Nature杂志不得不看的亮点研究.docx

1、Nature杂志不得不看的亮点研究Nature杂志6月不得不看的亮点研究 不知不觉，6月份即将结束了，在即将过去的6月里Nature杂志又有哪些亮点研究值得学习呢？谷君对此进行了整理，与各位一起学习。【1】Nature：重磅级成果！科学家解析为何心脏无法进行自我修复！doi：10.1038/nature22979心肌是机体中不可再生的组织，同时这也是引发心脏病患者死亡的主要原因；为了能够开发出帮助心脏自我修复的新方法，近日来自贝勒医学院和德州心脏研究所的研究人员通过对参与心脏细胞功能的多个通路进行研究，发现了抑制心脏自我修复的多个过程之间的一种此前未知的关系，相关研究刊登于国际杂志Nature

2、上，该研究或为后期科学家们开发新策略来促进心脏细胞再生提供了新的思路和希望。研究者James Martin教授表示，我们正在调查为何心肌无法更新；本文研究中，我们重点对心肌细胞的两个途径进行了研究，分别是Hipp途径和抗肌萎缩蛋白糖蛋白复合物（DGC）途径，Hipp途径主要负责阻断成体心肌细胞再生，而DGC途径则对于心肌细胞的正常功能非常必要。【2】Nature：重大突破！胞外基质蛋白Agrin促进心脏再生，有助开发新的心脏病疗法doi：10.1038/nature22978心脏病仍然是全世界的一个主要的死亡原因，但是一旦心脏组织遭受损伤，迄今为止为数不多的可用的治疗方法在大多数时候仍然不能够

3、取得成功。哺乳动物心脏实际上能够再生和修复损伤，但是这种能力只能持续到出生的时候。在此之后，这种能力似乎永久地消失了。如今，在一项新的研究中，来自以色列魏茨曼科学研究所等研究机构的研究人员发现新生心脏中的一种蛋白分子似乎控制这种再生过程。当被注射到遭受心脏病发作的成年小鼠心脏中时，这种被称作聚集蛋白（Agrin）的分子似乎“开启”这种再生过程，能够修复受损的心肌。这些发现为恢复受损的心脏功能指明一种新的研究方向。相关研究结果于2017年6月5日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“The extracellular matrix protein Agrin promotes heart r

4、egeneration in mice”。论文通信作者为魏茨曼科学研究所分子细胞生物学系的Eldad Tzahor教授。论文第一作者为Tzahor实验室博士生Elad Bassat。Tzahor解释道，在人遭受心脏病发作后，这种心脏愈合过程是漫长的和效率低下的。一旦遭受损伤，心肌细胞就被瘢痕组织替换掉，然而瘢痕组织不能够收缩，因而不能够参与泵血。这接着对剩余的心肌组织产生进一步的压力，最终导致心力衰竭。【3】Nature：重大突破！利用靶向KRAS突变基因的外泌体治疗胰腺癌doi：10.1038/nature22341外泌体（exosome）是所有细胞释放出的病毒大小的颗粒。它们天然地存在于血

5、液中。根据来自美国德州大学MD安德森癌症中心的一项新的研究，对外泌体进行基因操纵可能提供一种新的胰腺癌治疗方法。相关研究结果于2017年6月7日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Exosomes facilitate therapeutic targeting of oncogenic KRAS in pancreatic cancer”。论文通信作者为德州大学MD安德森癌症中心癌症生物学系研究员Raghu Kalluri博士。德州大学MD安德森癌症中心的早期研究已证实外泌体可被用来检测胰腺癌，但是这些最新的发现揭示出作为一种潜在新的疗法，经过基因改造的外泌体可被用来直接地和特异性地靶

6、向经常与胰腺癌相关的KRAS突变基因。在这项新的研究中，经过基因修饰的外泌体（被称作iExosome）能够运送特异性地靶向KRAS突变基因的小RNA分子，从而导致胰腺癌模式小鼠病情缓解，增加它们的总存活率。这些研究人员采用了一种被称作RNA干扰（RNAi）的靶向方法：利用这些天然的纳米颗粒（即外泌体）运送小干扰RNA（siRNA）或短发夹RNA（shRNA）分子来靶向胰腺癌细胞中的KRAS突变基因，从而影响多种胰腺癌模型的肿瘤负荷和存活。他们证实外泌体能够作为一种高效的RNAi载体发挥作用，这是因为这些纳米大小的囊泡（即外泌体）轻松地在体内迁移和进入靶细胞（包括癌细胞）中。【4】Nature：

7、重大发现！实验性药物GGTI-2418抑制肿瘤生长doi：10.1038/nature22965美国莫非特癌症研究中心药物研发部主任Sa？d M. Sebti博士及其团队和美国纽约大学朗格尼医学中心生物化学与分子药理学系主任Michele Pagano博士及其团队领导的一项新的研究发现药物香叶基香叶基转移酶（geranylgeranyltransferase）抑制剂GGTI-2418抑制Pagano团队发现的一种新的存在缺陷的PTEN癌症通路。相关研究结果于2017年6月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“PTEN counteracts FBXL2 to promote IP3R

8、3- and Ca2+-mediated apoptosis limiting tumour growth”。众所周知，完全功能性的PTEN通过抵抗PI3K/Akt肿瘤存活通路来抑制肿瘤生长。Pagano团队发现一种新的机制：PTEN通过阻止香叶基香叶基化的蛋白FBXL2结合和降解IP3R3来阻止细胞发生癌变。IP3R3是一种重要的抗癌“检测器”，能够识别过度增殖的细胞（这些细胞消耗异常高水平的能量），并且作为一种抗癌安全机制靶向它们以便让它们自我摧毁。PTEN结合到IP3R3上，保护它的癌症检测功能。然而，PTEN在很多癌症中是存在缺陷的，也因此FBXL2不受其监管；太多的IP3R3遭受降解

9、，而且快速增值的细胞更不能够发生自我摧毁。【5】Nature：重磅！开发出模拟自然发育的生物工程人肝脏组织doi：10.1038/nature22796在一项新的研究中，来自德国、美国和日本的研究人员利用他们开发出的生物工程人肝脏组织发现了之前未知的控制肝脏器官发育过程的分子-细胞交谈网络，这极大地促进利用人多能性干细胞产生健康的可使用的人肝脏组织的努力。他们报道，在临床试验中测试他们的生物工程人肝脏组织之前，仍然需要对它们开展进一步的分子微调。相关研究结果于2017年6月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Multilineage communication regulates

10、human liver bud development from pluripotency”。论文通信作者为美国辛辛那提儿童医学中心肠胃病、肝脏与营养科研究员Takanori Takebe博士、德国马克斯-普朗克进化人类学研究所研究员Barbara Treutlein博士和日本横滨市立大学医学研究生院再生医学系研究员Keisuke Sekine博士。当前治疗晚期肝病的唯一方法是肝脏移植，然而从死亡供者体内获得的肝脏数量是有限的。基于这一点，再生医学的一个主要目标是获得自我组装的人组织，即细胞在准确的时间和空间经历一系列协调的分子事件，从而形成功能性的三维肝芽（liver bud）。阐明胚胎内胚

11、层发育中的分子-细胞交谈的详细细节和环境对这种技术的治疗潜力是至关重要的。肝脏是在胚胎内胚层中形成的。【6】Nature：令人吃惊！炎症与精神疾病存在新的关联doi：10.1038/nature22821全身性红斑狼疮是一种不可治愈的自身免疫疾病，经常被称作狼疮。在美国，至少有150万狼疮患者。高达75%的狼疮患者经历着神经精神症状。但是迄今为止，我们对狼疮影响大脑的机制知之甚少。如今，在一项新的研究中，来自美国波士顿儿童医院的研究人员阐明了这一机制，并且指出一种潜在的新药物保护大脑免受狼疮和其他的中枢神经系统疾病的神经精神影响。相关研究结果于2017年6月14日在线发表在Nature期刊上，

12、论文标题为“Microglia-dependent synapse loss in type I interferon-mediated lupus”。论文通信作者为波士顿儿童医院细胞与分子医学项目研究员Michael Carroll博士。论文第一作者、Carroll实验室研究员Allison Bialas博士说，“一般而言，狼疮患者经常具有一系列神经精神症状，包括焦虑、抑郁、头痛、癫痫，甚至精神错乱。但是，它们的病因是不清楚的，这是因为长期以来，人们甚至并不认为它们是这种疾病的症状。”总而言之，狼疮的神经精神症状是被认为是中枢神经系统狼疮。Carroll团队想要知道，从病理学角度而言，狼疮患

13、者的免疫系统变化是否直接导致这些症状。【7】Nature：重磅！首次证实帕金森病部分上是一种自身免疫疾病doi：10.1038/nature22815帕金森病是一种神经退行性疾病。这种疾病的一种关键特征是受损的-突触核蛋白（alpha-synuclein）在帕金森病患者体内的一种被称作多巴胺能神经元的脑细胞中堆积。在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学医学中心和拉荷亚过敏症与免疫学研究所等研究机构的研究人员发现首个直接的证据证实自身免疫反应在帕金森病中发挥着作用。这一发现使得利用削弱这种免疫反应的疗法阻止帕金森病中的神经元死亡成为可能。相关研究结果于2017年6月21日在线发表在Nature期

14、刊上，论文标题为“T cells from patients with Parkinsons disease recognize -synuclein peptides”。论文共同通信作者、哥伦比亚大学医学中心神经生物学教授David Sulzer博士说，“发生故障的免疫系统导致帕金森病的观点可追溯到将近100年前。但是迄今为止，没有人能够将这两者关联在一起。我们的发现表明-突触核蛋白的两个片段能够激活参与自身免疫攻击的T细胞。”【8】Nature：利用开发出的算法揭示T细胞免疫识别机制doi：10.1038/nature22383在一项新的研究中，来自美国圣犹大儿童研究医院和弗雷德哈钦森癌症

15、研究中心等研究机构的研究人员开发出一种功能类似于罗塞塔石板（Rosetta Stone）的算法，该算法有助破解免疫系统如何识别和结合抗原。它应当有助开发更加个人化的癌症免疫疗法，并且有助加快诊断和治疗传染病。相关研究结果于2017年6月21日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Quantifiable predictive features define epitope-specific T cell receptor repertoires”。免疫系统依赖于T细胞表面上的T细胞受体（TCR）分子识别来自病毒感染细胞、肿瘤和其他威胁的外源抗原，并且对它们作出反应。基因组重排意味着大量的不

16、同T细胞受体的存在是可能的。每个人能够拥有大约1亿个不同的T细胞受体（它们一起被称作T细胞受体库），即便在双胞胎之间，也很少存在重叠的T细胞受体。在这种T细胞受体库中的每个T细胞受体能够识别以一种不同的抗原和发起免疫反应来应对威胁。论文共同通信作者、圣犹大儿童研究医院免疫科助理研究员Paul Thomas博士说，“在此之前，这种令人吃惊的多样性挫败了对识别相同的抗原并对它作出反应的T细胞受体进行分门别类的努力。”另一名论文共同通信作者为弗雷德哈钦森癌症研究中心研究员Philip Bradley博士。【9】重大突破！两篇Nature揭示基因组调节新机制doi：10.1038/nature2298

17、9 doi：10.1038/nature22989 doi：10.1038/nature23089在一项新的研究中，来自美国劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和阿尔伯特-爱因斯坦医学院的研究人员提供证据证实作为DNA中的一个不同寻常的部分，异染色质利用液-液相分离（liquid-liquid phase separation）将基因组中的大部分组装成细胞核中的特定区域。液-液相分离是一种在物理学上广为人所知的机制，但是它在生物学上的重要性仅在最近才被揭示出。这些发现解决了一个长期存在的问题，即DNA功能如何在空间和时间上有序地安排，包括基因如何受到调节而发生沉默或表达。相关研究结果于2

18、017年6月21日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Phase separation drives heterochromatin domain formation”。论文通信作者、劳伦斯伯克利国家实验室生物系统与工程系高级科学家Gary Karpen说，“几十年来，DNA序列在健康和疾病中的重要性是清晰的，但是我们仅在最近才意识到将DNA片段组装成细胞核内的不同结构域或者区室对促进不同的基因组功能是至关重要的。”异染色质中的长片段DNA含有在大多数情况下需要被沉默的序列，这样细胞才能够正确地发挥作用。科学家们曾经认为DNA的这种压缩是控制哪些酶和分子接触到这些序列的一种主要机制。据推

19、断，DNA链缠绕得越紧，接触到内部的遗传物质就变得越难。【10】Nature：鉴定出蛋白Nlrp9b抵抗轮状病毒感染机制doi：10.1038/nature22967轮状病毒（rotavirus）是婴儿和儿童罹患肠胃炎和腹泻的一种最为常见的原因，每年导致全世界大约21.5万人死亡。它是高度传染性的和潜在致命性的。这种病毒特异性地感染宿主小肠中的肠上皮细胞，并且已进化出抵抗干扰素和NF-B信号的策略来躲避免疫系统，这就提出一个问题：其他的宿主因子是否参与肠道粘膜中的抗病毒反应。不过，针对体内（特别是通过NLR炎性体）检测和限制肠道病毒的机制，人们知之甚少。在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学医学院

20、等研究机构的研究人员发现蛋白Nlrp9b在肠上皮细胞中特异性地表达，并且限制轮状病毒感染。他们通过一系列实验证实Nlrp9b通过一种被称作Dhx9的RNA解旋酶，识别较短的双链RNA片段，并且与衔接蛋白Asc和半胱天冬酶-1（caspase-1）形成炎性体复合物，从而促进白细胞介素-18（IL-18）成熟和Gsdmd诱导的细胞焦亡（pyroptosis）。在体内条件性剔除肠道中的Nlrp9b或者其他炎性体组分会导致小鼠对轮状病毒感染更加敏感。相关研究结果于2017年6月21日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Nlrp9b inflammasome restricts rotavirus infection in intestinal epithelial cells”。论文通信作者为耶鲁大学医学院免疫生物学系研究员Richard Flavell。