2021年终盘点：中国科学家重磅级研究成果解读

时至岁末，2021年已经接近尾声，迎接我们的将是崭新的2022年，2021年中国科学家依旧在国际多个著名杂志上发表了很多重磅级的研究成果，本文中小编就按照月份依次梳理，对2021年中国科学家们取得的重要研究成果进行整理，分享给大家！

图片来源：Nature

【1】Nature：中国科学家揭示特殊NSD蛋白家族与核小体复合体之间的低温冷冻电镜结构 有望帮助开发多种人类癌症的新型靶向性疗法

doi：10.1038/s41586-020-03069-8

细胞核受体结合SET结构域家族蛋白（NSD）与多种人类癌症密切相关，然而其背后的分子机制目前研究人员还并不清楚。近日，一篇刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自中国南方科技大学等机构的科学家们深入研究并分析了NSD2和NSD3与核小体复合体的低温冷冻电镜结构，这或为NSD2和NSD3基于核小体的识别以及阐明其组蛋白修饰机制提供了新的线索和思路。

基因组DNA能够缠绕在组蛋白八聚体（H2A， H2B， H3和H4）上形成染色质-核小体的基本单位，组蛋白赖氨酸甲基转移酶最多会将3个甲基集团催化转移到组蛋白H3和H4尾部的特定赖氨酸（K）残基上，这对于调节染色质的结构和基因表达都至关重要，组蛋白赖氨酸甲基转移酶的失调往往与多种癌症和其它疾病发生直接相关。

NSD家族蛋白是特定的组蛋白H3赖氨酸36甲基转移酶，NSD2在多发性骨髓瘤和儿童急性淋巴细胞白血病的发病机制中扮演着关键角色。NSD1和NSD3的异常表达也与多种人类癌症发生直接相关，比如急性髓性白血病、乳腺癌、肺部鳞状细胞癌和头颈癌等；NSD甲基转移酶能够表现出一种自我抑制的状态，并能通过与核小体进行结合后得以缓解，从而就能使得组蛋白H3在赖氨酸36位点（HSK36）上发生双甲基化。然而研究人员并不清楚其背后的分子机制。

【2】Cell：西湖大学首次揭示新冠患者蛋白质分子病理全景图

doi：10.1016/j.cell.2021.01.004

西湖大学生命科学学院郭天南课题组与华中科技大学同济医学院附属协和医院胡豫、夏家红、聂秀团队合作在Cell在线发表了题为“Multi-organ Proteomic Landscape of COVID-19 Autopsies”的最新研究论文，报道了2020年初因新冠肺炎去世的患者体内多器官组织样本中蛋白质分子病理全景图。相当于他们将医生在显微镜下看到的人体感染新冠后细胞组织的改变放大了数万倍，达到蛋白质分子层面，“看”清楚是哪些分子的改变导致人体器官的病变和衰竭。

这是在全球范围内第一次从蛋白质分子水平上，对新冠病毒感染人体后多个关键器官做出的响应进行了详细和系统的分析，为临床工作者和研究人员制定治疗方案、开发新的药物及治疗方法提供了线索和依据。大量临床诊疗和研究显示，新冠病人的肺部等器官产生了损伤。但此前大多数与新冠相关的基础研究，是在实验室里利用基于病毒感染的细胞系模型来推测病毒对人体各器官造成的影响，缺乏对新冠肺炎重症患者多器官损伤的病理学观察表型背后的分子水平研究，这样就很难深刻认识新冠致死的机理，并进一步针对患者进行精准的干预治疗。

【3】Cell Metabol：中国科学家解析线粒体的损伤及其耗竭之路

doi：10.1016/j.cmet.2020.11.004

近日，一篇刊登在国际杂志Cell Metabolism上题为“Mitochondrial Damage and the Road to Exhaustion”的研究报告中，来自中国医学科学院北京协和医学院等机构的科学家们通过研究揭示了线粒体自噬的缺陷或氧化磷酸化过程受损或会诱发线粒体中活性氧的产生，从而促进T细胞的耗尽程序，并会限制T细胞的增殖和自我更新。

在肿瘤微环境（TME）下，T淋巴细胞在持续的抗原刺激结合缺氧和营养压力状况下就会发生衰竭；T细胞衰竭的特征是增殖能力的逐渐丧失，出现细胞毒性效应功能以及共抑制分子功能的上调，同时还会伴随剧烈的表观遗传重塑和代谢重编程过程。除了ATP的产生外，线粒体耗时一种高度动态的信号细胞器，其能指示免疫细胞的命运和功能；的确，剧烈的线粒体重塑，包括形态学和动力学的改变，都会发生在T细胞激活、效应和记忆分化过程中。

尽管适当的活性氧（ROS）的产生对于抗原激活的T细胞获得效应功能是必不可少的，但肿瘤浸润的T淋巴细胞（TILs）经常会表现出线粒体的损伤或片段化，同时还会伴随线粒体ROS（mtROS）产生的异常和氧化性磷酸化（OXPHOS）的受损。T细胞受体（TCR）对抗原的识别对于T细胞的激活和效应功能非常关键，然而，慢性抗原刺激则能够诱导不可逆的T细胞耗尽，并会伴随有线粒体相关的代谢缺陷，然而目前研究人员并不清楚T细胞内线粒体的完整性或活性的紊乱会指示细胞进入终末期的衰竭状态，为此，两篇发表在Nature Immunology杂志上的论文提供了令人信服的证据，结果表明，损伤线粒体的积累能够调节表观遗传学机制的重塑，从而就会促进肿瘤微环境中T细胞最终耗尽的命运。

图片来源：Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.01.001。

【4】Cell：我国科学家揭示了发育过程中许多人类特异性的染色质结构变化

doi：10.1016/j.cell.2021.01.001

在一项新的研究中，中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵（Su Bing）教授、北京大学生命科学院研究员李程（Cheng Li）教授与中国科学院数学与系统科学研究院研究员张世华（Shihua Zhang）教授领导的一个研究团队报道了迄今为止最高分辨率的灵长类动物大脑三维基因组，并通过跨物种多组学分析和实验验证，展示了人类大脑进化的分子调控机制。相关研究结果于2021年1月27日在线发表在Cell期刊上。

人类大脑发育的独特模式源于人类进化过程中积累的基因变化。在数量庞大的不同基因变化中，只有一小部分物种间的变化具有重要的功能。目前面临的挑战是如何确定导致人类大脑发育独特模式的因果变化及其调控机制。猕猴与人类在遗传上相似，是研究人脑起源和发育机制的理想模型。包括人类在内的哺乳动物物种的基因组长约两米，被压缩在直径只有10微米的细胞核中。这种非随机压缩的特点是有组织的三维分布，这对细胞在发育过程中的增殖和分化非常重要。近期，全基因组染色体结构捕获技术（简称Hi-C）的发明为剖析大脑发育过程中基因组的精细结构提供了一个很好的机会。

在这项新的研究中，这些研究人员通过跨学科合作，对大脑三维基因组进行了跨物种分析。他们首先利用Hi-C技术构建了猕猴胎儿大脑的高分辨率三维染色质结构图。这种Hi-C图谱的分辨率达到了1.5 kb，代表了迄今为止灵长类动物大脑的最高分辨率，它已成为揭示三维基因组结构细节的有用的组学数据集。与此同时，他们还生成了转录组图、染色质开放区图和锚定蛋白CCCTC结合因子（CTCF）图。

【5】Science子刊解读！中国科学家识别出肥胖和机体感染之间的神秘关联！

doi：10.1126/scitranslmed.abb5280

近日，一篇刊登在国际杂志Science Translational Medicine上题为“Diet-induced obesity promotes infection by impairment of the innate antimicrobial defense function of dermal adipocyte progenitors”的研究报告中，来自中国厦门大学等机构的科学家们通过研究识别出了肥胖和感染的联系。肥胖所导致的疾病和状况很多，比如心脏病、癌症、糖尿病、伤口愈合受损及皮肤感染等；然而，这种并发症是如何引起的，科学家们并不知晓，这项研究中，研究人员揭开了肥胖和皮肤感染之间的分子关联，并开发出了一种新型疗法，研究人员预计很快就会开始2期临床试验。

这项研究的重点是发现疾病和上皮微生物组（也就是说居住在皮肤表面上的正常菌群）的关联，以及如何优化皮肤的防御系统来治疗或预防疾病。文章中，研究人员旨在识别出肥胖诱发较高细菌感染率的机制；研究者Ling-juan Zhang解释道，肥胖与皮肤感染的风险增加直接相关，但我们并不清楚肥胖如何损伤机体免疫系统的功能；如今我们发现，当给与小鼠高脂肪饮食并使其变得肥胖时，其机体皮肤脂肪细胞就会变大，并在皮肤感染的过程中失去对抗细菌入侵的能力。

研究结果表明，成熟的脂肪细胞数量会增加，这就会增加TGFβ的信号转导，进而减少一种产生抗菌肽的真皮脂肪细胞祖细胞的数量；这种缺失会使得表皮更容易受到金黄色葡萄球菌等常见致病菌的感染；在较为瘦弱的受试者（本研究中的小鼠和人类）中，皮肤的微生物组能成功地阻断金黄色葡萄球菌的感染，因为成熟脂肪细胞的数量并不足以干扰抑制感染的真皮脂肪细胞的功能。

研究者Zhang说道，正常情况下，皮肤脂肪细胞能够迅速对入侵的细菌产生反应，并产生一种称之为抗菌肽的分子，即我们自身细胞所产生的抗生素，从而来杀灭细菌；然而，当机体肥胖后，增大的皮肤脂肪细胞会失去产生抗菌肽的能力，这是由一种细胞信号蛋白转化生长因子β或TGFβ所介导的；在肥胖过程中，TGFβ会负向影响抗菌肽的活性。

【6】Science：我国科学家开发出细胞增殖追踪技术，揭示维持肝脏稳态和再生的细胞来源

doi：10.1126/science.abc4346

细胞增殖是所有多细胞有机体的基本过程，是实现发育、组织稳态、组织修复和组织再生所必须的。细胞增殖受到干扰是许多疾病的致病基础。监测细胞增殖的能力对发育生物学、肿瘤学、免疫学、神经科学和再生医学中的众多研究至关重要。目前测量体内细胞增殖的方法的局限性使得许多生命科学领域的基本问题没有得到充分解决。比如，尽管经过几十年的研究，人们在围绕肝脏稳态、修复和再生中的区域性肝细胞增殖仍然存在激烈的争论。

为了提供高时空分辨率的体内细胞增殖检查，来自中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所、上海科技大学、南京医科大学、中国科学院大学杭州高等研究院和中国科学院干细胞与再生医学研究院等研究机构的研究人员在一项新的研究中利用两种正交的、位点特异性重组酶（Cre和Dre）的优势，开发出一种遗传增殖谱系追踪方法---ProTracer（proliferation tracer）。ProTracer能够在特定细胞谱系中以高空间分辨率对细胞增殖事件进行时间上的连续记录。利用ProTracer的能力，这些作者在基因表达和功能上呈现异质性的成年小鼠肝细胞区域性增殖方面提供了新见解。相关研究结果发表在2021年2月26日的Science期刊上。

【7】Nature：我国科学家揭示抗麻风药物氯法齐明有望治疗新冠肺炎

doi：10.1038/s41586-021-03431-4   doi：10.1038/s41586-020-2577-1

在一项新的研究中，来自中国香港大学和美国桑福德-伯纳姆-普利贝斯医学发现研究所等研究机构的研究人员发现已被美国食品药品管理局（FDA）批准并列入世界卫生组织（WHO）基本药物清单的抗麻风药物氯法齐明（clofazimine）对SARS-CoV-2表现出强大的抗病毒活性，并能防止与重症COVID-19相关的过度炎症反应。基于这些发现，一项评估氯法齐明作为家庭治疗COVID-19的2期临床试验可能可以立即开始。相关研究结果于2021年3月16日在线发表在Nature期刊上

Chanda说，“氯法齐明是COVID-19治疗的理想候选药物。它安全、实惠、易于制作、以药片的形式服用，并且可以在全球范围内使用。我们希望尽快在2期临床试验中对COVID-19检测阳性但未住院的人进行氯法齐明测试。鉴于目前没有为这些人提供门诊治疗，因此氯法齐明可能有助于减少这种疾病的影响，这一点现在尤为重要，因为我们看到这种病毒的新变种出现，而且目前的疫苗对它们似乎不太有效。”

氯法齐明最初是通过筛选世界上最大的已知药物集合之一来确定它阻止SARS-CoV-2复制的能力的。这些研究人员之前在Nature期刊上报道，氯法齐明是21种在体外或实验室培养皿中有效的药物之一，其浓度最可能在患者身上安全达到（Nature， 2020， doi：10.1038/s41586-020-2577-1）。在这项研究中，这些研究人员在感染SARS-CoV-2的仓鼠（一种COVID-19动物模型）中测试了氯法齐明。他们发现，氯法齐明降低了肺部的病毒载量，包括在感染前给健康动物预防性服用。这种药物还降低了肺部损伤，并防止了“细胞因子风暴”，这是一种对SARS-CoV-2的强烈炎症反应，可能是致命的。

肝脏ILC1在成年时期在原位发育。

图片来源：Science, 2021, doi:10.1126/science.aba4177。

【8】Science：重大进展！我国科学家揭示肝脏ILC1细胞产生机制

doi：10.1126/science.aba4177

在哺乳动物的发育过程中，造血的主要部位会发生变化。长期以来，骨髓（BM）造血一直被认为是成年时期成熟血细胞的主要来源，但是在某些情况下，其他成体器官中的骨髓外造血（extramedullary hematopoiesis）也可发生，当骨髓功能不全时，骨髓外造血的贡献尤为重要。特别地，成体肝脏环境仍与造血相兼容，并含有少量具有长期造血重建能力的造血干细胞（HSC）。

导致组织驻留淋巴细胞（包括肝脏1型先天淋巴细胞（ILC1））发育的途径仍不清楚。成年小鼠肝脏ILC包括CD49a-CD49b+常规自然杀伤（cNK）细胞和CD49a+CD49b-ILC1。鉴于CD49a+CD49b-ILC1在肝脏中的组织驻留状态，以及它们在接受骨髓移植的小鼠中的重组受损，来自中国科学技术大学和中国医学科学院等研究机构的研究人员在一项新的研究中探究了肝脏ILC1是否可以在成年期间由局部造血祖细胞发育而来。相关研究结果发表在2021年3月26日的Science期刊上。

以往的研究已表明胎儿肝脏HSC富含表达Mac-1和Sca-1的谱系（Lin）阴性细胞群体。这些作者发现成年小鼠肝脏也含有来自胎儿肝脏的Lin-Sca-1+Mac-1+（LSM）HSC。对联体小鼠的分析表明，成年肝脏LSM HSC细胞在稳定状态下是严格的组织常驻性。从成年小鼠肝脏中纯化的LSM HSC细胞通过门静脉注射转移到亚致死辐照的免疫缺陷小鼠体内，能够产生多种造血谱系，但在受体肝脏中优先分化为ILC1而非cNK细胞。单细胞RNA测序分析表明，LSM HSC细胞代表了各种细胞亚群的复杂群体，并发现Lin-CD122+CD49a+细胞是LSM HSC细胞下游的异质前体细胞群体，其分化潜能仅限于肝脏ILC1而非cNK细胞。

【9】Cell：重大进展！中美科学家成功在体外利用构建出人-猴嵌合胚胎

doi：10.1016/j.cell.2021.03.020

在一种物种的有机体内生长另一种物种的细胞的能力为科学家们提供了一个强大的用于研究和医学的工具。这种方法可以促进我们对人类早期发育、疾病发生和进展以及衰老的理解；为药物评估提供创新平台；并解决对可移植器官的关键需求。然而开发这样的工具一直是一个艰巨的挑战。在一项新的研究中，来自中国昆明理工大学和美国沙克生物学研究中心等研究机构的研究人员通过展示一种新的将人类细胞整合到动物组织中的方法，向这一目标迈进了一步。这为了解一系列疾病并解决供体器官的严重短缺问题奠定基础。相关研究结果发表在2021年4月15日的Cell期刊上。

据世界卫生组织（WHO）估计，每年进行的13万例器官移植手术只占需求的10%，而可用器官的短缺更加剧了这一需求。鉴于猪的器官大小、生理学和解剖学与人类相似，科学家们希望在猪组织中生长人类细胞可能能够解决这一问题。此前，在2017年的研究中，沙克生物学研究中心的科学家们报告了他们的突破性研究工作：他们将人皮肤细胞重编程为诱导性多能干细胞（iPS），然后将ips细胞暴露于某种分子混合物中，从而将它们转化为潜能扩展的人多能性干细胞（extended pluripotent stem cell， EPS），而所产生的EPS细胞可产生更多类型的组织；他们将EPS细胞整入早期阶段的猪组织中，标志着利用大型动物生产可移植人类器官的第一步（Cell， 2017， doi：10.1016/j.cell.2016.12.036； Cell， 2017， doi：10.1016/j.cell.2017.02.005）。但人体细胞的贡献相当低，这可能是由于两个物种之间的进化距离很大（9000万年）。于是，在这项新的研究中，这些作者开始在一种关系更密切的物种---食蟹猴---中研究嵌合体形成。

虽然形成的人-食蟹猴嵌合体不会被用于人体器官移植，但它们揭示了关于人类细胞如何发育和整合，以及不同物种的细胞如何相互交流的宝贵信息。这些作者将两种类型的细胞整合的过程比喻为用不同的语言进行交流：比如，猪组织中的人体细胞类似于试图在中文和法语之间寻找共同点的细胞，而食蟹猴中的人体细胞的运作更像是两种密切相关的语言，比如西班牙语和法语。通过更好地理解这种物种间交流所涉及的分子途径，科学家们最终可能改善人类细胞整入更合适的宿主，比如猪，这可以用于再生医学，也可以更好地理解衰老过程。

【10】Science：重大突破！千万不要单个拆散，不然我就投毒！我国科学家揭示CRISPR-Cas系统对宿主细胞成瘾机制

doi：10.1126/science.abe5601

CRISPR-Cas系统有效地保护细菌和古细菌免受病毒和其他类型的外来DNA的侵害，但是，作为防御系统的特征，它们也给宿主带来不可忽视的适应成本，例如，自身免疫的风险和对外源有益基因的排斥。据推测，这些代价导致CRISPR-Cas在细菌中的频繁丢失，这反映在这种系统的斑片状分布上，甚至在亲缘关系较近的细菌菌株之间。然而，在目前的基因组序列数据库中，约40%的细菌和约90%的古细菌基因组携带CRISPR-Cas位点，这表明除了适应性免疫的直接益处外，可能还存在减轻CRISPR系统的成本并防止其损失的机制。

在一项新的研究中，来自中国科学院、中国科学院大学和四川师范大学等研究机构的研究人员特别研究了一种古细菌I-B型CRISPR-Cas系统，它包括一个长311个碱基对（bp）的基因间区域，在这种系统中，编码CRISPR效应物Cascade亚基的基因不能单独剔除，但可以很容易地作为一个整体剔除。这些观察结果表明，Cascade基因盒（cas6-cas8-cas7-cas5）包括一个有毒成分，使其对宿主成瘾（一旦任何一个cascade基因被剔除就会引起细胞毒性），相关研究结果发表在2021年4月30日的Science期刊上。

这些作者克隆并广泛分析了cas6和cas8之间的这个长311bp的基因间区域，这使得他们能够确定被Cascade抑制的毒素基因creT，以及一个相关的CRISPR重复序列样序列（CRISPR repeat–like sequence），该序列似乎是抑制creT转录所需的。他们猜测该CRISPR重复序列样序列是CRISPR RNA类似抗毒素（CRISPR RNA–resembling antitoxin， CreA）RNA的一部分，它与Cascade一起共同抑制毒素基因creT。他们推断，CreTA（即creT和CreA）将使cascade基因对宿主成瘾，即让这些cascade基因不会离开宿主。

cas6和cas8之间的这个基因间序列在缺乏一个或多个cascade基因的细胞中引起毒性。通过广泛的突变分析，这些作者确定了RNA毒素基因creT及其关键序列元件，即一个强大的Shine-Dalgarno基序、一个有效的起始密码子、两个紧靠下游的小精氨酸密码子（AGA）和一个稳定的茎环结构的组合。tRNAUCU的过量表达缓解了CreT的毒性，这就支持一种机制，即这种RNA毒素通过隔绝稀少的精氨酸tRNAUCU来阻止细胞生长。

PIC组装模型示意图。

图片来源：Science, 2021, doi:10.1126/science.aba8490。

【11】Science：我国科学家从结构上揭示预起始复合物在核心启动子上的组装机制

doi：10.1126/science.aba8490

RNA聚合酶II（Pol II）介导的转录起始需要组装一种预起始复合物（preinitiation complex， PIC），在此期间，14个亚基的转录因子IID（TFIID）识别核心启动子并招募TFIIA、TFIIB、TFIIE、TFIIF、TFIIH和Pol II，依次组装核心PIC（core PIC， cPIC）、中间PIC（intermediate PIC， mPIC）和全PIC（holo PIC， hPIC）。教科书上的转录起始模型是从TBP（TATA框结合蛋白，TFIID的一个亚基）与TATA框的结合开始的。然而，多达85%的编码基因缺乏共有的TATA框，而且几乎所有Pol II介导的基因转录都需要TFIID复合物。尽管对基于TBP的PIC在TATA框启动子上进行了广泛的结构研究，但TFIID如何支持PIC在不同启动子上的组装仍然是不清楚的。

在一项新的研究中，来自中国复旦大学的研究人员重建了基于TFIID的人PIC，并解析出它的低温电镜结构。在13个不同的（天然的、复合的和突变的）启动子上，通过25种处于不同组成和构象状态的复合物结构来描述PIC的逐步组装。Pol II、TFIID模块和TBP-启动子在近原子分辨率下的结构允许进行详细的结构分析。相关研究结果发表在2021年4月30日的Science期刊上。

不同构象下的结构显示了一种共同的TFIID结合模式，以及TBP加载在TATA框启动子（TATA promoter）和无TATA框的启动子（TATA-less promoter）上。出乎意料的是，TBP在PIC中类似地让TATA框和无TATA框的启动子弯曲。不同启动子上的PIC组装在cPIC处分化为两条轨道，在hPIC处汇合。在第一轨道上，TATA-DBE启动子上的cPIC、mPIC和hPIC分别采用Park、Neutral和Drive构象，表明启动子逐步沉积到Pol II，并伴随着广泛的模块重组。在第二轨道上，纯TATA框启动子（TATA-only promoter）和无TATA框启动子上的cPIC、mPIC和hPIC采用Drive构象，表明发生直接启动子沉积。这些差异来自不同的启动子组成，导致启动子上“匹配”的模块与“重新定位”的模块分离，并导致不同的PIC结构和启动子轨迹。在hPIC中，TFIID稳定化PIC组装，支持细胞周期蛋白依赖性激酶7（CDK7）加载到Pol II上和CDK7介导的羧基端结构域（CTD）磷酸化。

【12】Cell Rep：重磅！中国科学家揭示调节人类皮肤毛发再生的新机制 有望帮助开发治疗脱发等疾病的新型疗法！

doi：10.1016/j.celrep.2021.109225

对环境信号保持适当的敏感性水平对于成体干细胞功能的正常发挥至关重要，近日，一篇刊登在国际杂志Cell Reports上题为“miR-24 controls the regenerative competence of hair follicle progenitors by targeting Plk3”的研究报告中，来自中国科学院大学等机构的科学家们通过研究揭开了人类机体皮肤毛发再生能力背后的新型调节机制。

据中国国家卫健委数据显示，近年来中国人群的脱发症或脱发人数一直在急剧上升，目前已经超过了2.5亿人，然而目前仍然缺乏治疗这种疾病的有效疗法。在皮肤中，通过生长因子刺激来实现毛囊干细胞（HFSCs，hair follicle stem cells）和祖细胞的激活是毛囊和毛发再生的基础；从另一方面来讲，毛发的再生缺陷往往可以归因于毛囊对生长刺激的反应迟钝，然而，科学家们并不清楚毛囊干细胞或祖细胞对生长刺激的敏感性是受什么所调节的，阐明这一问题背后的原因或有望提供新的重要的线索来帮助开发治疗诸如脱发症（alopecia）等毛发有关的人类疾病。

这篇研究报告中，研究人员通过联合研究揭示了miR-24在限制毛囊祖细胞再生能力方面所扮演的关键角色和机制，或为治疗脱发提供了新的治疗途径。他们发现，在毛囊祖细胞被激活前，毛囊从休眠到激活的转变与名为miR-24的microRNA分子的明显下调直接相关；通过构建并分析小鼠模型，研究人员发现，miR-24能发挥作用来限制毛囊祖细胞对生长刺激的敏感性。在皮肤上皮细胞中，miR-24的过量表达会明显减缓毛囊祖细胞的激活和毛发的循环周期进展，同时这种条件性的消融或会明显加速毛发的循环周期，并使得毛囊对生长刺激的敏感性增强。

【13】Science子刊：我国科学家开发出个性化的混合膜纳米疫苗，有望治疗一系列实体瘤

doi：10.1126/scitranslmed.abc2816

得益于纳米技术的快速发展，来自中国科学院国家纳米科学中心、中国科学院大学、广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院、吉林大学、厦门大学和华南理工大学的研究人员在一项新的研究中，设计出基于细菌细胞质膜和切除的肿瘤组织的细胞膜的个性化肿瘤疫苗。相关研究结果发表在2021年7月7日的Science Translational Medicine期刊上。

癌症疫苗是一种有效的抗肿瘤治疗方案，它利用肿瘤抗原来刺激患者的免疫反应并特异性地杀死肿瘤细胞。因此，手术后的癌症复发和转移可以被激活的免疫系统有效抑制。因此，对于科学家和临床医生来说，开发训练患者自身免疫系统找到这些肿瘤细胞的最佳方法非常重要。

使用手术切除的肿瘤组织是制作患者自己的抗癌疫苗的一个非常有吸引力的方法，因为这种疫苗将包含肿瘤细胞的个性化抗原谱。然而，由于肿瘤抗原和人体自身的蛋白质之间只有很小的差别，肿瘤抗原可能会被患者自身的免疫系统识别为“自我（self）”。因此，肿瘤抗原更有可能诱发抗原特异性耐受，而不是抗肿瘤免疫力。

癌症免疫疗法面临的挑战是如何训练免疫系统将肿瘤成分区分为“非自我（non-self）”。大多数时候，细菌很容易被识别为入侵者并被免疫系统清除掉。一些科学家试图使用细菌或其成分作为佐剂来提高免疫原性。然而，细菌或其成分对免疫系统的非特异性刺激可能引起严重的副作用。

1070纳米光拯救APP/PS1小鼠的认知损害。

图片来源：Light: Science & applications, doi:10.1038/s41377-021-00617-3。

【14】Nature子刊：我国科学家发现1070纳米的光脉冲有望治疗阿尔茨海默病

doi：10.1038/s41377-021-00617-3

阿尔茨海默病（AD）与记忆、语言、定向和其他认知技能的进行性损害有关，在整个病程中影响日常活动，最终导致死亡。目前迫切需要有效的治疗策略来治疗AD。光生物调节作用（photobiomodulation， PBM）是指在可见光和近红外（NIR）光谱中的低功率光（1～500毫瓦）触发细胞和组织的有益生物过程，从而导致生理改变。PBM被认为是治疗AD的一种有希望的方法，而它的确切机制仍不清楚。

在一项新的研究中，来自中国上海交通大学、北京大学和复旦大学的研究人员进行了具有特定刺激模式的PBM来治疗AD小鼠模型。他们探讨了1070纳米的光脉冲在10赫兹下对APP/PS1小鼠的治疗效果。这项研究中使用的参数是基于他们之前的一项研究。相关研究结果于2021年9月8月在线发表在Light： Science & applications期刊上，论文标题为“Microglia modulation with 1070-nm light attenuates Aβ burden and cognitive impairment in Alzheimer’s disease mouse model”。

该仪器由一个腔室和一个作为盖子的发光二极管（LED）阵列组成。LED阵列的平均功率为900毫瓦，平均功率密度和总通量分别为25毫瓦/平方厘米和4.5焦耳/平方厘米。光脉冲频率被设定为10赫兹和40赫兹（占空比：50%）。利用冷却风扇减少由LED阵列引起的热效应的影响。

【15】Nature：重大进展！中美科学家揭示针灸的神经解剖学机制

doi：10.1038/s41586-021-04001-4

针灸是一种传统的中国技术，千百年来一直被用来治疗慢性疼痛和其他与炎症有关的健康问题，然而对这种技术的科学基础仍然知之甚少。如今，在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院、中国中医科学院和复旦大学的研究人员阐明了针灸激活一种特定信号通路的神经解剖学原理。他们确定了针灸通过这种信号通路引发抗炎反应必须存在的神经元亚群。相关研究结果发表在2021年10月28日的Nature期刊上。

这些作者确定，这些神经元只出现在后肢区域的一个特定区域，从而解释了为什么针灸在后肢起作用，而针灸在腹部不起作用。论文通讯作者、哈佛医学院的Qiufu Ma教授说，“这项研究触及了针灸领域最基本的问题之一：身体区域或者说穴位（acupoint）选择性的神经解剖学基础是什么？”

这些作者特别感兴趣的一个领域是所谓的细胞因子风暴---大量细胞因子的快速释放，经常驱动严重的全身性炎症，并且可以由包括COVID-19、癌症治疗或败血症在内的许多事件触发。Ma说，“这种旺盛的免疫反应是一个重大的医学问题，死亡率非常高，达到15%至30%。即便如此，治疗细胞因子风暴的药物仍然缺乏。”近几十年来，针灸作为一种潜在的炎症治疗方法越来越受到西方医学的欢迎。在这种技术中，身体表面的穴位受到机械刺激，触发神经信号，影响身体其他部位的功能。

【16】PLoS Med：中国科学家最新发现！喝咖啡及喝茶或与机体中风和痴呆症风险降低直接相关！

doi：10.1371/journal.pmed.1003830

此前研究结果表明，咖啡和茶或许参与到了机体中风和痴呆症的发病过程中，然而研究人员并不是非常清楚喝咖啡和喝茶与患中风、痴呆症和中风后痴呆之间的关联。近日，一篇发表在国际杂志PLoS Medicine上题为“Consumption of coffee and tea and risk of developing stroke， dementia， and poststroke dementia： A cohort study in the UK Biobank”的研究报告中，来自中国天津医科大学等机构的科学家们通过对50-74岁之间的健康人群进行研究后发现，喝咖啡或喝茶与机体中风和痴呆症风险降低直接相关，而且喝咖啡还与中风后痴呆症的风险降低有关。

中风是一种危及机体生命的疾病事件，其在全球大约会引发10%的人群发生死亡；而痴呆症是一种大脑功能衰退有关的疾病症状的总称，其也是目前影响全球人群健康的主要威胁，这些疾病往往会产生很高的经济和社会负担；而且中风后痴呆症是患者在发生中风以后出现的痴呆症症状。

这篇研究报告中，研究者Yuan Zhang及其同事对来自英国生物样本库中365，682名参与者进行研究分析，这些参与者在2006-2010年间被招募到了研究中，同时研究人员对其进行追踪调查直至2020年；在开始研究一开始参与者就对其摄入的咖啡和喝茶情况进行自我报告；在研究期间有5079名参与者患上了痴呆症，而且有10053名参与者经历了至少一次中风。

研究者发现，每天喝2-3杯咖啡或3-5杯茶，或4-6倍咖啡和茶的组合的个体患中风和痴呆症的风险最低；相比不喝咖啡和茶的个体而言，每天喝2-3杯咖啡和2-3杯茶的个体患中风的风险会降低32%（HR=0.68，95%CI 0.59-0.79； P <0.001），痴呆症风险会降低28%（HR=0.72， 95% CI， 0.59-0.89； P =0.002）；仅喝咖啡或与茶一起喝的个体患中风后痴呆症的风险也会降低。

葡萄籽提取物清除衰老细胞能力的表征。

图片来源：DOI:10.1038/s42255-021-00491-8

【17】Nat Metabol：中国科学家新发现！葡萄籽提取物或有望延长人类寿命！

doi：10.1038/s42255-021-00491-8

与年龄相关的器官功能下降和年龄相关的慢性疾病风险的增加部分是由衰老细胞的积累所驱动的，这些细胞会发展处衰老相关的分泌表型（SASP，senescence-associated secretory phenotype）。近日，一篇发表在国际杂志Nature Metabolism上题为“The flavonoid procyanidin C1 has senotherapeutic activity and increases lifespan in mice”的研究报告中，来自中国科学院上海营养与健康研究所等机构的科学家们通过研究发现，注射一种名为PCC1（原花青素C1，procyanidin C1）的物质或许能有效延长老年小鼠的寿命，PCC1是一种存在于葡萄籽提取物中的化合物，文章中，研究人员描述了PCC1和小鼠寿命延长之间的关联，以及他们如何利用PCC1进行相关研究。

多年以来，科学家们一直尝试理解人类机体衰老的过程，他们希望一旦能理解其中的过程，或许就能采取措施阻断机体衰老，从而让人们更加长寿或在老年时能以更加健康的方式去生活；这篇研究报告中，研究人员筛选了46种植物提取物来寻找具有抗衰老效应的物质，最后他们锁定了PCC1；在筛选期间的初步测试结果表明，PCC1能减少人类前列腺中衰老细胞的数量，众所周知，诸如此类细胞能促进机体发生衰老。

研究人员对这一结果感到非常好奇，随后他们进行了进一步的分析，结果发现，在低剂量下，PCC1能预防衰老的细胞发生炎症，而且在高剂量下，其还能彻底杀灭这些衰老细胞而不损伤其它健康细胞。接下来研究人员给171只小鼠注射了PCC1，其中91只小鼠处于老龄阶段；研究者发现，这或许就让小鼠整体的寿命增加9%，而其余小鼠的寿命则会增加60%。此外研究人员还在为期4个月内给年轻小鼠注射了这种提取化学物（PCC1），结果发现，PCC1能够改善年轻小鼠机体的适应性和素质。

【18】Science：我国科学家揭示小鼠和人类大脑发育的相似性和差异

doi：10.1126/science.abj6641

GABA能中间神经元（GABAergic interneuron）是中枢神经系统中产生主要抑制性化学信使---γ-氨基丁酸（GABA）---的神经元。在一项新的研究中，来自中国科学院生物物理研究所、北京师范大学、清华大学、首都医科大学和英国伦敦大学国王学院的研究人员发现GABA能中间神经元早期发育背后的一些过程在人类和小鼠之间是一致的。这是对人类中间神经元（interneuron）---介于神经中枢之间的神经元---发育的首次彻底调查，并阐明了人类和小鼠大脑发育的重要相似性和差异。相关研究结果发表在2021年12月10日的Science期刊上，论文标题为“Mouse and human share conserved transcriptional programs for interneuron development”。

了解控制人类大脑皮层GABA能中间神经元生成的机制对人类健康有重要意义。自闭症和精神分裂症等神经发育疾病至少部分是由遗传变异引起的，因为遗传变化通过影响特定细胞类型的发育方式导致对这些疾病的易感性增加。

这些作者使用单细胞RNA测序来描述神经节隆起（ganglionic eminences）中细胞多样性的出现，其中神经节隆起是GABA能中间神经元的起源区域。在此过程中，他们发现了小鼠和人类大脑早期发育过程的显著一致性。这种单细胞RNA测序使得这些作者能够构建人类发育的中期妊娠早期（相当于妊娠期的第9-18周）的基因表达的时空图谱。（生物谷Bioon.com）

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