科研在线丨2014年Nature 杂志亮点研究成果

科研在线丨2014年Nature 杂志亮点研究成果
2014-12-21 生物谷 医学生

不知不觉，2014年马上就要过去了，迎接我们的将是崭新的2015年，2014年三大国际著名杂志Cell、Nature和Science（CNS）依然刊登了很多亮点耐人寻味的研究，本文中小编就盘点了2014年Nature杂志及其子刊发表的一些非常有意义的亮点研究。
Nature及其子刊


[1] Nature：新型线粒体荧光标记技术助力机体衰老研究
近日，来自中国的研究团队成功地将荧光标记到线虫肌肉细胞中的蛋白质上来监控线虫细胞线粒体的代谢活性，用以研究线粒体代谢频率和线虫寿命之间的关联，相关研究成果刊登于国际著名杂志Nature上，研究者的研究成果为研究个体老化提供了新的思路和研究希望。
线粒体是细胞中的能量工厂，其同时也是很多科学家研究的重点，当前很多研究者都认为在细胞中存在自由基的积累，尤其是在线粒体中，由于自由基可以引发DNA损伤，因此往往会诱发机体老化；在细胞中线粒体往往处于风险之中，因为其不能够进行自我修复；为了更深入地研究线粒体中的自由基产生机制以及其同老化的关系，研究者将对线粒体中的蛋白质进行荧光标记来研究其机制。

[2] Nature：NK细胞能够杀死扩散的癌细胞
近日发表在Nature杂志上的文章称，降低称之为TAM受体的蛋白活性能够显著降低癌细胞扩散能力。该研究同时发现自然杀伤细胞（natural killer cells）能够引起癌细胞死亡。
西澳大学（University of Western Australia）的Wally Langdon博士称，我们发现Cbl-b蛋白功能异常的小鼠中，NK细胞杀伤癌细胞能力会升高。接着我们发现Cbl-b蛋白能够控制TAM受体的活性，因此Cbl-b突变小鼠的抗癌效果是通过TAM受体完成的。
为了进一步验证该实验结果，科学家开发了一种新药--特异性TAM抑制剂。结果发现用TAM抑制剂治疗的小鼠，其黑色素瘤和乳腺癌细胞转移能力明显下降。

[3] Nature：科学家发现可有效杀灭HIV的潜在抗体
近日，刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究报告中，来自美国的研究人员通过研究发现，南非夸祖鲁-纳塔尔省的妇女机体中可以通过产生潜在的抗体来抵御HIV的感染，文章中，研究者发现并且在个体机体中鉴定了这种抗体，同时在实验室也成功地将这种抗体进行了复制。
随后研究者将会利用这些抗体在实验室中进行一系列的实验来验证其杀灭HIV的效力，Lynn Morris教授表示，这项研究中，我们从CAPRISA（一个组织）的志愿者机体中分离得到了中和性的抗体，并且通过对抗体进行追踪来揭示其产生机理。
一般来讲，所有HIV感染人群都会产生抗体来应对HIV的感染，在很多病人体内，这些抗体由于缺少中和宽度所以并不能杀灭一系列的HIV病毒，然而在很少数的一些人的机体中，其会在自然状态下产生杀灭许多种类HIV的抗体。研究者Penny Moore表示，广谱的中和抗体往往具有不一般的特性，这项研究中我们发现分离得到的抗体在其前端具有“长臂”结构，我们发现有些抗体刚产生的时候就携带有这些“长臂”结构，以使其对HIV具有有效的杀灭能力。

[4] Nature：癌症疫苗研究获突破
疫苗的广泛使用已保护了数百万人的生命，随着人老去，越来越多人可能成为癌症受害者，而积极开发癌症疫苗治疗可能将会创造奇迹。发表在Nature上的一项新研究中，科学家们在癌症疫苗开发中获得实质性突破。
癌症疫苗的使用会导致铺天盖地的副作用，如免疫系统转向不只针对病变细胞，同时也对健康细胞有影响。研究人员需要了解如何激活我们的免疫系统，使其只杀死癌细胞，但对正常细胞没有任何副作用。
在一项新的研究，奥地利科学院分子生物技术研究所Josef Penninger和他的同事已经确定了实现上述目标的分子机制。免疫系统可以保护人体免受病毒或寄生虫疾病，甚至试图对抗癌症。它能从我们自己的健康组织中区分外部入侵者，并有杀死他们的能力。

[5] Nature：研究发现二甲双胍抗癌的直接证据
近年来，一类抗糖尿病药物双胍类，已经显示出抗癌性质。一些回顾性研究表明，一些广泛使用的糖尿病药物二甲双胍可以使癌症患者受益。尽管有这样一个有趣的相关性，但一直不清楚二甲双胍如何发挥其抗癌作用，也许更重要的是，二甲双胍对哪些病人有效。
现在，Whitehead研究所科学家开始解开这个谜团，找出线粒体的一个主要途径，帮助癌细胞在低葡萄糖环境下生存。通过发现肿瘤细胞此途径的缺陷或葡萄糖利用能力的受损，从而能预测肿瘤对抗糖尿病药物的敏感性。他们的工作发表在Nature杂志上。
为了研究癌细胞如何在低糖环境中生存，研究人员已经开发出一种低营养系统媒介，细胞周围不断处于低糖环境。在此系统内测试了30种肿瘤细胞系，大多数似乎没有受到缺乏葡萄糖的影响。但是，一些细胞蓬勃发展和迅速复制，而另一些却“挣扎”受到低糖影响。令人费解的是应对葡萄糖不足，各种细胞出现不同的反应。

[6] Nature：关键促癌基因或成为新型癌症疗法的靶点
近日，刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究论文中，来自美国明尼苏达大学等处的研究人员通过研究发现至少和20%的癌症发病相关的一种关键促癌基因也有其致病弱点；MYC是和癌症相关的一种基因，其同伙-一种名为PVT1的非编码RNA，其或许可以帮助科学家们理解MYC向癌细胞提供“燃料”的机制。
研究者Anindya Bagchi表示，我们都知道MYC的扩增会引发癌症，但是同时我们也知道MYC并不会单独扩增，其常常会和附近染色体区域的基因一起扩增；因此本文中研究者想知道是否MYC的“邻居”基因在MYC扩增中所扮演的角色。研究者发现MYC和PVT1可以同时进行基因扩增，在细胞中PVT1可以帮助增强MYC蛋白质的危险“活动”。
研究者Bagchi表示，文章中我们主要对名为8q24的基因组区域进行研究，其包含有MYC基因，通常在癌细胞中进行表达，研究者将MYC同附近区域的PVT1进行分离，利用一种染色体工程特殊基因操作技术，研究者开发出了三种不同分离模式的小鼠模型：单独分离MYC；包含PVT1但不包含MYC区域；携带区域基因的配对MYC。

[7] Nature：治疗糖尿病的新思路
近日，发表在Nature杂志上的一项研究成功发现了胰岛素降解酶（insulin degrading enzyme，IDE）的抑制剂，胰岛素降解酶是负责糖尿病易感性的蛋白，因为它在体内会破坏胰岛素。这一抑制剂的发现可能会导致糖尿病新的治疗方法。
II型糖尿病患者体内不能生成足够量的胰岛素，而IDE从血液中移除胰岛素。到目前为止，糖尿病的治疗策略是患者注射胰岛素，或服用药物以使得身体对胰岛素更敏感，或服用其他药物刺激胰岛素分泌。
在研究论文中，作者揭示了一个潜在的新治疗方法，即调节胰岛素在血液中的降解。保护糖尿病患者产生的剩余胰岛素对血糖水平的响应，是一个有吸引力的治疗选择，尤其是在II型糖尿病的早期阶段。

[8] Nature：科学家发现促进受精成功的关键蛋白质
当精子和卵子相遇后受精作用就已经开始发生了，随后精子和卵子就会融合形成胚胎，2005年日本的研究者就发现名为Izumo的蛋白质对于精子识别卵子非常重要；近日，刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究报告中，来自英国桑格研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）的科学家通过研究发现，精子和卵子细胞表面相互作用的蛋白质对于开启哺乳动物的生命过程非常重要，这些蛋白质可以帮助精子和卵子互相识别，相关研究为改善不孕症疗法以及开发新型避孕药提供了新的研究思路。
研究者Gavin Wright表示，我们发现的这种名为Juno的蛋白质可以和Izumo蛋白进行配对，没有精子和卵子细胞表面蛋白质的相互作用，受精作用就不会发生；文章中研究人员开发了人工的Izumo蛋白，并且利用该蛋白来识别卵细胞表面的配对蛋白Juno，利用这种途径，精子就可以很快和卵子进行融合开启受精作用。

[9] Nat Nanotechnol：绿茶不仅养生，将来也可用于治癌
新加坡科学家最近发现绿茶中的一种有效成分能够作为潜在的纳米载药系统用于输送蛋白药物以治疗癌症。在动物试验中，研究人员利用这种名为没食子酸（EGCG）的抗氧化剂来装载罗氏和基因泰克的抗乳腺癌药物Herceptin，相比于对照组，载药系统组疗效超出了两倍之多。同时，通过载药系统包载后，药物在肝脏和肾脏的积累降低了70%左右，在肺部的积累降低了40%。这一研究已经被发表在著名期刊 Nature Nanotechnology上。

[10] Nature：干细胞给血液疾病治疗带来新福音
近日来，从科学家们揭开干细胞一代神秘的面纱后，一种治愈各种血液疾病和免疫疾病的方法即近在眼前。研究人员发表在《自然》杂志上一篇论文表明，他们首次明确了体内引发造血干细胞的生产机制，发现在骨髓和脐带血内造血干细胞是至关重要的，因为它们可以补充人体的血液细胞的供应。一些白血病患者已经成功地使用造血干细胞进行了移植治疗，医学专家认为造血干细胞有可能有更广泛的应用。
首席研究员Peter Currie教授解释说，理解造血干细胞如何自我更新进行血液细胞补充是干细胞生物学的核心理论。“造血干细胞是可自行支配的最好的治疗工具，因为他们在体内可以分化成任何一种血液细胞。未来我们会在很多方面使用这些细胞而不只是目前用移植方法来治疗严重的血液疾病，但前提是我们能够发现它们是如何产生的。我们的研究对这种可能性的发生又近了一步。”他说。

[11] Nature：代谢重编程可使特定癌症消退
近日，来自美国德克萨斯州MD安德森癌症研究中心的研究人员发现，改变肿瘤抑制基因p53的家族成员或可促进p53缺失的肿瘤发生快速衰退，相关研究刊登于国际著名杂志Nature上。
研究结果显示，影响相同基因-蛋白通路的糖尿病药物或许可以有效治疗癌症；研究者Elsa R. Flores表示，体内实验研究表明，p63和p73可以被控制上调或增加人胰岛淀粉样多肽（IAPP）的水平，IAPP是一种机体代谢葡萄糖的关键蛋白，其目前应用于部分治疗糖尿病药物中。
P53在大部分人类癌症中都会被改变，在小鼠体内p53的再度激活会抑制肿瘤的发展，而利用其实现在治疗上却非常困难，文章中研究人员表示，通过改变p53的家族成员p63和p73或许就可以实现治疗癌症的目的。这项研究中研究人员描述了p63和p73的两种版本，第一种版本就是反式激活结构域，其在结构和功能上类似于p53，可以有效抑制癌症；另一种版本是缺失激活区，从而抑制p53阻断肿瘤的生长，激活区是包含特殊蛋白质的区域，比如未来可以下调细胞效应的转录因子等。

[12] Nat Commun：新技术有望实现3D打印组织
-布莱汉姆女子医院的科学家开发出一种新型显微机器人技术，该技术能够组装符合材料，是3D打印和组织工程的基础。相关报道发表在近期的Nature Communications杂志上。
组织工程和3D打印无疑在未来医学中具有举足轻重的作用。由于缺少足够的器官供体，许多病人都不能恢复健康。用病人自身的细胞进行组织培养产生新器官不仅能够缓解器官供体的问题，还能解决排斥反应问题。
该新技术采用显微控制技术，能够在单细胞水平精确控制分隔细胞的水凝胶结构。该显微机器人由磁场控制，精确度高。这对组织工程有重要意义，因为人类组织结构非常复杂，组织不同层面，不同位置的细胞类型都有可能是有差异的。Tasoglu博士称，该新技术较以往技术的优势在于，能够精确控制，达到组织工程需要的精度。

[13] Nat Commun：瑞典科学家发明新药能够饿死肿瘤中休眠癌细胞
瑞典乌普萨拉大学科学家开发出一种新药，该药能够通过"饥饿"的方法杀死肿瘤中的休眠癌细胞。该类型癌细胞通常分布在实体瘤的缺氧区域，并对传统治疗手段有抗性。
实体肿瘤一般都大于一毫米，实体瘤内部缺少血液供应，所以内部缺少氧气和养料，这就导致部分癌细胞进入休眠状态。治疗之后，该休眠癌细胞会重新生长分裂，引起肿瘤复发。
科学家在本研究中显示了休眠癌细胞在肿瘤区域中的位置，以及因缺少氧气和养料，而引起线粒体产能异常现象。

[14] Nat Commun：帕金森或是一种自身免疫性疾病
帕金森氏病神经元死亡的病因至今不明，但一项新的研究提出，神经元可能被人自身免疫系统误认为是外来侵略者，并被人自身免疫系统杀死。这项研究发现发表在Nature Communications杂志上。
主要研究人员David Sulzer说：这是一个新的，而且很可能有争的发现，但如果属实，这可能导致帕金森氏病新的方法，以防止帕金森氏病神经元死亡。
几十年来，神经生物学家都认为神经细胞免受免疫系统的攻击，部分是因为它们的细胞表面并不显示抗原。大多数的细胞，如果感染了病毒或细菌，会在其外表面上显示抗原，当免疫系统识别外来抗原，T细胞攻击并杀死细胞。因为科学家认为神经元没有显示抗原，他们也认为神经元免于T细胞的攻击。

[15] Nat Immunol：科学家揭示免疫系统抵御癌症的新机制
近日，来自圣犹大儿童研究医院等处的研究人员通过研究揭示了免疫系统抵御癌症的新机制，相关研究成果刊登于国际杂志Nature Immunology上，该研究或为揭示癌症免疫疗法的新型药物靶点提供一定线索。
文章中，研究者Amnon Altman表示，本文中我们揭示了一种阻断CTLA-4功能的新型路径，CTLA-4是一种免疫抑制检查点的受体，其也是很多制药公司和研究团队重点研究的对象，目前已经有科学家开发出了阻断CTLA-4的抗体用于治疗恶性黑色素瘤。这项研究对于揭示CTLA-4的作用机制以及开发新型靶向癌症的疗法提供了一定的希望。
研究者表示，蛋白激酶C-η可以控制CTLA-4介导的调节T细胞功能的路径，而本项研究中研究者也阐明了蛋白激酶C-η和免疫系统受体CTLA-4之间的相互作用，二者对于调节性T细胞的免疫抑制作用非常关键，而调节性T细胞也是T淋巴细胞的一个亚群，相比众多T细胞而言，调节性T细胞可以抑制免疫系统的作用。

[16] Nat Cell Biol：新研究揭示肿瘤如何获得耐药性
用于治疗肺癌、乳腺癌和胰腺癌的大部分药物都出现了耐药现象，美国加州大学医学院圣地亚哥分校研究人员最新发现一种分子或生物标志物 CD61，其存在于耐药肿瘤细胞的表面，可以通过增强肿瘤细胞的干细胞性质诱导肿瘤转移。
这项研究结果发表在Nature Cell Biology杂志上，可能有助发现逆转耐药性癌症包括那些肺，胰腺和乳腺的新治疗机会。
对一些药物，患者在初始治疗时有回应，但是当癌细胞产生抗药性，会发生复发，David Cheresh博士表示：我们分析成为耐药之前和之后，细胞内发生了什么变化？

[17] Nat Mat：新型银纳米颗粒直击肿瘤细胞
来自加州大学圣巴巴拉分校的研究人员通过研究设计出了一种新型的球状纳米颗粒，其主要由银组成，球状表面包被着一层肽，可以使其对肿瘤细胞进行靶向作用；这种新型纳米颗粒的外壳和内容物并不可拆分，因此不能靶向攻击肿瘤细胞的纳米颗粒就不会被消除和破坏掉。
移除不能渗透靶向细胞的纳米颗粒的方法是特殊的，研究者Braun说道，通过对那些可以进入到细胞的银纳米颗粒进行研究，就可以揭示哪些细胞可以被靶向作用，以及更清楚地解析纳米粒子在组织中的运输路径。
有些药物本身就具有穿过细胞膜的特性，但是许多药物，尤其是RNA和DNA的遗传药物，其往往是带电荷的分子，可以被细胞膜所阻断，而其进入细胞内的方法无非是通过细胞吞噬作用来完成。这就需要一种纳米颗粒来运输这些特殊的药物至细胞中发挥作用。

[18] Nat Commun：胃肠道细胞也能转化为产胰岛素细胞？
-近日，来自哥伦比亚大学的研究人员通过关闭特殊的单一基因，就可以将人类的胃肠道细胞转化为产胰岛素细胞，这就为开发新型药物来诱导人类机体胃肠道细胞转化为胰岛素生成细胞提供了一定的希望，相关研究刊登于国际杂志Nature Communications上。
研究者Domenico Accili博士表示，人们常说开发将一种细胞转变成另外一种细胞的技术需要很长一段时间，目前我们可以通过对单一靶点的操作来得到完整功能的产胰岛素细胞，但我们并没有完全理解这其中所包含的奥秘；大约20年前研究人员就开始研究如何将1型糖尿病患者机体中的胰岛素产生细胞替换掉，在1型糖尿病患者机体中其胰岛素产生细胞被免疫系统破坏了。

[19] Nature：科学家解开血管形成的关键之谜
近日，来自利兹大学的科学家发现了一种基因，这种基因在血管形成过程中起到一个非常重要的作用，这一发现也会引导我们更好的去理解如何治疗心血管疾病和癌症。
利兹大学医学院的David Beech教授说：“血管的网络预构建系统还未完善，而是像河流一样的分布着。除非血液正在流动并且能够使大量的血流通过血管，那么该血管才会发达。该基因称为Piezo1基因，它给传感器提供指令，该指令告诉身体血液正在流动并且给出信号指示形成新的血管结构。
“该基因指令蛋白质形成通道，该通道打开为了应对血流张应力，并允许有微小的电荷进入细胞，为了新血管构建的需要引发改变。”研究小组正在研究通过操控基因来影响对癌症的效果，如动脉粥样硬化，在此病中受干扰血流影响的部分血管有斑块形成。

[20] Nat Med：免疫系统也有生物钟！
我们生活在一个被分为白天和黑夜的世界，因此我们的行为随着一天时间的演变而发生变化。我们在晚上睡觉，并且在白天是活跃状态。我们机体内有一个生物钟，但在现代生活中，人造光，轮班工作和时差等，打乱了这古老的生物钟节奏。
来自英国曼彻斯特大学科学家们完成的最新一项研究揭示了肺部炎症和糖皮质激素的作用也有生物节律，这也揭示了为什么治疗哮喘和肺炎的药物会变得无效。这项研究结果发表在Nature Medicine杂志上，表明广泛用于治疗肺部疾病的药物自身也有生物节律性。

[21] Nat Commun：科学家发现癌症患者为何易贫血及疲劳
许多癌症患者往往会出现血细胞计数较低的情况，其会直接引发患者疲劳及虚弱，近日，发表在国际杂志Cell Reports和Nature Communications上的两篇研究论文对这一现象进行了解释。首先刊登在国际杂志Cell Reports上的论文中，来自瑞典卡若琳斯卡医学院及中国、香港的科学家们通过研究揭示了肿瘤影响患者血细胞计数及骨髓特性的分子机制。
血细胞计数较低或者说是贫血，其是癌症患者常见的表现，会引发患者出现疲惫的症状；而贫血有时候或许是因为患者服用了细胞稳定的药物所致，这些药物会杀灭包括红细胞在内的健康细胞。癌症本身也会影响血细胞计数，但目前并无合理解释，如今研究人员成功揭示了为何肿瘤会影响血细胞计数及患者骨髓的特性。

[22] Nat Biotechnol：科学家发现可将干细胞迅速转化成为胰岛素分泌细胞的新方法
近日，来自英属哥伦比亚大学等处的研究人员通过研究开发了一种新型技术，该技术可以成功地将干细胞转化成为胰岛素分泌细胞，这或许为开发抵御或治疗I型糖尿病的新型疗法带来希望，相关研究成果刊登于国际杂志Nature Biotechnology上。
这种新型技术仅在6周内就可以将干细胞转化为胰岛素分泌细胞，其相比之前通过4个月实现转化的方法快了很多；Timothy Kieffer教授说道，我们又增进了开发制造胰岛素分泌细胞的技术，这对于I型糖尿病患者无疑是很大的福利。这种将干细胞转化为胰岛素分泌细胞的技术依赖于一种细胞培养的方法，当细胞完全移植入宿主体内时这种转化才会成功。
目前研究者并不能在培养皿中制造完整功能的细胞，但是研究者正在慢慢向这一步迈进，而研究者在实验室中可以制造分泌胰岛素的细胞，但这些细胞仍然并不成熟，需要移植到宿主体内之后才能够转化成完整功能的细胞。下一步研究人员将继续深入研究来开发如何让新产生的胰岛素分泌细胞不被宿主所排斥的新方法。

[23] Nat Med：巨核细胞可控制造血干细胞 有望治疗多种疾病
巨核细胞被认为是产生血小板愈合伤口最好的细胞，这些在骨髓中发现的巨大细胞在调节干细胞上也扮演着重要的角色，这是近日来自美国密苏里州斯托瓦斯医学研究所（Stowers Institute for Medical Research）的研究人员的一项重大研究发现，相关研究成果刊登于国际杂志Nature Medicine上。
实际上，造血干细胞在骨髓中可以分化形成巨核细胞，而本文研究者也首次发现造血干细胞可以直接被巨核细胞所控制，即母体细胞会被子代细胞所控制；研究者Meng Zhao博士表示，我们的研究结果显示，巨核细胞或许可以被应用于临床中来促进成体干细胞进行细胞再生，并且扩大细胞的培养来用于进行成体干细胞的移植。巨核细胞可以直接调节鼠类造血干细胞的功能，而成体干细胞可以形成血液和免疫细胞用以更新机体的血液供应，这些成体干细胞也可以分化产生多种类型的血细胞，包括白细胞、红细胞及血小板等。

[24] Nat Commun：顽强的癌细胞，缺氧仍生长
当缺乏氧气（缺氧）时，健康细胞成长受到限制。但令人惊奇的是，缺氧是恶性肿瘤的特征。在Nature Communications杂志上发表的新研究中，研究人员揭示了癌细胞症如何成功规避缺氧生长抑制。
人们早已知道，PHD蛋白质（脯氨酰羟化酶域蛋白）在缺氧调控过中起到关键作用。它们控制低氧诱导的转录因子（HIFs）的稳定性，HIFs支配细胞适应缺乏氧。
现在研究发现一种特殊的PHD蛋白质PHD3还控制了表皮生长因子受体（EGFR）。在健康的细胞中，PHD3通过刺激表皮生长因子受体进入到癌细胞内部，响应应激如氧气不足。

[25] Nat Commun：强迫症有救了！ 最新研究帮助开发强迫症疗法
来自韩国延世大学等处的研究人员通过研究揭示了突触粘附分子的三维结构，突触粘附分子可以调节突触的发生，该研究同时也揭示了突触起始阶段形成的分子机理。
某些大脑疾病，比如强迫症（OCD）或双极神经元障碍都是由突触的功能异常所引发，研究人员开展这项研究，目的在于揭示诸如这类疾病的发病机制，并且开发新型治疗该类疾病的疗法。
文章中，研究者Kee Hun Kim表示，一种存在于神经元膜间名为Slitrk的蛋白，可以突触前白细胞常见的抗原相关受体蛋白蛋白酪氨酸磷酸酶（LAR-RPTPs）相互作用，并且产生一种蛋白复合物，而且Slitrk也参与突触形成的起始阶段，可以平衡神经元的兴奋信号及抑制信号。

新研究。。。新希望

开眼界

学习了很多，谢谢楼主

谢谢楼主，了解了不少前沿知识。

前沿