2022年10月Cell期刊精华

2022年10月份即将结束，10月份Cell期刊又有哪些亮点研究值得学习呢？小编对此进行了整理，与各位分享。

1.Cell：为何一些人特别招引蚊子叮咬？与他们的皮肤中的羧酸水平有关

doi: 10.1016/j.cell.2022.09.034

要躲避雌性蚊子是不可能的---它将通过追踪我们的二氧化碳呼气、体温和体味来追捕人类的任何成员。但是，我们中的一些人特别招引蚊子，被蚊子叮咬的次数超过我们的平均数量。血型、血糖水平、食用大蒜或香蕉、身为女性和身为儿童都是流行的理论，旨在解释为什么有人更容易被蚊子叮咬。美国洛克菲勒大学神经遗传学与行为实验室负责人Leslie Vosshall说，然而对于其中的大多数理论，几乎没有可信的数据。

图片来自Cell, 2022, doi: 10.1016/j.cell.2022.09.034。

这就是为什么Vosshall和她实验室的前博士后Maria Elena De Obaldia着手探索一种解释不同人对蚊子具有不同吸引力的主流理论：与皮肤微生物群有关的个人气味变化。在一项新的研究中，他们证实从皮肤中散发出来的羧酸可能产生一种蚊子无法抗拒的令人陶醉的香水。相关研究结果于2022年10月18日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Differential mosquito attraction to humans is associated with skin-derived carboxylic acid levels”。

Vosshall说，“在一些人的皮肤上有大量的这些脂肪酸和他们特别吸引蚊子叮咬之间存在着非常强烈的联系。”

2.Cell：意外！揭示坏死性凋亡和炎症之间存在关联

doi:10.1016/j.cell.2022.06.038

随着科学家们对人类免疫系统的动态内部世界有了新的认识，越来越清楚的是，线粒体在我们身体如何应对疾病中起着关键调节作用。除了作为“细胞能量工厂”的传统作用之外，线粒体还在细胞的生存---更重要的是，在细胞的死亡---中扮演着引导炎症和抗微生物防御的关键作用。这意味着线粒体相关基因的突变可能影响免疫系统抵御疾病的能力，甚至引发过度反应，导致癌症或克罗恩病等炎症性疾病。

尽管人们对线粒体调节免疫系统的作用有了越来越多的了解，但它们是如何做到这一点的，仍然相对未知。弄清线粒体突变如何干扰免疫反应，可能是了解诸如结核病、麻风病和帕金森病等疾病机制的关键，并有可能为新的治疗方法打开大门。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.038。

在一项新的研究中，美国德州农工大学医学院的Robert O. Watson和Kristin L. Patrick领导的一个研究团队揭开了这一谜团的一部分。他们在动物模型中研究了巨噬细胞中蛋白LRRK2的突变。当发生突变的巨噬细胞暴露在导致结核病的结核杆菌中时，线粒体启动了一种新的细胞死亡类型，从细胞焦亡（pyroptosis）转为坏死性凋亡（necroptosis）。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Mitochondrial ROS promotes susceptibility to infection via gasdermin D-mediated necroptosis”。

当细胞因坏死性凋亡而死亡时，它们会释放化学信号，引起活跃的炎症免疫反应。对于具有LRRK2突变的动物模型来说，切换到坏死性凋亡使它们更容易受到结核杆菌感染，并在受感染的组织中引发过度炎症，导致更糟糕的结果。

尽管这项新的研究主要集中在巨噬细胞和结核杆菌感染上，但是这种新发现的疾病机制可能具有更广泛的影响。Patrick说，“蛋白LRRK2的突变与多种重要的人类疾病---帕金森病、麻风病、炎症性肠病和克罗恩病，以及癌症---有关，从表面上看，这些疾病彼此之间的关系很小。我们的研究表明，LRRK2的一个常见突变引发了一种新型的细胞死亡，引起了感染后的过度炎症。细胞死亡和炎症可能将LRRK2与所有这些不同的人类疾病联系起来。”

3.Cell：疼痛并非坏事！肠道中的疼痛神经元在肠道炎症期间促进肠道杯状细胞释放更多的保护性粘液

doi:10.1016/j.cell.2022.09.024

长期以来，人们一直认为疼痛是进化过程中最可靠的工具之一，它可以检测到伤害的存在，并发出身体出现毛病的信号---这是一种警报系统，告诉我们暂停并注意我们自己的身体。但是，但如果疼痛不仅仅是一个警钟？如果疼痛本身就是一种保护呢?

在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院、芝加哥大学和瑞典哥德堡大学的研究人员指出在小鼠中，情况可能就是这样。他们发现小鼠肠道中的疼痛神经元---伤害感受神经元（nociceptor neuron）---在正常情况下调节保护性粘液的存在，并在炎症状态下刺激肠道细胞释放更多粘液。相关研究结果于2022年10月14日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Nociceptor neurons direct goblet cells via a CGRP-RAMP1 axis to drive mucus production and gut barrier protection”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.024。

这项新的研究详细说明了一个复杂的信号级联反应的步骤，显示疼痛神经元与含有粘液的肠道细胞---称为杯状细胞（goblet cell）---进行了直接交谈。论文通讯作者、哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所免疫生物学副教授Isaac Chiu说，“事实证明，疼痛可能以更直接的方式保护我们，而不是用传统的方式检测潜在的伤害并向大脑发送信号。我们的研究显示了肠道中介导疼痛的神经元如何与附近的肠道上皮细胞对话。这意味着神经系统在肠道中的主要作用不仅仅是给我们带来不愉快的感觉，它是肠道屏障维护的关键角色，也是炎症期间的一种保护机制。”

4.Cell：通过膳食补充木糖有望改善异基因造血干细胞移植过程中抗生素治疗引起的移植物抗宿主病

doi:10.1016/j.cell.2022.09.007

在一项新的研究中，来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员确定了一种特定的肠道细菌参与异基因造血干细胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, allo-HSCT）期间抗生素治疗诱导的移植物抗宿主病（graft-versus-host disease, GVHD）的进展，并发现营养补充可以在临床前动物模型中预防抗生素引起的GVHD。相关研究结果发表在2022年9月29日的Cell期刊上，论文标题为“Mucus-degrading Bacteroides link carbapenems to aggravated graft-versus-host disease”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.007。

在论文通讯作者、德克萨斯大学MD安德森癌症中心基因组医学副教授Robert Jenq和论文第一作者、德克萨斯大学MD安德森癌症中心博士后Eiko Hayase的领导下，这些作者发现某些抗生素改变了肠道的糖成分，迫使一种通常有益的细菌消耗肠道内膜的粘蛋白（mucin），从而导致GVHD等并发症。

Hayase说，“了解这类细菌喜欢某些类型的糖，我们假设添加一种糖，在某种程度上会分散它们攻击肠道中粘蛋白的注意力，减少这些影响。通过这些模型的营养变化，我们了解到我们可以改变肠道微生物组的功能，并帮助避免不良事件。”

5.Cell：女性为何更易患阿尔兹海默病？人类的发病风险或与X染色体密切相关！

doi:10.1016/j.cell.2022.09.002

对小鼠和人类大脑组织进行研究表明，或许存在一种特殊机制能解释阿尔兹海默病基于性别的差异，包括为何女性更易于患阿尔兹海默病。近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“X-linked ubiquitin-specific peptidase 11 increases tauopathy vulnerability in women”的研究报告中，来自凯斯西储大学等机构的科学家们通过研究表明，相比男性而言，女性大脑中名为泛素-特异性肽酶11（USP11，ubiquitin-specific peptidase 11）的X染色体连锁酶类的表达水平会更高，这或许就会导致tau蛋白在大脑中的积累水平更高。

本文研究中，研究人员建立了一种框架来识别能增加女性对tau蛋白病（tauopathy）易感性的其它X连锁因子。研究者表示，女性患阿尔兹海默病的频率大约是男性的两倍，这种易感性增加背后的机制，目前研究人员尚不清楚，一种潜在的解释就是女性大脑中会表现出高水平的tau蛋白积累。

女性为何更易患阿尔兹海默病？人类的发病风险或与X染色体密切相关。图片来源：Cell (2022). DOI:10.1016/j.cell.2022.09.002。

消除过多tau蛋白的过程始于向tau蛋白添加上一种名为泛素的化学标签，由于这一过程的功能异常会导致tau蛋白的异常积累，因此研究者Kang等人就想研究寻找，通过增加或移除泛素化标签是否能增加这种酶系统的活性。研究者发现，雌性小鼠和人类在大脑中会天然表达高水平的USP11，而且USP11水平也与雌性（并非雄性）大脑的tau病变存在着强相关性，此外，当研究人员从大脑tau病变的小鼠模型机体中遗传性地剔除USP11后，雌性动物就会优先受到保护而免于tau病变以及大脑的认知损伤；雄性动物也能被保护抵御大脑中的tau病变，但几乎并未达到雌性的程度。

相关研究结果表明，雌性体内USP11酶的过度活性会驱动其增加对阿尔兹海默病tau病变的易感性，但研究者提醒道，发生tau蛋白病的小鼠模型或许并不能完全反映人类中tau病理学表现中的性别二态性（sexual dimorphism）。研究者Kang说道，就影响而言，好消息就是USP11是一种酶类，而酶在传统上能通过药理学方法被抑制，我们希望能尽快开发出一种发挥作用的药物，从而保护女性免于患高风险的阿尔兹海默病。

6.Cell：揭示进化过程中解决基因调节冲突机制

doi:10.1016/j.cell.2022.09.006

基因控制的层次使DNA能够灵活地增加新的信息。基因和它们的基因开关被组装成功能单元，可根据需要开启或关闭基因。破坏这些功能单元可以导致疾病，但是在一项新的研究中，一个国际研究团队明确指出，它们比以前认为的更加稳健和灵活。他们发现，即使在同一个基因组功能单元中插入新的DNA片段，一个基因仍可能发挥作用。相关研究结果发表在2022年9月29日的Cell期刊上，论文标题为“Repression and 3D-restructuring resolves regulatory conflicts in evolutionarily rearranged genomes”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.006。

事实上，基因组的许多部分都存在调节冲突。这项新的研究首次提示了它们是如何解决的。这些作者研究了一个例子：一个新的基因被成功地整合到基因组中，而没有干扰到邻近基因的原有控制机制。该团队希望这也可以用来对患者细胞中的类似情况得出结论。

Mundlos团队探索了一个发生在所有胎盘哺乳动物（包括人类，但不包括像负鼠这样的有袋动物）的祖先身上的突变。该突变将新基因Zfp42直接插入了重要的发育基因Fat1的工作空间，Fat1基因参与了细胞的生长和迁移。

论文共同通讯作者Michael Robson说，“我们发现，细胞以两种不同的机制应对这位不速之客，这取决于需要基因的情况。在某些组织中，这个新基因在表观遗传学上被沉默并完全关闭。然而，在胚胎的早期发育过程中，这两个基因都是活跃的，细胞将基因组的这一部分重建为新的允许单独控制的功能单元。”

7.Cell：开发出更好的方法从海量序列中寻找RNA病毒

doi:10.1016/j.cell.2022.08.023

在一项新的研究中，来自以色列特拉维夫大学、美国国家生物技术信息中心（NCBI）和美国能源部联合基因组研究所（JGI）的研究人员描述了一个可以专门扫描RNA病毒序列的计算管道。利用这一工作流程，他们梳理了来自世界各地不同环境样本的5000多个RNA序列数据集（宏转录组），使RNA病毒的多样性增加了五倍。相关研究结果于2022年9月28日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Expansion of the global RNA virome reveals diverse clades of bacteriophages”。

在谈及发现的病毒多样性时，论文共同通讯作者、NCBI高级研究员Eugene Koonin说，“我们周围的病毒世界是巨大的，我们现在有了探索它的手段。尽管这种规模的数据分析面临的技术挑战是非常艰巨的。”

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.08.023。

虽然所有的RNA病毒都有一个编码称为RNA引导的RNA聚合酶（RDRP）的基因，这是进行RNA基因组复制所必需的，但检测它一直是一个挑战。在海量的基因组数据中找到RNA病毒，需要开发特殊的计算筛子（computational sieve）来过滤掉不太可能包含RdRP序列的序列。

论文第一作者兼论文共同通讯作者、特拉维夫大学的Uri Neri回忆说，这项新的研究是2019年开始的三方合作的结果。特拉维夫大学的研究团队和NCBI团队的成员已经在一起合作分析原核生物病毒（噬菌体），他们从JGI的Nikos Kyrpides那里得知，Kyrpides的微生物组数据科学小组也在致力于分析RNA病毒。在这三个团队的几次视频会议之后，很明显，与较小的个人努力相比，更大的合作努力在取得更高质量的结果方面要有效得多。

这些作者使用了JGI的综合微生物基因组与微生物组（IMG/M）系统中所有公开的宏转录组数据集。Neri说，“我们随后研究了更多的样本并完善了我们的方法。我们的团队不断壮大，项目的范围也在不断扩大。”为此，Kyrpides强调，众多JGI科学用户在收集和提交他们的微生物组样本在JGI进行测序方面的贡献怎么强调都不过分。他说，他们的合作和支持，以及在一些情况下，他们允许使用尚未公布的序列数据，对于这项新研究的成功绝对是至关重要的，对他们贡献的承认也是如此。

8.Cell：重大进展！首次构建出首个泛癌真菌微生物组图谱

doi:10.1016/j.cell.2022.09.005

在一项新的研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校和以色列魏茨曼科学研究所等研究机构的研究人员通过调查35种癌症及其相关真菌，构建出首个泛癌真菌微生物组图谱（pan-cancer mycobiome atlas）。相关研究结果发表在2022年9月29日的Cell期刊上，论文标题为“Pan-cancer analyses reveal cancer-type-specific fungal ecologies and bacteriome interactions”。

这项新的研究在来自四个独立队列的35种癌症的17,401份患者组织、血液和血浆样本中表征癌症真菌微生物组--与癌症有关的真菌。这些作者在许多主要的人类癌症中发现真菌DNA和细胞的丰度很低，群落组成的差异在不同的癌症类型中有所不同。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.005。

论文共同通讯作者、魏茨曼科学研究所的Ravid Straussman博士说，“真菌普遍存在于人类肿瘤中，这一发现应促使我们更好地探索它们的潜在影响，并通过‘微生物组视角’重新审视我们对癌症的几乎所有认识。”

将真菌群落与相匹配的细菌组（微生物组的细菌部分）和免疫组（构成免疫系统的基因和蛋白）进行比较的分析显示，它们之间的关联性往往是“宽容的”，而不是竞争的。比如，发现一种真菌物种在50岁以上患者的乳腺癌肿瘤中富集，而另一种真菌物种在肺癌样本中明显大量存在。

这些作者说，特定的真菌与年龄、肿瘤亚型、吸烟状态、对免疫疗法的反应和生存措施之间存在着明显的关联性。这些真菌是简单的相关还是有因果关系，还有待确定。

9.Cell：利用人类大脑类器官成功再现人类大脑发育中的关键事件

doi:10.1016/j.cell.2022.09.010

类器官（organoid）是在培养皿中精心培养的细胞集合，旨在比传统的细胞培养物更好地模拟器官结构和组成，使得人们对大脑等器官的生长和发育有了独特的看法。为了使它们在实验中发挥作用，科学家们需要确定这些模型如何忠实地再现体内细胞的行为。

如今，在一项新的研究中，来自美国布罗德研究所的研究人员发现人类大脑类器官重现了正在发育的负责运动、感知和思考的人类大脑皮层中的许多重要细胞和分子事件。相关研究结果发表在2022年9月29日的Cell期刊上，论文标题为“Proper acquisition of cell class identity in organoids allows definition of fate specification programs of the human cerebral cortex”。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.010。

这些作者利用干细胞培育出了大脑类器官，并在六个月的时间里仔细研究了它们的生长情况，为此他们使用了在单细胞水平上随着时间的推移绘制细胞位置、基因表达和染色质可及性---决定了基因活性如何受到调节---的工具。他们随后构建了一个“图谱”，描述了从大脑类器官中提取的60多万个在发育和成熟过程中被采样的细胞。他们发现，第一个月后，在他们制作的每个大脑类器官中，相同类型的细胞以相同的顺序发育，并表达了与发育中的人类胚胎相同的基因。

论文通讯作者、布罗德研究所斯坦利精神病研究中心副成员的Paola Arlotta说，“这对我们来说证实这一点是非常重要的。这告诉我们，我们可以用这些人类大脑类器官来研究我们之前无法研究的人脑发育过程。”

这些作者还能够确定人类特有的基因表达模式和其他关键发育因子。他们建议，由于这些大脑类器官是相当准确的早期大脑发育模型，并且可以在实验室中利用一小部分干细胞相对大量地培育出，这些模型可能能够有助于加快对大脑健康和神经发育障碍的研究。

10.Cell：新研究表明猿猴出血热病毒有潜力外溢到人类身上

doi:10.1016/j.cell.2022.09.022

在一项新的研究中，来自美国国家过与传染病研究所和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员发现一个不知名的病毒家族已在非洲野生灵长类动物中流行，并且已知会在一些猴子中引起致命的类似埃博拉病毒病的症状，并且正“准备溢出”到人类身上。相关研究结果于2022年9月30日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Primate hemorrhagic fever-causing arteriviruses are poised for spillover to humans”。

虽然这种称为动脉炎病毒（arterivirus）的病毒家族已被认为是对猕猴的严重威胁，但迄今为止还没有人类感染的报告。还不确定如果这种病毒发生物种跳跃，会对人类产生什么影响。但是，这些作者将它们与起源于非洲猴子的猿猴免疫缺陷病毒（SIV）---人类免疫缺陷病毒（HIV）的前体病毒---相提并论，呼吁人们保持警惕：他们说，通过如今在动物和人类身上观察动脉炎病毒，全球卫生界有可能避免另一场大流行。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.09.022。

在这项新的研究中，她和论文第一作者Cody Warren将目光锁定在动脉炎病毒上，这类病毒在猪和马中很常见，但在非人类灵长类动物中研究不足。他们特别研究了一种称为猿猴出血热病毒（simian hemorrhagic fever virus, SHFV）的猿猴动脉炎病毒。SHFV可导致一种类似埃博拉病毒病的致命疾病，早在20世纪60年代就曾在圈养的猕猴群体中引发致命疫情。

这项新的研究证实，一种名为CD163的受体分子在SHFV的生物学中起着关键作用，使它能够入侵并感染目标细胞。通过一系列的实验室实验，这些作者惊讶地发现，该病毒也非常善于结合人类版本的CD163，进入人类细胞并迅速地进行自我增殖。

这些作者强调，另一场大流行并不迫在眉睫，公众也不必惊慌。但是，他们确实建议全球卫生界优先考虑对猿猴动脉炎病毒的进一步研究，开发针对它们的血液抗体测试，并考虑对与动物携带者有密切接触的人类群体进行监测。（生物谷 Bioon.com）