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《Nature杂志5月亮点研究盘点》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 黄翠
  • 发布时间：2017-06-02

  • 1 Nature：重磅！一些人胚胎干细胞系发生癌症相关突变

    doi：10.1038/nature22312

    根据一项新的研究，在用于基础研究或临床开发的140种人胚胎干细胞系当中，5种人胚胎干细胞系在肿瘤抑制基因TP53上获得突变。其中的两种人胚胎干细胞系H1和H9已用于人体中，不过还没有证据证实它们在受者体内导致癌症产生。相关研究结果于2017年4月26日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Human pluripotent stem cells recurrently acquire and expand dominant negative P53 mutations”。

    论文共同通信作者、美国哈佛大学研究员Kevin Eggan在新闻稿中说道，“我们的发现表明在产生干细胞和将它们用于下游的疗法开发期间，还应当进一步开展一系列质量控制检查。幸运的是，这些基因检查能够轻松地利用精确的、灵敏的、越来越廉价的测序方法加以执行。”

    Eggan团队在基因TP53上发现的6个突变影响p53蛋白的DNA结合区域。这个结合区域经常在人癌症中受到破坏。

    2 Nature：癌症免疫疗法靶向实体瘤新突破

    DOI： 10.1038/nature22311

    基于T细胞的免疫疗法对于癌症的治疗提供了巨大的希望：在针对血液癌症的初期试验中已经取得了初步成功。然而，对于实体瘤的治疗来说目前仍然十分困难。最近发表在《Nature》杂志上的一项研究指出，IFN-gamma-T细胞分泌的一类信号分子能够切断肿瘤组织的血液供应，因而对于实体瘤治疗效果具有重要的影响。

    免疫系统是机体抵抗疾病的有力武器，因此科学家们一直在寻找方法利用免疫系统攻击癌症。如今，研究者们找到了合适的方法。举例来说，通过将T细胞从患者体内分离出来，进行一系列的"训练"，再导入患者体内，能够有效地杀伤肿瘤细胞。这一技术在初期临床试验中已经取得了成功，但仅仅局限于无法形成肿瘤块的癌症类型，例如血液癌症。

    3 Nature：通过控制血管生长来开发治疗癌症等多种疾病的新型疗法

    doi：10.1038/nature22322

    最近，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自耶鲁大学的研究人员通过研究揭示了如何通过控制血管发育来帮助开发治疗心血管疾病以及癌症的新型疗法。

    正常的血管生长会被诸如生长因子等蛋白质或激素所调节；在本文研究之前，研究人员并不清楚特殊的生长因子家族（FGFs）在调节血管生长发育过程中所扮演的角色，为了进行深入研究，研究者Michael Simons及其同事对工程化小鼠进行研究，他们对小鼠进行遗传工程化操作，使其血管内皮中缺少FGF信号。

    研究者发现，FGFs能够诱导参与多种癌症发生的基因（c-Myc）进行表达，该基因能够开启一系列特殊的事件，从而调节血管内皮细胞的代谢，这项研究发现非常重要，因为其描述了生长因子和细胞代谢之间的关联，此前研究者并不清楚这种关联，同时这项研究也为研究人员后期开发治疗多种人类疾病的新型疗法提供了一定的研究基础。

    4 CRISPR专利争夺者再放大招！Nature、Cell两篇文章发现10种用于疾病诊断的CRISPR酶

    doi：10.1038/nature19802

    最近来自加利福尼亚大学的研究人员通过研究描述了10种新型的CRISPR酶，这些酶一旦被激活其行为就像“吃豆人”一样能够“嚼碎”RNA，因此这些酶类或许能作为诊断传染性病毒的敏感检测器。这种新型的酶类是CRISPR蛋白—Cas13a的突变体，去年9月，来自伯克利的研究人员利用该蛋白实现了对来自病毒RNA的特异性序列进行检测，同时研究者表示，一旦CRISPR—Cas13a同其靶点RNA相结合后，其就会开始切割RNA，从而就能够轻松切掉和受体分子相关的RNA，并且产生荧光帮助研究者进行信号检测。

    此前来自博德研究所的两个研究小组相继对CRISPR—Cas13a和RNA进行配对，并将构建好的新系统命名为SHERLOCK系统，该系统能够在极低浓度下对病毒的RNA进行检测，比如对登革热和寨卡病毒的RNA进行检测等。诸如这种系统就能够用来检测任何类型的RNA，包括癌细胞特异性的RNA。

    5 Nature：令人意外！一种常见的脑血管疾病竟与肠道微生物组存在关联

    doi：10.1038/nature22075

    根据一项新的研究，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员报道，肠道微生物组中的细菌促进颅内海绵状血管瘤（cerebral cavernous malformation， CCM）形成。这项研究提示着改变CCM病人的肠道微生物组可能是一种有效地治疗这种脑血管疾病的方法。相关研究结果于2017年5月10日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Endothelial TLR4 and the microbiome drive cerebral cavernous malformations”。论文通信作者为宾夕法尼亚大学心血管医学教授Mark Kahn博士。

    在CCM中，大脑内的扩张性薄壁血管簇集在一起，能够导致中风和癫痫。在每100～200人当中，大约有1人患上CCM。这种疾病存在两种形式。一种形式是散发性CCM，占所有CCM病例的80%。剩下 的20%是家族性的遗传性CCM病例。

    在2016年，Kahn实验室已发现血管内皮细胞中促进CCM形成的分子通路（Nature， 07 April 2016， doi：10.1038/nature17178）。在当前的这项研究中，Kahn团队发现这个分子通路是由TLR4激活的。TLR4是细菌分子脂多糖（LPS）的一种受体。LPS激活大脑血管内皮细胞表面上的TLR4会极大地加快CCM形成。相反地，如果通过基因手段将TLR4从血管内皮细胞中移除，或者如果小鼠接受阻断TLR4功能的药物的处理，那么就可阻止CCM形成。

    6 Nature：重磅！揭示癌症免疫疗法抵抗癌症新机制

    doi：10.1038/nature22396

    已经证实抗蛋白PD-1和PD-L1抗体通过激活体内的T细胞（一种免疫细胞）来抵抗癌症。如今，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员证实这种疗法也以一种完全不同的方式抵抗癌症：促进巨噬细胞（另一种免疫细胞）吞噬和摧毁癌细胞。这些发现可能在改进和扩大这种癌症疗法中发挥着重要的意义。这项研究是以小鼠为研究对象的。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“PD-1 expression by tumour-associated macrophages inhibits phagocytosis and tumour immunity”。论文通信作者为斯坦福大学医学院病理学系教授Irving Weissman博士。论文第一作者为Weissman实验室研究生Sydney Gordon。

    PD-1是细胞表面上的一种蛋白受体，在保护身体免受过度活跃的免疫系统的破坏中发挥着重要的作用。T细胞学着检测和破坏受损的或病变的细胞，有时能够错误地攻击健康细胞，从而产生狼疮或多发性硬化症等自身免疫疾病。PD-1被称作“免疫检查点”，能够抑制高度活跃的T细胞，因此它们更不可能攻击健康组织。

    7 Nature：重大突破！靶向BCAT1蛋白逆转白血病侵袭性

    doi：10.1038/nature22314

    在一项新的研究中，来自美国佐治亚大学和日本东京大学的研究人员鉴定出两种最为常见的骨髓性白血病的一种新的药物靶标，并且找到一种阻止这种疾病的最为侵袭性类型的方法。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Cancer progression by reprogrammed BCAA metabolism in myeloid leukaemia”。

    通过阻断一种被称作BCAT1的蛋白，这些研究人员能够阻止小鼠体内和来自白血病患者的人血液样品中的癌细胞生长。

    BCAT1蛋白激活一组被称作支链氨基酸（branched-chain amino acid， BCAA）的氨基酸代谢。BCAA是所有细胞中的必需构成单元，因而是侵袭性白血病细胞生长所必需的。BCAT1也促进脑瘤和肺瘤产生。

    早期的研究已表明BCAT的功能是降解大多数健康组织中的BCAA。这项新的研究首次证实白血病细胞并不降解BCAA，而是利用BCAT1通路产生它们。通过阻断这种蛋白，这些研究人员能够逆转这种疾病的侵袭性。

    8 Nature：重磅！利用血管内皮细胞制造出功能性的造血干细胞

    doi：10.1038/nature22326

    在一项新的研究中，来自美国威尔康奈尔医学院的研究人员开发出一种创新性方法：利用容易获得的血管内壁细胞无限制地供应健康的血细胞。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells”。

    论文通信作者、威尔康奈尔医学院安沙瑞干细胞研究所主任Shahin Rafii博士说，“这是一项改变游戏规则的突破，不仅让治疗血液疾病更接近一步，而且也揭示干细胞自我更新机制的复杂生物学性质。”

    长期存活的造血干细胞（HSC）能够分化为所有类型的血细胞：白细胞、红细胞和血小板。几十亿个循环流通的血细胞并不会在体内长期地存活，因而必须得到持续补充。当这没有发生时，贫血、流血或危及生命的感染等严重性血液疾病就会发生。HSC的一种特殊的性质是它们也能够“自我更新”形成更多的HSC。这种性质允许仅几千个HSC产生一个人一生当中所需的所有血细胞。 科学家们长期以来希望找到一种方法让身体产生健康的HSC以便治愈这些血液疾病。但是在此之前，还没有人做到这一点，这部分是因为科学家们不能够设计出一种培育环境。仅在这种环境中，干细胞才能够转化为新的可长期存活的细胞。

    9 Nature：里程碑突破！首次在实验室利用人多能性干细胞制造出造血干细胞

    doi：10.1038/nature22370

    在一项新的研究中，来自美国波士顿儿童医院等研究机构的研究人员首次在实验室中利用能够产生体内几乎任何一种细胞类型的多能性干细胞制造出人造血干细胞。这一进展为研究血液疾病的根本原因和利用病人自己的细胞产生用于治疗目的的免疫匹配性血细胞开辟新的途径。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells”。

    论文通信作者、波士顿儿童医院干细胞移植项目主任George Daley博士说，“我们非常接近于在培养皿中产生真正的人造血干细胞。这项研究是20多年努力的结果。”

    尽管利用这些多能性干细胞制造出的细胞是真正的造血干细胞和其他的细胞（即造血祖细胞）的混合物，但是当移植到小鼠体内时，它们能够产生多种类型的人血细胞。

    10 Nature：揭示肺癌进化的关键步骤

    doi：10.1038/nature22334

    肺腺癌是一种侵袭性肺癌，大约占美国肺癌病例的40%。据认为，它是由良性的肺腺瘤产生的。

    如今，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院的研究人员在肺癌进化中鉴定出一个重大的分子开关。当肺癌模式小鼠体内的肺腺瘤转化为肺腺癌时，这个开关会处于开启状态。他们也发现阻断这个开关会阻止肺腺瘤变得更具侵袭性。他们说，因此，干扰这个开关的药物可能适合用于治疗早期肺癌。相关研究结果于2017年5月10日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“A Wnt-producing niche drives proliferative potential and progression in lung adenocarcinoma”。

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    • 编译者：mall
    • 发布时间：2018-09-21
    • Nature杂志推荐的2015年8月11日 ～ 2015年9月10日最受关注的十项研究进展介绍如下。 1.真核生物中原核生物基因的来源 多年来，人们一直假设，真核生物基因组中所见的原核生物基因，一定是在首先原核细胞器的内共生，然后最后稳定存在细胞中的。但最近的证据表明，在真核生物之间，以及在原核生物和真核生物之间，也存在实质性的水平基因转移。对细菌、古菌和真核生物基因组所做的这项分析，没有发现连续横向基因转移，对真核基因组的演化具有可以检测累积影响。相反，这项研究认为，真核生物是在广泛的差异基因(differential gene)丢失之后，在相应于线粒体和质体起源的两次“演化涌入”事件中，获得其原核生物基因的。这一历史性事件，在复杂细胞的核基因组中留下了内共生的重大印记。 doi: 10.1038/nature14963　 原文：Endosymbiotic origin and differential loss of eukaryotic genes 2.癌症中细胞压力和自噬过程之间的联系 已有的研究表明，包括胰腺导管腺癌(PDA)在内的各种不同癌症，其癌症细胞的生存都依赖于高水平的自噬过程。自噬过程是正常细胞中自行降解过程，其涉及到的营养清除和质量控制活动的途径都高度保守。在这项研究中，Rushika Perera等人描述了细胞压力和自噬过程之间，在胰腺癌中，导致细胞代谢被改变的一个新的关联。他们发现，MiT/TFE家族转录因子的异常表达和组成性激发，通过人类PDA标本和细胞系，可以大大增强自噬-溶酶体功能介导代谢相关的基因表达重编程。这些发现说明，溶酶体调控是癌细胞中营养利用和能量平衡的一个关键节点。 doi: 10.1038/nature14587　 原文：Transcriptional control of autophagy–lysosome function drives pancreatic cancer metabolism 3.对中国碳排放量数据的向下修正 中国排放大量人为产生的碳，但其碳排放量估计值有很大不确定性。这项研究中，通过升级和协调的能量消耗估计、熟料生产数据以及两个关于中国煤炭相关的碳排放因子的数据集，研究人员发现，在2000到2012年间，中国国内能源消耗总量比中国国家统计局给出的数据高大约10%。然而，这个时期中国碳排放量数据比起政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change）的数据平均低了45%。中和这些数据，研究人员估计，在2013年，中国化石燃料和水泥工业带来的二氧化碳排放量在2.49亿吨，比之前其他组织给出的数据低了14%。总共算起来，这个研究表明，整个2000年到2013年期间，以前关于总二氧化碳排放量的数据可能高估了2.9亿吨。 doi: 10.1038/nature14677 原文：Reduced carbon emission estimates from fossil fuel combustion and cement production in China 4.“不纯洁的”金刚石中 Nature在封面图片上所示的，是一块有包膜的“不纯”金刚石。这个金刚石，是当一个含微包裹体的纤维膜，生长在一块单晶清透金刚石上时生成的。在地球表面附近发现的大多数金刚石，大都是在古老大陆最底部深度超过150公里处形成的。因此，“不纯”金刚石中封存的化学杂质，含有关于地球深处无法接触到宝贵地化信息。Yaakov Weiss及同事，在Nature杂志上发表了一组地球化学数据。数据来自加拿大西北地区Ekati金刚石矿的一组11块金刚石中的化学信息。这些数据包含清晰的化学演化趋势，它表明，高咸度溶液参与了含硅、含碳酸盐的深层地幔熔融体的形成过程。含盐流体的化学性质和主体金刚石形成的时间说明，北美地下的一个消减板块是这些流体的来源，也说明，在消减、地幔交代变质和富含流体的金刚石形成之间，存在密切联系。这一新模型为了解地幔流体组成范围的效应提供了一个背景，这种效应会在全球范围内改变深层岩石圈，并在金刚石形成中起关键作用。 doi: 10.1038/nature14857　 原文：Highly saline fluids from a subducting slab as the source for fluid-rich diamonds 5.GPCR激活性变构的一个普遍机制 “G蛋白耦合受体”(GPCRs)是充当一系列细胞外信号的传感器的膜蛋白。它们通过“异三聚G蛋白” (能结合鸟嘌呤核苷酸的蛋白，充当细胞内分子开关)发挥功能，以变构方式将后者激活来触发GDP释放。有数百种人类GPCRs作用于16种不同的 “Gα蛋白”之上。在这研究文章中，Madan Babu及同事试图弄清，是否存在一个主管Gα激活的普遍性变构机制。他们发现的确有这样一个机制，即不同GPCRs 通过一个高度保守的机制，与Gα蛋白发生相互作用并将其激活。这也许可解释为什么GPCR–Gα系统发生了迅速分化、同时又保留了其变构性质。 doi: 10.1038/nature14663　 原文：Universal allosteric mechanism for Gα activation by GPCRs 6.科学家发现神经退化的一个新机制 衰竭性疾病“肌萎缩性脊髓侧索硬化症”(ALS)是一种罕见的神经性疾病，其最常见病因是C9orf72基因中的“六核苷酸重复扩增”GGGGCC (G4C2) 。 本期Nature上的两项研究，采用对比法得出一个可能引起这种疾病的一种家族性形式的分子机制。通过对表达30 G4C2 重复片段的果蝇，进行基于候选目标的基因筛选，或对表达含8、28 或58 G4C2重复片段的转录体的果蝇进行无偏基因筛选，这两个研究小组试图寻找增强或抑制该疾病表型的基因。 Zhang等人识别出了编码RanGAP (核质运输的一个关键调控因子)的基因，而Freibaum等人识别出了编码核孔及核质运输机相关的基因。两篇论文都显示了，表达 G4C2重复片段的果蝇细胞中，以及来自ALS患者的源自iPSC的神经元中，核质运输功能存在缺陷。Zhang等人发现，这些缺陷可以通过以“G-四联体”为目标的反义寡核苷酸或小分子来补救。 doi: 10.1038/nature14973　 原文1：The C9orf72 repeat expansion disrupts nucleocytoplasmic transport doi:10.1038/nature14974 原文2：GGGGCC repeat expansion in C9orf72compromises nucleocytoplasmic transport 7.能量输入让金属玻璃恢复“青春” 当一个玻璃系统慢慢向平衡态松弛的时候，我们就说它在 “老化”，其很多性质会发生相应变化。通过能量注入，使该系统从平衡态又回到原来的状态，比如说通过加热它或以机械方式对其施压，就可以使它恢复“青春”。现在，Sergey Ketov等人发现，这样的青春焕发，可以在相对温和的条件下做到。仅仅通过在一个远远低于玻璃转变温度的温度下，对玻璃(在本例中采用金属玻璃)进行热循环，就可以在很大程度上让其恢复青春。作者将这一现象归因于玻璃态中内在结构异质性的效应，这种异质性效应，会随着温度的变化而转变成局部化的内部应变性，不同区域会发生不同程度的膨胀和收缩。 doi: 10.1038/nature14674 原文：Rejuvenation of metallic glasses by non-affine thermal strain 8.中央静脉附件出现的新的肝细胞 新的肝细胞，作为体内平衡程序的一部分，是怎样在成年肝脏中出现的仍不清楚。Roel Nusse及同事利用复杂细胞标记方法，对这一课题进行了研究。他们在中央静脉附近识别出一类增殖的肝细胞，它们是双倍体(成熟肝细胞是多倍体)，表达一个肝脏祖细胞标记。这些细胞，对由来自中央静脉的相邻内皮细胞提供的Wnt信号，可以做出反应，成为能够取代维持肝脏平衡所需的所有肝细胞类型的多倍体肝细胞。 doi: 10.1038/nature14863 原文：Self-renewing diploid Axin2+ cells fuel homeostatic renewal of the liver 9.用纳米晶体进行“取代掺杂” 下图中所示的，为掺杂一个半导体超晶格而又不会破坏有序阵列的金纳米晶体图像。掺杂(广泛用于半导体、稀磁材料和磷)是将外来原子引入一种主体材料内、以便改善或生成新的电子性能、磁性能和光性能的一个过程。Christopher Murray及同事将“取代掺杂”的概念引入到了纳米晶体超晶格中，在其中采用的是人造原子(均匀的纳米晶体)而不是真正的原子。他们显示，金纳米晶体会随机吸收到一个半导体(CdSe或PbSe)纳米晶体超晶格中，在其中一个纳米晶体可被具有同样大小但不同组成的另一个纳米晶体取代。这样生成的材料的导电性由受掺杂剂的密度和分布控制的金属渗透通道来调制。自聚集方式的采用意味着，这一新方法应可以广泛适用于一系列不同材料和组成。Alternative outcomes from superlattice doping. doi: 10.1038/nature14872　 原文：Substitutional doping in nanocrystal superlattices 10.X射线衍射揭示翻转酶催化机制 脂质穿过膜双层的转位(被称为翻转)是维持脂质非对称性所必需的，也是信号传导和囊泡形成等过程所要求的。嵌入在膜中的脂质(含有大型极性头基)的翻转是缓慢的，从能量角度来讲也是不利的。这一过程由翻转酶催化，其机制目前尚不知道。本文作者获得了ABC transporter PglK的X-射线晶体结构，该物质在Campylobacter jejuni中、在向内和向外的状态下帮助“脂联寡糖”(LLO)的翻转。这些结构和随后的生物化学实验支持一个不同寻常的机制，在其中LLO的 “聚戊烯基”尾巴仍然部分嵌入在脂质双层中，“焦磷酸盐-寡糖”头基在ATP被水解之后翻转到了向外的空腔内。 doi: 10.1038/nature14953 原文：Structure and mechanism of an active lipid-linked oligosaccharide flippase
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  • 《2017年10月Nature杂志不得不看的亮点研究》
    • 来源专题：再生医学与健康研发动态监测
    • 编译者：malili
    • 发布时间：2017-11-08
    • 【1】Nature：重磅！揭示老年人为何不能有效地燃烧储存的腹部脂肪 doi：10.1038/nature24022 在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学医学院和德国波恩大学的研究人员描述了神经系统与免疫系统如何相互交谈来控制代谢和炎症。他们的发现进一步加深了科学家们对老年人为何不能够燃烧储存的腹部脂肪的理解。这种储存的腹部脂肪会提高慢性疾病风险。这项研究也指出靶向这种问题的潜在治疗方法。相关研究结果于2017年9月27日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Inflammasome-driven catecholamine catabolism in macrophages blunts lipolysis during ageing”。论文通信作者为耶鲁大学医学院比较医学与免疫生物学教授Vishwa Deep Dixit。 老年人，不管他们的体重如何，都具有增加的腹部脂肪。然而，当老年人需要消耗能量时，他们并不会像年轻人一样有效地燃烧储存在脂肪细胞中的能量，从而导致有害的腹部脂肪堆积。导致脂肪细胞中的这种不反应性的内在原因是未知的。 在这项研究中，Dixit和他的来自美国田纳西州大学健康科学中心和德国波恩大学的合作们着重关注被称作巨噬细胞的特定免疫细胞。巨噬细胞通常参与控制感染。Dixit实验室发现一种新的巨噬细胞驻留在腹部脂肪的神经上。这些神经相关巨噬细胞随着年龄的增加会产生炎症，而且不允许被称作化学信使的神经递质正确地发挥功能。 【2】Nature：在发现20多年后，终于破解乳腺癌风险基因之谜 doi：10.1038/nature24060 在科学家们发现BRCA1基因突变让女性容易患上乳腺癌20多年之后，在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学、哥伦比亚大学和科罗拉多州立大学的研究人员找到允许这些突变造成破坏的分子机制。相关研究结果于2017年10月4日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“BRCA1–BARD1 promotes RAD51-mediated homologous DNA pairing”。论文通信作者为来自耶鲁大学医学院的Patrick Sung教授、Weixing Zhao博士和哥伦比亚生物化学与分子生物物理学系的Eric C. Greene教授。 这些研究人员说，这些发现不仅有助于人们设计抵抗乳腺癌和卵巢癌的药物，而且也有助于鉴定出有较高风险患上这些癌症的女性。 Sung说，“大约有14000篇关于BRCA1的论文，你可能认为我们已知道关于这个基因的所有信息，但是我们并没有。” 【3】Nature：大牛张锋教授证实CRISPR–Cas13可靶向哺乳动物细胞中的RNA doi：10.1038/nature24049 早在2016年，科学家们就发现了结合和切割单链RNA而不是DNA的CRISPR蛋白（Science， doi：10.1126/science.aaf5573）。如今，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院（MIT）的研究人员对这种被称作CRISPR-Cas13a的系统进行调整，使之在哺乳动物细胞中发挥作用。相关研究结果于2017年10月4日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“RNA targeting with CRISPR–Cas13”。 在美国罗彻斯特大学开展RNA靶向CRISPR系统研究的Mitchell O’Connell（未参与这项研究）注意到，“在CRISPR之前，RNAi（RNA干扰）是调节基因表达的理想方法。但是Cas13a的重大益处之一是它似乎具有更强的特异性，而且这种系统对哺乳动物细胞而言并不是内源性的，因此你不太可能扰乱细胞中天然的转录后网络。相反，RNAi利用内源性机制开展基因敲降（gene knockdown，即抑制基因表达）。” 在这项新的研究中，来自MIT的张锋（Feng Zhang）教授和他的同事们证实切割RNA的Cas13a酶（之前称作C2c2）能够特异性地降低哺乳动物细胞中的内源性RNA和报告RNA水平。 这些研究人员已从多种细菌物种中寻找一种能够切割大肠杆菌报告基因的Cas13a酶。张峰教授和他的同事们着重关注来自细菌Leptotrichia wadei的Cas13a酶，这是因为经证实它最为高效地切割它的RNA靶标。 【4】Nature：里程碑突破！鉴定出食管癌的细胞起源 doi：10.1038/nature24269 在一项新的研究中，来自中国福州总医院、中国科学院上海巴斯德研究所、广东腾飞基因科技有限公司、西南医科大学、天津医科大学海河临床学院、西安交通大学第一附属医院和美国哥伦比亚大学医学中心（CUMC）、罗彻斯特大学、贝勒医学院、普林斯顿大学医学中心、罗格斯大学、北卡罗莱纳州中央大学的的研究人员以小鼠和人组织为研究对象，鉴定出上消化道中能够产生巴雷特食管（Barrett's esophagus）的细胞。巴雷特食管是食管癌的前兆。这种“细胞起源”的发现有望加快开发更加精确的筛查工具和治疗巴雷特食管和食管腺癌的疗法。在美国，食管腺癌是增长得最快的一种癌症。相关研究结果于2017年10月12日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Transitional basal cells at the squamous–columnar junction generate Barrett’s oesophagus”。 在巴雷特食管中，连接口腔和胃部的食管导管内的一些组织被肠道类似的组织替代，从而导致胃灼热和吞咽困难。大多数巴雷特食管病例源自胃食管反流病（gastroesophageal reflux disease， GERD），即胃酸慢性反流到食管下端中。一小部分巴雷特食管患者会产生食管腺癌，即一种最为常见的食管癌。 【5】Nature：重磅！构建出潜能性比胚胎干细胞和诱导性多能干细胞更强的干细胞系 doi：10.1038/nature24052 在一项新的研究中，来自中国、美国、英国、日本和澳大利亚的研究人员首次在小鼠中构建出潜能扩展性干细胞（Expanded Potential Stem Cells， EPSC），它们比当前的干细胞系具有更大的发育潜力。这些干细胞具有发育中的胚胎内的最初细胞的特征，而且能够发育成任何一种细胞类型。相关研究结果于2017年10月11日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Establishment of mouse expanded potential stem cells”。 干细胞能够分化为其他的细胞类型，而且现存的干细胞系对发育、疾病和治疗研究已经非常有用。然而，两种当前可用的干细胞系---胚胎干细胞（ESC）和诱导性多能干细胞（ipsC）---具有某些限制。目前，它们还不可能分化为每种细胞类型，因此在产生某些细胞类型时，它们被排除在外。 为了发现用于研究和再生医学的新型干细胞，这些研究人员开发出一种培养处于发育最早阶段---在此时，受精卵仅分裂为4或8个细胞，仍然被认为具有一些全能性（即分化为所有细胞类型的能力）---的细胞的方法。他们猜测相比于从大约100个细胞阶段（即胚泡期）获得的ESC相比，这些细胞应当接受更少的编程。他们在一种特殊的抑制关键的发育信号和通路的培养条件下培养这些早期的细胞。 【6】Nature：重大突破！阐明乳酸在促进肿瘤生长中的作用 doi：10.1038/nature24057 肿瘤从患者体内获得产生用于生长和存活的能量和构成单元（building block）所需的营养物。尽管这些营养物主要是由循环血液供应提供的，但是我们对这些营养物是什么和它们如何被使用的理解可能揭示出治疗癌症的新方法。 在一项新的研究中，来自美国普林斯顿大学、加州大学圣地亚哥分校、新泽西罗格斯癌症研究所、罗格斯大学、罗格斯-罗伯特-伍德-约翰逊医学院和罗格斯-欧内斯特-马里奥药学院的研究人员吃惊地发现循环乳酸（circulating lactate）而不是葡萄糖是肿瘤和大多数正常组织中的主要代谢燃料来源。循环乳酸被用来产生能量，释放出葡萄糖来支持在肿瘤生长中发挥着重要作用的其他代谢功能。相关研究结果于2017年10月18日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Glucose feeds the TCA cycle via circulating lactate”。论文通信作者为新泽西罗格斯癌症研究所研究员Joshua D. Rabinowitz。这些发现为靶向用于癌症治疗的肿瘤代谢奠定基础。 【7】重磅！多篇Nature揭示调节人基因表达的基因组图谱 doi：10.1038/nature24277等 接受美国国家卫生研究院（NIH）资助的研究人员绘制出记录人DNA中影响基因表达的序列片段的详细图谱。这种影响基因表达的方式是一个人的基因组产生可观察到的性状如头发颜色或疾病风险的一种关键的方法。对个人的基因组变异如何导致生物学差异（如人组织和细胞的健康状态和患病状态）感兴趣的科学界而言，这种图谱是一种至关重要的资源。 这种图谱是基因型-组织表达联盟（Genotype-Tissue Expression Consortium， GTEx）的研究成果。GTEx成立的宗旨在于记录基因组变异如何影响基因开启和关闭。 美国国家基因组研究所（National Human Genome Research Institute， NHGRI）GTEx项目主任Simona Volpi博士说，“GTEx的独特之处在于它的研究人员探究了基因组变异如何影响不同人甚至同一个人的单个组织中的基因表达。” 【8】Nature：重磅！揭示控制体重的GDF15信号通路，有望治疗肥胖和恶病质 doi：10.1038/nature24042 在一项新的研究中，来自美国NGM生物制药公司（NGM Biopharmaceuticals）、XTAL生物结构公司（XTAL Biostructures）和默克研究实验室（Merck Research Labs）的研究人员深刻地揭示出一种鲜为人知的人体激素在调节体重中发挥的作用。这种被称作生长与分化因子15（Growth and Differentiation Factor 15， GDF15）的激素通常仅当身体经历急性或长期的应激（包括接触损伤组织的有毒物质，如化疗药物，或者在肥胖或癌症等慢性疾病期间）时才有活性。因此GDF15通路有望让人们开发出潜在治疗过度肥胖和体重不足相关疾病的药物。相关研究结果于2017年9月27日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Non-homeostatic body weight regulation through a brainstem-restricted receptor for GDF15”。 这项研究揭示了与这种激素和它的受体相关的重要分子生物学特征和机制，包括这种激素与它的受体形成的复合物的晶体结构。基于这些临床前发现，这些研究人员正在推进多种候选药物，包括NGM386。NGM386是一种经过优化的GDF15变体，可激活它的同源受体，即GDNF受体α样蛋白（GDNF Receptor Alpha-like， GFRAL），有潜力治疗肥胖。肥胖是一种日益流行的流行病，据估计在美国影响着7800万成年人。 【9】Nature：炎症记忆促进皮肤上皮干细胞更快地修复皮肤损伤 doi：10.1038/nature24271 疤痕可能会消退，但皮肤会记得。在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员揭示出伤口或其他有害的触发炎症的经历会给驻留在皮肤中的上皮干细胞（epithelial stem cell， EpSC）带来持久的记忆，教导它们更快地愈合随后发生的皮肤损伤。相关研究结果于2017年10月18日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Inflammatory memory sensitizes skin epithelial stem cells to tissue damage”。 这些补充皮肤外层的上皮干细胞从炎症---身体本身对损伤或感染作出的反应---中获得线索。初始的炎症让这些干细胞变得敏感：当它们再次感知炎症来临时，它们更快地作出反应。 这项研究提供首个证据证实皮肤能够形成对炎性反应的记忆。资深作者Elaine Fuchs教授说，这一发现可能对更好地理解和治疗一系列医学疾病产生重要的影响。 【10】Nature：重大突破！揭示血细胞释放化学信号S1P机制 doi：10.1038/nature24053 血源性化学信号1-磷酸鞘氨醇（sphingosine-1-phosphate， S1P）是由血细胞释放出来的，用于调节免疫功能和血管功能。但是长期以来，人们对S1P是如何释放到血液循环中的知之甚少。在一项新的研究中，来自新加坡国立大学的研究人员报道，他们在血细胞中发现了这种通路。他们的发现对治疗各种免疫疾病和血管疾病产生广泛的影响。相关研究结果于2017年10月18日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Mfsd2b is essential for the sphingosine-1-phosphate export in erythrocytes and platelets”。 作为一种细胞外信号，S1P是血液循环中的T细胞和B细胞等免疫细胞运输所必需的。这些免疫细胞是适应性免疫反应的一部分，而适应性免疫反应又是正常免疫反应的一个重要的组成部分。然而，它们在自身免疫疾病和炎性疾病等疾病中发挥着有害作用。利用芬戈莫德磷酸盐（fingolimod phosphate）阻断S1P信号通路已被成功地用于治疗多发性硬化症，其中芬戈莫德磷酸盐是S1P的一种类似物。（生物谷Bioon.com）
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