2月Nature杂志重磅级亮点研究解读！

时光总是匆匆易逝，转眼间2月份即将结束，在即将过去的2月里，Nature杂志又有哪些亮点研究值得一读呢？小编对相关亮点文章进行了整理，分享给大家！

【1】Nature：科学家成功绘制出人类下丘脑的详细细胞图谱，有望帮助开发抵御肥胖和糖尿病的新型药物

doi：10.1038/s41586-024-08504-8

下丘脑（hypothalamus）是一种在协调机体基本生物学功能方面扮演关键角色的大脑区域，然而直到最近，研究人员对于其潜在的细胞组分和神经回路的理解主要来自于对啮齿类动物的研究。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“A comprehensive spatio-cellular map of the human hypothalamus”的研究报告中，来自剑桥大学等机构的科学家们通过研究绘制出了人类下丘脑的细胞图谱，有望支持开发人类抗肥胖药物。

人类下丘脑的细胞类型分类

人类下丘脑的高分辨率空间图谱使得识别特定细胞，确定其确切位置并分析其邻近细胞成为可能，研究人员开发的名为Hypomap的细胞图谱目前正向科学界开放，有望帮助开发抵御人类肥胖和糖尿病的新型药物。下丘脑是人类大脑中的中心区域，其控制着诸如睡眠、体温、饥饿和口渴等重要的功能，由于人类大脑很难进行研究，关于下丘脑的很多知识都是基于对小鼠的研究，而这也是研究抗肥胖药物的基础。

【2】Nature：揭示诱发心脏病的关键低密度脂蛋白的具体分子结构

doi：10.1038/s41586-024-08467-w

长期以来，被称之为坏胆固醇的低密度脂蛋白（LDL，Low-density lipoproteins）一直都是科学家们关注的焦点，因为其是心脏病发生的主要诱因，但这种微观的麻烦制造者往往会将其内部的运作方式隐藏在错综复杂的迷宫后面。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“The structure of apolipoprotein B100 from human low-density lipoprotein”的研究报告中，来自美国密苏里大学等机构的科学家们通过研究首次揭示了人体中最重要且最复杂的蛋白ApoB100的具体形状和结构，研究人员发现，ApoB100就好像一种分子外骨骼，其包裹着LDL蛋白颗粒并允许其在血液中穿梭。

这一研究发现有望帮助设计新型药物来靶向作用LDL，并能为高胆固醇和心脏病提供更为精准的治疗方法，并有望减少诸如他汀类药物等广泛处方药物的副作用。文章中，研究人员Zachary Berndsen等人利用低温电镜技术进行了深入研究，该技术能利用电子来确定生物性分子的3D结构，研究者表示，这些低温电镜技术能让他们以比传统显微镜更高的分辨率来看到东西，比如，这些研究工具不仅能看到细胞的形状，还能看到单一蛋白质的形状，而这些蛋白质要比典型细胞小数千倍，而这就是他们最近的发现。

【3】Nature：科学家揭示促进机体肺纤维化发生的特殊细胞来源

doi：10.1038/s41586-024-08542-2

肺纤维化（pulmonary fibrosis）的一个特征就是肺成纤维细胞异常活化为能产生过量细胞外基质的病理性成纤维细胞，因此，识别促进病理性成纤维细胞产生的关键调节因子就有望帮助开发有效的策略来抵御疾病的进展。几十年来，科学家们一直在努力研究尝试阻断损伤肺纤维化患者肺部功能的细胞。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“RUNX2 promotes fibrosis via an alveolar-to-pathological fibroblast transition”的研究报告中，来自哥伦比亚大学欧文医学中心等机构的科学家们通过研究发现了一种聪明的解决策略，其能避免阻断细胞功能的困难，只需要简单地阻断细胞的产生。

文章中，研究人员揭示了破坏性细胞的起源（这一问题多年来一直困扰着该领域的研究人员）并识别出了一种关闭其产生的特殊手段。研究者Jianwen Que教授说道，并不知道这些病理性细胞的起源确实阻碍了阻断这种疾病的新型疗法的开发，所以科学家们一直努力致力于该项研究，本文研究结果或许需要多年才能转化，但我们希望其能帮助开发更有效的疗法。

【4】Nature：两个基因对的突变或有望为5%的成人癌症提供有希望的潜在药物靶点

doi：10.1038/s41586-024-08509-3

癌症基因组的改变通常会导致被用来选择性靶向作用癌细胞的缺陷，这种合成性致命靶点的多种抑制剂如今已经被FDA批准或正在进行临床试验，这或许就突出了这一方法的潜力。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“SKI complex loss renders 9p21.3-deleted or MSI-H cancers dependent on PELO”的研究报告中，来自哈佛大学-麻省理工学院的Broad研究院等机构的科学家们通过研究发现，大约5%的成人癌症都严重依赖于一种称之为PELO的基因来存活，而促使该基因失活或能杀死这些癌细胞，这些癌症都携带有FOCAD或TCC37基因的突变。

对DepMap数据进行分析识别出与9p21.3剔除相关的依赖关系

研究人员在文章中描述的研究发现是一种新型合成致死性（synthetic lethality），即一对基因改变会共同杀死癌细胞。研究者表示，PELO基因是一种非常有希望的靶点，而遗传测试能识别出携带FOCAD或TCC37突变的癌症患者，这些患者也会从PELO靶向性药物中获益。研究者Francisca Vazquez教授说道，这些癌症是目前巨大的未满足的医疗需求，因为我们并没有针对它们的有效药物。Vazquez目前是DepMap机构的主任，该机构正在系统性地探索癌细胞系的遗传缺陷。

靶向作用合成致死性是一种能扩大我们所治疗肿瘤范围的好方法，而研究人员所发现的新的合成致死性也显示出了DepMap数据库的强大能力。文章中，研究人员首先寻找能靶向作用一组常见癌症的方法，这些癌症中的9号染色体的两个拷贝在9p21.3位点上都有缺失，这些突变会发生在一系列致死性的癌症中，包括脑癌、膀胱癌、胰腺癌、食管癌和肺癌等。

【5】Nature：揭示肺癌细胞“脱网”并在肿瘤内发展自身电子网络背后的分子机制

doi：10.1038/s41586-024-08575-7

在很多癌症中，神经元受体水平的升高或异位表达会促进肿瘤进展，而且腺癌的神经内分泌（NE，neuroendocrine）转化也与癌症侵袭性增加有关；目前研究人员并不清楚对神经元特征（电兴奋性）的定义是否存在于癌细胞中并会影响癌症的进展，小细胞肺癌就是高度侵袭性神经内分泌癌症的典型例子，其包括两种主要的不同亚群，即NE细胞和非NE细胞。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Intrinsic electrical activity drives small-cell lung cancer progression”的研究报告中，来自弗朗西斯克里克研究所等机构的科学家们通过研究发现，一些特别具有侵袭性的肺癌细胞能形成自身的电子网络，就好像在人体神经系统中观察到的那样；这种独特的特性就能使其对肿瘤周围环境的依赖性降低，甚至更容易发生扩散。

小细胞肺癌是一种最难治疗的癌症类型，其通常在患者确诊时就已经发生了扩散，这类癌症主要来自神经内分泌（NE）细胞，其能帮助调节肺部中的空气和血液流动。这项研究中，研究人员分析了人类和小鼠小细胞肺癌样本中的电活性，旨在确定是否诸如此类活动能支持癌症类型的侵袭性。利用神经科学技术，研究人员发现，小细胞肺癌细胞或许已经“脱离网络”（off grid）了，其能产生自身的电活动，并在肿瘤内部建立自身的电网络，且能独立于机体主要的电供应，包括肿瘤周围的神经。由于发射电信号需要大量能量，因此研究人员调查了这些能量是如何产生的。

【6】Nature：巨噬细胞对机体神经损伤的保护性作用有望帮助开发治疗周围神经病变的新型疗法

doi：10.1038/s41586-024-08535-1

随着现代饮食中高脂肪和高果糖食物的摄入增加，2型糖尿病的发病率急剧上升，这反过来又增加了周围神经病变（peripheral neuropathy）的发生率。周围神经病变是一种神经损伤，通常影响手和脚，导致虚弱、感觉丧失，在某些情况下还会引起刺痛和灼烧感。大约一半的2型糖尿病患者会受到这种病症的影响，其中约一半的人会经历严重的神经性疼痛。当感觉神经元的轴突开始收缩并从所支配的组织中消失时，机体就开始出现损伤。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Macrophages protect against sensory axon loss in peripheral neuropathy”的研究报告中，来自哈佛医学院等机构的研究人员发现，在损伤发生前几个月，免疫细胞就会涌入周围神经组织中，显然是为了保护这些组织。这一惊人的发现有望帮助开发预防周围神经病变的新策略，或者至少最小化或减缓其进展。

一种高脂肪、高果糖饮食或会导致周围神经病变

研究人员Sara Hakim表示：“我们在实验室中开发了一种由高脂肪、高果糖饮食诱导的糖尿病小鼠模型。通过研究这个模型，我们发现这些小鼠在开始这种饮食后的8到12周内就表现出糖尿病的主要特征。大约6个月后，小鼠皮肤中的轴突开始退化，表明组织中已出现神经病变。”糖尿病神经病变在人类中可能需要数年甚至数十年才会发展，但利用这种症状在几个月内缓慢发展的模型，研究人员能够捕捉疾病的进展，并观察到早期保护性反应。

【7】骨折后不用再开刀取钢钉了？Nature：基于锌的生物可降解植入物有望为机体骨骼修复提供更安全且可溶解的选择

doi：10.1038/s41586-024-08415-8

如今，锌（Zinc）正在成为下一代生物可降解植入物的关键材料。然而，锌的固有柔软性限制了它在承重骨科植入物中的应用。虽然减少锌的颗粒尺寸（grain size）能使其变得更坚固，但这也会破坏其机械性能，导致在体温下的耐用性降低。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Stronger and coarser-grained biodegradable zinc alloys”的研究报告中，来自莫纳什大学等机构的研究人员开发出了一种特殊的基于锌的可溶解材料，有望改变人类骨折的治疗方法。

外科医生通常使用不锈钢或钛来固定骨折部位，但这些金属会永久留在体内，可能会引起不适，甚至需要后续手术移除。而研究人员开发的新型锌合金材料则解决了这些问题。这种材料不仅具有足够的机械强度，还能随着时间推移安全降解，同时支持机体受损部位的最佳愈合。

研究人员表示，这种创新性的锌合金与永久性的钢植入物一样坚固，且比其他生物可降解选择（如镁基植入物）更加耐用。通过优化锌合金的颗粒尺寸和方向，研究人员能够在植入物的强度和可控降解之间实现最佳平衡，从而促进更好的愈合。

【8】Nature：科学家识别出能阻止机体攻击性行为和诱导亲社会行为的特殊大脑区域

doi：10.1038/s41586-024-08540-4

攻击性（aggression）是一种进化上的保守性行为，其能控制社会等级并保护宝贵的资源；在小鼠机体中，攻击性的行为能分为食欲阶段（包括接近和调查）和完善阶段（包括咬、踢和摔跤）。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“A crucial role for the cortical amygdala in shaping social encounters”的研究报告中，来自西奈山Icahn医学院等机构的科学家们通过研究发现，皮质杏仁核（cortical amygdala）中的神经活动能决定小鼠是否参与攻击性行为或亲社会行为；通过对雄性小鼠全脑活动进行网络分析后，研究人员发现，作为嗅觉皮质结构，皮质杏仁核或许能作为促进机体攻击性行为的关键大脑区域。

这一大脑区域能被来自雄性小鼠的嗅觉信号和攻击性行为所激活，抑制皮质杏仁核区域就能减少小鼠机体的攻击性行为并诱导其出现亲社会行为。这项研究中，研究人员首次识别出了能阻止攻击性社会行为和诱导亲社会行为的关键大脑区域，皮质杏仁核中的细胞能对雄性社会刺激产生特异性反应，从而增强其显著性并促进攻击性行为的发生。

【9】Nature：揭秘SARS-CoV-2在大流行中不断进化背后的分子机制

doi：10.1038/s41586-024-08511-9

严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)在短时间内能快速进化，从而导致诸如α和δ等更具传染性变异株的出现，奥密克戎突变体（Omicron突变体）的出现就标志着一个重大的转变，相比早期突变体而言，该突变体在刺突基因中引入了多个额外的突变，这些进化改变就引起了科学家们对免疫逃逸、疾病严重性和疫苗及疗法有效性的关注。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Differential protection against SARS-CoV-2 reinfection pre- and post-Omicron”的研究报告中，来自康奈尔大学等机构的科学家们通过研究揭示了SARS-CoV-2病毒是如何在奥密克戎突变体出现后，从最初有限考虑增加传播性进化到增强免疫逃避的。在大流行过程中，病毒会经历快速的遗传突变并产生多种突变体，这些突变体具有在不同个体之间扩散传播的能力，且会引起严重的感染并逃避宿主机体的免疫系统。

既往感染抵御再次感染的有效性

这篇研究报告中，研究人员通过联合研究对150多万名个体进行了人口层面上的流行病学分析，共涵盖了从疾病大流行开始的四年时间。研究结果表明，在2021年底奥密克戎突变体出现之前，从此前感染中获得的自然免疫力能防止机体再次感染能提供持续且强大的保护，有效性大约为80%；然而，当奥密克戎突变体成为优势株后，机体的免疫保护在最近感染的个体中会表现出很强的效应，并会在一年内迅速下降到可以忽略不计的水平，而无论再次感染是否被视为任何感染或有限于疾病症状的病例，这些趋势或许都是一致的。

【10】Nature：揭示杜氏肌营养不良症发生背后的遗传机制有望帮助开发新型靶向性疗法

doi：10.1038/s41586-024-08539-x

杜氏肌营养不良症（DMD，Duchenne muscular dystrophy）是一种罕见的遗传性疾病，其与进行性的肌肉萎缩相关，这种疾病是一种慢性且始于儿童时期的疾病，患者的预期寿命往往会显著缩短。这种疾病目前还无法治愈，其是由肌营养不良蛋白基因(dystrophin gene)的突变所引起，该基因位于X染色体上，肌营养不良蛋白（dystrophin）对于肌纤维的细胞膜稳定性非常重要，由于遗传缺陷，肌营养不良蛋白往往处于缺失状态，最后造成的结果就是肌肉细胞的功能受限，且肌肉组织会日渐衰弱。

截至目前为止，杜氏肌营养不良症的治疗仅限于利用适当的方法来尽可能长时间地维持肌肉功能，此外，最初的基因疗法目前也正被用于增加肌肉细胞中肌营养不良蛋白的产生。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Transcriptional adaptation upregulates utrophin in Duchenne muscular dystrophy”的研究报告中，来自马克斯普朗克心肺研究所等机构的科学家们通过研究揭示了杜氏肌营养不良症发生背后的新型分子机制，相关研究有望帮助开发针对杜氏肌营养不良症患者的新型疗法。

除了肌营养不良蛋白(dystrophin)外，研究人员还重点关注了第二种名为抗肌萎缩蛋白相关蛋白(utrophin)的特殊蛋白，该蛋白与肌营养不良蛋白相关；如今研究人员已经知道，抗肌萎缩蛋白相关蛋白产生的增加至少能部分补偿肌营养不良蛋白的缺失，而且本文研究中，研究人员首次在人类肌肉细胞中证明，在基因表达水平下，一种称之为转录适应的过程能够增加抗肌萎缩蛋白相关蛋白的产生。

【11】Nature：科学家有望利用人工智能建模来应对全球传染性疾病大流行

doi：10.1038/s41586-024-08564-w

感染性疾病对个体和公众健康的威胁是多种多样的，而且往往是令人意想不到的，人工智能（AI）和相关技术如今已经在经济学、医学和社会科学等领域用来支持人类决策制定，其未来或有望改变感染性疾病流行病学的范围和力量。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Artificial intelligence for modelling infectious disease epidemics”的研究报告中，来自牛津大学等机构的科学家们通过研究在一项前瞻性文章中首次概述了人工智能的进步如何加速科学家们在感染性疾病研究和疫情应对的研究进展，文章中，研究人员强调了AI的部署和使用在感染性疾病研究中的安全性、问责制和伦理性问题。

这项研究中，来自多个研究机构的科学家们合作开展了这项研究，他们呼吁在数据集和人工智能模型方面建立一种协作透明的环境。截至目前为止，AI的医学应用主要集中在个体患者的护理上，比如增强临床诊断、精准化医学或支持临床疗法决策等。这篇综述文章中，研究人员考虑了AI在人群健康中的应用，研究发现，即使在数据非常有限的情况下，AI方法学的最新进展也会表现地越来越好，而这也是迄今为止最主要的研究瓶颈，在嘈杂和有限数据的情况下能取得良好的表现，从而就为AI工具能改善高收入和低收入国家人群的健康状况开辟了新的研究领域。

【12】Nature：胃癌或能与机体神经系统制造电连接从而促进癌症生长和扩散

doi：10.1038/s41586-025-08591-1

如今，研究人员已经证明，癌细胞能利用神经元来调节其生存和生长，包括通过在中枢神经系统中建立神经回路等。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Nociceptive neurons promote gastric tumour progression via a CGRP–RAMP1 axis”的研究报告中，来自哥伦比亚大学医学中心等机构的科学家们通过研究发现，胃癌能与附近的感觉神经建立电连接，并利用这些恶性回路来刺激癌症生长和扩散。

这是研究人员首次发现神经和大脑外部的癌症之间存在电接触，从而就增加了很多其它癌症通过建立类似的连接来发展的可能性。研究者Timothy Wang教授说道，我们都知道，很多癌症能利用附近的神经元来促进其生长，但在大脑中的癌症之外，这些相互作用就会被广泛归因于生长因子的分泌或通过间接影响来实现。如今我们知道这两者之间的交流更为直接，也更电子化，这或许就增加了重新定向设计用于神经系统疾病的药物来帮助治疗癌症的可能性。

神经元与癌细胞的连接也表明，癌症能征用一种特别快速的机制来刺激其生长；癌细胞周围有很多细胞，这种微环境有时能提供丰富的土壤来促进其生长。研究人员一直关注微环境中的免疫细胞、结缔组织和血管在癌症生长中的作用，但在过去20年里，他们才开始分析神经在其中发挥的重要作用。研究者补充道，最近我们通过研究发现，神经系统或许对于促进癌症进展是非常有利的，神经系统的工作速度要比肿瘤微环境中的任何其他细胞都要快，这就使得肿瘤能更快速地交流并重塑其周围环境从而促进其生长和生存。（生物谷Bioon.com）

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