2019年度巨献：那些打破教科书挑战常规的突破性研究解读！

很多教科书中的理论知识及日常生活中的传统观点仅限于目前科学家们的研究结果，然而随着时间推进，科学研究在不断在发展的同时，一些新的研究成果也会层出不穷，很多教科书中的观点也会被覆盖更新，很多传统认知也会被替换。那么2019年都有哪些打破教科书或挑战传统认知的突破性研究成果呢，本文中，小编就对2019年的相关研究进行了筛选整理，分享给大家！

图片来源：ifpnews.com

【1】Cell Stem Cell：挑战常规！原本认为在构建iPS细胞中至关重要的Oct4实际上并不需要

doi：10.1016/j.stem.2019.10.002

自从2006年日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka，如今是日本京都大学iPS细胞研究与应用中心负责人）发现了一种将完全分化的细胞引导回多能性状态的方法以来，科学家们一直在使用他的配方来产生诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cell， iPS细胞， iPSC）。这种方法依赖于所谓的山中因子（Yamanaka factor）---四种转录因子：Oct4、Sox2、Klf4和cMyc（统称为OSKM）---的过度表达。尽管这种技术可靠地产生了iPS细胞（下称OSKM ips细胞），但是它可能导致意想不到的影响，其中的一些影响会导致细胞癌变。因此，人们努力调整这种配方并理解每种山中因子的功能。

在一项新的研究中，研究人员对这一实验进行了数次重复，用这四种转录因子的不同组合对载体进行改造。SKM能够诱导小鼠胚胎成纤维细胞出现多能性，诱导效率大约为OSKM的30%，但是所产生的ips细胞质量更高，这 意味着这些研究人员并没有观察到常见的脱靶表观遗传效应存在的证据，相关研究结果发表在Cell Stem Cell期刊上。

研究者表示，效率并不重要。效率意味着可以获得多少细胞集落。如果细菌集落质量低下，最终分化的细胞发生癌变的机会非常高。这些研究人员进行了最终测试，即四倍体互补测定法（tetraploid complementation assay），在这种方法中，iPS细胞与早期胚胎聚集在一起，否则它们无法自行形成功能齐全的胚胎。这些胚胎长成小鼠幼崽，这意味着他们构建出的ips细胞能够分化这种动物中的每种细胞。

【2】Nature：挑战常规！新研究揭示可让皮层中的祖细胞返老还童

doi：10.1038/s41586-019-1515-6

大脑皮层是我们认知过程的控制中心。在胚胎发生过程中，数十种具有不同功能的神经元聚集在一起形成驱动我们思想和行为的神经回路。这些神经元由祖细胞产生，而且祖细胞以非常精确的顺序依次产生它们。虽然神经科学教科书确立了这种特化过程的不可逆转的性质，但是，在一项新的研究中，来自瑞士日内瓦大学（UNIGE）的研究人员如今提供了相反的证据。事实上，当祖细胞被移植到幼鼠胚胎中时，它们恢复了过去的技能并恢复青春（或者说返老还童）。通过揭示一种意想不到的祖细胞可塑性，他们揭示了大脑如何构造自己。从长远来看，这些研究结果为受损皮层回路的再生开辟了新的视角，相关研究结果发表在Nature期刊上。

大脑皮层中的神经回路是我们理解世界并与之相互作用的能力的基础。因此，皮层神经元的多样性及它们构成的回路在某种程度上决定了我们思想和行为的多样性。但这些神经元是如何产生的呢？在小鼠中，在每个胚胎日，祖细胞产生特定类型的神经元，然后在第二天转移到另一种神经元类型的产生。在20世纪90年代进行的研究表明，这种进展伴随着能力的限制，就好像为了继续前进，祖细胞必须忘记如何产生先前的神经元类型。

【3】Cell：挑战常规！延缓代谢可阻止有害的基因突变

doi：10.1016/j.cell.2019.06.023

在一项新的研究中，来自美国西北大学的研究人员发现将突变果蝇的代谢率降低50%，它们携带的很多突变的预期有害影响就从未表现出来。在通过实验测试这些果蝇的许多不同基因突变后，他们每次都发现了相同的结果，相关研究结果发表在Cell期刊上。

研究者表示，当这些突变果蝇以正常的代谢率发育时，发育问题就出现。当我们降低它们的代谢率时，发育问题就会消失。它们发育得更慢，生长得更慢，但是它们是正常的动物。这推就翻了我们所知道的关于发育的一切模式。我们总是认为如果‘破坏’了一些基因，那么这就会产生严重的发育后果。事实证实对于某些基因来说，这是不正确的-只要你也延缓了生长中的有机体的代谢。

【4】NEJM：打破常规！研究发现“上”收缩压和“下”舒张压分别预测了心脏病发作或中风的风险

doi：10.1056/NEJMoa1803180

一项研究发表在NEJM杂志上的研究结果与之前几十年的研究结果相反：血压读数中的"上"收缩压和"下"舒张压分别预测了心脏病发作或中风的风险。此前的研究表明，高收缩压比舒张压更有可能导致不良结果。这项研究为一个基本问题提供了大量的数据，并且给出了如此清晰的答案，无论你用什么方法分析数据，收缩压和舒张压都很重要。

目前的回顾性研究是"迄今为止同类研究中规模最大的一项"。他回顾了2007年至2016年间加州北部凯萨医疗机构130万成年会员进行的3600万次门诊血压读数。收缩压--血压读数的上限--测量心脏将血液泵入动脉的硬度。舒张压--底部的数字--表示心脏在两次跳动之间休息时对动脉的压力。

图片来源：University of Michigan Rogel Cancer Center

【5】Nature：挑战常规！FOXA1以三种不同方式化身为癌基因，促进癌症产生

doi：10.1038/s41586-019-1347-4

在一项新的研究中，来自美国密歇根大学罗杰尔癌症中心的研究人员发现基因FOXA1以三种不同的方式颠覆了正常的生物学规则来驱动前列腺癌发生。他们将这种三种类型称为FAST、FURIOUS和LOUD以反映它们的独特特征，相关研究结果发表在Nature期刊上。

研究者表示，我们发现这个相同的基因以三种不同的方式转化为癌基因。第一种类型是在细胞核中快速移动，第二种类型是疯狂地结合到染色质上，第三种类型是扩大到自己的声音。这三种不同的变化对患者有着不同的临床意义。第一类突变称为FAST。它们导致这种转录因子在DNA中更快地移动，从而允许它的伴侣蛋白雄激素受体激活促癌基因的表达。想象一下，司机开着车高速前行。这些突变见于早期前列腺癌中，并且可能是触发这种疾病的原因。

【6】PLoS Genetics：打破常规！凝血酶竟然会降解神经细胞！

doi：10.1371/journal.pgen.1007948

来自萨克生物研究所的研究人员意外发现凝血酶可以降解神经，也揭开了支持神经的神经胶质细胞（包括许旺细胞）提供保护作用的机制，这项研究发表在PLoS Genetics上，该研究发现许旺细胞可以通过抑制凝血蛋白以及其他肌肉细胞释放的破坏性酶的作用来保护神经细胞。这项工作对肌萎缩性脊髓侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）、多发性硬化症、老年痴呆症或精神分裂症等疾病有着重要的影响。

研究者表示，这是第一项发现和凝血相关的蛋白质—凝血酶在肝脏系统之外发挥生物学功能，同时在神经降解过程中发挥重要作用，我们进一步发现许旺细胞可以对抗凝血酶以保护神经。这些结果完全出乎意料，对健康和疾病状态下突触的形成和维持提出了有趣的问题。

【7】Science：挑战常规！发现第二种初级视觉皮层

doi：10.1126/science.aau7052

视觉系统很可能是大脑中最容易理解的部分。在过去的75年里，神经科学家们已详细地介绍了进入你眼睛的光波如何让你识别你祖母的脸部、跟踪飞行中的鹰，或者阅读这句话。但是，在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员对视觉科学的一个基本方面提出了质疑，指出即便是得到最好研究的大脑部分仍然会有很多惊喜，相关研究结果发表在Science期刊上。

根据视觉处理的标准理论模型，来自视网膜的所有视觉信息必须首先通过大脑后部的初级视觉皮层（V1）来提取简单的特征，如线条和边缘，随后将它们传送到许多“高阶“视觉区域以便提取越来越复杂的特征，如形状、阴影和运动等。

【8】Nature：挑战常规！胎儿中的所有肠道细胞都潜力发育成肠道干细胞

doi：10.1038/s41586-019-1212-5

在一项轰动性的新研究中，来自丹麦哥本哈根大学等研究机构的研究人员反驳了关于干细胞产生的传统观点。他们得出结论：胎儿肠道中的所有细胞都有潜力发育为干细胞。他们揭示出肠道细胞的命运并不是事先确定的，而是由这些细胞的周围环境决定的。这种新的知识可能让人们容易操纵干细胞用于干细胞治疗，相关研究结果发表在Nature期刊上。

研究者表示，我们过去认为细胞变成干细胞的潜力是事先确定的，但是我们的新结果表明所有未成熟细胞在完全发育的器官中变成干细胞的概率是相同的。原则上，这仅是一个在正确的时间出现在正确的地点的问题。来自细胞周围环境的信号决定了它们的命运。如果我们能够鉴定出未成熟细胞发育成干细胞所必需的信号，我们就会更容易在需要的方向上操纵细胞。在整个生命过程中，身体的器官由干细胞维持，干细胞也能够修复微小的组织损伤。因此，更好地理解决定未成熟细胞是否发育成干细胞的因素可能能够用于开发用于治疗和移植的干细胞。

图片来源：Nature

【9】Nature：打破教科书！机械力竟然会影响肺部的免疫反应！

doi：10.1038/s41586-019-1485-8

身体抵御感染时，温度、pH值平衡和新陈代谢都会发生变化。耶鲁大学的研究人员想知道是否还有其他因素在起作用，在最近的一项研究中，研究人员证实了机械力也会影响免疫反应，相关研究成果发表在Nature杂志上。

研究小组通过对肺部的研究来探索这个问题。在肺部，呼吸会在叫做肺泡的微小气囊中产生压力。通过一个定制的压力室，他们模拟了环境中的机械力，并观察了免疫细胞的反应。在另一项实验中，他们研究了缺乏基因PIEZO1的老鼠，PIEZO1基因将机械力与生物信号联系起来。与细菌接触后，这些动物刺激免疫细胞抵抗感染的能力下降。

【10】Science：打破教科书！ 皮肤中发现新的疼痛器官！

doi：10.1126/science.aax6452

瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员发现了一种新的感觉器官，它可以检测到疼痛的机械损伤，比如刺痛和撞击，相关研究结果发表在Science杂志上。

疼痛造成痛苦，并给社会带来巨大的经济损失。几乎每五个人中就有一个人经历持续的疼痛，因此很有必要寻找新的止痛药物。然而，对疼痛的敏感也是生存所必需的，它具有保护功能。它能促进防止损伤组织的反射反应，比如当你感到被尖锐物体刺痛或烧伤时把手抽离。研究人员现在在皮肤上发现了一种新的感觉器官，它对有害的环境刺激很敏感。它由神经胶质细胞组成，有多个长长的突起，共同构成皮肤内网状的器官。这个器官对刺痛和压力等痛苦的机械损伤很敏感。

【11】Science子刊：打破教科书！母乳竟可以为孩子提供终身的免疫保护！

doi：10.1126/sciadv.aav3058

近日，一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告中，来自英国伯明翰大学的研究人员在老鼠身上进行的一项新研究发现，母乳可以预防感染，而且效果可以持续终生。以前，人们普遍认为，对疾病的免疫力只在母乳喂养期间从母亲传给婴儿，当母乳喂养停止时，这种保护就结束了。人们还认为，这种免疫是由母体的蛋白质传递的，比如免疫系统用来中和细菌和病毒的抗体。

研究者表示，免疫保护的转移可能是长期的，超出了母乳喂养的时间。他们还发现，这种保护是由免疫细胞的转移驱动的，完全独立于抗体。研究发现，在怀孕前感染了蠕虫病毒的小鼠妈妈用母乳喂养的幼鼠获得了对抗这种病毒的终生的免疫保护。出乎意料的是，这种效应是通过母乳中的细胞而不是抗体等蛋白质传递给婴儿的。这些转移的细胞提供保护，从蠕虫感染的整个身体到婴儿。这项研究表明，母亲即使在怀孕前就暴露在全球流行的感染源中，也能提供长期的母乳喂养获得的对感染的免疫保护。

【12】Cell：打破教科书！皮肤神经竟然可以预测和对抗感染

doi：10.1016/j.cell.2019.06.02

掐自己一下，如果你感到疼痛，那是因为皮肤上有特殊的神经末梢。匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh School of Medicine)的研究人员有一项令人惊讶的发现，他们发现痛觉神经还有助于对抗皮肤感染并防止其传播，这表明了一种新型的免疫系统，这项基于小鼠实验的发现发表在Cell杂志上。

研究者表示，这些痛觉神经可以检测病原体，我们第一次证明，它们可以激活免疫反应，并在感染附近的部位发出保护性免疫信号，这表明免疫系统和神经系统协同作用于宿主防御。这些发现对开发针对自身免疫性皮肤病(如银屑病)的更特异疗法也有重要意义。（生物谷Bioon.com）

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