的基因组序列进行了比较。他们的研究结果意外地发现,虽然考古学研究在博泰文化考古遗址中发现了人类驯化马的最早证据,但是博泰人驯化的马却不是现代家马的祖先。它们反而是一直被认为是纯种野马的普氏野马 (Przewalski's horses) 的祖先。这项研究表明现代家马的祖先可能来自更西方的发源地。

Ancient genomes revisit the ancestry of domestic and Przewalski’s horses

http://science.sciencemag.org/content/360/6384/111

《Science Translational Medicine》:视网膜色素上皮细胞移植有望治疗干性年龄相关性黄斑变性

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干性年龄相关性黄斑变性 (dry age related macular degeneration, dry AMD) 是由于视网膜色素上皮 (retinal pigmented epithelium, RPE) 细胞退化并死亡导致中央视力下降的慢性眼病。它是导致中老年人视力下降的重大原因,而且随着社会老龄化趋势的上升,它的发病率也不断升高。南加州大学 (University of Southern California) 和加州其它大学、医院和研究单位的研究人员联合开发出一种基于干细胞技术的 RPE 移植体。这种移植体让由人类胚胎干细胞分化而成的 RPE 细胞在人工合成的骨架上形成一层单细胞膜。然后将 RPE 单细胞膜和骨架移植到干性 AMD 患者视网膜中 RPE 细胞缺失的位置。临床试验表明这种移植体能够安全地整合到视网膜中,并且不但可以防止患者视力进一步退化,还可以给某些患者的视力带来显著改善。这一技术有望恢复晚期干性 AMD 患者的视力,并且可以用于防止早期 AMD 患者出现视力下降。

A bioengineered retinal pigment epithelial monolayer for advanced, dry age-related macular degeneration

http://stm.sciencemag.org/content/10/435/eaao4097

《Science Signaling》:脊髓损伤后抑制神经再生的信号通路

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脊髓出现创伤性损伤之后,受损神经的再生能力非常有限。这是因为在脊髓中存在着多种抑制神经再生的因子,例如髓鞘相关蛋白 Nogo。但是即使在小鼠模型中敲除了 Nogo 的受体 NgR1,受损神经的再生程度仍然有限,这意味着还有其它未被发现的因子在抑制神经再生过程。耶鲁大学 (Yale University) 的研究人员通过对 NgR1 缺失小鼠在脊髓受损后的 mRNA 表达图谱的研究,发现名为 ORL1 的受体蛋白也是媒介抑制神经再生的重要因素。ORL1 是痛敏肽 (nociception) 的受体,痛敏肽是阿片类多肽的一种。ORL1 基因在脊髓损伤后高度表达,而且 ORL1 不但能够增加细胞表面 NgR1 的水平,而且能够以独立于 NgR1 的机制抑制神经再生。使用 ORL1 拮抗剂可以在小鼠脊髓损伤模型中提高神经再生和运动功能的恢复,而且在 NgR1 缺失小鼠中这一效果更为明显。这项研究意味着 ORL1 和 NgR1 拮抗剂组合疗法可能在脊髓损伤后更好地提高运动能力的恢复。

The nociceptin receptor inhibits axonal regeneration and recovery from spinal cord injury

http://stke.sciencemag.org/content/11/524/eaao4180

《Cell》:泛癌症图谱 - 癌症研究的蓝图

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癌症基因组图谱 (The Cancer Genome Atlas, TCGA) 项目是在 2006 年开始的,由美国国家癌症研究所 (National Institute of Cancer) 和国家人类基因组研究所 (National Human Genome Research Institute) 联合进行的研究项目。在 TCGA 开始后的十多年里,科学家们对从 1 万 1 千多名癌症患者中获取的包含了 33 种不同肿瘤的样本进行测序和研究,构建了一个描述在肿瘤中发生的分子变化的庞大而详尽的数据库。在最新一期的《Cell》和《Cell Reports》,《Cancer Cell》等 Cell 子刊中,TCGA 的研究团队以 20 多篇科研论文的形式隆重推出泛癌症图谱 (Pan-Cancer Atlas)。这是一个不但包含了癌症基因组测序结果,还结合了对癌症转录组,蛋白组,甲基化组的研究以及临床数据和图像的综合数据库。此次发布的科研论文对癌症的细胞起源模式,致癌过程和致癌信号通路三个方面进行了阐述。这还远不能涵盖泛癌症图谱将会对癌症研究带来的影响,可以说它将成为未来癌症研究的“谷歌地图”。

The Cancer Genome Atlas: Creating Lasting Value beyond Its Data

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30374-X

《PNAS》:生物膜光刻技术让高精度控制细菌排列方式成为可能

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细菌生物膜 (bacterial biofilm) 是生长在物体表面的微生物群落构成的薄膜。它不但是微生物在地球上生存的主要形式,而且在生物工程学方面有很多应用。生物膜的一个重要特征是不同微生物种群在膜中的排列模式。特定的排列模式可以让生物膜完成在一个细胞中无法完成的生物化学反应。因此,如果我们要发挥生物膜在生物技术方面的所有潜力,可靠地控制生物膜结构的工具是必不可少的。斯坦福大学 (Stanford University) 的研究人员开发出一种称为生物膜光刻 (biofilm lithography) 的技术。他们使用基因工程让细菌在受到蓝光刺激的时候才会表达让它们附着在物体表面的黏附分子。通过控制蓝光照射的区域,研究人员可以以 25 微米的分辨率让大肠杆菌在特定区域形成生物膜。这项技术不需要对培养细菌的表面做出任何化学或生物处理,它不但可以用于研究自然生物膜中的种群关系,还能够帮助人工合成活的生物材料。

Biofilm Lithography enables high-resolution cell patterning via optogenetic adhesin expression

http://www.pnas.org/content/115/14/3698?iss=14

《Science Immunology》:HIV 对淋巴结中滤泡辅助性 T 细胞的影响

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滤泡辅助性 T 细胞 (follicular helper T cells, TFH) 在促进 B 细胞分化和亲和力成熟方面起到重要作用。虽然受到 HIV 病毒感染的患者的淋巴结中 TFH 细胞的数目会增加,但是由 B 细胞分泌抗体导致的体液免疫反应任然会被削弱。由于获得人类淋巴结组织方面的困难,对 HIV 是否会影响 TFH 在淋巴结中的免疫反应的研究进展缓慢。德克萨斯大学奥斯汀分校 (University of Texas at Austin) 和宾夕法尼亚大学 (University of Pennsylvania) 的研究人员使用质谱流式细胞技术 (mass cytometry) 和单细胞 T 细胞受体 (T cell receptor, TCR) 测序技术直接分析了 TFH 细胞对 HIV 的反应。他们发现虽然受到 HIV 感染的淋巴结中的 TFH 细胞仍然能够对 HIV 病毒抗原做出反应,但是 HIV 感染导致淋巴结中 IL-21 阳性的 TFH 细胞亚型大幅度增加而其它 TFH 细胞亚型减少。IL-21 阳性 TFH 细胞表达的 TCR 的多样性下降。这项研究表明,HIV 感染可以改变淋巴结中 TFH 细胞的多样性和功能。这可能是导致淋巴结中 B 细胞发育异常的原因。

The receptor repertoire and functional profile of follicular T cells in HIV-infected lymph nodes

http://immunology.sciencemag.org/content/3/22/eaan8884

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